菜用大豆产量对钾肥施用的响应研究

2012-01-11，，，

土壤与作物 2012年2期

，，，

(1.中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土区农业生态重点实验室，黑龙江哈尔滨 150081； 2.东北农业大学资源与环境学院，黑龙江哈尔滨 1500303；3.中国科学院研究生院，北京 100049)

菜用大豆俗称毛豆，是特用大豆，即生理上处于R6(鼓粒盛期)至R7(初熟期)，籽粒填充达到荚长的80 % ～ 90 %时采收的大豆类型。毛豆营养丰富，含有普通大豆所有营养成分，但可溶性糖、游离氨基酸和不饱和脂肪酸含量比普通大豆高，因此，菜用大豆的经济价值和营养价值要高于普通大豆。

菜用大豆的产量决定其经济效益，因此，提高菜用大豆产量意义重大。产量的形成是多因素共同作用的结果，施肥能直接、有效地提高作物产量。虽然钾不参与大豆植物细胞的组成，但参与植物体内很多生命活动和生化过程[1]。钾参与活化作物体内60多种酶体系，改变叶片单位面积的气孔大小和气孔数，通过调节氧气与CO2的交换量来影响作物的光合作用[2]。适量施钾能增加植物细胞壁厚度，提高茎秆坚韧性和抵抗寄生菌穿透的机械阻力，减少作物体内的低分子化合物和病原菌的食物来源，增加作物的抗病性[3]，降低损失，保证作物产量。

施钾对作物产量的影响已有许多报导。王宜伦等[4]研究表明，在潮土上施用钾肥能增加夏玉米产量，施肥量为225 kg·hm-2时增产效果最好，增产量达到1 080 kg·hm-2。武际等[5]研究显示钾肥和氮肥混合施用提高了弱筋小麦植株氮和钾的含量，对小麦的增产效果高于单独施用氮肥。廖育林[6]等研究发现施用钾肥能增加早稻和晚稻的产量，与不施钾肥相比分别提高了15.2 %和17.2 %。有关钾对大豆产量影响的研究很多，并取得了许多成果。李春杰等[7]研究指出，施钾不仅能提高大豆的抗病性，还增加大豆有效荚数、单株粒数、单株粒质量，减少产量损失，起到增产的作用。韩晓增[8]研究指出，钾能增加大豆的抗旱和抗病虫灾害能力，干旱条件施钾可平均增加大豆产量15.6 %，重迎茬和病虫灾害条件下施钾分别增加大豆产量10.5 %～22.6 %和11.6 %～23.8 %。有研究表明在白浆土上施钾对大豆增产起到积极作用，这是由于白浆土的养分含量低，钾能活化作物体内多种酶，增加叶绿素的含量，从而提高了光合速率，增加了生物产量[9]。

由于菜用大豆与普通大豆在采收时期和营养组成上的差异，施钾对菜用大豆产量影响方面与普通大豆可能有所不同，也可能相同。然而，有关钾肥施用对菜用大豆产量影响的研究甚少。以不同菜用大豆品种为材料，研究了钾肥施用量和生育期间叶面喷施对菜用大豆产量的影响，旨在了解钾肥在菜用大豆产量形成中的作用并探讨最佳的钾肥施用方式，为提高菜用大豆产量提供栽培技术措施和科学依据。

1 材料和方法

研究在哈尔滨市中国科学院东北地理与农业生态研究所试验小区内进行，选取菜用大豆中科毛豆1号和品系121两个优质高产品种(系)，设4个施钾水平做种肥，K2SO4施入量分别为对照(K0)：0 kg·hm-2，K1：60 kg·hm-2，K2：120 kg·hm-2，K3：180 kg·hm-2，同时施相同数量的氮肥和磷肥，施肥量分别为98 kg·hm-2尿素和70 kg·hm-2磷酸二铵。所有肥料与土均匀混合，一次性施入。另外，在不同施钾基础上，设有叶面喷钾和无叶面喷钾两种处理，叶喷钾肥两次分别在大豆开花期和结荚期进行，喷施K2SO4量各为30 kg·hm-2。

研究采用盆栽试验，试验盆的规格：直径32 cm，高27 cm，每盆装相当于风干土质量14 kg的土壤。每个品种(系)共有8个处理，各个处理随机排列，每个处理3次重复。盆距4 cm，每盆留苗3株，5月25号播种。开花后7周(最佳采食期)取样测单株鲜荚质量、单株标准荚数(荚粒数≥2)和单株鲜粒数。开花后11周(生理成熟期)取样测单株粒数。

