氮磷鉀肥配施對冀北地區春大豆生長性狀及產量的影響

周欣，王瑞霞，陳士亮，桑利民，梁秀義

（承德市農林科學院農作物研究所，河北 承德 067000）

大豆是世界上重要的油料作物和飼料原料[1]，也是優質的植物蛋白。大豆與人們的生活息息相關，提高大豆單產是大豆生產的主要目標之一。研究表明，合理施肥是大豆增產的一項關鍵措施[2]。氮磷鉀是大豆生長的三大必需元素，氮磷鉀配施對大豆生長發育和產量形成具有重要影響[3]。大豆蛋白質含量高達40%，因此對氮的需求量更高?？茖W施用氮肥可以促進植株生長，有利于氮素及光合產物向根瘤轉運，促進有效根瘤的形成，保障生長后期氮素的充足供應，實現大豆高產[4～6]。磷素與根系的生長發育和形態性狀有著密切關系[7～11]。鉀素對大豆生長發育也具有重大影響[12，13]。因此，通過施肥的方式補充氮磷鉀的不足是大豆獲得高產的重要措施[14，15]。

合理施肥可以明顯改善大豆的生長狀況，進而提高產量[3]。但是，目前承德地區大豆生產中，不施肥或肥料施用配比不合理現象較為普遍。而前人對承德地區大豆氮磷鉀肥施用的相關研究較少?；诖?，以大豆新品種承豆10 號為試材，研究了氮磷鉀不同用量配施對春大豆生長性狀、產量要素和產量的影響，以期探明肥料配施的最佳用量，為該地區大豆高產施肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

田間試驗于2022 年在河北省承德市隆化縣中關鎮大鋪村承德市農林科學院科創基地（北緯41°21′，東經117°96′）進行，前茬作物為谷子。試驗田土質為沙壤土，基礎土壤氮含量相對較低、有效磷含量中等、速效鉀含量較高（表1）。

表1 大豆試驗田基礎土壤的理化性狀Table 1 Physical and chemical properties of basic soil in soybean experimental field

1.2 試驗材料

參試大豆品種為承德10 號，由承德市農林科學院培育并提供。該品種屬亞有限結莢習性，2022 年7月通過河北省農作物品種審定委員會審定。

大豆施用的氮磷鉀肥料均為化肥，其中，氮肥選用尿素（N 含量46%，鄂爾多斯市億鼎生態農業開發有限公司生產），磷肥選用過磷酸鈣（P2O5含量12%，山東科達化肥有限公司生產），鉀肥選用硫酸鉀（K2O含量52%，美國德魯生物科技有限公司生產）。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 試驗肥料種類設氮、磷和鉀3 個，每種肥料施用量均設4 個水平（0 水平為不施肥，2水平N、P2O5、K2O 的施肥量均為120 kg/hm2，1 水平施肥量=2 水平施肥量×0.5，3 水平施肥量=2 水平施肥量×1.5）；另外，為了考察高氮處理對大豆生長的影響，施氮量設置了4 水平（氮肥用量225 kg/hm2）（表2）。小區面積15 m2，隨機排列，3 次重復，小區與小區之間均設0.5 m 的隔離帶。4 月26～27 日噴灌澆地；4 月29 日足墑播種大豆，行距0.5 m，株距0.1 m；6 月2 日、6 月20 日和8 月20 日，人工中耕鋤草各1次；7 月14 日、8 月2 日和8 月15 日，利用無人機施藥防治點蜂緣蝽各1 次，其中第1 次和第3 次用藥均為2.5%高效氯氟氰菊酯水乳劑450 mL/hm2，第2 次用藥為高氯·甲維鹽微乳劑（甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽0.3%，高效氯氰菊酯3.7%） 300 mL/hm2。50%的氮肥以及全部的磷鉀肥均在大豆播種前整地時基施，剩余的50%氮肥在大豆結莢期（8 月11 日）土壤追施。

