重茬大豆高效施肥模式研究

时间：2024-05-22

李馨宇米刚周鑫刘显元王舒王立言姜宇

摘要 [目的]筛选出适合重茬大豆种植的高效施肥模式。[方法]通过田间试验，研究不同施肥模式对重茬大豆叶绿素、根瘤、产量及品质的影响。处理如下：①常规施肥（CK）;②优化施肥（NPK）;③优化施肥+微肥（NPK+Mo+B+Zn）;④优化施肥+追氮（NPK+N）;⑤缓释肥料（SRF）;⑥纳米增效肥料（70%NPK+NF）;⑦优化施肥+叶面肥（NPK+F）;⑧优化施肥+根瘤菌（NPK+R）。[结果]与CK相比，叶绿素含量、根瘤鲜干重及数量以NPK+Mo+B+Zn处理提高最明显，其次为NPK+F处理;各施肥处理的增产幅度均较为显著，其中产量及农艺指标以NPK+Mo+B+Zn、70%NPK+NF、NPK+F处理表现较好;蛋白质和脂肪含量以70%NPK+NF 和NPK+Mo+B+Zn处理处于较高水平。[结论]NPK+Mo+B+Zn处理为黑河地区重茬大豆高效施肥的最优选择。

关键词重茬大豆;高效施肥;叶绿素;根瘤;产量;品质

中图分类号 S 565.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2022）03-0158-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.03.042

Study on High Efficiency Fertilization Model of Continuous Cropping Soybean

LI Xin-yu1，2， MI Gang1，2， ZHOU Xin1，2 et al

（1.Heihe Branch， Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences， Heihe， Heilongjiang 164300;2.National Soil Quality Aihui Observation and Experiment Stations， Heihe， Heilongjiang 164300）

Abstract [Objective] To screen out a high-efficiency fertilization model suitable for continuous soybean cropping.[Method] The effects of different fertilization models on chlorophyll， root nodule， yield and quality of continuous cropping soybean were studied through field experiments. The treatment is as follows： ①conventional fertilizer （CK）;②optimal fertilization （NPK）;③combined application of optimal fertilization and microelement fertilizer of Mo， B and Zn （NPK+Mo+B+Zn）;④combined application of optimal fertilization and topdressing N （NPK+N）;⑤slow release fertilizer （SRF）;⑥combined application of 70% optimal fertilization and nano-carbon （70%NPK+NF）;⑦combined application of optimal fertilization and foliage fertilizer（NPK+F）;⑧combined application of optimal fertilization and rhizobium （NPK+R）. [Result]Compared with control， the chlorophyll content， fresh dry weight and number of root nodules increased most obviously with NPK+Mo+B+Zn treatment， followed by NPK+F treatment;yield increase rate of different fertilization treatments was significant， among them， yield and agronomic characters of NPK+Mo+B+Zn， 70%NPK+NF and NPK+F treatments were better;the contents of protein and fat were at a higher level when treated with 70% NPK+NF and NPK+Mo+B+Zn.[Conclusion] NPK+Mo+B+Zn treatment was the optimal choice for high-efficiency fertilization of continuous cropping soybean in Heihe area.

Key words Continuous soybean cropping;High-efficiency fertilization;Chlorophyll;Root nodule;Yield;Quality

基金項目黑龙江省农业科学院“科技攻关项目”;黑龙江省农业科学院“农业科技创新工程”（2014ZD008）;黑龙江省农业科学院“农业科技创新跨越工程”专项（HNK2019CX1301，HNK2019CX08-08）;科技支撑黑河市绿色农业发展合作项目（KJTH-2019-02HH-10）。

