土壤改良措施對鹽堿地大豆產量和品質的影響

徐鈺 楊巖 江麗華 劉兆輝 王梅 石璟 靳紅梅 宮志遠 李洪梅

摘要：以改良培肥土壤、提高生產力為目標，在山東省東營市輕度鹽堿地上開展增施有機肥、生物炭及土壤調理劑對大豆產量、品質和養分吸收影響的研究，探索輕度鹽堿地大豆提質增效的土壤改良培肥措施。結果表明，與農民習慣施肥（FP）相比，不同改良措施（T1—T4）通過提高單株莢數和單株粒數實現大豆增產4.9%～22.9%，并促進了大豆對養分的吸收，氮、磷、鉀吸收量分別提高5.1%～21.6%、3.7%～18.7%和7.1%～21.2%。不同改良措施對大豆品質也略有改善，粗脂肪含量較FP提高1.7%～5.6%，提高了粗蛋白和粗脂肪總量。四種改良措施相比，有機肥+生物炭+土壤調理劑（T4）處理對大豆提質、增產、促生的效果最佳。

關鍵詞：鹽堿地改良;大豆;產量;品質;養分吸收

中圖分類號：S565.101：S156.4? 文獻標識號：A? 文章編號：1001-4942（2020）11-0086-04

Effects of Different Soil Improvement Measures on

Soybean Yield and Quality in Saline-Alkali Soil

Xu Yu1，2， Yang Yan1， Jiang Lihua1， Liu Zhaohui1，2， Wang Mei1，

Shi Jing1， Jin Hongmei3， Gong Zhiyuan1， Li Hongmei4

（1. Institute of Agricultural Resources and Environment， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100， China;

2. Key Laboratory of Agro-Environment of Huanghe-Huaihe-Haihe Plain，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，

Jinan 250100， China; 3. Wenzu Sub-district Office of Zhangqiu District， Jinan City， Jinan 250205， China;

4. Shandong Agricultural Foreign Economic Cooperation Center， Jinan 250100， China）

Abstract In order to improve soil fertility and increase productivity， the application effects of organic fertilizer， biochar and soil conditioner on soybean yield， quality and nutrient uptake were carried out in saline-alkali soil in Dongying City， Shandong Province. The results showed that compared with the farmers practice （FP）， different improvement measures （T1-T4） achieved the yield increase of soybean by 4.9%～22.9% through increasing the number of pods and grains per plant， and greatly promoted the uptake of nutrients. The NPK uptake increased by 5.1%～21.6%， 3.7%～18.7% and 7.1%～21.2%， respectively. Soybean quality was slightly improved by different soil improvement measures. Compared with FP， the crude fat content increased by 1.7%～5.6%， and the total crude protein and crude fat content increased under different improvement measures. Among the four improvement measures， the T4 treatment of organic fertilizer+biochar+soil conditioner had the best effect on soybean quality， yield and growth.

Keywords Saline-alkali soil improvement;Soybean;Yield;Quality;Nutrient uptake

大豆是我國重要的糧食、油料和飼料作物，隨著國民消費結構的升級和養殖業的發展，對大豆的需求量逐年攀升，目前大豆的供需缺口仍有9 000多萬噸，對外依存度未有轉變，成為國家急需解決的難題。近年來山東省積極響應“重點在黃淮海及西南地區推廣玉米大豆間作套作”的號召，在沿黃地區大力開展大豆與玉米輪/間套作。東營、濱州和德州等地區是大豆發展的最大潛力區，然而該區域也是山東省鹽堿土的集中分布區，“鹽、堿、板、瘦”的土壤特性是制約大豆產量提升的主要因素。因此，鹽堿地的改良培肥，對保障國家糧油安全和實現土地資源的可持續利用具有重要意義。

國內外鹽堿地改良可分為工程措施、農業措施、化學措施和生物措施等[1-4]。其中，施用有機物料和調理劑是常用的改良方法。關于前者已在秸稈、綠肥和有機肥等有機物料對鹽堿地作物生長[5]、品質[6]、土壤改良[7，8]方面開展了大量研究。生物炭是利用生物質在缺氧條件下經高溫熱解生產的一種含碳豐富、性質穩定的固態物質[9]，用作土壤調理劑，可以增強養分保持能力、顯著提高貧瘠土壤有機質含量、提高作物產量[10，11]。另外，微生物菌劑作為土壤調理劑對鹽堿地改良也有一定作用[12]，但相關研究較少。

目前，有機肥、生物炭及微生物調理劑等配施在鹽堿地上的應用效果鮮有研究。為探索鹽堿地大豆增收的土壤改良培肥措施，本研究在東營市輕度鹽化濱海鹽堿地施用有機肥、生物炭和微生物土壤調理劑，與農民習慣施肥進行對比，研究其對大豆產量、品質和養分吸收的影響，以期獲得適合該區域的土壤改良措施，為濱海鹽堿地大豆種植提供科學建議。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗在山東省農業科學院東營基地進行，土壤類型為鹽堿土。供試微生物型土壤調理劑（簡稱調理劑，下同）主要菌種包括解淀粉芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌等，劑型為顆粒，有效活菌數≥2億個/g。試驗前0～20 cm表層土壤及試驗用有機肥和生物炭的基礎數據見表1、表2。

