丘陵区暗棕壤施肥模式对大豆生物学性状及产量影响

孟祥海

(黑龙江省农业科学院 牡丹江分院，黑龙江 牡丹江 157041)

黑龙江省东南部丘陵半山区坡耕地有325万亩，占东南部中低产田面积的69.5%。该中低产田的土壤类型为暗棕壤或由暗棕壤派生的土壤亚类。这部分土壤由于存在一定的坡度(一般在3°～6°之间)，而造成水土流失严重，被当地农民称为“跑水、跑土、跑肥”的三跑田。这部分土壤土层一般在15cm左右，土壤气热条件好，水肥条件差，土壤较易遭受干旱威胁，灌溉、施肥管理都有一定困难，多年来在施肥管理上没有一套统一的技术管理体系而造成施肥混乱、单产不高，总产不稳，严重的制约着黑龙江省东南部粮食产量及经济效益的提高。而对于暗棕壤性土优化施肥的研究甚少，为此，本试验将开展对这部分中低产田进行施肥模式研究，确立大豆最佳施肥技术模式，旨在提高和优化大豆生物学性状和产量性状，为增产奠定基础[1]。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2012年5月初至10月下旬在黑龙江省农业科学院牡丹江分院试验地进行。供试大豆品种为合丰55，供试土壤为黑龙江省东南部典型的暗棕壤性土，坡度3°～5°，耕作年限30年，耕层厚度15cm，供试土壤理化性质如下：pH(水∶土=2.5∶1)7.70、有机质25.5g/kg、碱解氮96.8mg/kg、有效磷66.0mg/kg、速效钾159mg/kg。

本试验小区面积为28.8m2(6行×行宽0.6m×行长8m)，设置8个处理：①常规施肥CK(N︰P2O5︰K2O为14︰20︰11,45%)、②优化施肥U(N︰P2O5︰K2O为 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缓释肥料SPF(N︰P2O5︰K2O为 15︰26︰12,53%)、⑥70%U+0.3%纳米碳(0.5kg/hm2)、⑦U+FF(叶面肥：尿素200g二氢钾100g)、⑧U+LB(根瘤菌150 mL/hm2)。随机区组排列，3次重复。各小区所用肥料养分含量及施肥量严格按照各自处理计量施用，常规施肥是250kg/hm2,优化施肥是240kg/hm2，缓释肥料是184.23kg/hm2，按要求计量播种，田间管理力求一致。

氮肥使用含氮46%尿素 ，磷肥使用含磷46%过磷酸钙，钾肥使用含钾60%的氯化钾。常规施肥氮磷钾比例按当地习惯施肥计量，优化施肥是在2011年试验的基础上总结得出的，70%U是在优化施肥总量上减去30%，即168kg/hm2，U+FF处理中叶面肥是指200g尿素+磷酸二氢钾100g，稀释200～300倍后在结荚期和鼓粒期使用[2]。

1.2 测定项目与方法

在上述8个处理3次重复的小区内，于播种前分别采集耕层土壤样品，主要测定土壤碱解氮、速效磷、速效钾、有机质、微量元素、pH；同时分别在分枝期、盛花期、盛荚期、鼓粒期调查株高、叶面积指数、植株鲜、干重、叶绿素等；秋季在每小区内选择具有代表性的点1m2按要求取样、考种、测产，剩余部分全区收获分别脱谷计产[3]。

1.3 数据分析

采用Excel2003和DPS7.05软件对数据进行差异性分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥模式对大豆叶面积指数的影响

