施氮量和種植密度對甘肅省不同生態區大豆農藝性狀及產量的影響

張彥軍 王興榮 李玥 李永生 李峰 茍作旺 張愷東 祁旭升

摘要：為了確定甘肅省沿黃灌區、河西綠洲灌區和隴東雨養農業區的大豆最佳施氮量和種植密度，選用隴中黃601、隴中黃602、隴中黃603、汾豆78等4個大豆品種，在3個不同生態區設置4個氮肥水平和4個種植密度，測量株高、有效分枝數等主要農藝性狀及產量等指標。結果表明，不同施氮水平和種植密度對大豆農藝性狀和產量的影響較大，隨著氮肥的增加，大豆株高、有效分枝數、主莖節數、單株莢數、單株粒重、百粒重和產量呈遞增的趨勢，綜合比較得出不同生態區大豆最佳施氮量均為N 90 kg/hm2。隨著種植密度的增加，折合產量呈先升高后降低的趨勢。會寧縣和甘州區的最佳種植密度為16.67 萬株/hm2，寧縣的最佳種植密度為19.67 萬株/hm2。對3個生態區的大豆產量分析表明，河西綠洲灌區的張掖市甘州區適合種植早熟品種隴中黃601，而沿黃灌區的會寧縣和隴東雨養農業區的寧縣適宜種植中晚熟品種隴中黃603。

關鍵詞：大豆; 施氮量; 種植密度; 生態區;農藝性狀; 產量;甘肅省

中圖分類號：S565.1 ? ? 文獻標志碼：A ? ?文章編號：1001-1463（2021）07-0014-10

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.07.004

Abstract：In order to determine the suitable nitrogen application rate and planting density of soybeans in Irrigation Area along the Yellow River，Hexi Oasis Irrigation Area and Longdong Rainfed Agricultural Area in Gansu Province， four soybean cultivars were selected， four nitrogen fertilizer levels and four planting densities were set in three different ecological regions， and the plant height， effective branch number of main agronomic characteristics and plot yield were measured. The results showed that different nitrogen application levels and planting densities has greater effect on soybean agronomic characteristics and yield. Plant height， number of effective branches， number of main stem nodes， pod number per plant， yield per plant， 100-seed weight and yield was increased with the increase of nitrogen fertilizer. Comprehensive comparison of soyhean in different ecological areas， the suitable nitrogen application rate was 90 kg/hm2 pure nitrogen. The yield of the plot raised and then fell with the increase of planting density. The best planting density in Huining County and Ganzhou District was 166，700 plants/hm2， and the best planting density in Ning County was 196，700 plants/hm2. Through the analysis of the yield of the three ecological regions， it is shown that the early-maturing variety Longzhonghuang 601 was suitable for planting in Ganzhou District， while the mid-late-maturing variety Longzhonghuang 603 was suitable for planting in Huining County and Ning County.

Key words：Soybean;Nitrogen application;Density;Ecological areas;Agronomic characteristics;Yield;Gansu Province

大豆是世界上重要的油料作物和植物蛋白及飼料原料[1 ]，與人們生活密不可分。據國家統計局數據，2020年我國大豆產量為 ?1 960萬t，播種面積與產量均較2019年有所增加。據海關總署統計，2020年我國累計進口大豆10 033萬t，首次超過1億t，刷新了2017年進口9 553萬t記錄[2 ]。可見，大豆產需缺口巨大，高度依賴進口。在耕作制度中，大豆也是種養相結合的重要倒茬作物，其根系含有的根瘤菌能固定空氣中的氮素，可提高氮肥利用效率。大豆成熟后，葉片自然脫落，能夠起到培肥地力的作用。

影響大豆農藝性狀及產量的因素諸多，如品種、氣候條件、土壤養分、栽培措施等[3 ]，其中高效的栽培措施是大豆高產的基礎。氮素是作物生長發育和提高產量必不可少的營養元素之一，合理的施肥量對作物的產量貢獻率可達40%～50%[4 ]，不科學的施肥不僅影響作物產量，同時造成肥料浪費及破壞土壤的生態系統和自凈能力。大豆屬于群體產量作物[5 ]，較對于過度追求單株產量，群體結構對于大豆產量的影響更大，而適當的種植密度是保證合理群體結構的基礎[6 - 8 ]，有利于提高大豆葉片的光能利用效率，促進干物質積累，進而提高產量。

甘肅省地域遼闊、生態類型豐富，大豆種植區主要分布于隴東雨養農業區、隴南雨養農業區、河西綠洲灌區、中部沿黃灌區，且存在品種混亂、種植分散、不成規模、管理粗放等問題。針對甘肅省大豆種植栽培過程中存在的問題，我們選用3個甘肅省審定品種（隴中黃601、隴中黃602、隴中黃603）和1個甘肅省區域試驗和生產試驗對照品種（汾豆78）為試驗材料，在甘肅省沿黃灌區（白銀）、張掖河西綠洲灌區（張掖）和隴東雨養農業區（慶陽）3個不同生態區，分析不同施氮水平和種植密度對這4個大豆品種農藝性狀及產量的影響，以期為甘肅省大豆高產優質栽培技術建立和推廣提供依據。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 試驗材料

