焉 莉，王 寅，高 強（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，吉林 長春 130118）

不同土壤類型和降雨量對吉林省大豆產(chǎn)量和施鉀效果的影響

焉 莉，王 寅，高 強
（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，吉林 長春 130118）

通過2005—2010年連續(xù)6年166個大豆試驗數(shù)據(jù)的分析，結(jié)果表明，土壤類型和氣候條件均對吉林省大豆產(chǎn)量和施鉀效果產(chǎn)生顯著影響。大豆在沖積土地區(qū)增產(chǎn)顯著，其產(chǎn)量和鉀肥的施用效果顯著高于白漿土和暗棕壤地區(qū)。吉林省降雨量年際間變化顯著，明顯影響大豆產(chǎn)量。干旱或澇害均會造成大豆的明顯減產(chǎn)，且降低鉀肥的施用效果，澇害尤為嚴重。不同生態(tài)區(qū)因其光照、溫度等氣象因子對大豆產(chǎn)量有明顯影響，吉林省中部種植區(qū)產(chǎn)量明顯高于東部種植區(qū)，但東部地區(qū)施鉀增產(chǎn)效果顯著。因此，吉林省大豆應(yīng)根據(jù)土壤和氣候條件微調(diào)施鉀量，從而提高大豆產(chǎn)量和鉀肥利用率。

大豆；土壤類型；氣候；產(chǎn)量；施鉀效果

焉莉，王寅，高強，等.不同土壤類型和降雨量對吉林省大豆產(chǎn)量和施鉀效果的影響［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，43（6）：98-102.

吉林省是我國重要的商品糧生產(chǎn)基地之一，種植大豆具有悠久的歷史，素有“大豆之鄉(xiāng)”的美稱。但是，近年來由于大豆生產(chǎn)及生物整體調(diào)控能力差，產(chǎn)量潛力沒有得到充分發(fā)揮；施肥效果研究較少且不配套，影響大豆效益的提高［1］。大豆高產(chǎn)的形成是多因素綜合作用的結(jié)果，不僅與大豆品種有密切關(guān)系，同時氣候條件的影響也極為顯著［2-4］。光照、溫度、降雨等生態(tài)因素作為重要氣候條件對光合物質(zhì)的形成和積累有直接影響［5］。近年來，氣候因子對作物產(chǎn)量的影響有很多研究，于曉秋等［6］認為整個發(fā)育期的降雨對大豆產(chǎn)量有顯著影響。王新兵等［7］指出在不同生態(tài)區(qū)大豆產(chǎn)量有顯著差異。王曉光等［8］研究表明，充足的光照可顯著提高大豆的干物質(zhì)累積量。大豆是一種需鉀量較多的作物，鉀對大豆的生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)具有重要影響［9-11］。鉀能增強細胞膜的持水能力，有利于細胞從土壤中吸水，提高植物的抗旱性。我國鉀礦資源缺乏，如何合理施用鉀肥從而提高大豆產(chǎn)量和鉀肥效率具有重要的理論和現(xiàn)實意義，然而目前結(jié)合降雨量分析大豆產(chǎn)量及施鉀效果的研究則相對較少。

土壤類型對作物的產(chǎn)量和品質(zhì)有明顯影響［12-13］。熊洪等［14］研究表明土壤類型對稻米品質(zhì)有顯著影響，但不同土壤類型對大豆產(chǎn)量和施鉀效果是否有影響還不明確。因此，探討不同土壤類型和降雨量對大豆產(chǎn)量及施鉀效果的影響分析對指導(dǎo)大豆生產(chǎn)具有實際意義。本研究基于吉林省2005—2010年6年大豆試驗數(shù)據(jù)，分析不同土壤類型和降雨量對大豆產(chǎn)量及施鉀效果的影響，旨在為大豆增產(chǎn)節(jié)肥提供科學(xué)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)基本情況