叶面积指数(leaf area index)又叫叶面积系数，是指单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数。即：叶面积指数=叶片总面积/土地面积。在田间试验中，叶面积指数(LAI)是反映植物群体生长状况的一个重要指标，其大小直接与最终产量高低密切相关[4]。因此，我们在大豆不同生育期分别调查了大豆植株的叶面积指数(详见表1)，从表1的分析结果看，分枝期以缓释肥(养分含量53%)叶面积指数最大，最大值为3.06，是常规施肥的2.13倍，说明养分含量较多时LAI大于养分含量低的处理，与其它各处理达到差异极显著水平(P<0.01)，与优化施肥和优化施肥+Mo、B、Zn差异性不显著。在盛花期优化施肥+花期追氮处理叶面积指数达到最大值，与其他处理相比差异性不显著，且各处理间差异性不显著；盛荚期各处理叶面积指数达到峰值，优化施肥LAI明显高于常规施肥(CK)，比其LAI增加46.5%，其中优化施肥+叶面追肥和优化施肥+根瘤菌与其它处理相比达到差异性水平(P<0.01),分别较常规施肥的LAI增加61.33%和69.18%，表明根瘤菌和叶面肥在盛荚期有助于增加叶面积指数。

表1 不同处理各生育期植株叶面积指数比较

注：同列数值标以不同大小字母者分别表示差异达0.01和0.05显著水平

结合产量指标可见，优化施肥+花期追氮和优化施肥+叶面追肥与优化施肥+根瘤菌处理分别在盛花期和盛荚期叶面积指数达到最大值，与产量的升高有直接的关系[5]。

2.2 不同施肥模式对大豆植株鲜、干重的影响

从不同生育时期的大豆鲜干重调查结果看(详见表2)，分枝期大豆植株的鲜重地上部分在优化施肥、优化施肥+花期追氮、优化施肥+根瘤菌处理均与常规施肥的鲜重达到了显著性差异水平(P<0.05)，分别是常规施肥鲜重的2.68倍、2.43倍、3.29倍；缓释肥料和优化施肥+叶面肥二者鲜重差异性不显著，分别为13.58g、13.24g分别是常规施肥的2.15倍、2.10倍；优化施肥+ Mo、B、Zn与70%优化施肥量+0.3%纳米碳处理差异性不显著，分别为10.22g、11.49g，分别是常规施肥的1.62倍、1.82倍。分枝期干重在各处理间的差异性与该时期鲜重基本一致。

盛花期植株的鲜、干重在各处理间变化不大，差异性不显著，说明该时期植株水分含量比较稳定，有机物质积累受肥料效果的影响较弱。几个不同优化施肥处理和缓释肥料处理在盛荚期植株鲜重均与常规施肥达到了显著性差异水平(P<0.05)，其中以优化施肥、优化施肥+叶面追肥、优化施肥+根瘤菌3个处理最大，均达到200g以上，分别是常规施肥的1.97倍、1.84倍、1.88倍，增加比例分别为97.40%、84.03%、87.68%，缓释肥料在盛荚期植株鲜重有所减低，明显低于前两个生育时期，仅为123.32g，是常规施肥的1.12倍，该时期的植株干重差异性也不是很明显。

表2 不同处理各生育期植株鲜、干重调查 g

注：同列数值标以不同大小字母者分别表示差异达0.01和0.05显著水平

鼓粒期大豆的生殖生长占主导地位，植株体内的营养物质已经再分配和再利用，无论是光合产物还是矿质营养，都从植株各部位向籽粒转移，以满足种子生长的需要，因此，鼓粒期植株鲜、干重增加达到整个生育期时期最大值(详见表2)，缓释肥料、优化施肥+叶面追肥、优化施肥+根瘤菌3个处理植株鲜重达到最大，分别是常规施肥的1.20倍、1.26倍、1、30倍，增加率为20.07%、25.90%、30.08%。

