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        播種量和施肥量對(duì)南方春大豆產(chǎn)量形成和機(jī)收質(zhì)量的影響

        2021-03-26 08:10:08唐利忠謝宜芝孫小成歐陽(yáng)國(guó)春雷干農(nóng)李小紅朱旺沖
        關(guān)鍵詞:大豆產(chǎn)量影響

        唐利忠,謝宜芝,孫小成,歐陽(yáng)國(guó)春,雷干農(nóng),李小紅,朱旺沖

        (1永州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,湖南永州425100;2湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所,長(zhǎng)沙410125)

        0 引言

        長(zhǎng)期以來(lái),南方大豆機(jī)械化收獲一直面臨著機(jī)收質(zhì)量差,機(jī)械適應(yīng)性不強(qiáng)等問(wèn)題,大豆生產(chǎn)全程機(jī)械化成了制約中國(guó)南方大豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素。據(jù)《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒—2019》[1]統(tǒng)計(jì),以引進(jìn)國(guó)外大型聯(lián)合收割機(jī)為基礎(chǔ)的北方春大豆產(chǎn)區(qū),機(jī)收率達(dá)95%,而南方大豆產(chǎn)區(qū)機(jī)械化收獲率僅為30%左右,且長(zhǎng)期面臨高損失、高破碎,甚至無(wú)機(jī)可用等問(wèn)題。受制于南方大豆產(chǎn)區(qū)特殊的氣候、地形和種植模式,大豆機(jī)械化收獲研究和機(jī)收技術(shù)推廣工作進(jìn)展緩慢[2]。在缺乏大豆專(zhuān)用收獲機(jī)械的情況下,一方面通過(guò)改進(jìn)小麥、水稻及油菜等收割機(jī)以用于大豆收割[3];另一方面根據(jù)南方大豆主產(chǎn)區(qū)氣候地形特征,結(jié)合大豆機(jī)收品種[4]、栽培措施[5-7]和種植制度[8],篩選適合于機(jī)械化收獲的品種[9],并建立高產(chǎn)高效栽培技術(shù)體系[10],將成為破解南方大豆機(jī)械收獲難題和南方大豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展桎梏的重要手段。

        永州市南部大豆產(chǎn)區(qū)土壤類(lèi)型多為紅壤土和黃壤土,土壤黏性重而沙性不足,機(jī)播大豆下料后自動(dòng)回土不均,出苗不齊不均等現(xiàn)象多發(fā),而不盡合理的播種量和施肥量更加劇了大豆密度不均,單一品種熟期及熟期脫葉不一致等問(wèn)題,導(dǎo)致大豆機(jī)收時(shí)進(jìn)料速度、脫落和粉碎功率等參數(shù)難以掌握,最終導(dǎo)致大豆機(jī)收損失率和破損率居高不下。在此背景下,本研究擬以‘湘春豆V8’為材料,以改進(jìn)的水稻收割機(jī)為收獲工具,通過(guò)研究播種量和施肥量對(duì)大豆機(jī)收的產(chǎn)量形成和機(jī)收效果的影響,試圖尋找適應(yīng)當(dāng)前機(jī)械化條件作業(yè)的大豆高產(chǎn)高效栽培技術(shù),以期為當(dāng)前南方大豆機(jī)械化生產(chǎn)提供理論支撐。

        1 材料和方法

        1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        試驗(yàn)于2018年在永州市新田縣十字鄉(xiāng)開(kāi)展,供試材料為‘湘春豆V8’,供試土壤為壤土:pH 5.73,有機(jī)質(zhì)13.45 g/kg,全氮 1.24 g/kg,全磷 0.51 g/kg,堿解氮132.17 mg/kg,速效鉀116.08 mg/kg,有效磷8.32 mg/kg。