選取2005—2010年吉林省測土配方施肥項目中的大豆田間試驗166個數(shù)據(jù)。吉林省位于121° 38′～131°17′E、40°52′N，地形地貌大致是東南部高、西北部低，由東南向西北沉降，形成山地、丘陵、平原三大地貌類型。21世紀以來，由于作物種植面積的調(diào)整，吉林省形成了由松遼平原向東部山區(qū)轉(zhuǎn)移的大豆集中產(chǎn)區(qū)［15］。根據(jù)吉林省的自然條件及農(nóng)業(yè)部優(yōu)勢農(nóng)產(chǎn)品區(qū)域規(guī)劃布局，將吉林省劃分為兩個大豆生產(chǎn)區(qū)域：一個是中部高油大豆區(qū)（包括吉林、長春、四平和遼源），該區(qū)氣候溫和濕潤，雨熱同期，適合大豆生長，平均含油率全國最高；另一個是東部長白山特用大豆區(qū)（包括白山、通化和延邊地區(qū)），山區(qū)地勢高、溫度低，但在豆莢鼓粒期降水多，晝夜溫差大，有利于糖分和蛋白質(zhì)的積累，因此大豆品質(zhì)好，是有機食品生產(chǎn)地［1］。全省屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春季干燥多風(fēng)，夏季溫暖多雨，秋季晴冷溫差大，冬季漫長干寒。1月均溫一般為-20～-14℃，7月大多在20～23℃，日均溫10℃以上活動積溫2 400～3 000℃。年降水量400～1 000 mm。吉林省各區(qū)大豆種植的主要土壤類型為白漿土、沖積土和暗棕壤土。土壤養(yǎng)分狀況顯示山區(qū)的暗棕壤土肥力較高（表1）。供試大豆品種為吉林省主栽品種，包括高油高蛋白品種吉育系列、吉豐系列、黑農(nóng)系列等。

表1 吉林省不同土壤類型養(yǎng)分含量分析

圖1 梨樹氣象站2005—2010年生育期（4～9月）內(nèi)降雨量

1.2 試驗期氣候情況

試驗期間降雨量變化明顯，為了方便比較年降雨量變化對產(chǎn)量和鉀肥效果的影響，本試驗采用梨樹氣象試驗站2005—2010年6年生育期（4～9月）內(nèi)降雨量數(shù)據(jù)（圖1）。

1.3 試驗設(shè)計

采用兩個大豆種植區(qū)多年多試驗點數(shù)據(jù)，選取測土配方施肥項目田間試驗中最佳施氮施磷條件下不同鉀梯度，即不施鉀（K0）、50%最佳施鉀量（50% OPT）、100%最佳施鉀量（100% OPT）和150%最佳施鉀量（150% OPT）4個處理。氮肥（N）和磷肥（P2O5）平均用量分別為長白山地區(qū)45.3（±13.0）kg/hm2和47.7（±4.2）kg/hm2；中部平原地區(qū)48.2（±8.5）kg/hm2和60.0（±14.7）kg/hm2。大豆兩個區(qū)域最佳施鉀量分別為40.3（± 5.4）kg/hm2和45.7（±10.6）kg/hm2。肥料選用尿素、磷酸二銨和氯化鉀等常規(guī)肥料。

1.4 測定項目及方法

大豆種植前各田間試驗點取表層土壤（0～30 cm）樣品測定基本理化性質(zhì)。大豆成熟后，各小區(qū)去邊后進行實打?qū)嵤眨瑢Υ蠖箍挤N和測產(chǎn)。

用SPSS統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤類型對大豆產(chǎn)量和施鉀效果的影響

在相同施鉀水平條件下，不同類型土壤的大豆產(chǎn)量有顯著差異（表2）。在不施鉀情況下，沖積土上的大豆產(chǎn)量為2 625 kg/hm2，與白漿土上的大豆產(chǎn)量2 315 kg/hm2存在顯著差異；當(dāng)施鉀后，沖積土的大豆產(chǎn)量明顯高于其他兩種土壤類型。在沖積土的大豆增產(chǎn)效果明顯，最高可增產(chǎn)614 kg/hm2，增產(chǎn)率達26%，肥料貢獻率最高為18.8%。從鉀肥農(nóng)學(xué)利用率可以看出，3種土壤類型大豆的農(nóng)學(xué)利用率變幅在6.8～14.3 kg/kg，表現(xiàn)為沖積土農(nóng)學(xué)利用率明顯高于白漿土和棕壤土。

在相同土壤類型條件下，白漿土和棕壤土的增產(chǎn)趨勢相同，均為在最佳施鉀量條件下，大豆產(chǎn)量最高，隨著鉀肥的過量施用出現(xiàn)奢侈吸收現(xiàn)象，大豆產(chǎn)量不再提升，最佳施鉀量條件下鉀肥農(nóng)學(xué)利用率最高。而沖積土在過量施入鉀肥時仍出現(xiàn)產(chǎn)量遞增情況，但增產(chǎn)幅度不明顯，50%最佳施鉀量條件下鉀肥農(nóng)學(xué)利用率最高。3種土壤在最佳施鉀量條件下，增產(chǎn)率均能達到20%，說明施鉀效果明顯。