供试土壤为薄层黑土，土壤有机质：29.1 g·kg-1，全氮：2.25 g·kg-1，碱解氮：160 mg·kg-1，全钾：18.9 g·kg-1，速效钾：195 mg·kg-1，全磷：1.28 g·kg-1，速效磷218 mg·kg-1，pH为6.9。

用Sigma Plot 2000作图，用Excel 2003和SPSS 17.0进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 钾肥施用对鲜荚采食期单株鲜荚产量的影响

如图1所示，施钾均能提高两个品种(系)单株鲜荚产量，其中K2处理鲜荚产量最高，且与不施钾肥处理相比差异达极显著水平(p<0.01)，其他处理间没有差异。K2水平下，中科毛豆1号和品系121相对于对照(K0)，单株鲜荚产量分别提高31.5 %和34.2 %。同时，研究发现叶面喷施钾肥增加单株鲜荚产量，品种间对叶面施肥的响应存在差异。在K3水平上，与无叶面喷肥相比，叶喷显著增加中科毛豆1号的单株鲜荚产量22.5 %(p<0.01)，而对品系121没有影响。在K0水平上，叶喷比无叶喷显著增加品系121的单株鲜荚产量34.2 %(p<0.01)，见图1-2，而中科毛豆1号无明显差异。在K2处理基础上，叶喷钾肥使中科毛豆1号和品系121单株鲜荚产量比无叶喷增加8.8 %和3.5 %。综合比较以120 kg·hm-2配以叶喷处理下菜用大豆单株鲜荚产量最高，中科毛豆1号和品系121单株鲜荚产量分别为134 g·株-1和138 g·株-1。

图1-1 施钾对中科毛豆1号单株鲜荚质量的影响图1-2施钾对品系121单株鲜荚质量的影响Fig.1 Effect of potassium fertilizer application on fresh pod weight per plant in vegetable soybean

2.2 钾肥施用对鲜荚采食期单株标准荚数的影响

试验发现施钾水平对标准鲜荚数的影响并不显著，见图2-1，图2-2。无叶喷处理下，尽管只有中科毛豆1号K1水平下的标准鲜荚数最高，且与K2，K3差异显著，但与不施钾没有差异。而对于品系121而言，不同钾肥施用量之间没有差异。

叶喷增加品系121 K0，K1，K2处理的标准荚数，依次增加12.8 %、34.6 %和8.5 %，且K1水平达显著差异(p<0.05)，而在K3水平下，减少标准荚数20.8 %。叶喷处理也显著增加中科毛豆1号K0，K2，K3的标准荚数，分别增加14.9 %、44.7 %和18.7 %(p<0.05)，而K1处理无显著差异。综合比较各施肥处理以K2SO4施用量60 kg·hm-2～ 120 kg·hm-2配以叶喷钾肥单株鲜荚数最多，分别为57个·株-1～60个·株-1(中科毛豆1号)，65个·株-1～71个·株-1(品系121)。

图2-1 施钾对毛豆1号单株标准荚数的影响图2-2 施钾对品系121单株标准荚数的影响Fig.2 Effect of potassium fertilizer application on pod number per plant in vegetable soybean

2.3 钾肥施用对鲜荚采食期单株鲜粒质量的影响

由图3可以看出，施钾对菜用大豆单株鲜粒质量影响品种间表现一致，即随着钾肥施用量的增多单株鲜粒质量随之增加，钾肥施用量达到120 kg·hm-2时单株鲜粒质量最高，品种间单株鲜粒质量的反应有所不同。无叶喷处理下，与不施钾处理相比，中科毛豆1号K2处理增加16.2 %，差异显著(p<0.05)，其余处理间无明显差异。品系121的K1、K2和K3处理依次增加14.7 %、50.5 %和16.5 %，处理间均达显著差异(p<0.05)。与无叶喷相比，叶喷处理后，中科毛豆只有K2处理表现出显著差异，增加了48.5 %(p<0.05)，其余处理无显著差异。品系121叶喷K0、K1和K2处理的单株鲜粒质量比无叶喷增加51.8 %、25.0 %、28.0 %，均达到显著差异(p<0.05)，K3处理无显著差异，即品系121的鲜粒质量对钾肥施用较为敏感。综合比较单株鲜粒质量最高的施钾肥处理皆为K2叶喷处理，中科毛豆1号为106 g·株-1，品系121为108 g·株-1。

