施肥方式对大豆不同生育期生长发育及产量的影响_刘楚华.pdf

陕西农业科学，（）：施肥方式对大豆不同生育期生长发育及产量的影响刘楚华，刘 瑜，纪晓玲，张 雄，王小林，（榆林学院 生命科学学院，陕西 榆林；陕西省陕北旱区作物节水工程技术研究中心，陕西 榆林）摘 要：为了探究氮、磷、钾肥、有机肥、生物菌肥的施肥策略对大豆生长发育及产量的影响，并为黄土旱区种植大豆选择适宜的肥料配比提供科学依据。试验以汾豆为研究对象，共设置（裸地；，）、（膜际；，）、（膜际；，；，；，）、（膜际；，；，；，）、（膜际；，；，；，；优质营养土 ）、（膜际；，；，；，；微生物菌肥 ）六个处理模式，采用随机区组设计，重复 次实验组，解析不同施肥策略对大豆的生长发育、产量及水分利用效率的影响。结果表明：化肥配施有机肥能显著增加大豆的株高、茎粗，比对照 分别增加了 、；增施、肥有利用大豆初期生物量的积累，后期有机肥的肥效开始呈现，成熟期增施有机肥效果最佳；化肥配施有机肥、化肥配施生物菌肥有效促进大豆的光合速率和水分利用效率，光合速率比对照分别增加 、，叶片水分利用效率比对照分别增加了 、；化肥合理配施有机肥显著提高大豆的产量，其产量达到了 ，比对照增产 。综上所述，化肥、有机肥和生物菌肥配施有利于促进大豆的生长发育和提高产量，而化肥配施有机肥为最佳的肥料配比方案。关键词：旱作大豆；肥料配比；生物量分配；光合速率；水分利用效率；产量中图分类号：；文献标识码：文章编号：（）收稿日期：修回日期：基金项目：陕西省科技厅重点项目（）、陕西省榆林市科技计划项目（）、国家自然科学基金项目（、）及榆林学院高层次人才科研启动金（）。第一作者简介：刘楚华（），女，陕西榆林人，硕士研究生，研究方向为旱区大豆根系对肥料的高效利用。通信作者：王小林。，（，；，）：，（，），（，），（，；，；，），（，；，；，），（，；，；，；），（，；，；，；），：，；，：；引言随着改革开放的深入和经济的快速增长，中国对大豆的需求不断增加，如今我国已经是世界最大的大豆进口国。对于如何提升大豆自给率，保障大豆产量稳定和安全生产迫在眉睫。年农业部发布了大豆振兴计划实施方案，提出推动我国大豆生产实现扩面、增产、提质、绿色的目标，明确构建大豆产业技术体系，重新启动大豆振兴计划的坚定目标。国家级黑河大豆科技成果转化“伙伴行动”启动、黑龙江省黑河市落成“中国大豆生育期组零点标识”，虽然取得了一批重要科技成果，但是国产大豆产量依然不足，对外依赖度仍然超，这严重威胁到了中国的粮食安全。中国干旱及半干旱地区面积占国土面积的 以上，而大豆属于干旱及半干旱地区优势作物，如何在干旱及半干旱地区实现大豆高产，缓解中国大豆对外依赖度，保护中国粮食安全，具有重要的意义。张桂林等人发现，大豆每形成 干物质需耗水 ，每形成 大豆籽粒需耗水 。实施积极的施肥策略和增施有机肥，是能够改善土壤养分并提高作物产量的。基于这个思路，王小林等人研究了化肥、有机肥、生物菌肥配施对黄土旱区大豆的生物量分配、光合性能以及产量的影响，研究表明通过合理的肥料配比，能大幅提高大豆的生物产量，增幅分别为、和 。李国清等人通过研究根瘤菌和肥料的合理配施对大豆的生长发育，发现有机肥和复合肥配施比例为 时，大豆产量得到了显著提高，比单施有机肥时提高 ，比单施复合肥时提高 。等人在不同施肥策略对大豆作物产量和土壤水分利用效率的影响中发现，氮磷复合施用促进了良好的土壤团聚体结构的形成，提高了土壤微生物活性，加速了肥料的利用，增强了土壤维持肥料供应的能力，与对照条件相比，所有处理的作物产量均显着增加，大豆和谷子的产量分别增加了 和 。氮磷肥配施增加了土壤水分消耗，提高了作物土壤，满足了作物生长发育的要求。此外，土壤 与作物产量呈显着正相关。磷是作物的重要养分，是植物和土壤中最不容易流动的营养元素，有研究表明，施用磷肥可以促进大豆植株显著生长，大豆单株荚数和单株粒数都随着磷肥施用呈现增长趋势，施磷对大豆生物量和产量表现出显著影响。