        試驗(yàn)采用二因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),設(shè)置3個(gè)播種量和3個(gè)施肥量組合(詳見(jiàn)表1)共9個(gè)處理,大區(qū)設(shè)計(jì),大區(qū)面積200 m2,不設(shè)重復(fù),只在取樣時(shí)采用對(duì)角線三點(diǎn)法取樣。試驗(yàn)采用廂作,規(guī)格為10.0 m×1.2 m,耕前施用鈣鎂磷肥300 kg/hm2,施后用旋耕開(kāi)廂一體機(jī)整地,廂距為0.6 m。機(jī)械條播,行距為0.5 m。于3月26日播種,播前一天用80 g/100 kg鉬酸銨拌種,陰干。大豆3~5葉期用10%精喹禾靈乳油+25%氟磺胺草醚水劑噴霧除草,于4月27日人工條施尿素(N=46.7%)+復(fù)合肥(N:P2O5:K2O=25:15:15)=1:3復(fù)混肥,施后用微耕機(jī)中耕除草,成熟期用改進(jìn)后雷沃谷神RG60(4LZ-6G1)收割機(jī)收獲。

        表1 不同處理播種量與施肥量

        1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

        1.2.1 大豆基礎(chǔ)農(nóng)藝特性

        (1)出苗率及成株率。分別于出苗后7天及成熟期采用對(duì)角線取樣法選取三樣點(diǎn),每樣點(diǎn)規(guī)格為2 m×1.2 m,調(diào)查基本苗數(shù)和成株數(shù),并折算密度,計(jì)算出苗率和成苗率,公式如式(1)~(2)所示。

        (2)株高、底莢高度。于大豆成熟期采用對(duì)角線取樣法三點(diǎn)取樣,每樣點(diǎn)取長(zhǎng)勢(shì)均勻的大豆10株,測(cè)定株高和底莢高度。

        (3)大豆倒伏情況。大豆完熟期觀測(cè)大豆倒伏情況,目測(cè)判斷倒伏類(lèi)型,實(shí)地測(cè)量倒伏面積,計(jì)算總倒伏率,公式如式(3)所示。

        1.2.2 大豆產(chǎn)量及產(chǎn)量形成 于大豆成熟期采用對(duì)角線取樣法三點(diǎn)取樣,每樣點(diǎn)取長(zhǎng)勢(shì)均勻的大豆10株,測(cè)定底莢高度及各產(chǎn)量構(gòu)成因素,計(jì)算理論產(chǎn)量,公式如式(4)所示。

        式中,0.9為校正系數(shù)。

        1.2.3 大豆機(jī)收質(zhì)量 完熟期每小區(qū)對(duì)角線法人工收獲長(zhǎng)勢(shì)均勻植株3×5 m2,單收單曬,含水率儀(LSD-1G)測(cè)含水率;剩余部分機(jī)械收獲,分小區(qū)單收單曬。隨機(jī)抽取3袋(50 kg/袋)大豆曬干、選雜后,分別折算人工收獲產(chǎn)量W1(kg/hm2)和機(jī)械收獲產(chǎn)量W2(kg/hm2)。計(jì)算含雜率PIm、破碎率PB及械損失率PM。公式如式(5)~(7)所示。

        1.3 數(shù)據(jù)處理

        Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,SPSS 22.0進(jìn)行方差分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 對(duì)大豆基礎(chǔ)農(nóng)藝性狀的影響

        大豆成株率、株高,尤其是底莢高度和倒伏率在很大的程度上影響著大豆機(jī)械收獲質(zhì)量。如表2所示,機(jī)播大豆出苗率和成株率隨著播種量的增加均呈下降趨勢(shì)。大豆株高和底莢高度隨著播種量的增加而增加,且在同一播種量水平下隨著施肥量的增加而增加,這與作物基本生長(zhǎng)規(guī)律一致。整體來(lái)看,以最大播種量和最大施肥量處理S3F3株高和底莢高度最高。然而,隨著播種量和施肥量的增加,大豆倒伏率顯著增大(S1播種量下除外),且當(dāng)播種量和施肥量均達(dá)最大值時(shí),倒伏率最高,達(dá)25.15%。

