施磷量和干旱脅迫對大豆水分利用效率和產量的影響

楊鵬磊 喬鑫陽 褚麗麗

摘 ? ?要：該試驗研究了施磷量和干旱脅迫對大豆水分利用效率和產量補償效應的影響。試驗設置控水量和施磷量

2個因子?？厮吭O為輕度水分虧缺、中度水分虧缺、重度水分虧缺3個水平；磷肥處理設低肥、中肥和高肥3個水平。每個處理施尿素、硫酸鉀，同時設置充足水分高磷對照處理。結果表明：在適度的干旱脅迫復水后，磷肥可以提高大豆的水分利用效率，增加百粒重和產量，但過大程度的干旱脅迫下磷肥增益效果不明顯，在干旱脅迫和磷素營養的合理組合下，輕、中度干旱脅迫中磷和高磷處理補償效應較顯著，其中中度干旱脅迫高磷處理的產量最高。

關鍵詞：干旱脅迫；施磷；補償效應

文章編號：1005-2690（2023）06-0004-04 ? ? ? 中國圖書分類號：S565.1 ? ? ? 文獻標志碼：B

干旱脅迫是指土壤或大氣缺乏對作物有效的水分供應，使作物遭受損害[1]。根據調虧灌溉理論，干旱脅迫對作物生長產生的影響并非總是不利。研究發現，適度的干旱脅迫具有補償和超補償效應，會對作物的生長和生理水平等產生良好影響。磷肥是植物生長過程中不可缺少的重要營養元素，其既參加ATP等的代謝，又是作物體內重要有機化合物的組成成分[2]。

有研究表明，磷肥對干旱條件下植物的水分調控有著重要作用[3]。研究干旱脅迫和施磷量對大豆水分利用效率和產量的補償效應有兩方面意義。一方面，根據調虧理論，在作物苗期對作物進行干旱脅迫，以達到節水增產的目的。另一方面，系統研究不同干旱脅迫狀況下不同施磷量對大豆苗期干旱脅迫解除后產生補償和超補償生長的作用規律，以明確大豆苗期受到不同程度干旱脅迫后獲得最佳補償效應的最佳施肥組合模式，實現補償效應最大、滯后效應最小。

1 試驗方案

1.1 材料與方法

本試驗于2022年在山西省寧武縣進行，該地屬于亞熱帶季風氣候。采用盆栽方法研究，在防雨棚內進行，選用規格為口徑24 cm、高26 cm的塑料桶。試驗土壤是當地的栗鈣土，裝土量為6.76 kg，裝土深度21 cm。大豆測試品種為黑河35號。

本試驗用稱重法調試土壤含水量，隔天17：00控制含水量，將每個指標控制在設計要求的土壤含水量閾值內，記錄每天的耗水量。大豆出苗后需適時定苗，每盆留2株長勢相近的幼苗進行控水干旱處理，使土壤含水量逐步降至試驗水平。干旱處理的第21天開始復水，使土壤含水量恢復至充分供水程度。

本試驗干旱脅迫時間均為21 d，設控水量和施磷量2個因子，磷肥為五氧化二磷。在本試驗中設3個水分處理，分別是輕度水分虧缺（土壤含水量為田間持水率的50％～55％，用L表示）、中度水分虧缺（土壤含水量為田間持水率的40％～45％，用M表示）、重度水分虧缺（土壤含水量為田間持水率的30％～35％，用S表示）；磷肥處理設3個處理，分別是低肥（9 kg/hm2，用P1表示）、中肥（72 kg/hm2，用P2表示）和高肥（129.6 kg/hm2，用P3表示）。每個處理施尿素165 kg/hm2，硫酸鉀（含鉀量50％）70 kg/hm2，施肥方法采用混施（混拌于12 cm土層）。試驗采用完全設計方法，共設9個處理，3次重復。試驗同時設3個充足水分對照處理，該處理整個生育期土壤相對含水量保持在75％～80％，施磷量為最高水平129.6 kg/hm2。

