大豆養分管理研究進展與趨勢展望*

蔡姍姍，孫 磊，魏 丹，王 偉，李玉梅，張久明，王 爽，李 艷，高中超

（1.黑龍江省農業科學院土壤肥料與環境資源研究所，哈爾濱 150086； 2.沈陽農業大學土地與環境學院，沈陽110866；3.北京市農林科學院植物營養與資源研究所，北京 100097）

作為重要的油料和糧食作物，大豆種植面積在我國糧食種植總面積中的占比達5.6%[1-2]。但目前我國大豆消費量的84%依靠進口[3]，與其他大豆主產國相比我國大豆單產水平亟需提升。養分供應不平衡是限制我國大豆單產提高的瓶頸問題[4]，需要進行科學的大豆養分管理。文中對國內外大豆養分研究進展與現存問題進行了分析，為進一步提高我國大豆養分管理水平提出對策。

1 大豆的需肥特性

1.1 氮肥

大豆具有自身固氮作用，許多農民在生產中由于未掌握大豆的需肥規律，對氮肥的施用方法不科學，導致大豆產量降低[5]。雖然大豆具有生物固氮作用，但在大豆需氮素總量中，由根瘤菌所提供的僅為一半左右。大豆出苗后，根瘤尚未形成，需要從土壤中吸取氮素，氮肥基施可以促進大豆的幼苗生長，提升產量[6]。苗期至始花期需要少量的氮素，此時適量補充氮肥有助于大豆生長。在開花期與結莢期，大豆需氮量高，不能僅靠根瘤菌固氮，需要追加氮肥。在大豆結莢后至成熟前，以根瘤固氮為主要形式，氮素不足時，大豆的其他部位器官的氮素也可以向豆莢轉移。氮肥施用需要適時、適量，氮肥不足會減產，過量施用也會抑制大豆自身生物固氮。

1.2 磷肥

大豆出苗后，直至盛花期之前，需要土壤維持充足的磷素補給。特別是大豆苗期，磷素有利于營養器官的生長，因此前期的磷肥補充最為重要，可在苗期之后持續維持大豆生長，保障產量。磷素有助于根系與根瘤的生長，顯著提升大豆各項產量指標[7]。也有研究顯示，提高土壤磷含量僅在一定范圍內可以顯著提高大豆的產量[8]，如果土壤磷含量持續增加，大豆產量在增加到一定程度后則會降低。

1.3 鉀肥

鉀肥對大豆的生長發育有著顯著的積極作用，大豆在缺鉀條件下產量會下降[9]。與磷肥相同，鉀肥在適宜的施用量內可以提升大豆產量，如果鉀肥施用過量，可能會導致大豆減產[10-11]。

1.4 中微量元素肥料

中微量養分元素在大豆生長過程中的調控也至關重要，要注意中、微量元素的補充。鉬元素可以提升大豆氮素代謝效率，提高籽粒蛋白質含量，增加大豆根瘤的數量與體積，進而提升大豆固氮能力[12]。硼對大豆光合速率與葉綠素含量的提高均有所助益；錳對大豆氮素吸收與根瘤固氮能力提升都有積極作用[13]。大豆喜硫，與氯化鉀相比，硫酸鉀對大豆品質的提升作用更大。鈣素與大豆產量也密切相關。中、微量元素的補充必不可少，葉施肥、拌種等是目前普遍使用的中微量元素補充方法。

2 農田養分管理技術

農田養分管理需要兼顧高產高效、土壤培肥、環境保護3個方面，合理的養分調控能提升中低產田地力、維持生態系統平衡、提升作物產量[14-15]。20世紀80年代末，我國開始有了針對農田養分產投效益的分析，指出農田養分投入與產出的不平衡，提出建立高效的農業養分循環系統[16-17]。養分管理概念在20世紀90年代被提出[18]，其重要性隨之受到越來越多的重視。養分管理是實現高產的關鍵，目前國內外的研究已形成了一系列技術方法。

2.1 地力分級法

地力分級法首先需要將大豆農田按土壤肥力分級，分級標準可依據土壤普查、試驗測定等結果；再將分級結果與數據資料、施肥習慣相結合，確定不同地力地塊的肥料配比[19]。地力分級法簡單易行、操作性強、群眾接受度高、地域配適性好，但該方法對其他地塊的針對性不強，存在一定的區域局限性。

2.2 目標產量法

目標產量法可以以當前地塊歷史產量為基礎，結合目標增產率，來最終確定大豆的目標產量與目標產量下的大量元素需肥量。測定當前土壤養分，以估算土壤養分的有效供應情況，所得出的養分補充量即為推薦施肥量[20-21]。