氮是作物生长的限制因素，任胜茂等指出蚕豆株高和各器官陕西农业科学 年第 卷第 期生物量随着施氮量的增加呈先增后降的变化趋势，这说明施用氮肥能促进作物生物量的积累，施用氮肥对作物生长发育影响显著。等人在其研究中发现：施氮量影响了棉花的株高和主茎节的生长发育。周等人指出，大豆的农艺性状与产量具有很大的关联性。王等人指出土壤中有机质的含量与土壤肥力呈现出了显著的正相关性，因而提高土壤中有机质的含量能够提高地上生物量的积累。冯等人指出，无机肥和有机肥配施可以提高玉米的产量的同时，提高土壤的保水性，并有效降低氮素淋失的环境风险。相对于单施化肥或单施有机肥，有机无机养分配施在作物增产提质、培肥土壤和降低土壤等方面的优势研究较多，被认为是提高作物产量和改良土壤的途径。但在实际生活中有机无机养分配施仍然受到诸多限制。笔者研究通过不同肥料配比，探究大豆农艺性状、生物量积累分配和产量及水分利用效率的差异性表现，以期为旱作地区肥料的合理配施、保证大豆稳产增产以及水肥高效利用提供理论数据支撑。材料与方法 试验区概况试验于、年在榆林市横山区横山镇石窑则村典型旱地农田进行。试验地位于东径 ，北纬 ，海拔约 ，平均气温为 ，属于陕西黄土高原丘陵沟壑区，是典型的农牧交错区。全年无霜期约，年度降水量约 ，的降雨主要集中在 月，年蒸发量 ，年日照时数 。该地属于温带半干旱大陆性季风气候，地处黄土高原腹地，是黄土高原与毛乌素沙漠的过渡地带，风大沙大，气候干燥。试验田土壤为黄绵土，肥力较均匀，有机质含量 ，全氮为 ，碱解氮 ，速效磷 速效钾 。试验材料大豆品种汾豆（山西省农科院利用晋豆晋豆 号杂交选育而成）、尿素、磷肥、有机肥（山东太然生物工程有限公司，有机质含量 ）、微生物菌肥（山东绿陇生物科技有限公司，有效活菌 亿，有机质含量 ）。试验设计每个小区的面积 ，；株距，行距，大豆膜际起垄，垄底宽，垄高 ，在 宽的地膜两侧进行种植，每个处理重复 次。共计 个小区。：裸地，；：覆膜，；：覆膜，；，；，；：覆膜，；，；，；：覆膜，；，；，；有机肥（山东太然生物工程有限公司生产）；：覆膜，；，；，；微生物菌肥 。测定内容及方法 生物量的测定试验期间，分别在大豆的开花期、结荚期、鼓粒期和成熟期每小区随机采集植株 棵，标记后带回实验室。手工分离每株不同器官（茎、叶、荚、粒）并分别装袋，放入烘箱，下杀青 ，烘至恒重，使用电子天平称量获得各器官生物量。光合性能的测定在大豆结荚期，每小区选择代表植株 棵，使用 光合仪（美国 公司）进行叶片光合指标测定，顶端成熟叶片测定光合速率、蒸腾速率，计算叶片瞬时水分利用效率。叶片瞬时水分利用效率的计算式为：式中：为叶片水分利用效率；为光合速率（）；为蒸腾速率（）。大豆产量及其构成的测定在大豆成熟期，每个小区取 棵植株进行考种，标记后带回实验室。数出每株大豆的荚数，用数粒机得到每株粒数、百粒数，用电子天平分别称出单株粒重、百粒重，并求得平均值，算出每个小区的产量，换算成每公顷产量。数据处理采用 软件进行数据整理，数据处理软件进行单因素方差分析和刘楚华，等：施肥方式对大豆不同生育期生长发育及产量的影响相关性分析，同时用 进行图表绘制。结果与分析 施肥策略对大豆株高、茎粗的影响株高和茎粗反映了植株的生长状态，其生长发育与产量性状关系密切。施肥方式对株高和茎粗生物量具有调控作用，且随生育期的延伸差异性逐渐增大。开花期，从图 来看，不同施肥策略对株高和茎粗影响并不明显；然而，到了成熟期，不同施肥策略对大豆株高、茎粗的影响比较大。其中，处理下大豆株高、茎粗生长最为明显，相比于对照，处理下大豆株高、茎粗生长分别增加了、。图 施肥策略对大豆株高、茎粗的影响注：不同小写字母表示不同处理下在 水平显著差异，下图相同。施肥策略对大豆各时期生物量分配的影响 广义的生物量是生物在某一特定时刻单位空间的个体数、重量或其含能量；狭义的生物量仅指以重量表示的，可以是鲜重或干重。图 表明，在开花期，处理下大豆地上生物量增长最为显著，达到 ，比对照增长了 。