供試大豆品種隴中黃601、隴中黃602、隴中黃603由甘肅省農業科學院作物研究所選育并提供[9 - 10 ]，汾豆78由國家農作物種質資源庫（甘肅分庫）提供。試驗于2020年在白銀市會寧縣、張掖市甘州區、慶陽市寧縣同時進行。

1.2 ? 試驗區概況

白銀市會寧縣地處西北內陸，是溫帶大陸性季風氣候，屬于沿黃灌區，年平均氣溫8.7 ℃，年降水量312.8 mm，年均蒸發量 ? 1 728.0 mm，年無霜期173 d，日照時數達 ? ?2 226.6 h;試驗地0～20 cm土層含有機質15.62 g/kg、堿解氮81.44 mg/kg、速效磷18.53 mg/kg、速效鉀206.97 mg/kg。張掖市甘州區位于河西走廊中部，是我國西北干旱地帶典型的綠洲灌溉農業區，氣候類型屬大陸性中溫干旱氣候，年平均氣溫7.1 ℃、≥0 ℃積溫3 391 ℃、≥10 ℃積溫2 870 ℃，年平均降水量129.0 mm，蒸發量2 047.9 mm，年平均無霜期153 d;試驗地0～20 cm土層含有機質18.45 g/kg、堿解氮76.62 mg/kg、速效磷22.76 mg/kg、速效鉀244.53 mg/kg。慶陽市寧縣位于隴東地區，是典型的溫帶性大陸季風氣候，屬于雨養農業區，年均氣溫為9.0 ℃，年均日照時數為2 369.1 h，無霜期為168.2 d，年均降水量為568.9 mm，且60%發生在7 — 9月，早春容易發生干旱;試驗地土壤類型為黃綿土，0～20 cm土層有機質含量為14.43 g/kg、全氮0.99 g/kg、速效磷11.42 mg/kg、速效鉀153.83 mg/kg。

1.3 ? 試驗方法

1.3.1 ? 施氮量試驗 ? 試驗設A1（不施氮）、A2（低氮水平，施N 45 kg/hm2）、A3（當地正常施氮水平，施N 90 kg/hm2）、A4（高氮水平，施N 135 kg/hm2）4個水平，小區面積為10 m2，3次重復，隨機區組排列，按行長5 m、0.5 m行距、0.12 m株距4行區種植。所有處理均施P2O5 120 kg/hm2，結合播前整地一次性施入。氮肥施用量按不同處理設計用量施用，其中基肥不施氮肥、分枝期追肥50%、花莢期追肥50%。田間管理同當地大田。

1.3.2 ? 種植密度試驗 ? 試驗設4個處理，分別為B1（14.29萬株/hm2）、B2（16.67萬株/ hm2）、B3（19.67萬株/hm2）、B4（25.00萬株/ hm2）。試驗隨機區組排列，3次重復，小區面積為10 m2（5 m×2 m）。種植分別株距為0.14 m、0.12 m、0.10 m、0.08 m，按5 m行長、0.5 m行距4行區種植。播種前一次性基施N 90 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2。田間管理同當地大田水平。

1.4 ? 測定項目及方法

1.4.1 ? 根瘤指標測定 ? 于大豆苗期、花期、結莢期的晴天9：00 — 10：00時取樣，取2株將根系所在的土方區域整體挖出裝入尼龍網袋中，用水浸泡后快速洗凈根系置于冰盤之上，泥水過鋼篩以收集散落的根瘤，迅速剝落洗凈后大豆根系上的根瘤，計數根瘤總量，將根瘤表面水分用吸水紙輕輕吸干后用天平稱取根瘤重量。

1.4.2 ? 農藝性狀 ? 測定成熟后每小區取10株，參照《大豆種質資源描述規范和數據標準》進行株高、分枝數、主莖節數、單株莢數、單株粒重和百粒重等指標的測定[11 ]，以其平均值代表考察性狀值。收獲全小區植株計產。

1.5 ? 數據分析

采用Excel 2007進行數據整理，利用R軟件進行統計分析。

2 ? 結果與分析

2.1 ? 施氮量對大豆農藝性狀的影響

從表1可以看出，在甘州區試點，大豆株高、主莖節數普遍高于會寧縣試點和寧縣試點，而有效分枝、單株莢數、單株粒重、百粒重則相反。這可能是由于在甘州區營養生長階段時期延長，導致隴中黃602和隴中黃603未能完全成熟造成的，說明甘州區更加適合早熟品種的推廣種植。隨著施氮量的增加，在3個試驗點，大豆的主要農藝性狀呈遞增的趨勢，其中汾豆78（22.41 g）和隴中黃601（27.55 g）百粒重最大值出現在會寧縣試點的A4水平，而隴中黃602（28.93 g）和隴中黃603（29.61 g）的百粒重最大值則出現在寧縣試點的A4水平，說明氮肥對大豆的生長發育起到至關重要的作用。

