不同土壤类型和降雨量对吉林省大豆产量和施钾效果的影响

焉 莉，王 寅，高 强（吉林农业大学资源与环境学院，吉林 长春 130118）

不同土壤类型和降雨量对吉林省大豆产量和施钾效果的影响

焉 莉，王 寅，高 强
（吉林农业大学资源与环境学院，吉林 长春 130118）

通过2005—2010年连续6年166个大豆试验数据的分析，结果表明，土壤类型和气候条件均对吉林省大豆产量和施钾效果产生显著影响。大豆在冲积土地区增产显著，其产量和钾肥的施用效果显著高于白浆土和暗棕壤地区。吉林省降雨量年际间变化显著，明显影响大豆产量。干旱或涝害均会造成大豆的明显减产，且降低钾肥的施用效果，涝害尤为严重。不同生态区因其光照、温度等气象因子对大豆产量有明显影响，吉林省中部种植区产量明显高于东部种植区，但东部地区施钾增产效果显著。因此，吉林省大豆应根据土壤和气候条件微调施钾量，从而提高大豆产量和钾肥利用率。

大豆；土壤类型；气候；产量；施钾效果

焉莉，王寅，高强，等.不同土壤类型和降雨量对吉林省大豆产量和施钾效果的影响［J］.广东农业科学，2016，43（6）：98-102.

吉林省是我国重要的商品粮生产基地之一，种植大豆具有悠久的历史，素有“大豆之乡”的美称。但是，近年来由于大豆生产及生物整体调控能力差，产量潜力没有得到充分发挥；施肥效果研究较少且不配套，影响大豆效益的提高［1］。大豆高产的形成是多因素综合作用的结果，不仅与大豆品种有密切关系，同时气候条件的影响也极为显著［2-4］。光照、温度、降雨等生态因素作为重要气候条件对光合物质的形成和积累有直接影响［5］。近年来，气候因子对作物产量的影响有很多研究，于晓秋等［6］认为整个发育期的降雨对大豆产量有显著影响。王新兵等［7］指出在不同生态区大豆产量有显著差异。王晓光等［8］研究表明，充足的光照可显著提高大豆的干物质累积量。大豆是一种需钾量较多的作物，钾对大豆的生长发育、产量及品质具有重要影响［9-11］。钾能增强细胞膜的持水能力，有利于细胞从土壤中吸水，提高植物的抗旱性。我国钾矿资源缺乏，如何合理施用钾肥从而提高大豆产量和钾肥效率具有重要的理论和现实意义，然而目前结合降雨量分析大豆产量及施钾效果的研究则相对较少。

土壤类型对作物的产量和品质有明显影响［12-13］。熊洪等［14］研究表明土壤类型对稻米品质有显著影响，但不同土壤类型对大豆产量和施钾效果是否有影响还不明确。因此，探讨不同土壤类型和降雨量对大豆产量及施钾效果的影响分析对指导大豆生产具有实际意义。本研究基于吉林省2005—2010年6年大豆试验数据，分析不同土壤类型和降雨量对大豆产量及施钾效果的影响，旨在为大豆增产节肥提供科学支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区基本情况

选取2005—2010年吉林省测土配方施肥项目中的大豆田间试验166个数据。吉林省位于121° 38′～131°17′E、40°52′N，地形地貌大致是东南部高、西北部低，由东南向西北沉降，形成山地、丘陵、平原三大地貌类型。21世纪以来，由于作物种植面积的调整，吉林省形成了由松辽平原向东部山区转移的大豆集中产区［15］。根据吉林省的自然条件及农业部优势农产品区域规划布局，将吉林省划分为两个大豆生产区域：一个是中部高油大豆区（包括吉林、长春、四平和辽源），该区气候温和湿润，雨热同期，适合大豆生长，平均含油率全国最高；另一个是东部长白山特用大豆区（包括白山、通化和延边地区），山区地势高、温度低，但在豆荚鼓粒期降水多，昼夜温差大，有利于糖分和蛋白质的积累，因此大豆品质好，是有机食品生产地［1］。全省属温带大陆性季风气候，春季干燥多风，夏季温暖多雨，秋季晴冷温差大，冬季漫长干寒。1月均温一般为-20～-14℃，7月大多在20～23℃，日均温10℃以上活动积温2 400～3 000℃。年降水量400～1 000 mm。吉林省各区大豆种植的主要土壤类型为白浆土、冲积土和暗棕壤土。土壤养分状况显示山区的暗棕壤土肥力较高（表1）。供试大豆品种为吉林省主栽品种，包括高油高蛋白品种吉育系列、吉丰系列、黑农系列等。