2.3 肥料效應函數法

肥料效應函數法以施肥量與產量為基礎，用來衡量肥料增產效應的基本規律。其中，“3414”設計是當前大豆養分管理中應用較多的一種方案[22-23]?！?414”試驗方案的試驗處理組合與施肥決策的要求相符[24]，在效應函數分析的基礎上，計算出大豆肥料的優化配比與用量[25]。

3 我國大豆養分管理現狀及存在問題

3.1 我國大豆養分管理現狀

我國大豆養分的綜合管理調控已有了一定的研究成果。測土配方施肥技術已成為我國大豆生產中一種普遍推廣的養分管理方法，測土施肥下大豆的粒重和產量明顯提高，其經濟效益和產出投入也顯著提高[26]。已有研究揭示，NPK的合理配比在大豆的生長發育中起著重要作用[27]，有機物料的施入對大豆品質與產量均有著改善作用[28]。硼、鉬混合肥較單施硼肥能夠提高大豆油脂含量[29]。中微量元素與大量元素、有機肥配施提高大豆產量的研究，在國內也已有報道[30]。

3.2 我國與國外大豆養分管理的差別

但與其他大豆主產國相比，我國大豆生產中養分利用率低與施用過量等問題仍需要解決，大豆養分管理仍需完善。美國、巴西、阿根廷在大豆生產中，廣泛使用減肥減藥、秸稈還田、輪作、接種根瘤菌等技術[31]。美國農田總氮的增加主要來自于生物固氮和有機肥，農田單位面積的氮素盈余一直保持在較低的水平，從未超過90 kg/hm2，保持著較低的環境風險；而我國的氮肥投入高于作物需求，氮素盈余則是美國的2倍以上[32]。在巴西，玉米-大豆輪作中，玉米收獲后種植大豆時，以秸稈的氮肥效應來促進根瘤的發育，土壤不再用氮肥或其他肥料[33]。在阿根廷，約一半的農場在大豆生產中每年都接種根瘤菌，剩余大半農場每2年接種根瘤菌[34]。

3.3 我國大豆養分管理現存問題

我國農戶在大豆種植中，養分管理措施的科學性仍需提升，養分利用效率低，養分供應不足或過量是目前的主要問題。農戶普遍認為施肥與產量呈絕對相關的趨勢，化肥施用嚴重超出大豆生長所需?；蛘哂捎诖蠖咕哂猩锕痰芰?，農戶認為種植時可以減少或免除氮肥的施用，僅靠大豆自身固氮作用，限制了大豆產量的增加。在施用時間上，也很少遵循大豆生長時期的規律，基本上以一次性基施為主。不合理的養分管理不僅不利于大豆產量的提高，還造成了肥料浪費以及對環境的威脅。

4 展望

目前國內外已有的養分管理技術方法提供了較為科學的施肥量、施肥方法等技術咨詢和指導，在提高大豆產量和養分利用率上都發揮著指導作用。隨著綠色發展逐漸成為農業發展的主題[35]，我國未來大豆養分管理也應側重環境效應，在大豆高產與環境保護2個方面進行協同調控。為進一步提高我國大豆養分管理水平，今后可加強以下幾方面的研究：

（1）研發與完善大豆施肥體系。我國大豆種植區域遼闊，難以給出不同地區的個性化施肥方案。黑龍江省農業科學院與中國農業科學院構建的大豆施肥專家系統，可基于地塊分析數據與大豆農學效率，利用QUEFTS模型校訂大豆推薦施肥參數[36]。在缺少測土數據的情況下，利用該專家系統可以更方便、快捷的指導不同區域大豆科學施肥，提高肥料養分利用效率和大豆產量。當前，如何根據我國種植特點進行養分管理和推薦施肥是當前的一個重要問題，在已有的研究基礎上，需要在廣大農民中進一步完善與推廣操作性強、簡單、準確的施肥指導系統。

（2）建立大豆新型綠色化肥產業體系。張福鎖院士指出，我國農業已經到了綠色智能肥料的新時代，建立化肥產業綠色發展的機制及政策支撐體系，研發綠色低碳、智能高效的綠色智能肥料，是新時代的發展路徑[37]。在大豆生產中，根據不同大豆土壤的養分狀況和大豆品種需肥特點，研制針對性專用配方肥料；改進肥料制造工藝，以根瘤固氮、氮磷養分的高效利用為核心，創制綠色智能大豆肥料。

（3）調整大豆種植制度。大豆連作種植在我國廣泛存在，且種植面積最廣的東北地區最為普遍[38]。連作種植會使土壤肥力惡化，使大豆生長受限[39]。因此，需要因地制宜地調整大豆種植制度，在輪作周期中考慮其他作物與大豆的養分互補，可減少營養競爭與拮抗，提高大豆養分利用效率。