不同栽培密度和施肥量對大豆農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響

徐東進(jìn),童孟軍*

不同栽培密度和施肥量對大豆農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響

徐東進(jìn)1,2,童孟軍1,2*

1. 浙江農(nóng)林大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院, 浙江 杭州 311300 2. 浙江省林業(yè)智能監(jiān)測與信息技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 浙江 杭州 311300

為探索不同施肥量和不同栽培密度的組合對大豆農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響，以期提升大豆栽培生產(chǎn)效率，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的同時(shí)獲得較高的大豆產(chǎn)量。本文以鮮食秋大豆品種蕭農(nóng)秋艷為試驗(yàn)材料，考察不同栽培密度（10，15，20萬株·hm-2）和氮肥施用量（75，112.5，150 kg·hm-2）組合對大豆光合性能，農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：在栽培密度為15萬株·hm-2，氮肥施用量為112.5 kg·hm-2處理下，蕭農(nóng)秋艷大豆產(chǎn)量較高，農(nóng)藝性狀較好，光合性能較強(qiáng)。較常規(guī)氮肥施用量減少25%，配合適當(dāng)增加栽培密度的措施，蕭農(nóng)秋艷大豆產(chǎn)量較高，植株光合效率較高，農(nóng)藝性狀優(yōu)良，且對生態(tài)環(huán)境友好。

大豆; 栽培密度; 施肥量; 農(nóng)藝性狀; 產(chǎn)量

大豆是重要的糧食與經(jīng)濟(jì)作物，是人類最重要的植物蛋白與脂肪來源之一，也是我國進(jìn)口量最大的農(nóng)產(chǎn)品之一，在世界食品加工行業(yè)和飼料行業(yè)中占有重要的地位。大豆在我國已有五千多年的栽培歷史，為了滿足人口日益增長對大豆的需求，大豆產(chǎn)量需要進(jìn)一步提高。由于國內(nèi)大豆產(chǎn)量偏低，我國大豆大部分需要依賴國外進(jìn)口，自給率不足15%，提高國內(nèi)大豆種植產(chǎn)量，保障中國糧食安全，已成為當(dāng)前亟待解決的問題。

大豆的生產(chǎn)受品種遺傳特性、氣候環(huán)境條件及栽培措施等諸多因素的共同影響。在眾多栽培措施中，栽培密度和施肥處理是影響產(chǎn)量高低的兩大重要因素。大豆產(chǎn)量依靠群體獲得，通過合理密植來構(gòu)建優(yōu)勢群體結(jié)構(gòu)，平衡莢數(shù)、粒數(shù)和粒重等產(chǎn)量構(gòu)成要素，最大限度地提高大豆群體的環(huán)境資源利用效率，進(jìn)而獲得高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)的結(jié)果。不同栽培密度處理導(dǎo)致大豆收獲株數(shù)和總粒數(shù)及產(chǎn)量的差異。栽培密度的改變影響大豆植株的形態(tài)構(gòu)建產(chǎn)生，而形態(tài)上的差異能使大豆光環(huán)境改變，繼而影響產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成。半矮稈品種與窄行密植技術(shù)結(jié)合使大豆栽培獲得了超高產(chǎn)[1,2]。

大豆是需肥量較多的作物，合理施用氮磷鉀肥可以有效提高大豆產(chǎn)量和品質(zhì)。施肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要農(nóng)業(yè)措施之一[3]。由于作物養(yǎng)分的主要來源是肥料，故其對作物營養(yǎng)代謝與循環(huán)至關(guān)重要，進(jìn)而影響農(nóng)作物產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)[4]。在大豆生產(chǎn)中，常用的肥料包括化肥中的氮肥、磷肥、鉀肥或氮磷鉀一定比例的復(fù)合肥，且在生產(chǎn)實(shí)踐中存在肥料施用量大，有效期短，利用率低的問題，過量施肥還會(huì)對生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面影響，因此合理施肥且提高肥料利用效率是目前廣泛關(guān)注的重要問題。氮肥是影響大豆產(chǎn)量的主導(dǎo)因子，大豆產(chǎn)量隨施氮量的增加先增加后減小[5]，不同施肥量對大豆產(chǎn)量具有一定的影響。