表1 吉林省不同土壤类型养分含量分析

图1 梨树气象站2005—2010年生育期（4～9月）内降雨量

1.2 试验期气候情况

试验期间降雨量变化明显，为了方便比较年降雨量变化对产量和钾肥效果的影响，本试验采用梨树气象试验站2005—2010年6年生育期（4～9月）内降雨量数据（图1）。

1.3 试验设计

采用两个大豆种植区多年多试验点数据，选取测土配方施肥项目田间试验中最佳施氮施磷条件下不同钾梯度，即不施钾（K0）、50%最佳施钾量（50% OPT）、100%最佳施钾量（100% OPT）和150%最佳施钾量（150% OPT）4个处理。氮肥（N）和磷肥（P2O5）平均用量分别为长白山地区45.3（±13.0）kg/hm2和47.7（±4.2）kg/hm2；中部平原地区48.2（±8.5）kg/hm2和60.0（±14.7）kg/hm2。大豆两个区域最佳施钾量分别为40.3（± 5.4）kg/hm2和45.7（±10.6）kg/hm2。肥料选用尿素、磷酸二铵和氯化钾等常规肥料。

1.4 测定项目及方法

大豆种植前各田间试验点取表层土壤（0～30 cm）样品测定基本理化性质。大豆成熟后，各小区去边后进行实打实收，对大豆考种和测产。

用SPSS统计软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 土壤类型对大豆产量和施钾效果的影响

在相同施钾水平条件下，不同类型土壤的大豆产量有显著差异（表2）。在不施钾情况下，冲积土上的大豆产量为2 625 kg/hm2，与白浆土上的大豆产量2 315 kg/hm2存在显著差异；当施钾后，冲积土的大豆产量明显高于其他两种土壤类型。在冲积土的大豆增产效果明显，最高可增产614 kg/hm2，增产率达26%，肥料贡献率最高为18.8%。从钾肥农学利用率可以看出，3种土壤类型大豆的农学利用率变幅在6.8～14.3 kg/kg，表现为冲积土农学利用率明显高于白浆土和棕壤土。

在相同土壤类型条件下，白浆土和棕壤土的增产趋势相同，均为在最佳施钾量条件下，大豆产量最高，随着钾肥的过量施用出现奢侈吸收现象，大豆产量不再提升，最佳施钾量条件下钾肥农学利用率最高。而冲积土在过量施入钾肥时仍出现产量递增情况，但增产幅度不明显，50%最佳施钾量条件下钾肥农学利用率最高。3种土壤在最佳施钾量条件下，增产率均能达到20%，说明施钾效果明显。

表2 土壤类型对大豆产量和施钾效果的影响

表3 降雨量对大豆产量和施钾效果的影响

2.2 气候条件对大豆产量和施钾效果的影响

2.2.1 降雨量对大豆产量和施钾效果的影响 根据梨树气象站数据（图1），2005—2010年降雨量的年际变化很不均匀。生育期年最大降雨量为668.6 mm（2010年），最小降雨量为350 mm （2007年），生育期内丰水年降雨量是枯水年降雨量的1.9倍。将常年（30年）生育期降雨量做正态分布，与常年降雨量相比，降雨量减少25%为枯水年，增加25%为丰水年［16］。在本试验期间，枯水年为1次（2007年），丰水年为2次（2009、2010年），其余为平水年。选择2007、2008和2010年分别为枯水年、平水年、丰水年代表年份。

根据降雨量对大豆产量和钾肥效果影响的分析结果（表3）可知，当施钾水平相同时，大豆产量在平水年产量最高，无论干旱（2007年）或涝害（2010年）均会造成大豆明显减产。尤其是当施钾量为50%OPT时，涝害较干旱引起的大豆产量下降更为明显。在相同年份，施钾均可明显增产。在干旱年份（2007年）最佳施钾量的产量最高，可增产499 kg/hm2，增产率达到23%，肥料贡献率为16.9%；50%OPT施钾量时钾肥农学利用率最高，为12.4 kg/kg。在平水年（2008年）最佳施钾量产量最高，增产率也达23%，肥料贡献率为16.8%，同时钾肥农学利用率也最高（为13.4 kg/kg）。涝害年（2010年）的最高产量仍低于平水年不施钾肥的产量，说明大豆对涝害现象敏感；施入50%OPT钾肥时并不能明显提高产量，且当施钾量为150%OPT时大豆产量最高，增产率可达21%，肥料贡献率为16.3%，但钾肥农学效率仅为7.0 kg/kg。