表2 試驗處理及其施肥量Table 2 Treatments and fertilization amounts

1.3.2 測定項目與方法 大豆收獲時，取每小區中間行的連續10 株作為考種樣本，根據《大豆種質資源描述規范和數據標準》進行室內考種，測定植株生長性狀（株高、莖粗、底莢高度、主莖節數、有效分枝數）和產量要素（有效莢數、單株粒數、單株粒重、百粒重），求平均值；各小區均全部收獲，測定子粒產量，折算單位面積產量（kg/hm2）。

1.3.3 數據處理與分析 利用Excel 2016 軟件進行數據的統計與分析；利用SPSS 22.0 軟件進行單因素ANOVA 分析，采用Duncan’s 多重比較法進行差異顯著性分析；利用Origin 9.0 軟件進行圖像輸出。

2 結果與分析

2.1 氮磷鉀肥料配施對大豆生長性狀的影響

氮磷鉀肥不同用量配施對大豆各生長性狀的影響不同（表3）。

表3 氮磷鉀肥不同用量配施對大豆生長性狀的影響Table 3 Effects of different amounts of N，P and K fertilizers on the growth characteristics of soybean

2.1.1 施氮量對大豆生長性狀的影響 對相同磷鉀肥（P2K2）條件下不同施氮量處理的大豆生長性狀進行比較，結果顯示，施氮量對大豆株高、莖粗和主莖節數具有顯著影響，對底莢高度和有效分枝數影響不大。

施氮處理的株高均＞不施氮處理，指標值隨著施氮量的增大呈先升高后降低的變化，其中施氮量120 kg/hm2處理的株高最大，較不施氮處理增加7.4%且差異達到了顯著水平，但與其他施氮量處理差異均不顯著；莖粗除施氮量120 kg/hm2外的其他施肥處理均＞不施氮處理，指標值隨著施氮量的增大呈升高—降低—升高的變化，其中施氮量225 kg/hm2處理的莖粗最大，與施氮量180 kg/hm2處理差異不顯著，但二者均與不施氮處理差異達到了顯著水平，增幅分別為42.0%和32.1%，而施氮量60 和120 kg/hm2處理的莖粗與不施氮處理均差異不顯著；主莖節數均＞不施氮處理，指標值隨施氮量變化規律不顯著，其中施氮量225 kg/hm2處理的主莖節數最多，與施氮量180 kg/hm2處理差異不顯著，但二者均與不施氮處理差異達到了顯著水平，增幅分別為17.4%和14.5%?？傮w來看，在土壤速效氮含量較低的情況下，施氮量為180～225 kg/hm2時促進大豆生長效果較好，可顯著增加莖粗和主莖節數。

2.1.2 施磷量對大豆生長性狀的影響 對相同氮鉀肥（N2K2）條件下不同施磷量處理的大豆生長性狀進行比較，結果顯示，施磷量對大豆主莖節數和有效分枝數具有顯著影響，對株高、莖粗和底莢高度影響不大。

施磷處理的主莖節數和有效分枝數均＞不施磷處理，指標值均隨施磷量的增大呈先升高后降低的變化，但不同施磷量處理的差異均不顯著，其中施磷量120 kg/hm2處理的指標值均為最大。該處理下，主莖節數顯著＞不施磷處理，增幅為37.7%；有效分枝數與施磷量180 kg/hm2處理差異不顯著，但二者均顯著＞不施磷處理，增幅分別為65.9%和63.5%。表明在土壤速效磷含量中等的情況下，適當增施磷肥（120 kg/hm2）可顯著增加大豆主莖節數和有效分枝數。

2.1.3 施鉀量對大豆生長性狀的影響 對相同氮磷肥（N2P2）條件下不同施鉀量處理的大豆生長性狀進行比較，結果顯示，施鉀量對大豆生長性狀均影響不顯著。

除施鉀處理的底莢高度以及施鉀量120 kg/hm2處理的莖粗外，其他施肥處理的各項指標值均＞不施鉀處理，其中株高、主莖節數和有效分枝數隨施鉀量的增大呈先升高后降低的變化，3 個指標值均以施鉀量120 kg/hm2處理最大?？傮w來看，在土壤速效鉀含量豐富的情況下，增施鉀肥對大豆生長性狀影響不大，但適當施用（120 kg/hm2）有利于增加株高、主莖節數和有效分枝數。

