減氮條件下增施根瘤菌肥和葉面液肥對大豆生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響

朱海榮

(鐵嶺市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，遼寧鐵嶺 112616)

前人針對大豆施用肥料進行了大量研究，鉀是影響大豆產(chǎn)量的主要養(yǎng)分限制因子，磷對大豆的蛋白質(zhì)和蛋脂總和含量影響最大，氮對大豆的脂肪含量影響最大；而根系與營養(yǎng)元素之間有著密切的關(guān)系，根系是作物從土壤中吸收氮磷鉀的主要器官，直接影響植物的生長發(fā)育和產(chǎn)量的形成；并且大豆與根瘤菌共生固定氮素，不同生育時期大豆氮代謝與磷、鉀元素代謝反應(yīng)差別又不同；大豆葉片吸收葉面液肥能夠改善植株抗旱性和土壤環(huán)境，實現(xiàn)大豆產(chǎn)量的提升和產(chǎn)品性狀的改進。現(xiàn)在，人們?yōu)榱嗽霎a(chǎn)，對大豆過度施肥，造成大豆植株倒伏，影響土壤重茬地力。為了探索不同培肥水平條件下，大豆根系對土壤養(yǎng)分吸收和利用潛力，對大豆鐵豐31號進行肥料試驗，利用不同養(yǎng)分處理方法，研究減氮條件下大豆對氮磷鉀(NPK)、根瘤菌、葉面液肥的吸收利用情況，明確減氮條件下增施根瘤菌肥和葉面液肥大豆生長發(fā)育狀況和增產(chǎn)效果，以期為生產(chǎn)上合理施用肥料、降低污染提供參考和科學(xué)依據(jù)，為大豆高產(chǎn)高效提供指導(dǎo)意義。 鐵豐31號適應(yīng)區(qū)域廣，具有較強的耐冷性，屬耐重茬品種，產(chǎn)量可達 4 066.5 kg/hm，被遼寧省科技廳和國家科技部列為重點推介品種，在遼寧省非干旱地區(qū)，北京市、河北省、山西省、陜西省、甘肅省、寧夏回族自治區(qū)等省(市、區(qū))的部分地區(qū)均可種植，累計已推廣55.296萬hm，至今仍為遼寧省、國家區(qū)域試驗對照品種。

1 材料與方法

1.1 供試品種和肥料

供試大豆品種為鐵豐31號，由鐵嶺市農(nóng)業(yè)科學(xué)院大豆研究所提供。供試肥料為根瘤菌合劑，葉面液肥，氮磷鉀肥，本地大豆常規(guī)緩釋肥。

根瘤菌合劑：“豆樂寶”牌大豆根瘤菌劑，有效活菌數(shù)≥8億(CFU)/mL，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)根瘤菌研究中心研制。根瘤菌配合豆樂寶復(fù)合微量元素，成分為鉬、硼、鉀、錳、鋅、銅、鈣。將15 mL豆樂寶大豆根瘤菌劑加入到10 mL豆樂寶復(fù)合微量元素中，搖勻，噴灑到大豆種子表面，混拌均勻，陰干后立即播種。

葉面液肥：云南云天化股份有限公司生產(chǎn)，磷酸二氫鉀(PO含量≥52%，KO含量≥34%，純度≥99%)，于大豆初花期葉面噴施1次，用量 900 g/hm。

尿素：北方華錦化學(xué)工業(yè)股份有限公司生產(chǎn)，總氮含量≥46%。重過磷酸鈣：銅陵大地生態(tài)農(nóng)資有限責(zé)任公司生產(chǎn)，有效PO含量≥12%，水溶性磷含量≥7.0%，硫含量≥8.0%，鈣含量≥10.0%。氯化鉀：KCl(KO)含量≥60%，原產(chǎn)國加拿大(Losose)。

本地大豆常規(guī)緩釋肥：遼寧東北豐專用肥有限公司生產(chǎn)，N ∶P ∶K=26 ∶13 ∶28≥52%(含氮)，施入量300 kg/hm。

試驗用品：量尺(1 m)、燒杯(2 000 mL)、量筒(2 000 mL)、麻繩、大剪子(剪根、植株)、電子秤(精確度0.01 g)、器皿盤等。

1.2 技術(shù)措施與田間設(shè)計

試驗于2020年在鐵嶺市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗田進行。共設(shè)8個處理，每個處理3次重復(fù)，小區(qū)面積為72 m、6行區(qū)，試驗處理見表1。

表1 不同處理肥料用量

1.3 調(diào)查記載項目

1.3.1 調(diào)查項目 分別于大豆分枝期、開花期、鼓粒期、成熟期調(diào)查株高、地上部地下部生物量、根系形態(tài)、根瘤干質(zhì)量等指標(biāo)，所有處理各重復(fù)小區(qū)選取5株大豆植株進行考種。

