內蒙古東南部地區大豆連作障礙研究簡報

李 峰 ， 周 學 超 ， 胡 海 波 ， 娜 日 娜 ，秀 梅 ，董春浩 ，丁素榮

（1. 內蒙古自治區赤峰市農牧科學研究院，內蒙古 赤峰 024031；2. 內蒙古自治區赤峰市巴林右旗農業局，內蒙古赤峰 025150；3. 內蒙古自治區赤峰市農牧業機械化研究推廣服務中心，內蒙古 赤峰 024005）

【研究意義】隨著中美貿易爭端的加劇，我國糧食安全問題日益突顯，大豆成為國人無可避免的傷痛[1]。為了把“飯碗”牢牢端在自己手中[2]，國家政策已開始調減玉米種植，向種植大豆傾斜[3]。經過試驗地多年的長期連作定位試驗，研究了大豆在多年連作的情況下生理性狀和產量的改變趨勢，為下一步解決大豆連作帶來的一系列產量、品質、土壤、病蟲害等問題提供數據支撐，為我國大豆產業不再受制于人，為國家“大豆振興”計劃獻計獻策。

【前人研究進展】大豆連作障礙是困擾豆科作物大面積長期推廣種植的主要問題之一，科研人員主要以東北大豆主產區為主要研究對象。近年來隨著大豆種植面積的擴大，黃、淮地區大豆連作障礙研究也陸續開展。東北地區大豆連作障礙研究以李春杰、郭瑞、黃麗英、段玉璽等為主，研究遼、吉、黑、蒙積溫帶黑土、砂土等大豆連作障礙的生理性狀改變、產量影響和應對方案；黃、淮地區大豆連作障礙研究以劉成、衛玲、陳宏宇等為主，對黃、淮地區大豆連作狀態下根系分泌物、土壤元素變化等方面進行了系統研究[4]。 【本研究切入點】東北和內蒙古東南部是我國大豆主產區，氣候條件和土壤條件優越，品種資源多樣，但大豆連作障礙一直影響我國大豆產業的發展，大豆產量和品質提升乏力。赤峰市地處內蒙古自治區東南部，大豆種植面積達 13.33 萬 hm 2 ，屬“鐮刀灣”地區，緊臨東北大豆主產區，氣候和積溫適合大豆種植。赤峰市農牧科學研究院自主選育的赤豆 4 號大豆品種是以東農 42 為母本，以赤豆一號為父本雜交選育而成的，粗蛋白 36.21%，粗脂肪 23.10%。通過 2011—2012 年內蒙古自治區區域試驗，2013 年內蒙古自治區生產試驗，該品種表現高產、穩產、抗花葉病毒病，平均產量達 2 860.5 kg/hm 2 。赤豆 4 號適宜在≥10 ℃活動積溫 2 600 ℃以上的地區種植,其主莖稈強、分枝少。隨著國家大豆種植補貼等一系列優惠政策的實施，農民種植大豆的積極性空前高漲。為了響應國家政策，提高赤峰地區大豆種植水平和效益，赤峰市農牧科學研究院通過國家大豆產業體系綜合試驗站，制定了大豆育種、栽培、病蟲害等研究課題，從大豆連作障礙研究入手，系統配套相關技術研究，為內蒙古東南部地區的大豆產業健康發展提供技術支撐。 【擬解決的關鍵問題】我國大豆產業的健康發展離不開科學的種植技術和病蟲害防治技術。在大力發展自主糧食供應，大豆產業不受制于人的前提下，科研工作必須跟上。內蒙古東南部地區作為我國大豆產業主力軍，大力推廣種植面積的同時，要切實解決種植過程中出現的問題。大豆連作障礙會引發一系列大豆減產、品質下降、土壤營養失衡、病蟲害增多等問題。通過多年定位試驗觀察大豆多年連作情況下的生理性狀改變、產量變化趨勢和土壤營養元素變化，是系統性研究大豆產量和品質提供的有效途徑，是解決我國大豆長期受制于人問題的根本性對策。