待大豆成熟后，測量所需指標。如果干旱脅迫處理的水分利用效率、百粒重和產量達到對照的100％～110％，表明該處理有補償效應；如果干旱脅迫處理的水分利用效率、百粒重和產量達到對照的110％以上，表明該處理有超補償效應。

1.2 數據處理

試驗數據用Excel 2016統計處理，用SPSS 27.0 進行方差分析和Duncan多重比較（P＜0.05），用Origin 2022軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫和磷肥對大豆水分利用效率的影響

水分利用效率是評價水分虧缺下植物生長適宜度的綜合指標之一，是產量形成過程和耗水過程稱合的結果[4]。其有多種表示方法，本研究采用農田總供水利用效率指標，把消耗的總水量定義為作物生長期灌溉水量，經濟產品產出量定義為農田上總的經濟產量。據此計算水分利用效率，充分體現作物對水資源的利用情況。

由圖1可以看出，經輕度干旱脅迫處理的植株中，LP1處理的水分利用效率低于對照，僅為對照的78％，LP2處理的水分利用效率略高于對照，出現了補償效應，LP3處理的水分利用效率最高，達到了對照的139％，出現了超補償效應。經中度干旱脅迫處理的植株中，MP1處理的水分利用效率略低于對照，為對照的97％，MP2處理的水分利用效率略高于對照，有補償效應，MP3處理的水分利用效率最高，達到了對照的154％，顯著高于除LP3外的其他各處理，出現了超補償效應。經重度干旱脅迫處理的植株中，各處理間的水分利用效率隨著施磷量的增加略有提高，均有補償效應。

由此可見，在輕、中度干旱脅迫中增施磷肥可以有效提高大豆的水分利用效率，促進大豆植株生長，但在重度干旱脅迫的強度下，增施磷肥雖然有利于提高大豆水分利用效率，但增益效果不明顯。本試驗條件下，施磷肥對提高大豆水分利用效率具有正效應，一定程度的干旱脅迫對提高大豆水分利用效率具有補償作用。在二者的協同影響下，中度干旱脅迫高磷處理的大豆植株水分利用效率最高，補償效應最顯著。

2.2 干旱脅迫和磷肥對大豆百粒重的影響

2.2.1 在干旱脅迫復水條件下，百粒重對磷肥的響應規律

由圖2可以看出，大豆在苗期經歷一定程度干旱脅迫后，磷肥對大豆百粒重影響較大。經輕度干旱脅迫處理的植株中，LP2、LP3處理的百粒重均略高于對照，分別達到了對照的101％和102％，出現了補償效應，LP1處理的百粒重極顯著低于對照，僅為對照的80％，沒有出現補償效應。經中度干旱脅迫處理的植株中，MP2、MP3處理的百粒重均高于對照，其中MP2達到了對照的107％，出現了補償現象，MP3處理的百粒重達到了對照的115％，出現了超補償現象，MP1處理低于對照，僅為對照的86％，沒有出現補償現象。經重度干旱脅迫處理的植株中，百粒重均低于對照，均無補償效應。表明磷肥可以改變大豆的百粒重，隨著施磷量的增加，百粒重逐步增加，呈現正相關性。

2.2.2 磷肥水平一定的條件下，干旱脅迫對大豆百粒重的影響

低磷處理的百粒重全部低于充足供水對照水平，中磷、高磷處理的百粒重只有在中低干旱脅迫強度時超過對照水平。在重度干旱脅迫強度下，各處理的百粒重均未超過對照水平。說明一定程度的干旱脅迫強度可以促進大豆百粒重產生補償效應，過強的水分脅迫強度會導致大豆前期過度缺水，降低百粒重，影響產量。

