大豆养分管理研究进展与趋势展望*

蔡姗姗，孙 磊，魏 丹，王 伟，李玉梅，张久明，王 爽，李 艳，高中超

（1.黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所，哈尔滨 150086； 2.沈阳农业大学土地与环境学院，沈阳110866；3.北京市农林科学院植物营养与资源研究所，北京 100097）

作为重要的油料和粮食作物，大豆种植面积在我国粮食种植总面积中的占比达5.6%[1-2]。但目前我国大豆消费量的84%依靠进口[3]，与其他大豆主产国相比我国大豆单产水平亟需提升。养分供应不平衡是限制我国大豆单产提高的瓶颈问题[4]，需要进行科学的大豆养分管理。文中对国内外大豆养分研究进展与现存问题进行了分析，为进一步提高我国大豆养分管理水平提出对策。

1 大豆的需肥特性

1.1 氮肥

大豆具有自身固氮作用，许多农民在生产中由于未掌握大豆的需肥规律，对氮肥的施用方法不科学，导致大豆产量降低[5]。虽然大豆具有生物固氮作用，但在大豆需氮素总量中，由根瘤菌所提供的仅为一半左右。大豆出苗后，根瘤尚未形成，需要从土壤中吸取氮素，氮肥基施可以促进大豆的幼苗生长，提升产量[6]。苗期至始花期需要少量的氮素，此时适量补充氮肥有助于大豆生长。在开花期与结荚期，大豆需氮量高，不能仅靠根瘤菌固氮，需要追加氮肥。在大豆结荚后至成熟前，以根瘤固氮为主要形式，氮素不足时，大豆的其他部位器官的氮素也可以向豆荚转移。氮肥施用需要适时、适量，氮肥不足会减产，过量施用也会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，需要土壤维持充足的磷素补给。特别是大豆苗期，磷素有利于营养器官的生长，因此前期的磷肥补充最为重要，可在苗期之后持续维持大豆生长，保障产量。磷素有助于根系与根瘤的生长，显著提升大豆各项产量指标[7]。也有研究显示，提高土壤磷含量仅在一定范围内可以显著提高大豆的产量[8]，如果土壤磷含量持续增加，大豆产量在增加到一定程度后则会降低。

1.3 钾肥

钾肥对大豆的生长发育有着显著的积极作用，大豆在缺钾条件下产量会下降[9]。与磷肥相同，钾肥在适宜的施用量内可以提升大豆产量，如果钾肥施用过量，可能会导致大豆减产[10-11]。

1.4 中微量元素肥料

中微量养分元素在大豆生长过程中的调控也至关重要，要注意中、微量元素的补充。钼元素可以提升大豆氮素代谢效率，提高籽粒蛋白质含量，增加大豆根瘤的数量与体积，进而提升大豆固氮能力[12]。硼对大豆光合速率与叶绿素含量的提高均有所助益；锰对大豆氮素吸收与根瘤固氮能力提升都有积极作用[13]。大豆喜硫，与氯化钾相比，硫酸钾对大豆品质的提升作用更大。钙素与大豆产量也密切相关。中、微量元素的补充必不可少，叶施肥、拌种等是目前普遍使用的中微量元素补充方法。

2 农田养分管理技术

农田养分管理需要兼顾高产高效、土壤培肥、环境保护3个方面，合理的养分调控能提升中低产田地力、维持生态系统平衡、提升作物产量[14-15]。20世纪80年代末，我国开始有了针对农田养分产投效益的分析，指出农田养分投入与产出的不平衡，提出建立高效的农业养分循环系统[16-17]。养分管理概念在20世纪90年代被提出[18]，其重要性随之受到越来越多的重视。养分管理是实现高产的关键，目前国内外的研究已形成了一系列技术方法。

2.1 地力分级法

地力分级法首先需要将大豆农田按土壤肥力分级，分级标准可依据土壤普查、试验测定等结果；再将分级结果与数据资料、施肥习惯相结合，确定不同地力地块的肥料配比[19]。地力分级法简单易行、操作性强、群众接受度高、地域配适性好，但该方法对其他地块的针对性不强，存在一定的区域局限性。

2.2 目标产量法

目标产量法可以以当前地块历史产量为基础，结合目标增产率，来最终确定大豆的目标产量与目标产量下的大量元素需肥量。测定当前土壤养分，以估算土壤养分的有效供应情况，所得出的养分补充量即为推荐施肥量[20-21]。