2.2.2 不同生态区对大豆产量及施钾效果的影响 吉林省有两个大豆集中种植区，中部气候温和、土壤肥沃、降雨充沛，均为大豆生长提供了良好条件，该地区是我国高油大豆生产区；东部地势高，温度低，农业生产配套技术有限，但降水多且温差大，大豆的糖分和蛋白质含量很高，同时因工业污染较少，多为有机食品，大豆经济效益很高。从两个大豆生态区产量（表4）可知，中部的高油大豆种植区产量明显高于东部长白山区的产量。但长白山区大豆施钾后的增产率要明显高于中部地区，且肥料贡献率和钾肥农学利用率均很高。两个生态区均表现出最佳施钾量时产量、增产率和肥料贡献率最高，但中部生态区50%OPT施钾量钾肥的农学利用率最高。

表4 不同生态区对大豆产量和施钾效果的影响

3 结论与讨论

土壤是影响产量的重要生态因素，土壤类型对作物产量具有重要影响。目前土壤类型对大豆产量影响的研究相对较少，但对小麦产量的研究相对较多。马政华等［17］研究表明，在砂姜黑土上小麦产量最高，潮土、褐土次之，棕壤和潮土较差；吴国梁等［18］研究指出，在不同土壤肥力和不同土壤质地情况下，小麦产量构成因素有明显差异。在本研究中，不施钾时冲积土上的大豆产量明显高于白浆土，但两种不同类型土壤播种前的速效钾含量没有明显差异，产生差异的原因可能是土壤物理性质。冲积土壤的通气性和在洪涝季节的排水性要好于白浆土。在施钾条件下，冲积土的增产效果及钾肥农学效率明显高于其他两种土壤，可能是作物吸收受到土壤质地的影响，施肥增加了不同质地类型土壤上钾素累积量，随着土壤砂性的增强，土壤供应的有效钾素增加。钾素吸附主要发生粒径较小的粘粒部分，土壤粘粒在速效钾含量较高时对钾素产生固定作用［19］。

作物产量除了受土壤类型、施肥情况的影响外还受到气候条件的影响。赵俊芳等［20］认为气候变化导致农作物产量波动幅度很大，发生极端气候事件时气候对产量的贡献起主导作用，正常气候条件下施肥对作物产量起主导作用［21］；千怀遂等［22］研究指出产量高低主要取决于气候因子，降水是主导因子，对作物产量的负面效果显著。在本研究中，6年中出现3次极端气候事件，分别是一次干旱、两次洪涝灾害，旱涝都影响打偶籽粒产量的形成，这与韩晓增等［23］研究结果一致，但他指出干旱所引起的减产程度大于涝害，而在本研究中则表现为相反结果。这可能是因为2010年5月份正是大豆苗期，苗期降雨量多会影响根系的正常生理活动，降低弱呼吸作用，妨碍花芽分化［24］。本研究在气候干旱和涝害条件下都会降低钾肥对大豆产量的影响，这点与Yin等［25］研究结果一致。

本试验结果表明，土壤类型和气候条件均对吉林省大豆产量和施钾效果产生显著影响。在冲积土上种植大豆的产量比白浆土和棕壤土高，增产显著，钾肥的施用效果也明显高于其他两种土壤。吉林省降雨量年际间变化显著，明显影响大豆产量。干旱或涝害均会造成大豆的明显减产，且降低钾肥的施用效果，涝害尤为严重，在涝害年，要适当增加钾肥的投入量，以降低损失。不同生态区因其光照、温度等气象因子对大豆产量有明显影响，吉林省中部种植区产量明显高于东部种植区，但东部地区施钾增产明显，钾肥效果显著。

［1］王英男，王洋，杨光宇，等.吉林省大豆生产的现状及发展潜力浅析［J］.中国农业科技导报，2009，11 （S2）：21-24.

［2］杨如萍.中国不同地区大豆单产及品质性状的比较［D］.兰州：甘肃农业大学，2012.

［3］刘景利，杨扬，梁涛，等.气象要素对大豆产量的影响分析［J］.气象与环境学报，2013，29（5）：136-139.

［4］李炜.主要气象因子对大豆生长发育及产量的关联分析［J］.黑龙江农业科学，2008（2）：41-43.

［5］宋微微，杜吉到，郑殿峰，等.大豆干物质积累、分配规律的研究进展［J］.大豆科学，2008，27（6）：1062-1066.

［6］于晓秋，郭玉.气象因子对大豆产量的影响［J］.黑龙江气象，2002（2）：3-4.

［7］王新兵，侯海鹏，马玮，等.不同生态区种植密度对大豆产量及产量构成的影响［J］.作物杂志，2013 （5）：114-119.