1.3.2 收獲考種 成熟期每處理各重復(fù)均選取10株對大豆農(nóng)藝性狀進行考種，并對小區(qū)進行測產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生育期不同處理農(nóng)藝性狀

2.1.1 大豆分枝期 從表2可以看出，大豆分枝期8個處理中，只施NPK地上部生物量最多，地下部生物量最低；施用根瘤菌、葉面液肥，株高最高；施用NPK、根瘤菌和葉面液肥，根須最長，根瘤干質(zhì)量最多；只施磷鉀肥株高最矮，但根體積最大，地下部生物量最多；只施氮磷肥主根、根須最短，根體積最小，地下部生物量也最低；不施肥處理，地上部、地下部生物量均最低；本地常規(guī)緩釋肥處理，根須最長，但根瘤干質(zhì)量最少。不施肥處理和只施氮磷肥處理最小因素值偏多，施肥對大豆分枝期的株高、根系形態(tài)、地上部地下部生物量有影響，施用NPK、根瘤菌和葉面液肥，有利于大豆自身根瘤的形成，效果明顯。

表2 大豆分枝期不同處理農(nóng)藝性狀比較

2.1.2 大豆開花期 從表3可以看出，大豆開花期8個處理中，施用根瘤菌、葉面液肥，株高最高，根須最長；施用NPK、根瘤菌和葉面液肥，地下部生物量最多；只施磷鉀肥主根最長，根瘤干質(zhì)量最多；只施氮鉀肥，株高最矮，主根最短；只施氮磷肥根體積最小，地下部生物量也最少；不施肥處理，根須最短，地上生物量最少；本地常規(guī)緩釋肥處理，根體積最大，地上生物量最多，但根瘤干質(zhì)量最少。不施肥處理和只施氮磷肥或氮鉀肥處理最小因素值偏多，施肥對大豆開花期的株高、根系形態(tài)、地上部地下部生物量仍有影響，施用磷鉀肥對大豆自身根瘤的形成效果明顯。

表3 大豆開花期不同處理農(nóng)藝性狀比較

2.1.3 大豆鼓粒期 從表4可以看出，大豆鼓粒期8個處理中，只施NPK，主根、根須最長；施用NPK、根瘤菌和葉面液肥，主根最短；只施磷鉀肥，根須最短，地上部生物量最少；只施氮磷肥根瘤干質(zhì)量最多；不施肥處理，株高最矮，根體積最小，地下部生物量也最少；本地常規(guī)緩釋肥處理，株高最高，根體積最大，地上部、地下部生物量最多，但根瘤干質(zhì)量最少。處理1、處理8出現(xiàn)最多的最大因素值。

表4 大豆鼓粒期不同處理農(nóng)藝性狀比較

2.1.4 大豆成熟期 從表5可以看出，大豆成熟期8個處理中，只施NPK株高最矮，地上部生物量最少；施用根瘤菌、葉面液肥，根須最長；施用NPK、根瘤菌和葉面液肥，地下部生物量最多；只施磷鉀肥主根最長，根瘤干質(zhì)量最多；不施肥處理，根體積最小，地下部生物量最少；本地常規(guī)緩釋肥處理，株高最高，根體積最大，地上部生物量最多，但主根最短，根須最短；根瘤干質(zhì)量最少。

表5 大豆成熟期不同處理農(nóng)藝性狀比較

2.2 大豆成熟期不同處理經(jīng)濟性狀

從表6可以看出，大豆成熟期8個處理中，只施NPK處理，百粒質(zhì)量最高；施用NPK、根瘤菌和葉面液肥，或本地常規(guī)緩釋肥處理分枝數(shù)最多。

表6 大豆成熟期不同處理經(jīng)濟狀性比較

2.3 大豆成熟期不同處理籽粒病害率

從表7可以看出，不施肥處理大豆完整粒率最小，施肥利于大豆成熟期的干物質(zhì)積累，常規(guī)緩釋肥處理，NPK、根瘤菌、葉面液肥處理，效果最好。

表7 大豆成熟期不同處理籽粒病蟲害率

2.4 大豆產(chǎn)量

從表8可以看出，大豆成熟期8個處理中，施用NPK、根瘤菌和葉面液肥處理，大豆產(chǎn)量最高；不施肥處理，大豆產(chǎn)量最低。

表8 不同處理大豆產(chǎn)量比較

2.5 各生育期不同處理農(nóng)藝性狀

2.5.1 株高 分析大豆各時期株高指標(biāo)(圖1)，8個處理中，4個時期株高逐漸增長，在分枝期、鼓粒期，只施磷鉀肥處理，株高均受到抑制；在鼓粒期、成熟期，不施肥處理，株高受到明顯抑制，常規(guī)緩釋肥處理，株高達到峰值并穩(wěn)定。表明氮肥與株高的增長密切相關(guān)。