        表2 大豆基礎(chǔ)農(nóng)藝性狀

        2.2 對(duì)大豆產(chǎn)量及產(chǎn)量形成的影響

        播種量主要通過(guò)群體數(shù)量來(lái)影響大豆產(chǎn)量和產(chǎn)量形成,而施肥量則主要通過(guò)影響個(gè)體發(fā)育來(lái)調(diào)節(jié)群體質(zhì)量,二者對(duì)大豆產(chǎn)量及產(chǎn)量形成均有較大的影響。如表3所示,播種量對(duì)機(jī)播大豆單位面積株數(shù)有顯著影響,且隨這播種量的增加而增加;而施肥量對(duì)單位面積株數(shù)則無(wú)顯著影響;二者交互效應(yīng)不顯著。單株有效莢果數(shù)隨著播種量的增大而減少;隨著施肥量的增加大致呈先增后減的趨勢(shì);二者交互效應(yīng)顯著,且兩兩比較后處理S1F1、S1F2和S2F2單株有效莢果數(shù)最高。在各播種量水平下,大豆每莢粒數(shù)隨著施肥量的增大而增加。大豆百粒重受播種量和施肥量及二者交互效應(yīng)影響不顯著。大豆人工收獲實(shí)測(cè)產(chǎn)量隨著播種量的增大呈先增后降的趨勢(shì)。然而,在不同播種量水平下其產(chǎn)量變化規(guī)律并不一致:在播種量為S1時(shí),大豆產(chǎn)量隨著施肥量的增加而增加;在播種量為S2時(shí),大豆產(chǎn)量隨著施肥量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì);在播種量為S3時(shí),大豆產(chǎn)量隨著施肥量的增加而降低。兩兩比較結(jié)果表明,處理S2F2產(chǎn)量最高,達(dá)2834.91 kg/hm2。

        表3 大豆產(chǎn)量及產(chǎn)量形成

        2.3 對(duì)大豆機(jī)械收獲質(zhì)量的影響

        如表4所示,機(jī)收產(chǎn)量隨播種量和施肥量及二者交互作用下的變化規(guī)律與人工收獲實(shí)測(cè)產(chǎn)量類(lèi)似,機(jī)收產(chǎn)量最高達(dá)2731.88 kg/hm2。機(jī)收損失率隨著播種量和施肥量的變化無(wú)顯著影響,整體損失率維持在5.39%~6.21%之間。大豆收獲期含水率隨著播種量和施肥量的提高而顯著增大,但由于收割時(shí)為上午10點(diǎn)后,露水已干且氣溫較高,故整體含水量均在22.03%以下。大豆機(jī)收含雜率隨著播種量呈先下降后上升的趨勢(shì),S2F2時(shí)最低,為6.82%;S3F3處理最高,達(dá)8.93%。機(jī)收損傷率隨著播種量的增加呈先降后增的趨勢(shì);而機(jī)收損傷率隨著施肥量的增加在各播種量水平下并不一致,S1播種量水平下,隨著施肥量的增加呈逐漸降低的趨勢(shì);而在S2、S3播種量水平下,隨著施肥量的增加而增加,兩兩比較結(jié)果表明,S3F3、S3F2、處理機(jī)收損傷率最大,而S2F1、S2F2處理機(jī)收損傷率最低,分別為13.03%和13.38%。

        表4 大豆機(jī)械收獲質(zhì)量

        2.4 影響機(jī)收質(zhì)量因子的相關(guān)性分析

        一般而言,密度、株高和底莢高度、倒伏率和收獲期含水率對(duì)大豆機(jī)收質(zhì)量會(huì)有較大的影響。如表5所示,播種量與單位面積株數(shù)、成株率、株高、底莢高度、倒伏率、機(jī)收含水率、機(jī)收含雜率和機(jī)收損傷率均成顯著相關(guān)關(guān)系,但對(duì)機(jī)收損失率無(wú)顯著相關(guān)。通過(guò)分析大豆農(nóng)藝性狀與機(jī)收質(zhì)量指標(biāo)間的相關(guān)性可知,播種量主要通過(guò)單位面積株數(shù)、成株率、株高、倒伏率來(lái)影響機(jī)收含雜率;主要通過(guò)單位面積株數(shù)、成株率來(lái)影響機(jī)收損傷率,以及通過(guò)倒伏率來(lái)影響機(jī)收損失率。