表2 土壤類型對大豆產(chǎn)量和施鉀效果的影響

表3 降雨量對大豆產(chǎn)量和施鉀效果的影響

2.2 氣候條件對大豆產(chǎn)量和施鉀效果的影響

2.2.1 降雨量對大豆產(chǎn)量和施鉀效果的影響 根據(jù)梨樹氣象站數(shù)據(jù)（圖1），2005—2010年降雨量的年際變化很不均勻。生育期年最大降雨量為668.6 mm（2010年），最小降雨量為350 mm （2007年），生育期內(nèi)豐水年降雨量是枯水年降雨量的1.9倍。將常年（30年）生育期降雨量做正態(tài)分布，與常年降雨量相比，降雨量減少25%為枯水年，增加25%為豐水年［16］。在本試驗期間，枯水年為1次（2007年），豐水年為2次（2009、2010年），其余為平水年。選擇2007、2008和2010年分別為枯水年、平水年、豐水年代表年份。

根據(jù)降雨量對大豆產(chǎn)量和鉀肥效果影響的分析結(jié)果（表3）可知，當(dāng)施鉀水平相同時，大豆產(chǎn)量在平水年產(chǎn)量最高，無論干旱（2007年）或澇害（2010年）均會造成大豆明顯減產(chǎn)。尤其是當(dāng)施鉀量為50%OPT時，澇害較干旱引起的大豆產(chǎn)量下降更為明顯。在相同年份，施鉀均可明顯增產(chǎn)。在干旱年份（2007年）最佳施鉀量的產(chǎn)量最高，可增產(chǎn)499 kg/hm2，增產(chǎn)率達到23%，肥料貢獻率為16.9%；50%OPT施鉀量時鉀肥農(nóng)學(xué)利用率最高，為12.4 kg/kg。在平水年（2008年）最佳施鉀量產(chǎn)量最高，增產(chǎn)率也達23%，肥料貢獻率為16.8%，同時鉀肥農(nóng)學(xué)利用率也最高（為13.4 kg/kg）。澇害年（2010年）的最高產(chǎn)量仍低于平水年不施鉀肥的產(chǎn)量，說明大豆對澇害現(xiàn)象敏感；施入50%OPT鉀肥時并不能明顯提高產(chǎn)量，且當(dāng)施鉀量為150%OPT時大豆產(chǎn)量最高，增產(chǎn)率可達21%，肥料貢獻率為16.3%，但鉀肥農(nóng)學(xué)效率僅為7.0 kg/kg。

2.2.2 不同生態(tài)區(qū)對大豆產(chǎn)量及施鉀效果的影響 吉林省有兩個大豆集中種植區(qū)，中部氣候溫和、土壤肥沃、降雨充沛，均為大豆生長提供了良好條件，該地區(qū)是我國高油大豆生產(chǎn)區(qū)；東部地勢高，溫度低，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)配套技術(shù)有限，但降水多且溫差大，大豆的糖分和蛋白質(zhì)含量很高，同時因工業(yè)污染較少，多為有機食品，大豆經(jīng)濟效益很高。從兩個大豆生態(tài)區(qū)產(chǎn)量（表4）可知，中部的高油大豆種植區(qū)產(chǎn)量明顯高于東部長白山區(qū)的產(chǎn)量。但長白山區(qū)大豆施鉀后的增產(chǎn)率要明顯高于中部地區(qū)，且肥料貢獻率和鉀肥農(nóng)學(xué)利用率均很高。兩個生態(tài)區(qū)均表現(xiàn)出最佳施鉀量時產(chǎn)量、增產(chǎn)率和肥料貢獻率最高，但中部生態(tài)區(qū)50%OPT施鉀量鉀肥的農(nóng)學(xué)利用率最高。