本研究探索不同施肥量和不同栽培密度的組合對大豆產(chǎn)量的影響，以期提升大豆栽培生產(chǎn)效率，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的同時(shí)獲得較高的大豆產(chǎn)量。

1 材料與方法

1.1 材料

供試大豆[(L). Merr]品種為鮮食秋大豆品種蕭農(nóng)秋艷，大豆種子購自浙江勿忘農(nóng)種業(yè)股份有限公司。供試氮肥為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的尿素（N≥46%），購自石家莊大地豐肥業(yè)有限公司。

試驗(yàn)點(diǎn)的土壤為淺紫泥田，前茬為早稻，土壤營養(yǎng)和理化指標(biāo)分別為：pH值7.31，有機(jī)質(zhì)含量46.6 g·kg-1，全氮含量0.305%，速效鉀含量173 mg·kg-1，有效磷含量22.5 mg·kg-1，土壤容重1.08 mg·m-3。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2022年8月10日播種，每穴播種4粒種子，第1張復(fù)葉展開后進(jìn)行定苗，定苗后每穴留2棵苗。試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，種植密度為主區(qū)，施肥量為裂區(qū)，3次重復(fù)。設(shè)3個(gè)種植密度水平，即10萬株·hm-2（D1），15萬株·hm-2（D2）和20萬株·hm-2（D3）；3個(gè)尿素施肥水平，即75 kg·hm-2（N1，減少50%施肥量），112.5 kg·hm-2（N2，減少25%施肥量），150 kg·hm-2（N3，生產(chǎn)施肥常量）。小區(qū)長10 m，寬2 m，小區(qū)面積20 m2。行距0.5 m，2行區(qū)，重復(fù)3次。每小區(qū)同時(shí)施用1.5 kg磷肥，其他栽培管理措施及病蟲害防治措施等按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 光合性能指標(biāo)的測定于花期、結(jié)莢期和鼓粒期3個(gè)生育時(shí)期，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取5株大豆植株，選取晴天上午8:00～10:00時(shí)，采用活體葉綠素測定儀（SPAD 502）測定樣株倒3葉的值。采用Li-cor 6800便攜式光合儀測定大豆植株倒3葉的凈光合速率（P）。用打孔稱重法測定大豆的葉片面積，并計(jì)算大豆的葉面積指數(shù)（）。

1.3.2 生物量與肥料積累量的測定于花期、結(jié)莢期和鼓粒期，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取5株大豆植株，將莖稈、葉片、葉柄、籽粒等組織器官分別裝入紙袋內(nèi)，在105 ℃下殺青1 h，80 °C下烘干，直至恒重，之后稱量大豆植株的干物質(zhì)質(zhì)量，用于測量植株對肥料的吸收積累量。肥料積累量=植株地上部干物質(zhì)量×元素吸收總量。

1.3.3 產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的測量于成熟期，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10株長勢一致的植株，自然風(fēng)干后考種，測定百粒重、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、株高、結(jié)莢高度等農(nóng)藝性狀指標(biāo)。每個(gè)小區(qū)取中間2行，每行5 m進(jìn)行小區(qū)測產(chǎn)，面積為5.0 m2，計(jì)算小區(qū)籽粒產(chǎn)量（含水量按13.5%計(jì)算），最終折算成公頃產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)結(jié)果采用DPS 7.05軟件進(jìn)行分析處理，試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)結(jié)果均為3次重復(fù)重復(fù)的平均值，數(shù)據(jù)結(jié)果在<0.05水平下進(jìn)行最小顯著性差異測試。采用Origin Pro 8.0軟件和Excel軟件制作圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培密度和施肥量組合對大豆葉片葉綠素含量的影響

由圖1可知，不同栽培密度和施肥量處理組合對大豆葉片葉綠素含量影響各異。在相同的栽培密度處理下，隨著施氮肥量的增加，大豆葉片葉綠素含量逐漸增加。在相同施肥量處理下，隨著栽培密度的增加，大豆葉片葉綠素含量呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢。D2N3處理的大豆葉片值最高，與D2N2處理和D1N3處理相比差異不顯著。D3N3處理的大豆葉片值顯著低于D2N3處理。綜上可以看出，在中等栽培密度條件下，減氮25%的施肥量處理大豆葉片值與常規(guī)施肥量的大豆葉片值差異不顯著；而在較高的栽培密度處理下，不同施氮量處理大豆葉片值均顯著降低。

