馮 帆

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物工程學(xué)院，陜西楊凌 712100）

大豆既是重要的油料作物，也是重要的工業(yè)原料與經(jīng)濟(jì)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(fēng)氣候區(qū)，大豆播種面積逐漸增加，探索適宜黃土高原旱作農(nóng)田大豆生長的栽培模式至關(guān)重要。氮素是農(nóng)作物需求量最大的營養(yǎng)元素，施用氮肥對大豆產(chǎn)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(fèi)，還會產(chǎn)生生態(tài)環(huán)境問題，合理施用氮肥對實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)至關(guān)重要[4]。本研究設(shè)置3 種施氮水平，研究不同氮肥水平對大豆植株生長指標(biāo)、產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響，并計算不同氮肥處理下的大豆經(jīng)濟(jì)效益，探索適用于黃土高原旱作大豆生產(chǎn)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(nóng)林科技大學(xué)長武黃土高原農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站（北緯35°12′，東經(jīng)107°44′）內(nèi)進(jìn)行，該地區(qū)屬于典型的雨養(yǎng)旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，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(jī)質(zhì)13.57 g·kg-1、全氮0.85 g·kg-1，pH 值8.41。

1.2 試驗設(shè)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(cè)溝內(nèi)種植大豆（見圖1）。設(shè)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(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)面積為3 m×5 m，大豆株距為15 cm，播種前結(jié)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(xué)指標(biāo)測定：分別于大豆一節(jié)期（V1）、三節(jié)期（V3）、盛莢期（R4）、鼓粒期（R6）、完熟期（R8）在各小區(qū)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(shù)（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(jìn)行根系掃描，計數(shù)并烘干稱重，即為根瘤數(shù)、根瘤重。

2）大豆產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益測定：各小區(qū)單獨收獲測定產(chǎn)量、每株結(jié)莢數(shù)、每莢粒數(shù)、百粒重；根據(jù)試驗成本和產(chǎn)量產(chǎn)值計算經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)濟(jì)效益=產(chǎn)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(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖，采用SAS 8.0 軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)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(fā)育，其葉面積指數(shù)呈現(xiàn)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(shù)達(dá)到最大值。2020 年與2021年試驗數(shù)據(jù)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(shù)，而在其他時期均無顯著差異。N150 處理的施氮量葉面積指數(shù)優(yōu)于N110、N70。

圖1 各處理下大豆不同生育時期葉面積指數(shù)

2）由圖2 可知，大豆生長發(fā)育過程中株高持續(xù)增加，在完熟期（R8）達(dá)到最大值。2020 年與2021 年試驗數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(xiàn)出N150 處理＞N110 處理＞N70 處理的變化規(guī)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(jìn)程的推進(jìn)，大豆根瘤數(shù)、根瘤重均呈現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢，兩者均于大豆鼓粒期（R6）時達(dá)到最大值。2020 年與2021 年試驗數(shù)據(jù)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(shù)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(shù)、根瘤重

2.3 不同氮肥水平對大豆產(chǎn)量構(gòu)成和經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表1 可知，2020 年與2021 年試驗數(shù)據(jù)表明，隨著施氮量的增加，大豆每株莢數(shù)、百粒重呈現(xiàn)出顯著增加的變化規(guī)律，而每莢粒數(shù)無明顯變化。產(chǎn)量呈現(xiàn)出N150 處理＞N110 處理＞N70 處理的規(guī)律，并達(dá)到顯著水平。綜合計算不同處理下大豆產(chǎn)值、成本和效益發(fā)現(xiàn)，2020 年與2021 年均以N110 處理下效益最高。

表1 各處理下大豆產(chǎn)量構(gòu)成及經(jīng)濟(jì)效益

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

氮肥施用對大豆生長具有顯著的促進(jìn)作用，體現(xiàn)在葉面積指數(shù)增加、株高提升和地上生物量增加，但對大豆根瘤數(shù)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(shù)、百粒重，進(jìn)而顯著提升大豆產(chǎn)量，以N150 處理對產(chǎn)量提升幅度最大。綜合產(chǎn)量和效益考慮，N110 處理成本較低，經(jīng)濟(jì)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(nóng)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(yǎng)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(shù)，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(jìn)作用。

氮肥的施用可改變根系生長環(huán)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(jié)果表明，隨著氮肥施用量的增加，大豆根瘤數(shù)和根瘤重呈現(xiàn)出顯著降低的變化趨勢，該結(jié)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(shè)置梯度較大，未完全體現(xiàn)根瘤生長與氮肥施用量的關(guān)系，或與試驗材料大豆品種氮肥利用特性相關(guān)，后期有待進(jìn)一步研究。