2.2 ? 施氮量對大豆產量的影響

不同施氮量對大豆折合產量有著顯著影響，對于同一大豆品種而言，折合產量的最大值均出現在A4處理，且均超過了3 300 kg/hm2，其中以隴中黃603最高，達3 811.96 kg/hm2。從圖1可以看出，隨著施氮量的增加大豆產量呈遞增的趨勢，A1處理、A2處理下的折合產量與A3處理、A4處理達到顯著差異，而A3處理和A4處理之間差異不顯著。說明當施氮量達到一定水平后大豆產量增加不顯著，由氮肥引起的產量增加達到臨界值，若繼續增加施氮量會造成氮肥過剩。可見，在分枝期和開花期追施N 90 kg/hm2可以有效提高大豆產量。

2.3 ? 施氮量對根瘤數量和重量的影響

從表2可知，隨著施氮量的增加，不同品種的根瘤菌數量和重量均呈遞增的趨勢;隨著生育進程的推進，不同品種的根瘤菌數量和重量同樣呈現出遞增的趨勢。在會寧縣試點，隴中黃601和汾豆78的根瘤數量和重量最大，顯著高于隴中黃602和隴中黃603;在甘州區試點，隴中黃602和隴中黃603根瘤菌數量和重量非常低，在苗期甚至為0;在寧縣試點，4個品種的根瘤菌數量和重量普遍高于其他2個試點，這可能與不同生態區的土壤養分含量和氣候因素有關。

2.4 ? 種植密度對大豆農藝性狀的影響

從表3可以看出，大豆農藝性狀在不同種植密度間差異明顯，隨著種植密度的增加，不同品種的株高、有效分枝數、主莖節數和百粒重呈遞減的趨勢，在不同品種間B4處理較B1處理分別降低1.99%～25.57%、21.28%～100%、4.12%～30.51%、3.64%～ 22.98%。在會寧縣、甘州區不同品種的單株莢數和單株粒重均隨著種植密度的增加呈先升高后降低的趨勢，其中會寧縣在B2處理下達到最大值，甘州區在B3處理下達到最大值。在寧縣不同品種的單株莢數隨種植密度的增加呈逐漸降低趨勢，以B1處理值最大;單株粒重隨種植密度的增加呈逐漸升高趨勢，以B4處理值最大。

2.5 ? 種植密度對大豆產量的影響

合理密植是作物高產的基礎，大豆產量與種植密度的關系更加緊密。從圖2看出，在會寧縣試點和甘州區試點，B2處理下不同品種的折合產量最高，與其他處理間達到顯著差異，之后隨著種植密度的增加產量逐漸降低。在4個處理中，均以B4處理下的4個品種的折合產量最低。在寧縣試點，B3處理下4個品種的折合產量均最高，且與其他處理間呈顯著差異，而B1處理下各品種的折合產量最低。汾豆78和隴中黃603在B3處理下折合產量分別比B1處理增產87.57%和57.18%。由此可以看出，在會寧縣和甘州區灌溉農業地區大豆適宜種植密度為16.67萬株/hm2，在寧縣雨養農業區大豆最適種植密度為19.67萬株/hm2。

3 ? 結論與討論

合理的施肥不僅能夠提高作物產量，同時可以減少肥料浪費及對生態環境的破壞程度。合理施肥能夠協調土壤營養供應，促進大豆干物質的積累及根瘤固氮，進而提高大豆產量[12 - 14 ]。本研究發現，在大豆分枝期和開花期隨著施氮量的增加，大豆主要農藝性狀和產量均呈遞增的趨勢，當施氮量增加到一定量之后，產量的增加量不顯著，這與前人的研究結果相似[15 - 16 ]。氮肥對大豆根瘤菌數量和重量影響較大，施加氮肥可顯著增加根瘤菌數量和重量，大豆生殖生長階段根瘤菌數量和重量顯著高于營養生長階段。說明氮肥是大豆生長發育不可缺少的因素，通過追施氮肥可顯著提高大豆產量。分析本試驗結果，推薦在隴東雨養農業區、河西綠洲灌區和沿黃灌區的最佳施氮量為N 90 kg/hm2。

適當增加種植密度有利于作物干物質積累分配及產量的增加，而種植密度主要是通過對產量構成因素起作用而影響產量[17 - 18 ]。本研究發現，隨著種植密度的增加，大豆的株高、有效分枝數、主莖節數和百粒重均降低，折合產量也表現出先升高后降低，這與呂繼龍等[19 ]的研究一致。而在不同的生態區，折合產量最高時的種植密度不同，會寧縣和甘州區在種植密度為16.67萬株/hm2時折合產量最高，而寧縣最高產時的種植密度為19.67萬株/hm2，說明應根據不同的生態區選擇適宜的種植密度，以實現最高產量。通過對沿黃灌區、河西綠洲灌區和隴東雨養農業區3個生態區的產量比較發現，在河西綠洲灌區張掖市甘州區適合種植早熟品種隴中黃601，而在沿黃灌區會寧縣和隴東雨養農業區寧縣適宜種植中晚熟品種隴中黃603。

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（本文責編：鄭立龍）