丘陵區(qū)暗棕壤施肥模式對大豆生物學(xué)性狀及產(chǎn)量影響

孟祥海

(黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 牡丹江分院，黑龍江 牡丹江 157041)

黑龍江省東南部丘陵半山區(qū)坡耕地有325萬畝，占東南部中低產(chǎn)田面積的69.5%。該中低產(chǎn)田的土壤類型為暗棕壤或由暗棕壤派生的土壤亞類。這部分土壤由于存在一定的坡度(一般在3°～6°之間)，而造成水土流失嚴(yán)重，被當(dāng)?shù)剞r(nóng)民稱為“跑水、跑土、跑肥”的三跑田。這部分土壤土層一般在15cm左右，土壤氣熱條件好，水肥條件差，土壤較易遭受干旱威脅，灌溉、施肥管理都有一定困難，多年來在施肥管理上沒有一套統(tǒng)一的技術(shù)管理體系而造成施肥混亂、單產(chǎn)不高，總產(chǎn)不穩(wěn)，嚴(yán)重的制約著黑龍江省東南部糧食產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的提高。而對于暗棕壤性土優(yōu)化施肥的研究甚少，為此，本試驗(yàn)將開展對這部分中低產(chǎn)田進(jìn)行施肥模式研究，確立大豆最佳施肥技術(shù)模式，旨在提高和優(yōu)化大豆生物學(xué)性狀和產(chǎn)量性狀，為增產(chǎn)奠定基礎(chǔ)[1]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2012年5月初至10月下旬在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院試驗(yàn)地進(jìn)行。供試大豆品種為合豐55，供試土壤為黑龍江省東南部典型的暗棕壤性土，坡度3°～5°，耕作年限30年，耕層厚度15cm，供試土壤理化性質(zhì)如下：pH(水∶土=2.5∶1)7.70、有機(jī)質(zhì)25.5g/kg、堿解氮96.8mg/kg、有效磷66.0mg/kg、速效鉀159mg/kg。

本試驗(yàn)小區(qū)面積為28.8m2(6行×行寬0.6m×行長8m)，設(shè)置8個(gè)處理：①常規(guī)施肥CK(N︰P2O5︰K2O為14︰20︰11,45%)、②優(yōu)化施肥U(N︰P2O5︰K2O為 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緩釋肥料SPF(N︰P2O5︰K2O為 15︰26︰12,53%)、⑥70%U+0.3%納米碳(0.5kg/hm2)、⑦U+FF(葉面肥：尿素200g二氫鉀100g)、⑧U+LB(根瘤菌150 mL/hm2)。隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。各小區(qū)所用肥料養(yǎng)分含量及施肥量嚴(yán)格按照各自處理計(jì)量施用，常規(guī)施肥是250kg/hm2,優(yōu)化施肥是240kg/hm2，緩釋肥料是184.23kg/hm2，按要求計(jì)量播種，田間管理力求一致。

氮肥使用含氮46%尿素 ，磷肥使用含磷46%過磷酸鈣，鉀肥使用含鉀60%的氯化鉀。常規(guī)施肥氮磷鉀比例按當(dāng)?shù)亓?xí)慣施肥計(jì)量，優(yōu)化施肥是在2011年試驗(yàn)的基礎(chǔ)上總結(jié)得出的，70%U是在優(yōu)化施肥總量上減去30%，即168kg/hm2，U+FF處理中葉面肥是指200g尿素+磷酸二氫鉀100g，稀釋200～300倍后在結(jié)莢期和鼓粒期使用[2]。

1.2 測定項(xiàng)目與方法

在上述8個(gè)處理3次重復(fù)的小區(qū)內(nèi)，于播種前分別采集耕層土壤樣品，主要測定土壤堿解氮、速效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)、微量元素、pH；同時(shí)分別在分枝期、盛花期、盛莢期、鼓粒期調(diào)查株高、葉面積指數(shù)、植株鮮、干重、葉綠素等；秋季在每小區(qū)內(nèi)選擇具有代表性的點(diǎn)1m2按要求取樣、考種、測產(chǎn)，剩余部分全區(qū)收獲分別脫谷計(jì)產(chǎn)[3]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel2003和DPS7.05軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥模式對大豆葉面積指數(shù)的影響