图3-1 施钾对毛豆1号单株鲜粒质量的影响图3-2 施钾对品系121单株鲜粒质量的影响Fig.3 Effect of potassium fertilizer application on seed fresh weight per plant in vegetable soybean

2.4 钾肥施用对生理成熟期菜用大豆单株粒数的影响

增施钾肥能显著提高菜用大豆单株粒数，见图4-1、图4-2。施钾肥量0 kg·hm-2～ 120 kg·hm-2两品种的单株粒数呈上升趋势，施钾肥量为120 kg·hm-2时单株粒数最多。与不施钾肥处理相比，中科毛豆1号K1、K2和K3处理的单株粒数分别增加7 %、34 %和10.1 %，品系121增加9.2 %、32.4 %和21.0 %，处理间均达到显著差异(p<0.05)。相同施钾水平条件下，叶喷处理单株粒数因品种而反应不同，与无叶喷相比，中科毛豆1号K0、K1和K2均达显著差异(p<0.05)，分别增加了7.1 %、20.8 %和5.8 %，K3水平无明显差异。品系121只有K0水平存在明显差异，增加了14.3 %(p<0.05)，其余处理无显著差异。即中科毛豆1号单株粒数对叶喷钾肥敏感。

图4-1 施钾对毛豆1号单株粒数的影响图4-2 施钾对品系121单株粒数的影响Fig.4 Effect of potassium fertilizer application on seed number per plant in vegetable soybean

3 讨论

菜用大豆的单株鲜荚产量由单株标准荚数、单株鲜粒质量和粒数组成。研究发现施钾能显著提高菜用大豆单株鲜荚产量，但不是施钾越多，鲜荚产量越高，两品种均表现为K2SO4120 kg·hm-2时单株鲜荚产量最高。而且，发现施钾增加菜用大豆单株鲜荚产量，是增加了单株鲜粒质量和单株粒数，并不是提高菜用大豆的标准荚数，因为施钾与不施钾处理的标准荚数没有差异。张国正研究发现，增施钾肥能促进菜用大豆鲜仁产量的形成，施KCl 60 kg·hm-2时菜用大豆鲜仁产量最高，与不施钾肥相比鲜仁产量提高了36.2 %[10]，与研究结果施钾增加单株鲜粒质量的结果一致。即单株鲜粒质量和单株粒数增加是施钾提高大豆单株鲜荚产量的主要原因。这显然与钾素营养有利于储藏器官中糖和淀粉的积累，促进植物体内蛋白质的合成，活化土壤中的磷、氮养分，增加作物的抗病性，减少空瘪率，促进大豆的产量的形成有关[3,11-12]。研究发现，过多的钾肥施用，并未继续增加单株鲜粒质量和单株粒数，这可能是施钾过多，破坏了矿质养分平衡，抑制了菜用大豆籽粒的形成和发育，也可能由于过多的钾肥施用量降低了菜用大豆对钾肥的吸收利用和钾素生产效率[13]。此方面工作有待深入研究。

史宏致研究表明施钾能促进光合作用，减少花荚脱落，增加大豆的单株荚数[14]。可是，研究发现施钾能增加菜用大豆单株标准荚数的效果并不明显，并未随施钾量的增加而增多，说明菜用大豆和普通大豆的荚数对施钾反应不同。

研究发现叶喷钾肥可进一步提高菜用大豆产量。在相同种肥水平下，两次叶喷处理单株鲜荚产量、单株鲜粒质量和单株粒数均高于无叶喷处理，K2SO4施用量120 kg·hm-2时配以两次叶喷处理菜用大豆的产量最高。而且，对于品系121而言，没有钾肥做种肥时，叶面喷钾增产效果极其显著，因此，作为一种补救或补偿措施，后期叶面喷施钾肥也是一项较好的增产途径。已有研究表明：开花期叶喷钾肥能补充植株钾素营养，增加植株对N、P的吸收，提高光合强度，促进光合产物的形成[14]。可见开花期和结荚期叶喷钾肥对提高菜用大豆鲜荚产量起到了积极的促进作用。

在氮磷肥正常施用基础上，施用K2SO4120 kg·hm-2做种肥，能增加菜用大豆单株鲜荚产量31.5 %～34.2 %，单株鲜粒质量和单株粒数增加是施钾提高大豆单株鲜荚产量的主要原因。开花期和结荚期叶喷钾肥可进一步提高菜用大豆的产量，但应结合生产实际和经济效益，合理施用。当然，作为一种补救或补偿措施，在播种时没有施用钾肥，后期叶面喷施钾肥也是一项较好的增产途径。

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