圖1 不同栽培密度和施肥量組合對大豆葉片葉綠素含量的影響

2.2 不同栽培密度和施肥量組合對大豆葉片凈光合速率的影響

由圖2可以看出，不同栽培密度和施肥量組合處理對大豆葉片凈光合速率的影響各不相同。在相同栽培密度條件下，隨著氮肥施用量的增加，大豆葉片凈光合速率呈逐漸增加的變化趨勢，但N2處理與N3處理差異明顯減小，差異均未達(dá)到顯著水平。在施氮量相同的條件下，中等栽培密度的處理大豆葉片凈光合速率較高，其次是低栽培密度處理，高栽培密度處理的大豆葉片凈光合速率最低。D2N3處理、D2N2處理和D1N3處理大豆葉片凈光合速率較高，三者之間沒有顯著差異，D3N1處理大豆葉片凈光合速率最低，顯著低于其他的栽培密度和施肥量組合處理。

圖2 不同栽培密度和施肥量組合對大豆葉片凈光合速率的影響

2.3 不同栽培密度和施肥量組合對大豆葉片葉面積指數(shù)的影響

由圖3可以看出，不同栽培密度和施肥量組合處理對蕭農(nóng)秋艷大豆幼苗葉面積指數(shù)的影響各不相同。在低栽培密度和中等栽培密度條件下，隨施氮肥量的降低，蕭農(nóng)秋艷大豆的葉面積指數(shù)呈降低趨勢；而在高栽培密度條件下，隨施氮肥量的降低，蕭農(nóng)秋艷大豆的葉面積指數(shù)呈先升高，后降低的變化趨勢。在較低施氮肥量的條件下中等栽培密度蕭農(nóng)秋艷大豆幼苗葉面積指數(shù)較高，在正常施氮肥和輕微減量施氮肥的條件下，高栽培密度處理的蕭農(nóng)秋艷大豆幼苗葉面積指數(shù)最低，而低栽培密度處理和中等栽培密度處理蕭農(nóng)秋艷大豆幼苗葉面積指數(shù)差異不大，均高于高栽培密度處理。

圖3 不同栽培密度和施肥量組合對大豆幼苗葉面積指數(shù)的影響

2.4 不同栽培密度和施肥量組合對大豆農(nóng)藝性狀的影響

由圖4可以看出，不同栽培密度和施肥量組合處理對蕭農(nóng)秋艷大豆株高的影響各不相同。在相同的施氮肥量處理?xiàng)l件下，隨著栽培密度的增加，蕭農(nóng)秋艷大豆株高逐漸增加；在相同栽培密度條件下，隨著施氮肥量的減少，蕭農(nóng)秋艷大豆株高先降低，后升高的變化趨勢。D3N1處理下蕭農(nóng)秋艷大豆株高最高，D1N2處理下蕭農(nóng)秋艷大豆株高最小，D1N2處理的蕭農(nóng)秋艷大豆株高比D3N1處理的蕭農(nóng)秋艷大豆株高低6.4%。

圖4 不同栽培密度和施肥量組合對大豆株高的影響

由圖5可以看出，不同栽培密度和施肥量組合處理對蕭農(nóng)秋艷大豆主莖節(jié)數(shù)的影響各不相同。在相同的施氮肥量處理?xiàng)l件下，隨著栽培密度的增加，蕭農(nóng)秋艷大豆主莖節(jié)數(shù)呈先增加，后降低的變化趨勢；在相同栽培密度處理?xiàng)l件先，隨施肥量的減少，蕭農(nóng)秋艷大豆主莖節(jié)數(shù)呈降低趨勢。D2N2處理和D2N3處理蕭農(nóng)秋艷大豆主莖節(jié)數(shù)最多，D1N1和D1N1處理蕭農(nóng)秋艷大豆主莖節(jié)數(shù)較少。