2.3 不同施肥模式对大豆根瘤菌的影响

优化施肥可以促进大豆根瘤菌的生成，从而促进大豆对氮肥的吸收利用，达到降低成本、增加产量的目的。从对大豆不同生育时期的根瘤菌鲜干重调查结果看，不同处理各生育时期植株根瘤菌鲜、干重随着生育期延后呈现逐渐增大的趋势，在鼓粒期达到最大值(详见表3)。不同处理在盛花期以优化施肥+根瘤菌和优化施肥+Mo、B、Zn处理鲜重最大，盛荚期和鼓粒期均以70%优化施肥量+0.3%纳米碳与优化施肥+根瘤菌处理达到最大值，优化施肥+根瘤菌的鲜干重在整个生育期一直以最大值出现，在盛花期至鼓粒期呈直线上升，有二元一次方程y=0.2841x2-0.4139xR2= 0.9896，其他各处理也呈现一定幅度的上升趋势，分枝期各处理根瘤菌几乎为零，所以暂不考虑[6]。

表3 不同处理各生育期植株根瘤菌鲜、干重 g

注：同列数值标以不同大小字母者分别表示差异达0.01和0.05显著水平

利用LSD法多重比较进行方差分析，结果显示：盛花期的优化施肥+Mo、B、Zn与优化施肥+花期追N和常规施肥处理的根瘤菌鲜重到达了显著性差异(P<0.05)，其他各处理间差异性不显著，优化施肥+Mo、B、Zn的根瘤菌干重在此时期达到最大值为0.0873g，与其他各处理达到了极显著性差异(P<0.01)，是常规施肥的22.97倍，是优化施肥的3.98倍，说明根瘤菌剂的施用效果显著，有助于增加大豆根系的根瘤菌数量和质量，但是增加微量元素Mo、B、Zn效果更佳，由此可见微量元素结合根瘤菌剂参与拌种效果可能会更好。

在盛荚期根瘤菌剂的施用对于增加根系的根瘤菌质量效果更佳明显，为盛花期根瘤菌质量的10.24倍，增幅347.93%，而此时的优化施肥+微量元素Mo、B、Zn处理根瘤菌质量增加幅度较小，仅为盛花期根瘤菌鲜重的4.48倍，增幅127.53%。缓释肥料、优化施肥+根瘤菌处理和常规施肥3个处理间根瘤菌鲜重达到显著性差异(P<0.05)；各施肥处理与常规施肥间达到了极显著性差异(P<0.01)，优化施肥+花期追N、优化施肥+ Mo、B、Zn和70%优化施肥量+0.3%纳米碳处理间差异不显著，但都明显高于常规施肥根瘤菌重。各处理间植株根系干重在这一时期与鲜重分布规律基本一致。

鼓粒期大豆不同施肥区植株根系根瘤菌干鲜重差异性比较明显。各优化处理均与常规施肥达到极显著性差异水平(P<0.01)，且各优化处理间除优化施肥、缓释肥料、优化施肥+叶面追肥外差异性均达到极显著(P<0.01)，优化施肥+根瘤菌处理的根瘤菌鲜重达到2.87g，分别是优化施肥、优化施肥+ Mo、B、Zn、优化施肥+花期追N、缓释肥料、70%优化施肥量+0.3%纳米碳、优化施肥+叶面追肥的2.31倍、2.06倍、1.75倍、2.22倍、1.61倍、2.25倍，是常规施肥的3.46倍，增长相对量为245.78%。

2.4 不同施肥模式对大豆叶绿素的影响

从不同生育时期大豆叶绿素含量的调查结果看(详表4)。

表4 不同生育期各施肥处理叶绿素含量比较 mg·L-1

注：小写字母为0.05水平上显著分析，大写字母为0.01水平上显著分析

由表4可以看出，不同处理各生育期植株叶绿素含量均呈现先增高再降低的趋势，在盛荚期各处理叶绿素含量达到最大值，在鼓粒期降至最低点，每个生育期各优化施肥处理和缓释肥料处理的叶绿素含量均明显高于常规施肥，部分处理与常规施肥叶绿素含量达到了差异极显著性水平(P<0.01)。

