增施硼肥对大豆农艺性状及产量的影响

李 强，苏二虎，陈广平，赵晓宇，贾利敏，冯小慧，王雪娇

（1.内蒙古自治区农牧业科学院，内蒙古 呼和浩特 010031；2.莫力达瓦达斡尔族自治旗农业技术推广中心，内蒙古尼尔基镇 162850）

随着土地利用率的不断提高，农田连年耕作种植，导致大量元素富集而微量元素缺失，引起的胁迫环境对大豆生长发育影响显著，成为大豆减产和品质降低的主要因素[1-3]。硼是作物必需的微量营养元素之一，对稳定细胞壁结构和维持细胞生命活动具有重要的作用，如碳水化合物运输以及蛋白质、核酸合成等[4-5]，所以缺少硼元素的环境中，大豆的正常生理代谢活动受到影响，会造成花而不实、花荚脱落等现象的发生[6-7]。内蒙古自治区呼伦贝尔市主要为黑土地，有机质含量比较高，但有效硼含量平均值均在临界值以下[8]。虽然改变土壤理化性质使土壤适应作物的生长，从而提高大豆品质和产量，但土壤理化性状的改变涉及很多方面，大量施用化肥带来环境污染和生态失衡等问题[9-10]。在大豆生长发育过程中，硼等微量元素肥料与大量元素化肥的合理配合施用，对大豆产量的提高及品质的改善作用明显，具有重要的生产实际意义，是持续高效农业发展的新方向。因此，本试验在内蒙古自治区呼伦贝尔市莫力达瓦达斡尔族自治旗进行不同生育时期增施硼肥的筛选试验，分析不同生育时期增施硼肥对农艺性状、光合物质产能、品质、产量指标及经济效益的差异与相互关系，初步确定大豆增施硼肥的最佳生育时期，为下一步当地大豆种植生产提供技术支持，并为大豆水肥管理提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2020年4—10月在内蒙古大兴安岭南麓地区莫力达瓦达斡尔族自治旗尼尔基镇小莫丁村进行，该地区属中温带半湿润型大陆性气候，四季气候变化明显。年平均气温1～3℃，年温差大，日温差也大，无霜期为115～120 d，日照平均为1 100 h，年均降水量为450～520 mm，降水主要集中在夏季，占全年降水量的50%以上。纬度为48°28′N，经度为124°30′E，平均海拔为400 m，地势平坦，土壤有机质含量31.74 g/kg、碱解氮含量45.75 mg/kg、有效磷含量10.19 mg/kg、速效钾含量114.21 mg/kg、土壤有效硼含量0.45 mg/kg。试验地前茬作物为玉米，地块长期进行土壤常规耕作。

1.2 试验材料与设计

试验品种为蒙科豆9号，设置常规施肥（CK）、开花期喷洒硼砂溶液（BR1）、结荚期喷洒硼砂溶液（BR3）、鼓粒期喷洒硼砂溶液（BR5）、开花期与结荚期喷洒硼砂溶液（BR1R3）5个处理。密度为36 万株/hm2，3次重复，随机区组试验，行长10 m，行距0.65 m，6行区，小区面积为39 m2，其他水肥管理同常规大田生产。硼砂溶液浓度为0.2%，用量为130 g/hm2。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 干物质积累 于苗期（V3）、开花期（R2）、结荚期（R4）、鼓粒期（R6）、成熟期（R8），每小区选择长势均匀的连续取5株，采用烘干法测量，结果取平均值[11]。

1.3.2 SPAD值 于苗期（V3）、开花期（R2）、结荚期（R4）、鼓粒期（R6），每小区测量连续20株，采用SPAD-502 叶绿素仪测定，结果取平均值。

1.3.3 农艺性状 于苗期（V3）、开花期（R2）、结荚期（R4）、鼓粒期（R6）、成熟期（R8）进行田间调查，调查生育日数、花色、叶形等指标；大豆成熟时，每品种分别取连续10株有代表性植株进行考种，记录株高、底荚高度、主茎节数、有效分枝数、单株荚数、单株粒重和百粒重。

1.3.4 品质指标 收获后，利用瑞典波通DA7200 谷物整粒近红外分析仪进行脂肪、蛋白质含量的测定。

1.3.5 产量 大豆成熟时，各试验品种全区收获，进行小区实际测产，换算成公顷产量。

1.4 数据处理

用Microsoft Excel 2007 进行试验数据处理和绘制统计图表，选用SPSS 20.0 数据处理系统进行方差分析和差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 大豆不同处理下农艺性状比较分析