葉面積指數(shù)(leaf area index)又叫葉面積系數(shù)，是指單位土地面積上植物葉片總面積占土地面積的倍數(shù)。即：葉面積指數(shù)=葉片總面積/土地面積。在田間試驗(yàn)中，葉面積指數(shù)(LAI)是反映植物群體生長狀況的一個(gè)重要指標(biāo)，其大小直接與最終產(chǎn)量高低密切相關(guān)[4]。因此，我們在大豆不同生育期分別調(diào)查了大豆植株的葉面積指數(shù)(詳見表1)，從表1的分析結(jié)果看，分枝期以緩釋肥(養(yǎng)分含量53%)葉面積指數(shù)最大，最大值為3.06，是常規(guī)施肥的2.13倍，說明養(yǎng)分含量較多時(shí)LAI大于養(yǎng)分含量低的處理，與其它各處理達(dá)到差異極顯著水平(P<0.01)，與優(yōu)化施肥和優(yōu)化施肥+Mo、B、Zn差異性不顯著。在盛花期優(yōu)化施肥+花期追氮處理葉面積指數(shù)達(dá)到最大值，與其他處理相比差異性不顯著，且各處理間差異性不顯著；盛莢期各處理葉面積指數(shù)達(dá)到峰值，優(yōu)化施肥LAI明顯高于常規(guī)施肥(CK)，比其LAI增加46.5%，其中優(yōu)化施肥+葉面追肥和優(yōu)化施肥+根瘤菌與其它處理相比達(dá)到差異性水平(P<0.01),分別較常規(guī)施肥的LAI增加61.33%和69.18%，表明根瘤菌和葉面肥在盛莢期有助于增加葉面積指數(shù)。

表1 不同處理各生育期植株葉面積指數(shù)比較

注：同列數(shù)值標(biāo)以不同大小字母者分別表示差異達(dá)0.01和0.05顯著水平

結(jié)合產(chǎn)量指標(biāo)可見，優(yōu)化施肥+花期追氮和優(yōu)化施肥+葉面追肥與優(yōu)化施肥+根瘤菌處理分別在盛花期和盛莢期葉面積指數(shù)達(dá)到最大值，與產(chǎn)量的升高有直接的關(guān)系[5]。

2.2 不同施肥模式對大豆植株鮮、干重的影響

從不同生育時(shí)期的大豆鮮干重調(diào)查結(jié)果看(詳見表2)，分枝期大豆植株的鮮重地上部分在優(yōu)化施肥、優(yōu)化施肥+花期追氮、優(yōu)化施肥+根瘤菌處理均與常規(guī)施肥的鮮重達(dá)到了顯著性差異水平(P<0.05)，分別是常規(guī)施肥鮮重的2.68倍、2.43倍、3.29倍；緩釋肥料和優(yōu)化施肥+葉面肥二者鮮重差異性不顯著，分別為13.58g、13.24g分別是常規(guī)施肥的2.15倍、2.10倍；優(yōu)化施肥+ Mo、B、Zn與70%優(yōu)化施肥量+0.3%納米碳處理差異性不顯著，分別為10.22g、11.49g，分別是常規(guī)施肥的1.62倍、1.82倍。分枝期干重在各處理間的差異性與該時(shí)期鮮重基本一致。

