不同氮肥水平對旱作大豆農藝性狀、產量及經濟效益的影響

馮 帆

（楊凌職業技術學院生物工程學院，陜西楊凌 712100）

大豆既是重要的油料作物，也是重要的工業原料與經濟作物，對保障我國糧食安全起著重要作用。黃土高原是典型的干旱半干旱大陸性季風氣候區，大豆播種面積逐漸增加，探索適宜黃土高原旱作農田大豆生長的栽培模式至關重要。氮素是農作物需求量最大的營養元素，施用氮肥對大豆產量具有顯著的提升作用[1-3]。但過量的氮肥投入不僅會造成資源浪費，還會產生生態環境問題，合理施用氮肥對實現我國農業可持續發展和環境保護至關重要[4]。本研究設置3 種施氮水平，研究不同氮肥水平對大豆植株生長指標、產量及構成因素的影響，并計算不同氮肥處理下的大豆經濟效益，探索適用于黃土高原旱作大豆生產的氮肥施用模式。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2020 年、2021 年在西北農林科技大學長武黃土高原農業生態試驗站（北緯35°12′，東經107°44′）內進行，該地區屬于典型的雨養旱作農業區，大豆生長季降水量占全年70%左右。試驗地土壤類型為黑壚土，0～20 cm 耕層土壤含有機質13.57 g·kg-1、全氮0.85 g·kg-1，pH 值8.41。

1.2 試驗設計

以中黃37為試驗材料，大田寬窄行（60 cm+40 cm）起雙壟覆全膜，于壟側溝內種植大豆（見圖1）。設置3個施氮水平，分別為N70 處理（N-70 kg·hm-2）、N110處理（N-110 kg·hm-2）、N150 處理（N-150 kg·hm-2），3 次重復，隨機區組排列。小區面積為3 m×5 m，大豆株距為15 cm，播種前結合整地一次性施入各處理尿素和過磷酸鈣650 kg·hm-2。兩年試驗均于5 月14日播種，9 月中旬收獲。

1.3 測定項目與方法

1）大豆生物學指標測定：分別于大豆一節期（V1）、三節期（V3）、盛莢期（R4）、鼓粒期（R6）、完熟期（R8）在各小區選取長勢均勻的5 株植株，測定株高，測量綠葉面積并折算為葉面積指數（LAI），將地上部分烘干稱重得單株地上生物量；將根系上的根瘤摘下進行根系掃描，計數并烘干稱重，即為根瘤數、根瘤重。

2）大豆產量、經濟效益測定：各小區單獨收獲測定產量、每株結莢數、每莢粒數、百粒重；根據試驗成本和產量產值計算經濟效益，經濟效益=產量×價格（4.4 元·kg-1）-人工成本-種子成本-地膜成本-肥料成本。

1.4 數據處理

使用Microsoft Excel 軟件進行數據整理和作圖，采用SAS 8.0 軟件進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同氮肥水平對大豆植株生長的影響

1）由圖1 可知，隨著大豆的生長發育，其葉面積指數呈現出先增加后降低的變化趨勢，其中，大豆盛莢期（R4）葉面積指數達到最大值。2020 年與2021年試驗數據表明，施氮量增加可顯著增加大豆盛莢期（R4）、鼓粒期（R6）的葉面積指數，而在其他時期均無顯著差異。N150 處理的施氮量葉面積指數優于N110、N70。

圖1 各處理下大豆不同生育時期葉面積指數

2）由圖2 可知，大豆生長發育過程中株高持續增加，在完熟期（R8）達到最大值。2020 年與2021 年試驗數據均表明，自盛莢期（R4）開始，施氮量增加能顯著提升株高，鼓粒期（R6）至完熟期（R8）N150處理下株高顯著高于N110 處理和N70 處理，N110 與N70 間無顯著差異。

圖2 各處理下大豆不同生育時期株高

3）由圖3 可知，2020 年與2021 年試驗數據均表明，施氮量增加可提高大豆單株地上生物量。大豆三葉期（V3）至完熟期（R8），N150 處理下地上生物量顯著高于其他兩個處理，呈現出N150 處理＞N110 處理＞N70 處理的變化規律。

圖3 各處理下大豆不同生育時期地上生物量

2.2 不同氮肥水平對大豆根瘤生長的影響

由圖4 可知，隨著大豆生育進程的推進，大豆根瘤數、根瘤重均呈現出先增加后降低的變化趨勢，兩者均于大豆鼓粒期（R6）時達到最大值。2020 年與2021 年試驗數據表明，在大豆三葉期（V3）至完熟期（R8），施氮量增加對大豆根瘤數和根瘤重均具有顯著的降低作用。

圖4 各處理下大豆不同生育時期根瘤數、根瘤重

2.3 不同氮肥水平對大豆產量構成和經濟效益的影響

由表1 可知，2020 年與2021 年試驗數據表明，隨著施氮量的增加，大豆每株莢數、百粒重呈現出顯著增加的變化規律，而每莢粒數無明顯變化。產量呈現出N150 處理＞N110 處理＞N70 處理的規律，并達到顯著水平。綜合計算不同處理下大豆產值、成本和效益發現，2020 年與2021 年均以N110 處理下效益最高。

表1 各處理下大豆產量構成及經濟效益

3 結論與討論

3.1 結論

氮肥施用對大豆生長具有顯著的促進作用，體現在葉面積指數增加、株高提升和地上生物量增加，但對大豆根瘤數和根瘤重具有顯著的降低作用。施氮量增加可顯著增加每株莢數、百粒重，進而顯著提升大豆產量，以N150 處理對產量提升幅度最大。綜合產量和效益考慮，N110 處理成本較低，經濟效益最高，更適用于黃土高原旱作大豆栽培。

3.2 討論

與其他農作物相比，大豆自身具有一定的固氮功能，但不足以支撐生長旺期植株對氮素營養的需要，仍需額外施用氮肥[5-6]。本研究表明，氮肥的施用能顯著增加大豆的葉面積指數，顯著提升大豆的株高和地上生物量，對大豆生長具有一定的促進作用。

氮肥的施用可改變根系生長環境，對大豆根瘤生長具有一定影響，適量氮肥施用有利于根瘤的著生和固氮能力的提高[7]。本研究結果表明，隨著氮肥施用量的增加，大豆根瘤數和根瘤重呈現出顯著降低的變化趨勢，該結論與前人研究不完全相符，分析可能是由于本試驗氮肥水平設置梯度較大，未完全體現根瘤生長與氮肥施用量的關系，或與試驗材料大豆品種氮肥利用特性相關，后期有待進一步研究。