由表1可知，各处理间营养生长、生殖生长与生育日数差异不显著（P＞0.05），变幅较小，平均值分别为36 d、79 d 和116 d，变异系数趋近1.0%，说明在大豆开花期、结荚期、鼓粒期增施硼肥对大豆全生育期影响不显著。各处理株高变幅为63.2～65.4 cm，平均值为64.2 cm，BR1R3 处理显著高于CK 处理（P＜0.05），其余各处理差异不显著。不同处理的底荚高度表现为：CK 显著高于BR1R3 处理（P＜0.05），其余各处理差异不显著，底荚高度平均值为6.5 cm。主茎节数各处理差异不显著（P＞0.05）。各处理的有效分枝数的表现为：BR1、BR3、BR1R3 显著高于CK（P＜0.05），平均值为2.1个，BR1R3 有效分枝最大为2.4个，较CK显著增加33.3%。株高、主茎节数的变异系数趋近1.0%，而底荚高度和有效分枝变异系数为5.9%、10.9%，说明在大豆生育后期增施硼肥对株高和主茎节数影响较小，对底荚高度和有效分枝数影响较大，在开花期和结荚期两次增施硼肥效果最显著。

表1 大豆不同处理下农艺性状比较分析

2.2 大豆不同生育时期增施硼肥干物质积累量和SPAD值比较分析

2.2.1 大豆不同生育时期增施硼肥干物质积累量比较分析 由图1可知，各处理间干物质积累量均表现为随着生育时期的递进逐渐增加的趋势。苗期（V3）各处理差异不显著（P＞0.05），而在开花期（R2）、结荚期（R4）、鼓粒期（R6）和成熟期（R8）4个时期均表现为BR1R3>BR1>BR3>BR5>CK。开花期干物质积累量BR1R3 显著高于BR3、BR5、CK 处理（P＜0.05），与BR1 差异不显著（P＞0.05），BR1R3较CK显著增加12.5%。结荚期与鼓粒期BR1R3 干物质积累量最多，显著高于其余各处理（P＜0.05），较CK分别增加3.6%、3.4%。成熟期BR1R3 显著高于BR3、BR5、CK 处理（P＜0.05），与BR1 差异不显著（P＞0.05），BR1R3 较CK显著增加3.8%。

2.2.2 大豆不同生育时期增施硼肥SPAD值比较分析 不同处理SPAD值差异比较结果见图2，各处理随着生育时期的递进SPAD值逐渐增加。苗期不同处理间差异不显著（P＞0.05）。开花期、结荚期、鼓粒期3个时期BR1R3 处理与BR1 差异不显著（P＞0.05），显著高于CK（P＜0.05），分别增加7.2%、6.4%、5.7%，而BR1、BR3、BR5 与CK 差异不显著（P＞0.05）。这说明大豆在开花期与结荚期两次增施硼肥，叶绿素含量增加较多，开花期1次增施效果次之，结荚期与鼓粒期分别增施硼肥对SPAD值影响效果不显著。

2.3 大豆不同处理下品质指标比较分析

由表2可知，BR1R3、BR1、BR3、BR5 处理与CK相比，蛋白质含量、脂肪含量、蛋脂总量差异均不显著（P＞0.05），变幅较小，平均分别为39.4%、20.4%、59.7%，变异系数趋近1.0%。这说明开花期、结荚期、鼓粒期增施硼肥对大豆蛋白质含量、脂肪含量影响不显著，不能显著提高蛋脂总量。