说明开花期增施 肥、肥、肥更有利于地上部生物量的积累。图 施肥策略对大豆开花期生物量分配的影响 由图 可知，在大豆结荚期各施肥处理条件下，大豆茎的生物量表现为处理 ；大豆荚的生物量表现为处理 ；大豆叶的生物量表现为处理 ，只有 处理的叶生物量相比 有显著差异。在大豆结荚期，、四种处理的叶生物量相较 处理分别增加了 、，而 处理相较 减少了 。、处理的茎、叶、荚的生物量均高于对照，说明增施 肥、肥、有机肥和微生物菌肥均能对大豆结荚期茎、叶和荚干物质量的积累起到促进作用。图 施肥策略对大豆结荚期生物量分配的影响注：茎、叶、荚干物质分别比较分析。陕西农业科学 年第 卷第 期 如图 所示，在大豆鼓粒期，五种不同的施肥处理下，、处理对大豆鼓粒期茎的生物量较 处理分别增加 、，只有 处理减少了 ，且 处理条件下为最大值；、处理对大豆鼓粒期叶的生 物 量 较 处 理 分 别 增 加 了 、，且 处理条件下为最大值；、处理下大豆鼓粒期荚的生物量含量较 处理分别增长了 、，其余处理均有不同程度的减少。由此说明处理 对大豆茎的生物量促进作用最为显著，处理 对大豆叶的生物量促进作用最为显著，处理 对大豆荚的生物量促进作用最为显著。图 施肥策略对大豆鼓粒期生物量分配的影响 在大豆成熟期，不同的施肥处理下，大豆的干物质量较 大都有明显的增加（图）。大豆荚的生物量表现为处理 ，、三种处理均对 处理有显著差异，、处理对大豆成熟期粒的生物量相较 处理分别增加了 、；各个处理对大豆根的生物量没有显著差异，大豆根的生物量表现为处理 ，且 处理条件下为最大值；大豆茎的干物质含量表现为处理 ，、三种处理均对 处理有显著差异，、处理对大豆成熟期茎的干物质含量相较 处理分别增加了 、。表明施肥对大豆成熟期生物量的增加有促进作用。成熟期大豆的干物质量分别在处理、下达到最大值，且在处理 条件下大豆生物量的累积最为显著。图 施肥策略对大豆成熟期生物量分配的影响 施肥策略对叶片光合速率和水分利用效率的影响 由表 可知，随着施肥策略的不同，大豆的光合速率和叶分水分利用效率也有不同程度的变化，但无显著性差异。处理和 处理的光合速率和叶片水分利用效率增幅较大，光合速率比对照分别增加了 、，叶片水分利用效率比对照分别增加了 、。这表明，化肥和有机肥、生物菌肥配施能有效提高叶片的光合速率和水分利用效率，且化肥和有机肥配施效果最佳。表 结荚期叶片水分利用效率施肥处理光合速率 （）蒸腾速率 （）叶片水分利用效率（）刘楚华，等：施肥方式对大豆不同生育期生长发育及产量的影响 施肥策略对大豆产量及产量构成因子的影响 化肥和有机肥的平衡施用能改善土壤养分状况，从而对作物产量和效益产生不同程度的影响。图 表明，五种不同施肥处理下大豆的每株荚数均大于 处理，且 处理与 之间存在显著差异，比 处理增加了 ；不同施肥处理下大豆的每荚粒数均没有显著差异，但都与 处理相较有所增加；不同施肥处理下大豆的百粒重随粒数增加而降低，其中 处理较 处理有所增加，增幅为 ；不同施肥处理下大豆的产量均大于 处理，处理与 处理之间存在显著差异。、处理下大豆的产量相较 处理分别增加了 、。在不同施肥处理下，、处理下的大豆每株荚数、每株粒数，和产量都较 有不同程度的增加，不同施肥处理下的每株荚数和产量均只有 处理下与 处理存在显著差异。处理下的每株荚数，百粒重，和产量均达到了最大值。说明除每荚粒数外，不同的施肥配比均对大豆产量的构成因素有促进作用。处理条件下大豆的生产所获得产量最高。以上分析表明，化肥和有机肥配施具备更好的增产能力。图 不同施肥处理对大豆成熟期产量的影响 讨论株高和茎粗是作物主要的功能器官，是大豆一项极其重要的农艺指标，其干物质的积累与转运直接影响到大豆的产量和品质。科学合理的肥料配比能够协调大豆的农艺性状，对产量的提升具有积极的影响。有研究表明，化肥和有机肥按不同比例配施，可以不同程度的提高大豆的产量和品质。笔者试验设计了 种不同的肥料配比方案和 个对照，对各处理大豆的生物量、光