丘陵區暗棕壤施肥模式對大豆生物學性狀及產量影響

孟祥海

(黑龍江省農業科學院 牡丹江分院，黑龍江 牡丹江 157041)

黑龍江省東南部丘陵半山區坡耕地有325萬畝，占東南部中低產田面積的69.5%。該中低產田的土壤類型為暗棕壤或由暗棕壤派生的土壤亞類。這部分土壤由于存在一定的坡度(一般在3°～6°之間)，而造成水土流失嚴重，被當地農民稱為“跑水、跑土、跑肥”的三跑田。這部分土壤土層一般在15cm左右，土壤氣熱條件好，水肥條件差，土壤較易遭受干旱威脅，灌溉、施肥管理都有一定困難，多年來在施肥管理上沒有一套統一的技術管理體系而造成施肥混亂、單產不高，總產不穩，嚴重的制約著黑龍江省東南部糧食產量及經濟效益的提高。而對于暗棕壤性土優化施肥的研究甚少，為此，本試驗將開展對這部分中低產田進行施肥模式研究，確立大豆最佳施肥技術模式，旨在提高和優化大豆生物學性狀和產量性狀，為增產奠定基礎[1]。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2012年5月初至10月下旬在黑龍江省農業科學院牡丹江分院試驗地進行。供試大豆品種為合豐55，供試土壤為黑龍江省東南部典型的暗棕壤性土，坡度3°～5°，耕作年限30年，耕層厚度15cm，供試土壤理化性質如下：pH(水∶土=2.5∶1)7.70、有機質25.5g/kg、堿解氮96.8mg/kg、有效磷66.0mg/kg、速效鉀159mg/kg。

本試驗小區面積為28.8m2(6行×行寬0.6m×行長8m)，設置8個處理：①常規施肥CK(N︰P2O5︰K2O為14︰20︰11,45%)、②優化施肥U(N︰P2O5︰K2O為 13︰19︰8,40%)、③U+Mo、B、Zn(Mo0.5+B0.5+Zn0.5kg/hm2)、④U+N(花期追施尿素13.36kg/hm2)、⑤緩釋肥料SPF(N︰P2O5︰K2O為 15︰26︰12,53%)、⑥70%U+0.3%納米碳(0.5kg/hm2)、⑦U+FF(葉面肥：尿素200g二氫鉀100g)、⑧U+LB(根瘤菌150 mL/hm2)。隨機區組排列，3次重復。各小區所用肥料養分含量及施肥量嚴格按照各自處理計量施用，常規施肥是250kg/hm2,優化施肥是240kg/hm2，緩釋肥料是184.23kg/hm2，按要求計量播種，田間管理力求一致。

氮肥使用含氮46%尿素 ，磷肥使用含磷46%過磷酸鈣，鉀肥使用含鉀60%的氯化鉀。常規施肥氮磷鉀比例按當地習慣施肥計量，優化施肥是在2011年試驗的基礎上總結得出的，70%U是在優化施肥總量上減去30%，即168kg/hm2，U+FF處理中葉面肥是指200g尿素+磷酸二氫鉀100g，稀釋200～300倍后在結莢期和鼓粒期使用[2]。

1.2 測定項目與方法

在上述8個處理3次重復的小區內，于播種前分別采集耕層土壤樣品，主要測定土壤堿解氮、速效磷、速效鉀、有機質、微量元素、pH；同時分別在分枝期、盛花期、盛莢期、鼓粒期調查株高、葉面積指數、植株鮮、干重、葉綠素等；秋季在每小區內選擇具有代表性的點1m2按要求取樣、考種、測產，剩余部分全區收獲分別脫谷計產[3]。

1.3 數據分析

采用Excel2003和DPS7.05軟件對數據進行差異性分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥模式對大豆葉面積指數的影響