圖5 不同栽培密度和施肥量組合對大豆主莖節(jié)數(shù)的影響

由圖6可以看出，不同栽培密度和施肥量組合處理對蕭農(nóng)秋艷大豆分枝數(shù)的影響各不相同。在相同的施氮肥量處理?xiàng)l件下，隨著栽培密度的增加，蕭農(nóng)秋艷大豆分枝數(shù)呈逐漸降低的變化趨勢；在中等栽培密度和高栽培密度處理?xiàng)l件下，隨施肥量的減少，蕭農(nóng)秋艷大豆分枝數(shù)呈先升高后降低的變化趨勢，在低栽培密度處理?xiàng)l件下，蕭農(nóng)秋艷大豆分枝數(shù)隨施但肥量的減少而降低。D1N3處理蕭農(nóng)秋艷大豆分枝數(shù)最多，D3N1處理蕭農(nóng)秋艷大豆分枝數(shù)較少。

圖6 不同栽培密度和施肥量組合對大豆分枝數(shù)的影響

2.5 不同栽培密度和施肥量組合對大豆產(chǎn)量和產(chǎn)量相關(guān)性狀的影響

由表1可知看出，不同栽培密度和施肥量組合處理對蕭農(nóng)秋艷大豆產(chǎn)量和產(chǎn)量相關(guān)性狀的影響各不相同。在相同的施氮肥量處理?xiàng)l件下，隨著栽培密度的增加，蕭農(nóng)秋艷大豆的單株有效莢數(shù)、每莢粒數(shù)和百莢質(zhì)量呈先升高后降低的變化趨勢，百粒鮮質(zhì)量的變化沒有明顯規(guī)律；在相同栽培密度處理?xiàng)l件下，隨施肥量的減少，蕭農(nóng)秋艷大豆單株有效莢數(shù)、每莢粒數(shù)和百莢質(zhì)量呈降低的變化趨勢，百粒鮮質(zhì)量的變化沒有明顯的規(guī)律。

由不同栽培密度和施肥量組合處理對蕭農(nóng)秋艷大豆影響結(jié)果可以看出（表1），D2N2處理的產(chǎn)量最高，達(dá)到10 192.5 kg·hm-2，D1N1處理的產(chǎn)量最低，僅為10 184.5 kg·hm-2。可見，在較低栽培密度條件下減量施用氮肥對蕭農(nóng)秋艷大豆產(chǎn)量具有不利影響，在中等栽培密度條件下，減量25%施用氮肥，有利于蕭農(nóng)秋艷大豆的高產(chǎn)栽培。

表1 不同栽培密度和施肥量組合對大豆產(chǎn)量和產(chǎn)量相關(guān)性狀的影響

Table 1 Influence of different combinations of cultivation density and fertilizer application amount on yield and yield-related traits of soybean

3 討論

作物的生產(chǎn)依靠的是作物群體，通過適當(dāng)增加作物種植密度，提高作物群體光能截獲和利用效率，依靠群體生產(chǎn)力發(fā)揮作物增產(chǎn)潛力，從而實(shí)現(xiàn)提高作物產(chǎn)量的目標(biāo)。張凡等研究了種植密度對小麥干物質(zhì)積累分配與抗倒性能的影響，并分析了種植密度與小麥產(chǎn)量形成的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)過高的種植密度反而導(dǎo)致小麥產(chǎn)量的降低，不同地區(qū)種植小麥，應(yīng)在分別探求適宜栽培密度。安麥1241和安麥1350安陽縣柏莊鎮(zhèn)的適宜栽培密度為150 kg·hm-2，產(chǎn)量可達(dá)9 633.33 kg·hm-2和9 996.30 kg·hm-2。王慧等的研究結(jié)果表明，種植密度在較大程度上影響著玉米的產(chǎn)量及品質(zhì)，若想確保高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)，必須配套規(guī)范化管理及適宜的玉米種植密度，否則極易出現(xiàn)玉米產(chǎn)量降低和品質(zhì)不佳等相關(guān)問題。徐其海通過研究發(fā)現(xiàn)，棉花生長發(fā)育的優(yōu)劣與種植密度有著緊密的聯(lián)系，棉花的種植密度與個(gè)體棉花生長情況在一定范圍內(nèi)呈負(fù)相關(guān)趨勢，確定適宜的栽培密度是確保棉花高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的一個(gè)重要方面。楊富軍等以吉花４號和吉花19花生品種為材料，考察了栽培密度對花生成苗情況、植株性狀和產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明隨花生種植密度的增加，吉花４號和吉花19的分枝數(shù)、單株結(jié)果數(shù)和單株莢果產(chǎn)量均相應(yīng)下降，飽果率、果重、百果重和百仁重呈先增加后降低變化趨勢，出苗率、保苗率、主莖高、側(cè)枝長和出仁率則表現(xiàn)相對穩(wěn)定。以上前人研究結(jié)果均表明，探索適宜的栽培密度，是保證作物高產(chǎn)的重中之重。本研究結(jié)果表明，隨著蕭農(nóng)秋艷大豆栽培密度的增加，產(chǎn)量呈現(xiàn)出現(xiàn)增加后降低的變化趨勢，中等栽培密度（15萬株·hm-2）是適宜蕭農(nóng)秋艷大豆高產(chǎn)的較優(yōu)種植密度。