        表5 各因子間的相關(guān)性分析

        施肥量與株高底莢高度、倒伏率、機(jī)收含水率、機(jī)收含雜率和機(jī)械損傷率均呈顯著相關(guān)關(guān)系,與機(jī)械收獲損失率亦無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。分析大豆農(nóng)藝性狀與機(jī)收質(zhì)量指標(biāo)間的相關(guān)性可發(fā)現(xiàn),施肥量主要通過(guò)株高、底莢高度和倒伏率來(lái)影響機(jī)收含雜率;主要通過(guò)倒伏率來(lái)影響機(jī)收損失率。

        3 結(jié)論

        (1)播種量主要通過(guò)單位面積株數(shù)和單株有效莢果數(shù)影響大豆產(chǎn)量的形成,而施肥量則主要單株有效莢果數(shù)和每莢果粒數(shù)影響大豆產(chǎn)量形成。二者交互作用下,采用播種量75 kg/hm2+復(fù)混肥量90 kg/hm2可獲最高產(chǎn)量2834.91 kg/hm2(機(jī)收2731.88 kg/hm2)。

        (2)播種量和施肥量及其二者交互效應(yīng)對(duì)大豆機(jī)收損失率影響不顯著;播種量和施肥量能有效調(diào)節(jié)大豆株高、底莢高度,倒伏率,進(jìn)而影響大豆機(jī)收質(zhì)量,但播種量對(duì)單位面積株數(shù)(密度)影響則更為直接的影響著機(jī)收質(zhì)量。綜合分析不同播種量和施肥量下大豆產(chǎn)量,產(chǎn)量構(gòu)成和機(jī)收質(zhì)量,結(jié)果表明,采用播種量75 kg/hm2+復(fù)混肥量90 kg/hm2處理能獲得高產(chǎn),能有效降低機(jī)收含雜率和機(jī)收損傷率至6.82%和11.38%。

        4 討論

        4.1 播種量與施肥量對(duì)大豆農(nóng)藝性狀的影響

        大豆播種量和成苗密度與大豆產(chǎn)量密切相關(guān),播種量過(guò)少會(huì)導(dǎo)致成苗密度低,群體數(shù)量不足,產(chǎn)量降低[11]。而施肥量則與大豆植株個(gè)體發(fā)育和群體構(gòu)建均密切相關(guān)[12],施肥過(guò)多過(guò)少,均不利于大豆植株的正常生長(zhǎng)以及合理群體的構(gòu)建,導(dǎo)致產(chǎn)量難以穩(wěn)定[13]。本研究中,機(jī)播大豆出苗率和成株率隨著播種量的增加而降低,可能是由于播種量的增加,豆種相互堆積導(dǎo)致大豆萌發(fā)所需的水分或氧氣不足、亦或微生物感染加劇所致,而這還有待進(jìn)一步研究。

        大豆莢果數(shù)量與種植密度和施肥水平密切相關(guān),密度過(guò)大或施肥過(guò)少,個(gè)體營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)受阻,花數(shù)和成莢數(shù)均會(huì)降低[11-16];而施肥過(guò)量則會(huì)導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)過(guò)旺大豆瘋長(zhǎng),導(dǎo)致生殖生長(zhǎng)推遲和受阻,最終莢果數(shù)不足[17]。本研究中也有類(lèi)似趨勢(shì)——即大豆單株有效莢果數(shù)隨著播種量的增大而減少,隨著施肥量的增加大致呈先增后減的趨勢(shì)。

        一般而言,同一品種中單位面積大豆莢果數(shù)的多少在很大的程度上決定了大豆產(chǎn)量的高低,而單位面積的莢果總數(shù)則由單位面積株數(shù)和單株莢果數(shù)決定[18-19]。據(jù)此,本研究中大豆單株有效莢果數(shù)隨著播種量的增加而增加,而實(shí)測(cè)產(chǎn)量卻隨著播種量的增加而先增后降這一現(xiàn)象,則可以推論為其在某一播種量下,獲得了最佳的單位面積莢果數(shù)。至于施肥量對(duì)大豆產(chǎn)量影響在不同播種量下呈現(xiàn)出不同的規(guī)律,則依然可以通過(guò)群體構(gòu)建理論來(lái)解釋??傮w而言,播種量和施肥量對(duì)大豆的產(chǎn)量及構(gòu)成均有較大的影響,且在二者的交互作用影響下,在播種量為75 kg/hm2和施復(fù)混肥量在90 kg/hm2下(S2F2處理),可獲得最高產(chǎn)量2834.91 kg/hm2。