2.2 氮磷鉀肥料配施對大豆產量要素的影響

氮磷鉀肥不同用量配施對大豆產量各要素的影響不同（表4）。

表4 氮磷鉀肥不同用量配施對大豆產量要素的影響Table 4 Effects of different amounts of N，P and K fertilizers on yield factors of soybean

2.2.1 施氮量對大豆產量要素的影響 對相同磷鉀肥（P2K2）條件下不同施氮量處理的大豆產量要素進行比較，結果顯示，施氮量對大豆有效莢數、單株粒數和單株粒重具有顯著影響，對百粒重影響不大。

施氮處理的有效莢數和單株粒重均＞不施氮處理，指標值均隨施氮量的增大呈先升高后降低的變化，其中施氮量180 kg/hm2處理的指標值均為最大，與施氮量225 kg/hm2處理差異不顯著，但二者均與不施氮處理差異達到了顯著水平，其中有效莢數分別增加了67.9%和66.0%，單株粒重分別增加了68.7%和55.4%，而其他2 個施氮量處理的指標值均與不施氮處理差異不顯著；單株粒數均＞不施氮處理，指標值隨著施氮量的增大而逐漸增大，其中施氮量180 與225 kg/hm2處理差異不顯著，但二者均與不施氮處理和其他2 個施氮量處理差異達到了顯著水平，較不施氮處理分別增加了106.2%和114.4%。表明在土壤速效氮含量較低的情況下，增施氮肥可提高大豆產量各要素水平，其中施氮量為180～225 kg/hm2時可顯著增加大豆有效莢數、單株粒數和單株粒重，但施氮量180 kg/hm2較為經濟。

2.2.2 施磷量對大豆產量要素的影響 對相同氮鉀肥（N2K2）條件下不同施磷量處理的大豆產量要素進行比較，結果顯示，施磷量對大豆有效莢數和單株粒數具有顯著影響，對單株粒重和百粒重影響不大。

施磷處理的有效莢數和單株粒數均＞不施磷處理，指標值均隨施磷量的增大呈先升高后降低的變化，其中施磷量120 kg/hm2處理的指標值均為最大。該處理下，有效莢數與施磷量60 kg/hm2處理差異不顯著，但二者均顯著＞不施氮處理，增幅分別為39.5%和35.1%；單株粒數較不施磷處理顯著增加了56.1%，較施磷量180 kg/hm2處理顯著增加了66.9%。表明在土壤速效磷含量中等的情況下，適當增施磷肥（120 kg/hm2）可有效增加大豆有效莢數和單株粒數。

2.2.3 施鉀量對大豆產量要素的影響 對相同氮磷肥（N2P2）條件下不同施鉀量處理的大豆產量要素進行比較，結果顯示，施鉀量對大豆產量各要素均影響不顯著。但百粒重隨著施鉀量的增大呈先增加后降低的變化，其中施鉀量120 kg/hm2處理的指標值最大。表明在土壤速效鉀含量豐富的情況下，增施鉀肥對大豆產量要素影響不顯著，但適當施用（120 kg/hm2）有利于百粒重的提高。

2.3 氮磷鉀肥料配施對大豆產量的影響

氮磷鉀肥不同用量配施均可有效提高大豆產量，較不施肥處理增產13.6%～46.6%，其中N3P2K2處理的產量最高（表5）。

表5 氮磷鉀肥不同用量配施對大豆產量的影響Table 5 Effects of different amounts of N，P and K fertilizers on yield of soybean