倪日群等研究了不同氮肥施用量對泰兩優(yōu)217稻谷產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的影響，結(jié)果表明隨著氮肥施用量的不斷增加，泰兩優(yōu)217有效穗數(shù)先增后降，成穗率下降，結(jié)實(shí)率也呈下降趨勢；泰兩優(yōu)217的產(chǎn)量隨氮肥施用量的增加，表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢。可見適宜的氮肥施用量，也是保障水稻高產(chǎn)的一項(xiàng)重要栽培措施。季貞希對甜玉米品種耘甜8號的研究結(jié)果表明，當(dāng)?shù)适┯昧砍^100 kg·hm-2時(shí)，穗重對氮肥施用量的正響應(yīng)程度將顯著減弱，這一結(jié)果也說明，過多施用氮肥，對作物增產(chǎn)并無好處。本研究結(jié)果表明，較常規(guī)施肥減量25%的氮肥施用量，可以保障蕭農(nóng)秋艷大豆的高產(chǎn)，且減施的化肥還可以減輕農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對生態(tài)環(huán)境的影響，符合生態(tài)發(fā)展的理念。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，蕭農(nóng)秋艷大豆的適宜栽培密度為15萬株·hm-2，適宜的氮肥施用量為112.5 kg·hm-2，較常規(guī)氮肥施用量減少25%，在此栽培密度和氮肥施用量組合下，蕭農(nóng)秋艷大豆產(chǎn)量較高，植株光合效率較高，農(nóng)藝性狀優(yōu)良，且對生態(tài)環(huán)境友好。

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Effects of Different Cultivation Densities and Fertilizing Amount on Agronomic Traits and Yield of Soybean

XU Dong-jin1,2, TONG Meng-jun1,2*

1.311300,2.311300,

To explore the influence of different fertilizer application amount and cultivation desity combinations on agronomic traits and yield, in order to increase production efficiency, obtain higher yield and protect ecological enviroment. The vegetable soybean Xiaonongqiuyan was taken as experimental material. The photosynthetic performance, agronomic traits and yield were investigated in different combinations of cultivation desity ( 100, 150, 200 thousand plants·hm-2) and fertilizer application amount ( 75, 112.5, 150 kg·hm-2). The results showed that the Xiaononghongyan soybean obtained higher yield, better agronomic traits and stronger photosynthetic performance in the condition of cultivation density 150 thousand plants·hm-2and nitrogen fertilizer application amount 112.5 kg·hm-2. In sum, decrement nitrogen fertilizer by 25% combined increased cultivation density could obtain higher yield and better agronomic traits in Xiaonongqiuyan, and be friendly to ecological enviorment.

Soybean; cultivation density; fertilizer application; agronomic trait; yield

S565.1

A

1000-2324(2023)04-0517-06

10.3969/j.issn.1000-2324.2023.04.006

2022-12-24

2023-02-09

國家自然科學(xué)基金:基于林下無人機(jī)遙感的關(guān)鍵森林參數(shù)提取研究(32271869)

徐東進(jìn)(1997-),男,碩士研究生,研究方向:糧食產(chǎn)量預(yù)測、農(nóng)林資源大數(shù)據(jù)與智能決策. E-mail:562678875@qq.com

通訊作者:Author for correspondence. E-mail:347158697@qq.com