葉面積指數(leaf area index)又叫葉面積系數，是指單位土地面積上植物葉片總面積占土地面積的倍數。即：葉面積指數=葉片總面積/土地面積。在田間試驗中，葉面積指數(LAI)是反映植物群體生長狀況的一個重要指標，其大小直接與最終產量高低密切相關[4]。因此，我們在大豆不同生育期分別調查了大豆植株的葉面積指數(詳見表1)，從表1的分析結果看，分枝期以緩釋肥(養分含量53%)葉面積指數最大，最大值為3.06，是常規施肥的2.13倍，說明養分含量較多時LAI大于養分含量低的處理，與其它各處理達到差異極顯著水平(P<0.01)，與優化施肥和優化施肥+Mo、B、Zn差異性不顯著。在盛花期優化施肥+花期追氮處理葉面積指數達到最大值，與其他處理相比差異性不顯著，且各處理間差異性不顯著；盛莢期各處理葉面積指數達到峰值，優化施肥LAI明顯高于常規施肥(CK)，比其LAI增加46.5%，其中優化施肥+葉面追肥和優化施肥+根瘤菌與其它處理相比達到差異性水平(P<0.01),分別較常規施肥的LAI增加61.33%和69.18%，表明根瘤菌和葉面肥在盛莢期有助于增加葉面積指數。

表1 不同處理各生育期植株葉面積指數比較

注：同列數值標以不同大小字母者分別表示差異達0.01和0.05顯著水平

結合產量指標可見，優化施肥+花期追氮和優化施肥+葉面追肥與優化施肥+根瘤菌處理分別在盛花期和盛莢期葉面積指數達到最大值，與產量的升高有直接的關系[5]。

2.2 不同施肥模式對大豆植株鮮、干重的影響

從不同生育時期的大豆鮮干重調查結果看(詳見表2)，分枝期大豆植株的鮮重地上部分在優化施肥、優化施肥+花期追氮、優化施肥+根瘤菌處理均與常規施肥的鮮重達到了顯著性差異水平(P<0.05)，分別是常規施肥鮮重的2.68倍、2.43倍、3.29倍；緩釋肥料和優化施肥+葉面肥二者鮮重差異性不顯著，分別為13.58g、13.24g分別是常規施肥的2.15倍、2.10倍；優化施肥+ Mo、B、Zn與70%優化施肥量+0.3%納米碳處理差異性不顯著，分別為10.22g、11.49g，分別是常規施肥的1.62倍、1.82倍。分枝期干重在各處理間的差異性與該時期鮮重基本一致。

盛花期植株的鮮、干重在各處理間變化不大，差異性不顯著，說明該時期植株水分含量比較穩定，有機物質積累受肥料效果的影響較弱。幾個不同優化施肥處理和緩釋肥料處理在盛莢期植株鮮重均與常規施肥達到了顯著性差異水平(P<0.05)，其中以優化施肥、優化施肥+葉面追肥、優化施肥+根瘤菌3個處理最大，均達到200g以上，分別是常規施肥的1.97倍、1.84倍、1.88倍，增加比例分別為97.40%、84.03%、87.68%，緩釋肥料在盛莢期植株鮮重有所減低，明顯低于前兩個生育時期，僅為123.32g，是常規施肥的1.12倍，該時期的植株干重差異性也不是很明顯。

表2 不同處理各生育期植株鮮、干重調查 g

注：同列數值標以不同大小字母者分別表示差異達0.01和0.05顯著水平

鼓粒期大豆的生殖生長占主導地位，植株體內的營養物質已經再分配和再利用，無論是光合產物還是礦質營養，都從植株各部位向籽粒轉移，以滿足種子生長的需要，因此，鼓粒期植株鮮、干重增加達到整個生育期時期最大值(詳見表2)，緩釋肥料、優化施肥+葉面追肥、優化施肥+根瘤菌3個處理植株鮮重達到最大，分別是常規施肥的1.20倍、1.26倍、1、30倍，增加率為20.07%、25.90%、30.08%。