1.2 試驗設計

試驗設5個處理：①當地農民習慣施肥（FP），N、P2O5和K2O用量分別為75、54、21 kg/hm2，60%氮肥和全部磷鉀肥底施，剩余40%氮肥大豆鼓粒期撒施;②施用有機肥（T1），在FP處理基礎上，666.7m2增施200 kg有機肥;③施用生物炭（T2），在FP處理基礎上，666.7m2增施200 kg生物炭;④有機肥+生物炭（T3），在FP處理基礎上，666.7m2增施200 kg有機肥和200 kg生物炭;⑤有機肥+生物炭+調理劑（T4），在FP處理基礎上，666.7m2增施100 kg有機肥、100 kg生物炭和200 kg調理劑。上述有機肥、生物炭和調理劑全部底施。每處理3次重復，隨機排列，試驗小區面積40 m2。

試驗于2019年6月30日播種，2019年10月17日收獲。大豆品種選用當地主栽品種齊黃34，株距6 cm，行距55 cm。底肥均勻撒施，旋耕后播種，鼓粒期撒施追肥，各處理的田間管理措施均一致。

1.3 測定項目及方法

大豆成熟時，每小區量取1.1 m×2.5 m=2.75 m2的樣方進行實際測產，折算成公頃產量。選取有代表性的10株大豆，調查單株莢數、單株粒數和百粒重等產量構成因素。采用索氏提取法測定籽粒中的粗脂肪含量，采用凱氏定氮法測定籽粒中的粗蛋白含量。植株養分采用濃硫酸-雙氧水消煮，凱氏定氮法測定氮含量，釩鉬黃比色法測定磷含量，火焰光度法測定鉀含量[13]。

所得數據采用SAS軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 土壤改良措施對大豆產量及其構成因素的影響

從表3可以看出，FP處理大豆產量最低，其他處理較FP增產4.9%～22.9%，其中T4產量最高，其次是T1，兩者均與FP差異顯著。相同密度下，大豆產量主要由單株莢數、單株粒數和百粒重等指標決定。改良措施處理下大豆單株莢數明顯增多，與FP相比，T4、T1和T3分別增加16.9%、11.0%和9.3%，并達顯著性差異。各處理下大豆百粒重略有增加，但增幅小于3.5%，處理間差異未達顯著水平。與FP相比，其他處理下大豆單株粒數和單株籽粒重均有增加，較FP分別提高了2.8%～17.1%和3.7%～20.7%，T4和T1與FP差異顯著。由此看來，不同改良措施對大豆單株莢數和單株粒數的提高是增產的主要原因。

2.2 土壤改良措施對大豆品質的影響

各處理大豆粗蛋白含量在42.9%～43.5%范圍內（表4），處理間無顯著性差異，說明增施有機肥及調理劑對大豆粗蛋白含量無明顯影響。FP粗脂肪含量最低，其他處理粗脂肪含量較FP提高1.7%～5.6%，其中T4處理含量最高，并與FP差異顯著。各處理的蛋脂總含量由大到小依次為T4>T2>T3>T1>FP，僅T4與FP蛋脂總含量差異顯著，說明有機肥、生物炭和調理劑配合施用可以提高大豆的粗脂肪含量和蛋脂總含量。

2.3 土壤改良措施對大豆養分吸收量的影響

從圖1可以看出，大豆對氮、磷、鉀養分的吸收量分別介于162.6～197.8、27.5～32.7、43.3～52.5 kg/hm2之間。各處理對氮、磷、鉀養分的吸收趨勢一致，由大到小依次為T4>T1>T3>T2>FP。與FP相比，各土壤改良措施對氮素的吸收量分別提高21.6%、10.8%、7.4%和5.1%，差異達顯著性水平（T2除外）;對磷素的吸收量分別提高18.7%、11.1%、7.2%和3.7%，差異達顯著性水平（T2除外）;對鉀素的吸收量分別提高21.2%、13.8%、9.4%和7.1%，差異均達顯著性水平。可以看出，土壤改良措施可以提高大豆對養分的吸收，對鉀和氮兩元素的吸收大于磷元素。

3 討論與結論

施用有機肥[14，15]和生物炭[16，17]通過影響大豆單株莢數、單株粒數和百粒重等產量構成因子提高產量。前者可以為作物直接提供大中微量元素養分，且能夠分解釋放出有機酸，提高養分有效性，從而促進大豆對養分的吸收和籽粒發育，提高大豆產量[18]。生物炭具備強大的比表面積及微孔結構，可以增強土壤水分滲透性能，吸附和緩釋土壤溶液離子，通過促進鹽堿土的生物學活性活化土壤養分，從而促進大豆根系對養分的吸收，促進產量增加[19]。王晏會和王志丹[20]研究表明，施用微生物有機肥提高了大豆單株莢數和百粒重，從而增加了大豆產量。本研究中，單施有機肥與有機物、生物炭和調理劑三者配施通過提高單株莢數、單株粒數和單株籽粒重來顯著增加產量;有機肥與生物炭配施僅顯著提高了大豆單株莢數，而單施生物炭對產量構成未有顯著影響，因此，兩者增產均不顯著，這可能與生物炭的用量有關，劉明[21]和劉德福[17]等研究表明，生物炭用量過低或過高都不利于大豆增產。