盛花期植株的鮮、干重在各處理間變化不大，差異性不顯著，說明該時(shí)期植株水分含量比較穩(wěn)定，有機(jī)物質(zhì)積累受肥料效果的影響較弱。幾個(gè)不同優(yōu)化施肥處理和緩釋肥料處理在盛莢期植株鮮重均與常規(guī)施肥達(dá)到了顯著性差異水平(P<0.05)，其中以優(yōu)化施肥、優(yōu)化施肥+葉面追肥、優(yōu)化施肥+根瘤菌3個(gè)處理最大，均達(dá)到200g以上，分別是常規(guī)施肥的1.97倍、1.84倍、1.88倍，增加比例分別為97.40%、84.03%、87.68%，緩釋肥料在盛莢期植株鮮重有所減低，明顯低于前兩個(gè)生育時(shí)期，僅為123.32g，是常規(guī)施肥的1.12倍，該時(shí)期的植株干重差異性也不是很明顯。

表2 不同處理各生育期植株鮮、干重調(diào)查 g

注：同列數(shù)值標(biāo)以不同大小字母者分別表示差異達(dá)0.01和0.05顯著水平

鼓粒期大豆的生殖生長占主導(dǎo)地位，植株體內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)已經(jīng)再分配和再利用，無論是光合產(chǎn)物還是礦質(zhì)營養(yǎng)，都從植株各部位向籽粒轉(zhuǎn)移，以滿足種子生長的需要，因此，鼓粒期植株鮮、干重增加達(dá)到整個(gè)生育期時(shí)期最大值(詳見表2)，緩釋肥料、優(yōu)化施肥+葉面追肥、優(yōu)化施肥+根瘤菌3個(gè)處理植株鮮重達(dá)到最大，分別是常規(guī)施肥的1.20倍、1.26倍、1、30倍，增加率為20.07%、25.90%、30.08%。

2.3 不同施肥模式對大豆根瘤菌的影響

優(yōu)化施肥可以促進(jìn)大豆根瘤菌的生成，從而促進(jìn)大豆對氮肥的吸收利用，達(dá)到降低成本、增加產(chǎn)量的目的。從對大豆不同生育時(shí)期的根瘤菌鮮干重調(diào)查結(jié)果看，不同處理各生育時(shí)期植株根瘤菌鮮、干重隨著生育期延后呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢，在鼓粒期達(dá)到最大值(詳見表3)。不同處理在盛花期以優(yōu)化施肥+根瘤菌和優(yōu)化施肥+Mo、B、Zn處理鮮重最大，盛莢期和鼓粒期均以70%優(yōu)化施肥量+0.3%納米碳與優(yōu)化施肥+根瘤菌處理達(dá)到最大值，優(yōu)化施肥+根瘤菌的鮮干重在整個(gè)生育期一直以最大值出現(xiàn)，在盛花期至鼓粒期呈直線上升，有二元一次方程y=0.2841x2-0.4139xR2= 0.9896，其他各處理也呈現(xiàn)一定幅度的上升趨勢，分枝期各處理根瘤菌幾乎為零，所以暫不考慮[6]。

表3 不同處理各生育期植株根瘤菌鮮、干重 g

注：同列數(shù)值標(biāo)以不同大小字母者分別表示差異達(dá)0.01和0.05顯著水平

利用LSD法多重比較進(jìn)行方差分析，結(jié)果顯示：盛花期的優(yōu)化施肥+Mo、B、Zn與優(yōu)化施肥+花期追N和常規(guī)施肥處理的根瘤菌鮮重到達(dá)了顯著性差異(P<0.05)，其他各處理間差異性不顯著，優(yōu)化施肥+Mo、B、Zn的根瘤菌干重在此時(shí)期達(dá)到最大值為0.0873g，與其他各處理達(dá)到了極顯著性差異(P<0.01)，是常規(guī)施肥的22.97倍，是優(yōu)化施肥的3.98倍，說明根瘤菌劑的施用效果顯著，有助于增加大豆根系的根瘤菌數(shù)量和質(zhì)量，但是增加微量元素Mo、B、Zn效果更佳，由此可見微量元素結(jié)合根瘤菌劑參與拌種效果可能會更好。