2.3.1 施氮量對大豆產量的影響 對相同磷鉀肥（P2K2）條件下不同施氮量處理的大豆產量進行比較，結果顯示，施氮量對大豆產量具有顯著影響。

施氮處理的產量均＞不施氮處理，指標值隨著施氮量的增大呈先升高后降低的變化，其中施氮量180 kg/hm2處理的產量最高，與不施氮處理以及施氮量除120 kg/hm2外的其他2 個處理差異均達到了顯著水平；施氮量60與120 kg/hm2處理差異不顯著，但顯著＞不施氮和施氮量225 kg/hm2處理；而施氮量225 kg/hm2處理與不施氮處理差異不顯著。表明在土壤速效氮含量較低的情況下，適量增施氮肥可顯著提高大豆產量，其中施氮量為180 kg/hm2時產量最高，施氮量為120 kg/hm2時較為經濟。

對不同施氮量處理的大豆產量進行回歸分析，結果（圖1）顯示，大豆產量隨著施氮量的增大呈先增加后降低的變化?？梢姡谕寥浪傩У枯^低的條件下，適量施用氮肥可有效促進大豆高產。

圖1 施氮量對大豆產量的影響Fig.1 Effect of nitrogen application on yield of soybean

2.3.2 施磷量對大豆產量的影響 對相同氮鉀肥（N2K2） 條件下不同施磷量處理的大豆產量進行比較，結果顯示，施磷量對大豆產量具有顯著影響。

施磷處理的產量均顯著＞不施磷處理，指標值隨著施磷量的增大呈先升高后降低的變化，其中施磷量120 kg/hm2處理的產量最高，與施磷量180 kg/hm2處理差異不顯著，但二者均顯著＞施磷量60 kg/hm2處理。表明在土壤速效磷含量中等的情況下，增施磷肥可顯著提高大豆產量，其中施磷量為120 kg/hm2時產量最高。

對不同施磷量處理的大豆產量進行回歸分析，結果（圖2）顯示，大豆產量隨著施磷量的增大呈先增加后降低的變化。可見，在土壤速效磷含量中等的條件下，施用磷肥可有效促進大豆高產，適量施用效果更好。

圖2 施磷量對大豆產量的影響Fig.2 Effect of phosphorus application on yield of soybean

2.3.3 施鉀量對大豆產量的影響 對相同氮磷肥（N2P2）條件下不同施鉀量處理的大豆產量進行比較，結果顯示，施鉀量對大豆產量具有顯著影響。

施鉀處理的產量均顯著＞不施鉀處理，指標值隨著施鉀量的增大呈先升高后降低的變化，其中施鉀量120 kg/hm2處理的大豆產量最高，其次是施鉀量180和60 kg/hm2處理，三者差異不顯著，但均顯著＞不施鉀處理，增產率分別為23.0%、22.4%和22.3%。表明在土壤速效鉀含量豐富的情況下，增施鉀肥可顯著提高大豆產量，其中施用量為120 kg/hm2時產量最高，施用量為60 kg/hm2時較為經濟。

對不同施鉀量處理的大豆產量進行回歸分析，結果（圖3）顯示，大豆產量隨著施鉀量的增大呈先增加后降低的變化?？梢姡谕寥浪傩р浐控S富的條件下，施用鉀肥可有效促進大豆高產，適量施用效果更好。

圖3 施鉀量對大豆產量的影響Fig.3 Effect of potassium application on yield of soybean

3 結論與討論

氮素是大豆生長的必需元素，僅靠共生固氮作用不能滿足大豆生育期對氮素的需求[16]，通過合理施肥可以有效補充大豆生長所需的氮素。張彥軍等[17]研究表明，隨著施氮量的增加，大豆株高、主莖節數、單株莢數和單株粒重均呈遞增趨勢。本研究條件下，與不施氮肥處理相比，施用大量氮肥可顯著增加大豆株高、莖粗、主莖節數、有效莢數、單株粒數和單株粒重，其中，株高、單株莢數和單株粒重隨著施氮量的增大呈先升高后降低的變化，而主莖節數隨施氮量變化規律不顯著。本研究結果與前人研究結果有所不同，可能與本試驗設置的氮肥用量梯度較前人試驗高，超過了大豆相關指標需氮量的臨界點有關。倪麗[2]的研究也表明，施用氮肥能夠促進植株干物質積累及其向莢粒中的分配，促進植株干物重以及單株莢數、粒數和百粒重增加，從而提高大豆產量。本研究條件下，大豆產量隨著施氮量的增大呈先增加后降低的變化，與前人研究結果[3，4，17]一致。