表4 不同生態(tài)區(qū)對大豆產(chǎn)量和施鉀效果的影響

3 結(jié)論與討論

土壤是影響產(chǎn)量的重要生態(tài)因素，土壤類型對作物產(chǎn)量具有重要影響。目前土壤類型對大豆產(chǎn)量影響的研究相對較少，但對小麥產(chǎn)量的研究相對較多。馬政華等［17］研究表明，在砂姜黑土上小麥產(chǎn)量最高，潮土、褐土次之，棕壤和潮土較差；吳國梁等［18］研究指出，在不同土壤肥力和不同土壤質(zhì)地情況下，小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素有明顯差異。在本研究中，不施鉀時沖積土上的大豆產(chǎn)量明顯高于白漿土，但兩種不同類型土壤播種前的速效鉀含量沒有明顯差異，產(chǎn)生差異的原因可能是土壤物理性質(zhì)。沖積土壤的通氣性和在洪澇季節(jié)的排水性要好于白漿土。在施鉀條件下，沖積土的增產(chǎn)效果及鉀肥農(nóng)學(xué)效率明顯高于其他兩種土壤，可能是作物吸收受到土壤質(zhì)地的影響，施肥增加了不同質(zhì)地類型土壤上鉀素累積量，隨著土壤砂性的增強，土壤供應(yīng)的有效鉀素增加。鉀素吸附主要發(fā)生粒徑較小的粘粒部分，土壤粘粒在速效鉀含量較高時對鉀素產(chǎn)生固定作用［19］。

作物產(chǎn)量除了受土壤類型、施肥情況的影響外還受到氣候條件的影響。趙俊芳等［20］認為氣候變化導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量波動幅度很大，發(fā)生極端氣候事件時氣候?qū)Ξa(chǎn)量的貢獻起主導(dǎo)作用，正常氣候條件下施肥對作物產(chǎn)量起主導(dǎo)作用［21］；千懷遂等［22］研究指出產(chǎn)量高低主要取決于氣候因子，降水是主導(dǎo)因子，對作物產(chǎn)量的負面效果顯著。在本研究中，6年中出現(xiàn)3次極端氣候事件，分別是一次干旱、兩次洪澇災(zāi)害，旱澇都影響打偶籽粒產(chǎn)量的形成，這與韓曉增等［23］研究結(jié)果一致，但他指出干旱所引起的減產(chǎn)程度大于澇害，而在本研究中則表現(xiàn)為相反結(jié)果。這可能是因為2010年5月份正是大豆苗期，苗期降雨量多會影響根系的正常生理活動，降低弱呼吸作用，妨礙花芽分化［24］。本研究在氣候干旱和澇害條件下都會降低鉀肥對大豆產(chǎn)量的影響，這點與Yin等［25］研究結(jié)果一致。

本試驗結(jié)果表明，土壤類型和氣候條件均對吉林省大豆產(chǎn)量和施鉀效果產(chǎn)生顯著影響。在沖積土上種植大豆的產(chǎn)量比白漿土和棕壤土高，增產(chǎn)顯著，鉀肥的施用效果也明顯高于其他兩種土壤。吉林省降雨量年際間變化顯著，明顯影響大豆產(chǎn)量。干旱或澇害均會造成大豆的明顯減產(chǎn)，且降低鉀肥的施用效果，澇害尤為嚴重，在澇害年，要適當(dāng)增加鉀肥的投入量，以降低損失。不同生態(tài)區(qū)因其光照、溫度等氣象因子對大豆產(chǎn)量有明顯影響，吉林省中部種植區(qū)產(chǎn)量明顯高于東部種植區(qū)，但東部地區(qū)施鉀增產(chǎn)明顯，鉀肥效果顯著。

［1］王英男，王洋，楊光宇，等.吉林省大豆生產(chǎn)的現(xiàn)狀及發(fā)展?jié)摿\析［J］.中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2009，11 （S2）：21-24.

［2］楊如萍.中國不同地區(qū)大豆單產(chǎn)及品質(zhì)性狀的比較［D］.蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

［3］劉景利，楊揚，梁濤，等.氣象要素對大豆產(chǎn)量的影響分析［J］.氣象與環(huán)境學(xué)報，2013，29（5）：136-139.

［4］李煒.主要氣象因子對大豆生長發(fā)育及產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)分析［J］.黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008（2）：41-43.

［5］宋微微，杜吉到，鄭殿峰，等.大豆干物質(zhì)積累、分配規(guī)律的研究進展［J］.大豆科學(xué)，2008，27（6）：1062-1066.

［6］于曉秋，郭玉.氣象因子對大豆產(chǎn)量的影響［J］.黑龍江氣象，2002（2）：3-4.

［7］王新兵，侯海鵬，馬瑋，等.不同生態(tài)區(qū)種植密度對大豆產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響［J］.作物雜志，2013 （5）：114-119.

［8］王曉光，趙念力，魏建軍，等.中黃35大豆超高產(chǎn)實例分析［J］.大豆科學(xué)，2011，30（6）：1051-1053.