作者简介李馨宇（1994—），女，黑龙江克东人，研究实习员，硕士，从事土壤与肥料研究。通信作者，高级农艺师，从事土壤与肥料研究。

收稿日期 2021-03-30

施肥是否合理，直接影响作物产量和环境质量[1-2]。长期以来，黑龙江省北部重茬大豆种植中过量施肥、单一施肥的现象较为严重，这不但影响经济效益的提高，增加病虫害的发病概率[3-5]，还会导致土壤养分失衡、质量下降。肥料是影响大豆叶绿素、根瘤及产量性状因子的重要因素[6-11]，可在一定程度上反映施肥效果。为此，笔者以不同肥料类型作为切入点，通过田间试验研究了施肥对大豆叶绿素、根瘤、产量及品质的影响，以期筛选适合重茬大豆种植的高效施肥模式，为合理施肥、改善土壤环境，以及该模式的推广应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2020年在黑龙江省农业科学院黑河分院重茬19年的试验田（47°42′～51°03′N、124°45′～129°18′E）进行。试验地年平均气温-2.0～1.0 ℃，无霜期110～120 d，属高纬寒地。供试土壤类型为暗棕壤，有机质含量41.2 g/kg，有效磷含量64.1 mg/kg，速效钾含量139.0 mg/kg，碱解氮含量218.7 mg/kg，pH 5.85。试验用种为当地主栽品种黑河43号，5月10日播种，9月28日收获。

田间试验采用随机区组排列，共设8个处理：①常规施肥（CK）;②优化施肥（NPK）;③优化施肥+微肥（NPK+Mo+B+Zn）;④优化施肥+追氮（NPK+N）;⑤缓释肥料（SRF）;⑥纳米增效肥料（NF）;⑦优化施肥+叶面肥（NPK+F）;⑧根瘤菌+优化施肥（NPK+R）。磷酸二铵含N 18%，含P2O5 46%，尿素含N 46%，硫酸钾含K 50%。具体施肥量见表1。3次重复，小区面积20.8 m2（8.0 m×2.6 m），每小区设4垄，除处理④有追肥外，其他处理均在播种时一次性底施。种植密度：第1片复叶后人工定苗30万株/hm2。田间管理：按当地常规管理进行，当地为雨养农业区，无灌溉措施。

施肥方法及施肥量：微肥Mo按照2 g/kg施用，钼酸铵用适量热水溶解拌种;B按照7.5 kg/hm2施用，硼砂作基肥施用;Zn按照15 kg/hm2施用，硫酸锌作基肥施用。花期追氮处理，用磷酸二铵作基肥，尿素氮作花期追肥。纳米肥料处理的施肥量为优化施肥量的70%，纳米碳按照肥料量的0.3%拌肥。叶面肥：在结荚期R4和鼓粒期R6进行，喷尿素3.0～6.0 kg/hm2、磷酸二氢钾1.5 kg/hm2，喷洒2次。

1.2 调查及测定项目

1.2.1 土样的采集与分析。分别于大豆播种前（5月9日）、收获后（9月29日）采用蛇形多点取样法取0～20 cm土层样品，用于分析碱解氮、有效磷、速效钾、有机质及pH等指标[12]。

1.2.2 叶绿素含量的测定。采用便携式叶绿素含量测定仪（SPAD-502Plus）在大豆结荚期测定叶绿素含量。

1.2.3 根瘤鲜干重的测定。大豆结荚期，每试验小区采集3株代表性植株，调查根瘤数量，并测定根瘤鲜干重。

1.2.4 产量及农艺指标的测定。大豆成熟期，每试验小区选择20株代表性植株进行株高、单株荚数、单株粒数、百粒重、虫食粒数的测定。产量以各小区实收测定。

1.2.5 品质分析。收获后用DA7200型近红外分析仪测定大豆蛋白质、脂肪含量。

1.3 数据分析

采用Excel 2003及DPS v7.05进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对大豆叶绿素和根瘤的影响

叶绿素的光合作用和根瘤菌的固氮作用是豆科植物生长和发育2个非常重要的代谢过程[13]，由于这2个过程紧密相连，测定叶绿素含量和根瘤数量一定程度上能反映作物的固氮能力和水平。