2.3 不同施肥模式對大豆根瘤菌的影響

優化施肥可以促進大豆根瘤菌的生成，從而促進大豆對氮肥的吸收利用，達到降低成本、增加產量的目的。從對大豆不同生育時期的根瘤菌鮮干重調查結果看，不同處理各生育時期植株根瘤菌鮮、干重隨著生育期延后呈現逐漸增大的趨勢，在鼓粒期達到最大值(詳見表3)。不同處理在盛花期以優化施肥+根瘤菌和優化施肥+Mo、B、Zn處理鮮重最大，盛莢期和鼓粒期均以70%優化施肥量+0.3%納米碳與優化施肥+根瘤菌處理達到最大值，優化施肥+根瘤菌的鮮干重在整個生育期一直以最大值出現，在盛花期至鼓粒期呈直線上升，有二元一次方程y=0.2841x2-0.4139xR2= 0.9896，其他各處理也呈現一定幅度的上升趨勢，分枝期各處理根瘤菌幾乎為零，所以暫不考慮[6]。

表3 不同處理各生育期植株根瘤菌鮮、干重 g

注：同列數值標以不同大小字母者分別表示差異達0.01和0.05顯著水平

利用LSD法多重比較進行方差分析，結果顯示：盛花期的優化施肥+Mo、B、Zn與優化施肥+花期追N和常規施肥處理的根瘤菌鮮重到達了顯著性差異(P<0.05)，其他各處理間差異性不顯著，優化施肥+Mo、B、Zn的根瘤菌干重在此時期達到最大值為0.0873g，與其他各處理達到了極顯著性差異(P<0.01)，是常規施肥的22.97倍，是優化施肥的3.98倍，說明根瘤菌劑的施用效果顯著，有助于增加大豆根系的根瘤菌數量和質量，但是增加微量元素Mo、B、Zn效果更佳，由此可見微量元素結合根瘤菌劑參與拌種效果可能會更好。

在盛莢期根瘤菌劑的施用對于增加根系的根瘤菌質量效果更佳明顯，為盛花期根瘤菌質量的10.24倍，增幅347.93%，而此時的優化施肥+微量元素Mo、B、Zn處理根瘤菌質量增加幅度較小，僅為盛花期根瘤菌鮮重的4.48倍，增幅127.53%。緩釋肥料、優化施肥+根瘤菌處理和常規施肥3個處理間根瘤菌鮮重達到顯著性差異(P<0.05)；各施肥處理與常規施肥間達到了極顯著性差異(P<0.01)，優化施肥+花期追N、優化施肥+ Mo、B、Zn和70%優化施肥量+0.3%納米碳處理間差異不顯著，但都明顯高于常規施肥根瘤菌重。各處理間植株根系干重在這一時期與鮮重分布規律基本一致。

鼓粒期大豆不同施肥區植株根系根瘤菌干鮮重差異性比較明顯。各優化處理均與常規施肥達到極顯著性差異水平(P<0.01)，且各優化處理間除優化施肥、緩釋肥料、優化施肥+葉面追肥外差異性均達到極顯著(P<0.01)，優化施肥+根瘤菌處理的根瘤菌鮮重達到2.87g，分別是優化施肥、優化施肥+ Mo、B、Zn、優化施肥+花期追N、緩釋肥料、70%優化施肥量+0.3%納米碳、優化施肥+葉面追肥的2.31倍、2.06倍、1.75倍、2.22倍、1.61倍、2.25倍，是常規施肥的3.46倍，增長相對量為245.78%。

2.4 不同施肥模式對大豆葉綠素的影響

從不同生育時期大豆葉綠素含量的調查結果看(詳表4)。

表4 不同生育期各施肥處理葉綠素含量比較 mg·L-1

注：小寫字母為0.05水平上顯著分析，大寫字母為0.01水平上顯著分析

由表4可以看出，不同處理各生育期植株葉綠素含量均呈現先增高再降低的趨勢，在盛莢期各處理葉綠素含量達到最大值，在鼓粒期降至最低點，每個生育期各優化施肥處理和緩釋肥料處理的葉綠素含量均明顯高于常規施肥，部分處理與常規施肥葉綠素含量達到了差異極顯著性水平(P<0.01)。