在盛莢期根瘤菌劑的施用對于增加根系的根瘤菌質(zhì)量效果更佳明顯，為盛花期根瘤菌質(zhì)量的10.24倍，增幅347.93%，而此時(shí)的優(yōu)化施肥+微量元素Mo、B、Zn處理根瘤菌質(zhì)量增加幅度較小，僅為盛花期根瘤菌鮮重的4.48倍，增幅127.53%。緩釋肥料、優(yōu)化施肥+根瘤菌處理和常規(guī)施肥3個(gè)處理間根瘤菌鮮重達(dá)到顯著性差異(P<0.05)；各施肥處理與常規(guī)施肥間達(dá)到了極顯著性差異(P<0.01)，優(yōu)化施肥+花期追N、優(yōu)化施肥+ Mo、B、Zn和70%優(yōu)化施肥量+0.3%納米碳處理間差異不顯著，但都明顯高于常規(guī)施肥根瘤菌重。各處理間植株根系干重在這一時(shí)期與鮮重分布規(guī)律基本一致。

鼓粒期大豆不同施肥區(qū)植株根系根瘤菌干鮮重差異性比較明顯。各優(yōu)化處理均與常規(guī)施肥達(dá)到極顯著性差異水平(P<0.01)，且各優(yōu)化處理間除優(yōu)化施肥、緩釋肥料、優(yōu)化施肥+葉面追肥外差異性均達(dá)到極顯著(P<0.01)，優(yōu)化施肥+根瘤菌處理的根瘤菌鮮重達(dá)到2.87g，分別是優(yōu)化施肥、優(yōu)化施肥+ Mo、B、Zn、優(yōu)化施肥+花期追N、緩釋肥料、70%優(yōu)化施肥量+0.3%納米碳、優(yōu)化施肥+葉面追肥的2.31倍、2.06倍、1.75倍、2.22倍、1.61倍、2.25倍，是常規(guī)施肥的3.46倍，增長相對量為245.78%。

2.4 不同施肥模式對大豆葉綠素的影響

從不同生育時(shí)期大豆葉綠素含量的調(diào)查結(jié)果看(詳表4)。

表4 不同生育期各施肥處理葉綠素含量比較 mg·L-1

注：小寫字母為0.05水平上顯著分析，大寫字母為0.01水平上顯著分析

由表4可以看出，不同處理各生育期植株葉綠素含量均呈現(xiàn)先增高再降低的趨勢，在盛莢期各處理葉綠素含量達(dá)到最大值，在鼓粒期降至最低點(diǎn)，每個(gè)生育期各優(yōu)化施肥處理和緩釋肥料處理的葉綠素含量均明顯高于常規(guī)施肥，部分處理與常規(guī)施肥葉綠素含量達(dá)到了差異極顯著性水平(P<0.01)。

分枝期各優(yōu)化施肥處理和緩釋肥處理與常規(guī)施肥葉綠素含量達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)，分枝期以優(yōu)化施肥+根瘤菌(75.22mg/L)和優(yōu)化施肥+ Mo、B、Zn處理葉綠素含量最高(75.21mg/L)，均是優(yōu)化施肥處理的1.22倍，二者與其達(dá)到極顯著水平(P<0.01)，其他優(yōu)化施肥處理間差異性不顯著。

圖1 不同處理各生育期植株葉綠素含量比較

盛花期以優(yōu)化施肥+花期追N處理葉綠素含量最高(79.25mg/L)，與70%優(yōu)化施肥量+0.3%納米碳和常規(guī)施肥處理達(dá)到差異極顯著水平(P<0.01)，其他各優(yōu)化施肥處理差異性不顯著。