2.4 大豆不同处理下产量及其要素比较分析

由表3可知，大豆不同生育时期增施硼肥对产量的影响规律为：BR1R3 ＞BR1 ＞BR3 ＞BR5 ＞CK，BR1R3、BR1、BR3 与CK 相比差异显著（P＜0.05），BR1R3 较CK显著增加497 kg/hm2，BR1 较CK显著增加329 kg/hm2，BR3 较CK显著增加234 kg/hm2，BR5 与CK 差异不显著（P＞0.05）。各处理单株荚数的变幅为32.5～41.6个，BR1R3、BR1 与CK 相比差异显著（P＜0.05），较CK分别增加28.0%、15.1%，BR3、BR5 较CK差异不显著（P＞0.05）。各处理单株粒数变幅为79.6～102.3粒，BR1R3、BR1 与CK 相比差异显著（P＜0.05），较CK分别增加28.5%、18.5%，BR3、BR5 较CK差异不显著（P＞0.05）。各处理单株粒重变幅为10.8～14.3 g，BR1R3、BR1 与CK 相比差异显著（P＜0.05），较CK分别增加3.5、2.4 g，BR3、BR5 与CK相比差异不显著（P＞0.05）。各处理百粒重差异不显著（P＞0.05），变异系数为1.7%。各处理单株荚数、单株粒数、单株粒重与产量变异系数为9.8%、9.7%、10.4%、6.2%，说明不同生育时期增施硼肥对单株荚数、单株粒数、单株粒重与产量影响明显，对百粒重影响较小，开花期、结荚期两次增施硼肥效果最佳，开花期一次增施硼肥效果次之。

表2 大豆不同处理下品质指标比较分析 单位：%

2.5 大豆不同处理下经济效益比较分析

增施硼肥成本和施入的具体时间是困扰大豆种植户的重要因素，本试验通过不同时期增施硼肥与传统耕作比较投入产出比（表4），结果如下：不同处理间收入情况表现为：BR1R3>BR1>BR3>BR5>CK，BR1R3、BR1、BR3 较CK增效分别为15.5%、12.1%、7.0%，增收1 386.0、1 078.5、622.5元/hm2，BR5 处理较传统耕作增效不佳。这说明在大豆开花期与结荚期两次增施硼肥收益效果最佳，开花期一次增施硼肥效果次之。

表3 大豆不同处理下产量及其要素比较分析

表4 大豆不同处理下经济效益比较分析

3 结论与讨论

硼是大豆必需的一种微量元素，在大豆体内的含量不高，但不能缺乏，否则将造成大豆产量的降低。在大豆生长发育中硼的作用十分重要，参与碳水化合物在植物体内的分配和运转、促进分生组织的生长、促进营养器官和生殖器官的生长、促进早熟、增强抗逆性[12]。农艺性状、品质性状是农作物的主要育种性状，是育种选择辨别的主要指标[13-15]，不同生育时期增施硼肥，大豆生育日数、主茎节数差异不显著，株高BR1R3 处理显著高于CK 处理，底荚高度CK 显著高于BR1R3 处理（P＜0.05），有效分枝数BR1R3 较CK显著增加33.3 %。底荚高度和有效分枝数变异系数均大于5 %，说明增施硼肥对低荚高度和有效分枝数影响较大，开花期+结荚期增施硼肥效果最显著。朱宝国等[16]研究表明，大豆增施硼肥后，能够显著增加干物质积累量和SPAD值，但本研究说明了开花期+结荚期两次增施硼肥效果最显著，鼓粒期增施硼肥效果不显著，BR1R3 开花期干物质积累量和SPAD值增加最显著，较CK增加12.5%、7.2%（P＜0.05），说明这个时期是大豆需肥关键期；土壤中各元素协调作用对作物体内代谢与物质积累起到关键作用，同时增施硼肥促进了叶片的生长和养分的吸收，增加叶绿素含量，提高作物光合作用强度[17]。不同生育时期增施硼肥，对大豆蛋白质含量、脂肪含量、蛋脂总量差异均不显著（P＜0.05）[16]，与本研究结果一致。增施硼肥能够显著增加大豆的单株荚数，减少无效荚数，提高结实率，从而提高大豆产量，这与陈建民等[18]的研究一致，但对百粒重影响不明显。本研究还得出，BR1R3、BR1、BR3 较对照差异显著（P＜0.05），分别增加了497、329、234 kg/hm2，开花期+结荚期两次增施硼肥效果最显著。本研究通过比较分析当地种植大豆投入与产出，得出BR1R3、BR1、BR3 较CK增效分别为15.5%、12.1%、7.0%，增收1 386.0、1 078.5、622.5元/hm2。

综上所述，内蒙古大兴安岭南麓地区大豆种植增施硼肥的最佳时期是开花期和结荚期，两个时期同时增施增产效果最显著，同时增收增效效果最佳，鼓粒期增施硼肥效果不显著。另外，本研究只选用一种硼肥用量，不同用量硼肥对大豆产量的影响还需研究。