分枝期各优化施肥处理和缓释肥处理与常规施肥叶绿素含量达到了极显著水平(P<0.01)，分枝期以优化施肥+根瘤菌(75.22mg/L)和优化施肥+ Mo、B、Zn处理叶绿素含量最高(75.21mg/L)，均是优化施肥处理的1.22倍，二者与其达到极显著水平(P<0.01)，其他优化施肥处理间差异性不显著。

图1 不同处理各生育期植株叶绿素含量比较

盛花期以优化施肥+花期追N处理叶绿素含量最高(79.25mg/L)，与70%优化施肥量+0.3%纳米碳和常规施肥处理达到差异极显著水平(P<0.01)，其他各优化施肥处理差异性不显著。

盛荚期除70%优化施肥量+0.3%纳米碳处理外其他优化施肥处理与常规施肥叶绿素含量达到了极显著水平(P<0.01)，70%优化施肥量+0.3%纳米碳是常规施肥的1.05倍，增高幅度仅为5.35%，优化施肥、优化施肥+ Mo、B、Zn和优化施肥+叶面肥三处理间叶绿素含量差异性不显著，其叶绿素含量低于优化施肥+花期追N和缓释肥料处理，但该三处理与优化施肥+花期追N和缓释肥料处理叶绿素含量达到极显著性差异(P<0.01)。

鼓粒期各处理叶绿素含量开始降低，优化施肥+根瘤菌降低为盛荚期的36.59%，优化施肥+叶面肥与盛荚期相比减低为36.64%，该时期优化施肥+根瘤菌和优化施肥+叶面肥处理为叶绿素含量最大值，与常规施肥、优化施肥、缓释肥料和70%优化施肥量+0.3%纳米碳达到了差异极显著水平(P<0.01)。

2.5 不同处理大豆产量分析

各优化施肥中以优化施肥+花期追N(3653.49kg/hm2)处理的大豆产量最高，与常规施肥达到了差异显著水平(P<0.01)，是常规施肥的1.36倍，优化施肥+Mo+B+Zn、缓释肥料、70%优化施肥+0.3%纳米碳、优化施肥+叶面肥、优化施肥+根瘤菌处理分别是常规施肥产量的1.16倍、1.22倍、1.30倍、1.15倍、1.29倍、1.27倍，分别增产16.48%、18.77%、21.95%、11.94%、25.38%和20.89%。

优化施肥+Mo+B+Zn处理产量是优化施肥的1.05倍，相比仅增产5.0%，但微量元素的添加使得病虫粒率有所减低，降低为优化施肥的79.56%，降低幅度为20.44%，可见微肥的施用可以有效提高大豆品质和质量。

3 结论

通过对大豆生物性状的调查结果显示：优化施肥+花期追N和优化施肥+叶面追肥与优化施肥+根瘤菌处理分别在盛花期和盛荚期叶面积指数达到最大值，于盛荚期施肥+叶面追肥与优化施肥+根瘤菌植株鲜干重达到最大值，说明在盛花期和盛荚期将优化施肥结合叶面追肥和添加根瘤菌剂对提高大豆叶面积指数，同时提高植株的鲜干重效果显著，与增产效果相一致。

优化施肥+花期追氮和优化施肥+叶面追肥与优化施肥+根瘤菌处理分别在盛花期和盛荚期叶面积指数达到最大值，与产量的升高有直接的关系。施肥的增产作用直接来自大豆不同生育期鲜干重的增加，也就是说施肥直接促进了大豆干物质的生成，从而导致产量的提高，优化施肥+根瘤菌处理在各生育期都有效增加了植株鲜干重。优化施肥可以增加大豆叶绿素的含量，达到有较大的光合作用，从而达到增加产量的目的，在盛荚期各处理叶绿素含量达到最大值，在鼓粒期降至最低点，每个生育期各优化施肥处理和缓释肥料处理的叶绿素含量均明显高于常规施肥，部分处理与常规施肥叶绿素含量达到了差异极显著性水平(P<0.01)。

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