叶绿素含量在一定范围内与作物目前的营养状况、光合速率和大豆产量密切相关，叶绿素含量与叶子中的氮含量成比例增长，其含量高低可作为光合器官对大豆籽粒贡献大小的重要依据，SPAD指数越高，代表该作物越健康。由表2可看出，不同施肥处理对大豆结荚期叶绿素（SPAD值）的影响不大，但所有处理大豆结荚期SPAD值均显著高于CK。其中以NPK+Mo+B+Zn处理的SPAD值最高（为52.5），比CK高5.2%;其次为NPK+F处理，比CK高3.2%;其余处理SPAD值除CK外均处于50～51。

大豆结荚期根瘤鲜、干重及根瘤粒数在不同施肥处理间均存在一定差异（表2）。与对照相比，各处理根瘤鲜重和粒数均高于对照，其中以NPK+Mo+B+Zn处理为最高，鲜重高于CK 146.2%，根瘤粒数高于CK 116.1%;根瘤干重除NPK+N处理外，其余处理也均高于CK，仍以NPK+Mo+B+Zn处理最高（高于CK116.7%）。高效施肥处理有效提高了单株的根瘤数量，尤以NPK+Mo+B+Zn和NPK+F处理最为明显。各处理根瘤数量间的差异均達到了极显著差异（P<0.01））。从对根瘤性状的观察来看，优化施肥处理的有效根瘤数量明显增多，且其粒大饱满，为大豆固氮及生长后期的持续供氮都提供了保障。

2.2 不同施肥处理对大豆产量及农艺指标的影响

2.2.1 不同施肥处理对大豆产量的影响。由表3可看出，与CK相比各施肥处理增产幅度明显，NPK+Mo+B+Zn处理的增产幅度最大（达39.2%），其次是NPK+F处理（比CK增产37.5%），随后是NPK处理（比CK增产25.2%）。优化施肥与微量元素肥料配合施用以及优化施肥结合叶面肥喷施能显著提高大豆产量。产量方差分析（表4）结果表明，不同处理间产量的差异性均达到极显著水平，说明该试验中的施肥模式对产量影响极显著，研究结果可作为筛选抗重茬大豆高效施肥的借鉴指标。

2.2.2 不同施肥处理对大豆农艺指标的影响。表5表明，与CK相比，不同施肥处理单株荚数、单株粒数以NPK+Mo+B+Zn处理最高（分别提高43.4%和46.9%），NPK+F处理次之（分别提高33.7%和31.2%）。各处理的百粒重以NPK+R处理最高（比CK提高6.1%），NPK+Mo+B+Zn处理次之（比CK提高5.5%），随后是NPK+F和70%NPK+NF处理（均比CK提高4.2%）。虫食率以NPK+Mo+B+Zn、NPK+R和SRF处理最低（均为1.3%）。

2.3 不同施肥处理大豆品质的变化

表6表明，不同施肥处理蛋白质含量以NPK+Mo+B+Zn处理最高（为40.30%），NPK+N和NPK+F处理次之（均为40.25%），SRF最低（为39.26%）。脂肪含量的变化表现为70%NPK+NF处理最高（为21.52%），NPK+Mo+B+Zn处理次之（为21.42%），随后是SRF处理（为21.34%）。NPK+N处理脂肪含量最低（为20.82%）。不同施肥处理蛋白质和脂肪含量间的差异均未达到显著水平。

3 结论与讨论

大豆高产，主要取决于对氮肥、磷肥、钾肥的平衡吸收，优化和平衡大豆施肥方式可促进大豆生长发育，进而提高大豆产量。在大豆的生长期，需不断补充氮、磷、钾肥，它们是大豆生长的主要营养来源，能够提高大豆的固氮能力和物质积累。除继续补充大量元素外，大豆对微量元素的需求也比其他农作物高很多，锌能提高大豆叶绿素含量，促进大豆根部生长，钼和硼能提高大豆蛋白质和油脂的含量，同时微量元素还能促进大豆植株对氮磷钾的吸收[14-16]。

该研究发现，优化施肥与微量元素肥料配合施用（NPK+Mo+B+Zn）能显著提高大豆根瘤数量，增加大豆产量，改善大豆农艺性状。根据黑河地区生产实际，可以考虑将该处理作为重茬大豆种植的高效施肥措施。

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