盛莢期除70%優(yōu)化施肥量+0.3%納米碳處理外其他優(yōu)化施肥處理與常規(guī)施肥葉綠素含量達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)，70%優(yōu)化施肥量+0.3%納米碳是常規(guī)施肥的1.05倍，增高幅度僅為5.35%，優(yōu)化施肥、優(yōu)化施肥+ Mo、B、Zn和優(yōu)化施肥+葉面肥三處理間葉綠素含量差異性不顯著，其葉綠素含量低于優(yōu)化施肥+花期追N和緩釋肥料處理，但該三處理與優(yōu)化施肥+花期追N和緩釋肥料處理葉綠素含量達(dá)到極顯著性差異(P<0.01)。

鼓粒期各處理葉綠素含量開始降低，優(yōu)化施肥+根瘤菌降低為盛莢期的36.59%，優(yōu)化施肥+葉面肥與盛莢期相比減低為36.64%，該時(shí)期優(yōu)化施肥+根瘤菌和優(yōu)化施肥+葉面肥處理為葉綠素含量最大值，與常規(guī)施肥、優(yōu)化施肥、緩釋肥料和70%優(yōu)化施肥量+0.3%納米碳達(dá)到了差異極顯著水平(P<0.01)。

2.5 不同處理大豆產(chǎn)量分析

各優(yōu)化施肥中以優(yōu)化施肥+花期追N(3653.49kg/hm2)處理的大豆產(chǎn)量最高，與常規(guī)施肥達(dá)到了差異顯著水平(P<0.01)，是常規(guī)施肥的1.36倍，優(yōu)化施肥+Mo+B+Zn、緩釋肥料、70%優(yōu)化施肥+0.3%納米碳、優(yōu)化施肥+葉面肥、優(yōu)化施肥+根瘤菌處理分別是常規(guī)施肥產(chǎn)量的1.16倍、1.22倍、1.30倍、1.15倍、1.29倍、1.27倍，分別增產(chǎn)16.48%、18.77%、21.95%、11.94%、25.38%和20.89%。

優(yōu)化施肥+Mo+B+Zn處理產(chǎn)量是優(yōu)化施肥的1.05倍，相比僅增產(chǎn)5.0%，但微量元素的添加使得病蟲粒率有所減低，降低為優(yōu)化施肥的79.56%，降低幅度為20.44%，可見微肥的施用可以有效提高大豆品質(zhì)和質(zhì)量。

3 結(jié)論

通過對大豆生物性狀的調(diào)查結(jié)果顯示：優(yōu)化施肥+花期追N和優(yōu)化施肥+葉面追肥與優(yōu)化施肥+根瘤菌處理分別在盛花期和盛莢期葉面積指數(shù)達(dá)到最大值，于盛莢期施肥+葉面追肥與優(yōu)化施肥+根瘤菌植株鮮干重達(dá)到最大值，說明在盛花期和盛莢期將優(yōu)化施肥結(jié)合葉面追肥和添加根瘤菌劑對提高大豆葉面積指數(shù)，同時(shí)提高植株的鮮干重效果顯著，與增產(chǎn)效果相一致。

優(yōu)化施肥+花期追氮和優(yōu)化施肥+葉面追肥與優(yōu)化施肥+根瘤菌處理分別在盛花期和盛莢期葉面積指數(shù)達(dá)到最大值，與產(chǎn)量的升高有直接的關(guān)系。施肥的增產(chǎn)作用直接來自大豆不同生育期鮮干重的增加，也就是說施肥直接促進(jìn)了大豆干物質(zhì)的生成，從而導(dǎo)致產(chǎn)量的提高，優(yōu)化施肥+根瘤菌處理在各生育期都有效增加了植株鮮干重。優(yōu)化施肥可以增加大豆葉綠素的含量，達(dá)到有較大的光合作用，從而達(dá)到增加產(chǎn)量的目的，在盛莢期各處理葉綠素含量達(dá)到最大值，在鼓粒期降至最低點(diǎn)，每個(gè)生育期各優(yōu)化施肥處理和緩釋肥料處理的葉綠素含量均明顯高于常規(guī)施肥，部分處理與常規(guī)施肥葉綠素含量達(dá)到了差異極顯著性水平(P<0.01)。

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