2.3 肥料效应函数法

肥料效应函数法以施肥量与产量为基础，用来衡量肥料增产效应的基本规律。其中，“3414”设计是当前大豆养分管理中应用较多的一种方案[22-23]。“3414”试验方案的试验处理组合与施肥决策的要求相符[24]，在效应函数分析的基础上，计算出大豆肥料的优化配比与用量[25]。

3 我国大豆养分管理现状及存在问题

3.1 我国大豆养分管理现状

我国大豆养分的综合管理调控已有了一定的研究成果。测土配方施肥技术已成为我国大豆生产中一种普遍推广的养分管理方法，测土施肥下大豆的粒重和产量明显提高，其经济效益和产出投入也显著提高[26]。已有研究揭示，NPK的合理配比在大豆的生长发育中起着重要作用[27]，有机物料的施入对大豆品质与产量均有着改善作用[28]。硼、钼混合肥较单施硼肥能够提高大豆油脂含量[29]。中微量元素与大量元素、有机肥配施提高大豆产量的研究，在国内也已有报道[30]。

3.2 我国与国外大豆养分管理的差别

但与其他大豆主产国相比，我国大豆生产中养分利用率低与施用过量等问题仍需要解决，大豆养分管理仍需完善。美国、巴西、阿根廷在大豆生产中，广泛使用减肥减药、秸秆还田、轮作、接种根瘤菌等技术[31]。美国农田总氮的增加主要来自于生物固氮和有机肥，农田单位面积的氮素盈余一直保持在较低的水平，从未超过90 kg/hm2，保持着较低的环境风险；而我国的氮肥投入高于作物需求，氮素盈余则是美国的2倍以上[32]。在巴西，玉米-大豆轮作中，玉米收获后种植大豆时，以秸秆的氮肥效应来促进根瘤的发育，土壤不再用氮肥或其他肥料[33]。在阿根廷，约一半的农场在大豆生产中每年都接种根瘤菌，剩余大半农场每2年接种根瘤菌[34]。

3.3 我国大豆养分管理现存问题

我国农户在大豆种植中，养分管理措施的科学性仍需提升，养分利用效率低，养分供应不足或过量是目前的主要问题。农户普遍认为施肥与产量呈绝对相关的趋势，化肥施用严重超出大豆生长所需。或者由于大豆具有生物固氮能力，农户认为种植时可以减少或免除氮肥的施用，仅靠大豆自身固氮作用，限制了大豆产量的增加。在施用时间上，也很少遵循大豆生长时期的规律，基本上以一次性基施为主。不合理的养分管理不仅不利于大豆产量的提高，还造成了肥料浪费以及对环境的威胁。

4 展望

目前国内外已有的养分管理技术方法提供了较为科学的施肥量、施肥方法等技术咨询和指导，在提高大豆产量和养分利用率上都发挥着指导作用。随着绿色发展逐渐成为农业发展的主题[35]，我国未来大豆养分管理也应侧重环境效应，在大豆高产与环境保护2个方面进行协同调控。为进一步提高我国大豆养分管理水平，今后可加强以下几方面的研究：

（1）研发与完善大豆施肥体系。我国大豆种植区域辽阔，难以给出不同地区的个性化施肥方案。黑龙江省农业科学院与中国农业科学院构建的大豆施肥专家系统，可基于地块分析数据与大豆农学效率，利用QUEFTS模型校订大豆推荐施肥参数[36]。在缺少测土数据的情况下，利用该专家系统可以更方便、快捷的指导不同区域大豆科学施肥，提高肥料养分利用效率和大豆产量。当前，如何根据我国种植特点进行养分管理和推荐施肥是当前的一个重要问题，在已有的研究基础上，需要在广大农民中进一步完善与推广操作性强、简单、准确的施肥指导系统。

（2）建立大豆新型绿色化肥产业体系。张福锁院士指出，我国农业已经到了绿色智能肥料的新时代，建立化肥产业绿色发展的机制及政策支撑体系，研发绿色低碳、智能高效的绿色智能肥料，是新时代的发展路径[37]。在大豆生产中，根据不同大豆土壤的养分状况和大豆品种需肥特点，研制针对性专用配方肥料；改进肥料制造工艺，以根瘤固氮、氮磷养分的高效利用为核心，创制绿色智能大豆肥料。

（3）调整大豆种植制度。大豆连作种植在我国广泛存在，且种植面积最广的东北地区最为普遍[38]。连作种植会使土壤肥力恶化，使大豆生长受限[39]。因此，需要因地制宜地调整大豆种植制度，在轮作周期中考虑其他作物与大豆的养分互补，可减少营养竞争与拮抗，提高大豆养分利用效率。