分枝期各優化施肥處理和緩釋肥處理與常規施肥葉綠素含量達到了極顯著水平(P<0.01)，分枝期以優化施肥+根瘤菌(75.22mg/L)和優化施肥+ Mo、B、Zn處理葉綠素含量最高(75.21mg/L)，均是優化施肥處理的1.22倍，二者與其達到極顯著水平(P<0.01)，其他優化施肥處理間差異性不顯著。

圖1 不同處理各生育期植株葉綠素含量比較

盛花期以優化施肥+花期追N處理葉綠素含量最高(79.25mg/L)，與70%優化施肥量+0.3%納米碳和常規施肥處理達到差異極顯著水平(P<0.01)，其他各優化施肥處理差異性不顯著。

盛莢期除70%優化施肥量+0.3%納米碳處理外其他優化施肥處理與常規施肥葉綠素含量達到了極顯著水平(P<0.01)，70%優化施肥量+0.3%納米碳是常規施肥的1.05倍，增高幅度僅為5.35%，優化施肥、優化施肥+ Mo、B、Zn和優化施肥+葉面肥三處理間葉綠素含量差異性不顯著，其葉綠素含量低于優化施肥+花期追N和緩釋肥料處理，但該三處理與優化施肥+花期追N和緩釋肥料處理葉綠素含量達到極顯著性差異(P<0.01)。

鼓粒期各處理葉綠素含量開始降低，優化施肥+根瘤菌降低為盛莢期的36.59%，優化施肥+葉面肥與盛莢期相比減低為36.64%，該時期優化施肥+根瘤菌和優化施肥+葉面肥處理為葉綠素含量最大值，與常規施肥、優化施肥、緩釋肥料和70%優化施肥量+0.3%納米碳達到了差異極顯著水平(P<0.01)。

2.5 不同處理大豆產量分析

各優化施肥中以優化施肥+花期追N(3653.49kg/hm2)處理的大豆產量最高，與常規施肥達到了差異顯著水平(P<0.01)，是常規施肥的1.36倍，優化施肥+Mo+B+Zn、緩釋肥料、70%優化施肥+0.3%納米碳、優化施肥+葉面肥、優化施肥+根瘤菌處理分別是常規施肥產量的1.16倍、1.22倍、1.30倍、1.15倍、1.29倍、1.27倍，分別增產16.48%、18.77%、21.95%、11.94%、25.38%和20.89%。

優化施肥+Mo+B+Zn處理產量是優化施肥的1.05倍，相比僅增產5.0%，但微量元素的添加使得病蟲粒率有所減低，降低為優化施肥的79.56%，降低幅度為20.44%，可見微肥的施用可以有效提高大豆品質和質量。

3 結論

通過對大豆生物性狀的調查結果顯示：優化施肥+花期追N和優化施肥+葉面追肥與優化施肥+根瘤菌處理分別在盛花期和盛莢期葉面積指數達到最大值，于盛莢期施肥+葉面追肥與優化施肥+根瘤菌植株鮮干重達到最大值，說明在盛花期和盛莢期將優化施肥結合葉面追肥和添加根瘤菌劑對提高大豆葉面積指數，同時提高植株的鮮干重效果顯著，與增產效果相一致。

優化施肥+花期追氮和優化施肥+葉面追肥與優化施肥+根瘤菌處理分別在盛花期和盛莢期葉面積指數達到最大值，與產量的升高有直接的關系。施肥的增產作用直接來自大豆不同生育期鮮干重的增加，也就是說施肥直接促進了大豆干物質的生成，從而導致產量的提高，優化施肥+根瘤菌處理在各生育期都有效增加了植株鮮干重。優化施肥可以增加大豆葉綠素的含量，達到有較大的光合作用，從而達到增加產量的目的，在盛莢期各處理葉綠素含量達到最大值，在鼓粒期降至最低點，每個生育期各優化施肥處理和緩釋肥料處理的葉綠素含量均明顯高于常規施肥，部分處理與常規施肥葉綠素含量達到了差異極顯著性水平(P<0.01)。

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