1 材料與方法

1.1 試驗地點和時間

2014 年定位試驗在赤峰市農牧科學研究院城子鄉試驗地。試驗土壤為砂壤土，肥力均勻，試驗地塊為多年大豆連作區。

1.2 供試品種

供試大豆品種為赤峰農科院的赤豆 4 號。

1.3 試驗設計

試驗區為多年定位大豆連作地塊，試驗設置 3 個重復處理小區，小區面積 400 m2（61 m×4 m）。大區面積 1 600 m2（61 m×21 m），試驗區四周設置保護行用于隔離其他作物。播種方式采用手推式大豆播種機，行距 50 cm，保苗 18 萬株/hm2，試驗采用常規施肥，施肥量一致，底施二銨 150 kg/hm2。硫酸鉀75 kg/hm2。秋季考種調查實收測產。

2 結果與分析

2.1 大豆連作年限對百粒質量的影響

通過 2014—2019 年的連作試驗， 各年份間大豆百粒質量分析比較得出，大豆連作年限對百粒質量的影響差異顯著，但是沒有明顯的規律性[5]。這是由于大豆在經過多年連作種植后，影響其百粒質量的因素為品種、氣候、土壤、田間管理等[6]，綜合多種因素導致百粒質量的各年份間差異出現不規律性，見表 1、圖 1。

表 1 大豆連作年限對百粒質量的影響

表 2 大豆連作年限對株高的影響（成熟期）

圖 1 大豆連作年限對百粒質量的影響

圖 2 大豆連作年限對株高的影響（成熟期）

2.2 連作年限對大豆株高的影響

通過 2014—2019 年的連作試驗， 各年份間大豆株高分析比較得出，大豆連作年限對株高的影響（成熟期）有顯著差異，并且規律性明顯[7]，即隨著連作年限的增加，其株高呈下降趨勢，具有顯著的負相關性[8]。這是由于大豆經過連作種植后，其根系分泌物在土壤中逐年增多[9]，土壤中微生物單一，氮類物質大量聚積，根際缺乏生長所需的其他營養物質[10]，導致大豆根腐病、胞囊線蟲等病害多發，影響大豆生理生長，造成大豆株高連年下降[11]，見表 2、圖 2。

圖 3 連作年限對大豆產量的影響

表 3 連作年限對大豆產量的影響

2.3 連作年限對大豆產量的影響

通過 2014—2019 年的連作試驗，各年份間大豆產量分析比較得出，隨著大豆連作年限的增加，產量會出現大幅度降低[12]，最高減產幅度可達到 44.43%。豆科作物連作的弊端開始顯現。通過表 3、圖 3 可以看出，連作種植年限間產量具有顯著差異，并且規律性明顯[13]，即隨著連作年限的增加，大豆生殖生長受到抑制，產量呈下降趨勢，具有負相關性。這是由于豆科作物在連作障礙方面的特點導致的[14]。大豆可把空氣中的氮元素聚集在根系上形成根瘤，根瘤可明顯提高土壤中的氮含量，對其他作物具有促生長作用[15]。但如果持續多年連作，會使土壤中氮元素含量過高，其他元素嚴重缺乏，營養元素單一造成病蟲害多發， 土壤微生物菌群失衡導致大豆生長環境惡劣， 使大豆生理生長和生殖生長受到明顯的抑制，大豆產量也隨連作年限的增加而大幅下降[16]。

3 結論與討論

綜合以上試驗結果得出，大豆隨著連作年限的增加，其生理性狀會有所改變，產量會隨之大幅下降。大豆連作障礙是由于豆科作物根系吸收空氣中的氮而成根瘤，導致土壤中氮元素含量過高，而其他元素嚴重缺乏，造成植物營養失衡，根系分泌物單一，造成土壤中病蟲害增加而影響產量，下一步可通過對連作地塊土壤微生物分析來驗證導致這一情況的土壤因素分析驗證和討論。