［8］王晓光，赵念力，魏建军，等.中黄35大豆超高产实例分析［J］.大豆科学，2011，30（6）：1051-1053.

［9］李玉影.大豆需钾特性及钾肥效应［J］.植物营养与肥料学报，1998，4（4）：414-418.

［10］Bhattacharyya R，Prakash V，Kundu S，et al.Potassium balance as influenced by farmyard manure application under continuous soybean - wheat cropping system in a Typic Haplaquept［J］.Geoderma，2006，137：155-160.

［11］Rosolem C A，Nakagawa J.Residual and annual potassic fertilization for soybeans［J］.Nutrient Cycling in Agroecosystems，2001，59：143-149.

［12］董鲁浩，李玉义，逢焕成，等.不同土壤类型下长期施肥对土壤养分与小麦产量影响的比较研究［J］.中国农业大学学报，2010，15（3）：22-28.

［13］王浩，马艳明，宁堂原，等.不同土壤类型对优质小麦品质及产量的影响［J］.石河子大学学报（自然科学版），2006，24（1）：75-78.

［14］熊洪，唐玉明，任道群，等.不同土壤类型、不同气候条件与稻米品质的关系研究［J］.西南农业学报，2004，17（4）：445-450.

［15］朱乃芬.振兴吉林省大豆产业的基本思路与对策［J］.吉林农业科学，2003，28（6）：48-50，55.

［16］段新光，郝丽娟，栾芳芳.密云水库流域降水量与径流量特征分析［J］.北京水务，2013（1）：38-41.

［17］马政华，刘芳，介晓磊，等.不同土壤类型对不同筋力型小麦产量和品质的影响［J］.土壤通报，2010 （4）：898-903.

［18］吴国梁，崔秀珍.不同土壤肥力和质地对强筋小麦产量和品质的影响［J］.河南职业技术师范学院学报，2004，32（4）：1-2.

［19］占丽平，作物种植对土壤钾素形态转化、运移及供应能力的影响［D］.武汉：华中农业大学，2013.

［20］赵俊芳，郭建平.气候变化对农业影响研究综述［J］.中国农业气象，2010，31（2）：200-205.

［21］韩霜.土壤、施肥及气候因素对作物产量贡献的研究［D］.哈尔滨：东北农业大学，2012.

［22］千怀遂，魏东岚.气候对河南小麦产量的影响及其变化研究［J］.自然资源学报，2000（2）：149-154.

［23］韩晓增，乔云发，张秋英，等.不同土壤水分条件对大豆产量的影响［J］.大豆科学，2003，22（4）：269-272.

［24］刘海燕.大豆生育期降雨量对产量的影响分析［J］.生物技术世界，2012，61（12）：42-44.

［25］Yin X，Vyn T J.Residual effects of potassium placement for conservation - till corn on subsequent no-till soybean［J］.Soil & Tillage Research，2004，75：151-159.

（责任编辑 杨贤智）

Effects of different soil types and rainfall on soybean yield and potassium fertilizer efficiency in Jilin province

YAN Li，WANG Yin，GAO Qiang
（College of Resource and Environment， Jilin Agricultural University，Changchun 130118，China）

The field experiment data of 166 soybeans were analyzed for 6 years in 2005-2010，the results showed that soil type and climate conditions had obvious effects on soybean yield and potassium fertilizer efficiency in Jilin province.On Alluvial soil，soybean yield and potassium fertilizer efficiency were significantly higher than those on Albic soil and on dark brown forest soil.The change of annual rainfall in Jilin province significantly affected the soybean yield.Drought and flood decreased soybean yield and potassium fertilizer efficiency seriously，especially in flooding years.Different ecological zones due to the sunshine，temperature and other meteorological factors had obvious effects on soybean yield，that in middle planting zone was higher than that in east planting zone，however，the effect of potassium fertilizer in east plant zone was significant and yield increasing was remarkable.Therefore，we should adjust slight potassium fertilizer rate according to the soil type and climate to increase soybean yield and use efficiency of potassium.

soybean；soil type；meteorological factors；yield；potassium fertilizer efficiency

S565.1

A

1004-874X（2016）06-0098-05

10.16768/j.issn.1004-874X.2016.06.017

2015-09-15

国家公益性行业（农业）科研专项（2011 03003）；国家科技支撑计划项目（2013BAC09B01）

焉莉（1980-），女，博士，讲师，E-mail：yanli02002@hotmail.com

高强（1966-），男，博士，教授，E-mail：gaoqinglunwen@163.com