2.5.2 地上部、地下部生物量 分析大豆各生育時期地上部、地下部生物量指標(biāo)，從圖2、圖3可以看出，8個處理中，前3個時期地上部、地下部生物量逐漸增多，成熟期開始下降，施用NPK、根瘤菌、葉面液肥，在開花期、成熟期地上部、地下部生物量受影響增多； 在鼓粒期、成熟期，只施磷鉀肥和不施肥處理地上部、地下部生物量受到抑制，常規(guī)緩釋肥處理，與株高一致，地上部、地下部生物量達到峰值。表明氮肥與地上部、地下部生物量的積累有關(guān)。

2.5.3 根系形態(tài) 分析大豆各生育時期主根長、根總長、根體積指標(biāo)，從圖4～圖6可以看出，8個處理中，4個時期主根長、根總長在鼓粒期生長至最長，之后開始下降，主根長在成熟期下降至分枝期以后，根總長在成熟期下降至開花期上下水平；根體積在大豆分枝期、開花期逐漸變大，但在鼓粒期變化不均，處理3、處理7縮小至分枝期水平，處理8在成熟期達到峰值，其次是處理1。說明施肥對根部性狀均有影響，尤其是根體積，受NPK共同作用的影響大。

2.5.4 根瘤干質(zhì)量 分析大豆各時期根瘤干質(zhì)量指標(biāo)，從圖7可以看出，8個處理中，大豆分枝期、開花期根瘤干質(zhì)量增大，鼓粒期升高，之后開始下降，成熟期下降至分枝期水平，說明鼓粒期之后至成熟期消耗根部營養(yǎng)最多；在分枝期、成熟期，氮磷肥不利于根部固氮，但在鼓粒期氮磷肥固氮又達到最高。

3 討論與結(jié)論

根系、根瘤是決定大豆養(yǎng)分高效吸收的重要因素，通過根系改良提高大豆養(yǎng)分效率，為培育養(yǎng)分高效的大豆新材料提供基礎(chǔ)。本研究中鐵豐31號根系發(fā)達，可伸長35.6 cm，根瘤可生成1.39 g，減氮條件下，不同養(yǎng)分管理中，根部各項指標(biāo)表現(xiàn)明顯，尤其鼓粒期之后到成熟期之間消耗根部營養(yǎng)最多，尤其是根體積，受氮、磷、鉀共同作用的影響大。

相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，大豆合理的氮、磷、鉀施肥比例約1 ∶1 ∶1，并且施用含根瘤菌的大豆專用肥比不施肥、施用相同氮磷鉀養(yǎng)分的普通復(fù)混肥，對大豆根瘤菌的數(shù)量、質(zhì)量以及大豆產(chǎn)量具有明顯的促進作用。本研究中減氮條件下，施用尿素 21.54 kg/hm、重過磷酸鈣156.17 kg/hm、氯化鉀156.94 kg/hm，拌入根瘤菌347.25 mL/hm，噴灑葉面液肥900.07 g/hm時，大豆產(chǎn)量最高；氮、磷、鉀施肥比例為1 ∶7 ∶7。只施用常規(guī)緩釋肥產(chǎn)量次之，氮、磷、鉀施肥比例約2 ∶1 ∶2。僅施用氮肥、磷肥、鉀肥，施肥比例約2 ∶7 ∶7，還需進一步優(yōu)化。

充足的生物量積累是作物高產(chǎn)形成的基礎(chǔ)，干物質(zhì)積累、氮素積累最大值出現(xiàn)在鼓粒末期，根系干質(zhì)量在鼓粒期達到最大。本研究中，氮肥與地上部、地下部生物量的積累關(guān)系密切，生物量的積累也在鼓粒期達到最大，同時氮肥、磷肥固氮又達到高峰。氮肥減施與接種根瘤菌、施用葉面液肥對大豆產(chǎn)量均有影響，大豆4個生育時期對肥料需求很大，氮肥、磷肥、鉀肥的不同配比直接影響大豆根部固氮，影響地上部、地下部生物量的積累，尤其是氮肥，對株高和地上部、地下部生物量影響較大；根瘤菌、葉面液肥對根部固氮也有效。減氮條件下，NPK、根瘤菌、葉面液肥的綜合利用，更有利于大豆產(chǎn)量的穩(wěn)定。