磷對大豆生長和結瘤固氮具有促進作用[18]。但磷處理對大豆株高、分枝數和主莖節數等植株形態性狀影響較小，施磷量對大豆單株粒重和百粒重無顯著影響[19]。本試驗條件下，適當施用磷肥可有效增加主莖節數和有效分枝數，但不同施磷量處理的大豆株高、莖粗、底莢高度、主莖節數和分枝數等植株形態性狀差異均較小，本研究結果與前人觀點一致。另外，本研究結果還表明，在土壤速效磷含量不缺乏的情況下，適當施用磷肥可有效增加大豆有效莢數和單株粒數，過量施用反而會導致有效莢數和單株粒數減少。大豆施磷的增產效果已被前人試驗所證實，王政等[3，20]研究表明，隨著施磷量的增加，大豆產量呈現先增加后降低的趨勢變化。本研究結果與前人觀點一致。

大豆是需鉀較多的作物。李玉影[21]研究了大豆需鉀特性及鉀肥效應后指出，施用鉀肥可提高大豆株高、株莢數和百粒重，降低空癟率；盆栽試驗和田間試驗結果均表明，施鉀各處理均在不同程度上增加了大豆產量。本研究條件下，施用鉀肥對大豆生長性狀以及產量要素均影響不顯著，但隨著施鉀量的增大，大豆株高、主莖節數、有效分枝數和百粒重均呈現先增加后降低的變化趨勢。本研究結果與前人研究結果有所不同，可能與本試驗設置的鉀肥用量梯度較前人試驗高，超過了大豆相關指標需鉀量的臨界點有關。本試驗中施用鉀肥對大豆生長性狀和產量要素均影響不顯著，與試驗地土壤速效鉀含量較為豐富，大豆生育期間不缺乏鉀元素有關。本試驗中，少量增施鉀肥即可顯著提高大豆產量，與關興照[22]的研究結果一致；但繼續增施鉀肥后大豆的持續增產效果并不顯著，這可能與試驗地土壤速效鉀水平較高，增施少量鉀肥即可達到大豆需肥量的臨界點有關。

在土壤速效氮含量較低的情況下，施用大量氮肥可有效增加大豆株高、莖粗、主莖節數、有效莢數、單株粒數和單株粒重；施氮量為120～180 kg/hm2時產量較高，其中施氮量為180 kg/hm2時產量最高。在土壤速效磷含量中等水平的情況下，適當施用磷肥可有效增加主莖節數、有效分枝數、有效莢數和單株粒數，但不同施磷量處理對大豆株高、莖粗、底莢高度、主莖節數和有效分枝數等植株形態性狀影響均較?。皇┯昧追士娠@著提高大豆產量，其中施磷量為120 kg/hm2時產量最高。在土壤速效鉀含量豐富的情況下，施用鉀肥對大豆生長性狀和產量要素均無顯著影響，但適當施用有利于大豆株高、主莖節數、有效分枝數和百粒重的增大；施用鉀肥可顯著提高大豆產量，施鉀量為60～180 kg/hm2時產量差異不顯著，其中施鉀量為120 kg/hm2時產量最高。本研究條件下，氮肥（N）用量180 kg/hm2、磷肥（P2O5） 用量120 kg/hm2、鉀肥（K2O） 用量120 kg/hm2處理的大豆產量最高，即大豆高產的肥料最優組合為N3P2K2，該處理下產量較不施肥處理增產46.6%。

本研究結果僅僅是根據冀北地區春大豆氮磷鉀施肥1 a 試驗數據得到的，對指導當地大豆科學施肥具有一定的參考價值。如需推廣，還要進行多年多點試驗，并結合當地的肥水條件、品種需肥特性等合理設置施肥比例，才能對推廣地區的大豆施肥具有指導意義。