從整體上看，大豆的百粒重與施磷量呈正相關性，隨著干旱脅迫程度的增加大豆百粒重呈先上升后下降的趨勢，二者的協同作用對大豆百粒重影響極顯著。輕、中度干旱脅迫的中磷和高磷處理均超過對照，其中LP2、LP3和MP2產生了補償效應，MP3處理的百粒重最高，產生了超補償效應，其他處理均未進入補償區。

2.3 干旱脅迫和磷肥對大豆產量的影響

產量是作物與環境條件緊密聯系中進行生命活動的結果[5]。大豆的籽粒產量（經濟產量）是生物產量的一部分，其高低決定于生物產量及其在各器官中的分配[6]。本試驗分析了干旱脅迫強度和施磷量對大豆產量補償效應的影響，為增加大豆產量提供合理的灌溉施肥措施。

從圖3可以看出，經輕度干旱脅迫處理的植株中，LP2、LP3處理的產量均略高于對照，分別達到了對照的104％和106％，出現了補償效應，LP1處理的產量極顯著低于對照，僅為對照的78％。經中度干旱脅迫處理的植株中，MP3處理的產量極顯著高于對照，達到了對照的137％，MP2處理的產量也高于對照，達到了對照處理的111％，MP2和MP3處理均出現了超補償效應，MP1處理的產量最低，僅為對照的79％，與對照差異極顯著，無補償效應。經重度干旱脅迫處理的植株中，產量均低于對照，其中SP1處理的產量最低，僅為對照的72％，差異極顯著。盡管重度干旱脅迫中施磷使大豆植株的產量有所上升，但仍未能彌補作物在干旱脅迫期間受到的損傷，各處理均無補償效應。

以上分析表明，從輕度干旱脅迫程度到重度干旱脅迫程度，增施磷肥均對大豆的產量表現出較強的正效應。經輕、中度干旱脅迫處理的大豆植株中，中磷和高磷處理均表現出較強的正補償效應。經重度干旱脅迫處理過的植株中，雖然隨著施磷量的增加各處理產量有所提升，但均未超過對照水平。說明在干旱脅迫強度過大時，增施磷肥雖然可以在一定程度上提高大豆產量，但干旱脅迫對大豆產量的抑制作用不能通過增施磷肥得以彌補，干旱脅迫程度對大豆產量的抑制作用明顯。

3 討論

研究發現，干旱脅迫具有補償作用，如果運用得當，可對作物的生長起到積極作用[7]。在植物界補償效應是普遍存在的現象，是植物對抗逆境威脅或破壞時的重要自我調節機制[8]。有關研究表明，磷肥可在一定條件下改變植物體內新陳代謝途徑、提高水分利用率、促進根系生長，同時可調節增強抵御干旱能力的元素[9]。基于該理論，文章設計了施磷量和干旱脅迫對大豆水分利用效率和產量的影響試驗，發現在一定閾值范圍內，干旱脅迫和施磷量的合理組合可以有效提高大豆的水分利用效率、百粒重和產量，但低于或者超過這個范圍則不會出現補償效應。

4 結論

本試驗條件下，在輕、中度干旱脅迫中增施磷肥對大豆的水分利用效率、百粒重和產量的補償效應顯著，但在重度干旱脅迫下，施磷和干旱脅迫并未對作物產生明顯的補償效應。說明適度的干旱脅迫可以對大豆復水后的后續生長產生補償效應，磷肥對大豆干旱脅迫復水后的異速生長反沖機制具有增益作用，但效果有限。當干旱脅迫程度超過一定閾值范圍時，其增益作用會逐漸減弱，只有干旱脅迫程度在一定閾值范圍內二者協同作用才可以有效促進大豆節水增產。

本試驗條件下，干旱脅迫強度和施磷量對大豆產量補償效應有耦合增長，干旱脅迫和磷肥的合理組合可以有效提高大豆的水分利用效率，增加百粒重，實現大豆節水增產效應。中度干旱脅迫高磷處理的產量超補償量最大，不僅能節水，還能獲得更大的經濟效益。

參考文獻：

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