        4.2 播種量與施肥量對(duì)大豆機(jī)收質(zhì)量影響

        原則上,機(jī)收質(zhì)量與機(jī)械性能[20-21]和品種特性[22]最為相關(guān),然在高性能收割機(jī)械缺失情況下,選定較高底莢高度和收斂型大豆品種,配套以合理高效的栽培技術(shù)和管理措施,不失為一種可行方案[23]。上述相關(guān)分析表明,播種量與單位面積株數(shù)、成株率、株高、底莢高度、倒伏率、機(jī)收含水率、機(jī)收含雜率和機(jī)收損傷率均成顯著相關(guān)關(guān)系;施肥量與株高、底莢高度、倒伏率、機(jī)收含水率、機(jī)收含雜率和機(jī)械損傷率均呈顯著相關(guān)關(guān)系;但二者機(jī)械收獲損失率均無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系,說(shuō)明機(jī)械損失率可能與收獲機(jī)械的性能、品種裂莢特性、倒伏情況以及收獲期等更為相關(guān)[20-22,24]。

        研究表明,播種量的提高和施肥量的增加,均能有效的增加大豆株高、節(jié)數(shù)、底莢高度[25],且在機(jī)播高密度條件下,這一趨勢(shì)則更加明顯[26]。本研究發(fā)現(xiàn),播種量主要通過(guò)單位面積株數(shù)、成株率、株高、倒伏率來(lái)影響機(jī)收含雜率,主要通過(guò)單位面積株數(shù)、成株率來(lái)影響機(jī)收損傷率;而施肥量主要通過(guò)株高、底莢高度和倒伏率來(lái)影響機(jī)收含雜率??梢?jiàn)在本研究施肥水平下,播種量對(duì)機(jī)械收獲質(zhì)量,特別是機(jī)收含雜率和損傷率影響更為廣泛,特別是播種量對(duì)大豆株密度的調(diào)節(jié),在很大程度影響著株高、底莢高度和倒伏情況,進(jìn)而影響著大豆的收獲質(zhì)量[27]。另一方面,播種量與施肥量二者交互效應(yīng)直接影響收獲時(shí)大豆籽粒的含水率,進(jìn)而影響大豆機(jī)械損傷率[28],然而收獲時(shí)大豆籽粒含水率不僅與大豆收獲期有關(guān)[29],還與大豆落葉性、倒伏遮陰等[30]情況密切相關(guān)。今后可在不同收獲期,分別統(tǒng)計(jì)大豆落葉性、密度、倒伏遮陰情況,找出與含水率的內(nèi)在關(guān)系,以期盡可能地減少機(jī)械損傷率。

        本研究中,播種量和施肥量二者在機(jī)收含雜率和機(jī)收損傷率中均存在交互效應(yīng),通過(guò)兩兩比較后發(fā)現(xiàn),處理S2F1(播種量75 kg/hm2+復(fù)混肥量75 kg/hm2)和處理S2F2(播種量75 kg/hm2+復(fù)混肥量90 kg/hm2)可獲得最低的機(jī)收含雜率7.10%和6.82,以及最低的機(jī)收損傷率11.03%和11.38。然而,一般而言大豆群體數(shù)量較低的S1F1和S1F2處理似乎更有利于降低含雜率和機(jī)收損傷率[31]??赡苁窃摋l件下,進(jìn)料量少導(dǎo)致脫粒倉(cāng)內(nèi)料壓不足,出料慢,導(dǎo)致重復(fù)脫粒嚴(yán)重,碎莢量增多,籽粒損傷率增大[32],今后可針對(duì)這一問(wèn)題開(kāi)展深入研究。

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