［9］李玉影.大豆需鉀特性及鉀肥效應(yīng)［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，1998，4（4）：414-418.

［10］Bhattacharyya R，Prakash V，Kundu S，et al.Potassium balance as influenced by farmyard manure application under continuous soybean - wheat cropping system in a Typic Haplaquept［J］.Geoderma，2006，137：155-160.

［11］Rosolem C A，Nakagawa J.Residual and annual potassic fertilization for soybeans［J］.Nutrient Cycling in Agroecosystems，2001，59：143-149.

［12］董魯浩，李玉義，逢煥成，等.不同土壤類型下長期施肥對土壤養(yǎng)分與小麥產(chǎn)量影響的比較研究［J］.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010，15（3）：22-28.

［13］王浩，馬艷明，寧堂原，等.不同土壤類型對優(yōu)質(zhì)小麥品質(zhì)及產(chǎn)量的影響［J］.石河子大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2006，24（1）：75-78.

［14］熊洪，唐玉明，任道群，等.不同土壤類型、不同氣候條件與稻米品質(zhì)的關(guān)系研究［J］.西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2004，17（4）：445-450.

［15］朱乃芬.振興吉林省大豆產(chǎn)業(yè)的基本思路與對策［J］.吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)，2003，28（6）：48-50，55.

［16］段新光，郝麗娟，欒芳芳.密云水庫流域降水量與徑流量特征分析［J］.北京水務(wù)，2013（1）：38-41.

［17］馬政華，劉芳，介曉磊，等.不同土壤類型對不同筋力型小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［J］.土壤通報，2010 （4）：898-903.

［18］吳國梁，崔秀珍.不同土壤肥力和質(zhì)地對強筋小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［J］.河南職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2004，32（4）：1-2.

［19］占麗平，作物種植對土壤鉀素形態(tài)轉(zhuǎn)化、運移及供應(yīng)能力的影響［D］.武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

［20］趙俊芳，郭建平.氣候變化對農(nóng)業(yè)影響研究綜述［J］.中國農(nóng)業(yè)氣象，2010，31（2）：200-205.

［21］韓霜.土壤、施肥及氣候因素對作物產(chǎn)量貢獻的研究［D］.哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

［22］千懷遂，魏東嵐.氣候?qū)幽闲←湲a(chǎn)量的影響及其變化研究［J］.自然資源學(xué)報，2000（2）：149-154.

［23］韓曉增，喬云發(fā)，張秋英，等.不同土壤水分條件對大豆產(chǎn)量的影響［J］.大豆科學(xué)，2003，22（4）：269-272.

［24］劉海燕.大豆生育期降雨量對產(chǎn)量的影響分析［J］.生物技術(shù)世界，2012，61（12）：42-44.

［25］Yin X，Vyn T J.Residual effects of potassium placement for conservation - till corn on subsequent no-till soybean［J］.Soil & Tillage Research，2004，75：151-159.

（責(zé)任編輯 楊賢智）

Effects of different soil types and rainfall on soybean yield and potassium fertilizer efficiency in Jilin province

YAN Li，WANG Yin，GAO Qiang
（College of Resource and Environment， Jilin Agricultural University，Changchun 130118，China）

The field experiment data of 166 soybeans were analyzed for 6 years in 2005-2010，the results showed that soil type and climate conditions had obvious effects on soybean yield and potassium fertilizer efficiency in Jilin province.On Alluvial soil，soybean yield and potassium fertilizer efficiency were significantly higher than those on Albic soil and on dark brown forest soil.The change of annual rainfall in Jilin province significantly affected the soybean yield.Drought and flood decreased soybean yield and potassium fertilizer efficiency seriously，especially in flooding years.Different ecological zones due to the sunshine，temperature and other meteorological factors had obvious effects on soybean yield，that in middle planting zone was higher than that in east planting zone，however，the effect of potassium fertilizer in east plant zone was significant and yield increasing was remarkable.Therefore，we should adjust slight potassium fertilizer rate according to the soil type and climate to increase soybean yield and use efficiency of potassium.

soybean；soil type；meteorological factors；yield；potassium fertilizer efficiency

S565.1

A

1004-874X（2016）06-0098-05

10.16768/j.issn.1004-874X.2016.06.017

2015-09-15

國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（2011 03003）；國家科技支撐計劃項目（2013BAC09B01）

焉莉（1980-），女，博士，講師，E-mail：yanli02002@hotmail.com

高強（1966-），男，博士，教授，E-mail：gaoqinglunwen@163.com