田藝心，高鳳菊，曹鵬鵬，高 祺，華方靜，王春雨，朱冠雄

（德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東 德州 253015）

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)大豆需求量的急劇猛增，我國(guó)大豆產(chǎn)量嚴(yán)重不足[1]，大豆進(jìn)口依賴(lài)度持續(xù)高達(dá)85%及以上，嚴(yán)重侵害了我國(guó)大豆產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)的發(fā)展，對(duì)我國(guó)糧食安全造成重大沖擊。為此，國(guó)家出臺(tái)一系列大豆扶持政策[2-3]，意在振興我國(guó)大豆產(chǎn)業(yè)，確保糧食安全，2022年中央1號(hào)文件[4]再次明確提出“要擴(kuò)種大豆，力爭(zhēng)大豆面積穩(wěn)定在1.4億畝以上”。因此，擴(kuò)大大豆種植面積，提高大豆產(chǎn)量和質(zhì)量是我國(guó)當(dāng)今亟待解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題和必須完成的政治任務(wù)，這對(duì)提高我國(guó)大豆自給率、保障國(guó)家糧食安全具有重要意義。由于化肥對(duì)我國(guó)糧食產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率達(dá)到40%～60%，因此，提高大豆產(chǎn)量和質(zhì)量，施用肥料必不可少[5]。先前大豆生產(chǎn)中常用的肥料多為傳統(tǒng)氮肥、磷肥、鉀肥或氮磷鉀一定比例的復(fù)合肥，肥料施用量大，有效期短，利用率低，且這些肥料多為速效化肥，易淋溶進(jìn)土壤、水體中造成環(huán)境污染，因此，傳統(tǒng)肥料已難以滿(mǎn)足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綠色、可持續(xù)發(fā)展的要求，迫切需要一種新型肥料來(lái)代替。

研究表明[6]，控釋肥可根據(jù)作物不同生育期需肥特點(diǎn)進(jìn)行配方設(shè)計(jì)和控制釋放，從而實(shí)現(xiàn)作物養(yǎng)分供需平衡，具有養(yǎng)分高效、省時(shí)省工、環(huán)境友好等特點(diǎn)，符合我國(guó)低碳、綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求。前人在小麥[7]、玉米[8]、辣椒[9]、花生[10]等眾多作物上的研究均證實(shí)，控釋肥對(duì)作物生長(zhǎng)具有良好的增產(chǎn)增收效果。但有研究表明[11]，控釋肥養(yǎng)分多滯后釋放，會(huì)導(dǎo)致作物前期養(yǎng)分供應(yīng)不足，對(duì)作物早期生長(zhǎng)發(fā)育不利，與常規(guī)肥配合施用更有利于促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，提高產(chǎn)量與質(zhì)量。閆東良等[12]研究發(fā)現(xiàn)，玉米鄭單958在控釋氮和尿素氮為2∶1摻混下，葉片抗衰老酶活性增強(qiáng)，土壤無(wú)機(jī)氮含量增加，玉米產(chǎn)量提高。楊金宇等[13]在小麥上研究表明，控釋氮肥7∶3摻混普通尿素可顯著增加小麥有效穗數(shù)，獲得較高產(chǎn)量。張木等[14]在水稻上的研究也表明，控釋尿素和普通尿素3∶1配施能夠滿(mǎn)足水稻生長(zhǎng)前期、中期和后期對(duì)養(yǎng)分的需求，對(duì)水稻增產(chǎn)效果比單施控釋尿素和普通尿素好。前人對(duì)控釋肥的研究多集中在小麥、玉米、水稻等作物上，在大豆上的相關(guān)研究較少。

本試驗(yàn)以常規(guī)復(fù)合肥和控釋肥為材料，設(shè)置肥料單施和配施等不同施肥方式，分析不同處理下大豆農(nóng)藝性狀、生理指標(biāo)、干物質(zhì)積累及產(chǎn)量與品質(zhì)的變化，探討控釋肥施用的最佳方式，從而為控釋肥在大豆栽培中的合理施用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2021年在山東省德州市黃河涯鎮(zhèn)科技園示范區(qū)（116°37'E，37°45'N）進(jìn)行。該地地處黃淮海平原，屬溫帶季風(fēng)氣候，平均氣溫12.9℃，年降水量547.8 mm，平均日照時(shí)長(zhǎng)12 h，降雨主要集中在6—9月，且雨熱同期。供試土壤類(lèi)型為潮土，0～30 cm耕層土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)含量10.23 g/kg，堿解氮含量67.89 mg/kg，速效磷含量60.34 mg/kg，速效鉀含量112.53 mg/kg，pH值6.25。

1.2 試驗(yàn)材料

供試大豆品種選用齊黃34（Q34）和菏豆37（H37）。齊黃34由山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供，是用品種誘處四號(hào)/86573-16選育而成，是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部主導(dǎo)品種和主推的四大核心品種之一，已在全國(guó)累計(jì)種植推廣266.67萬(wàn)hm2，是目前黃淮海區(qū)域推廣面積最大的大豆品種，具有廣適、高蛋白、高脂肪等特性。菏豆37由菏澤市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供，是由母本中黃13（白花）和父本菏豆12有性雜交，經(jīng)系譜法選育而成的大豆新品種，屬?lài)?guó)家高蛋白大豆品種，適宜黃淮海地區(qū)夏季推廣種植。

供試控釋肥（N∶P2O5∶K2O=13∶26∶11）由山東金正大生態(tài)工程股份有限公司提供，常規(guī)復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=13∶26∶11）由當(dāng)?shù)剞r(nóng)資市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)設(shè)施肥處理，裂區(qū)設(shè)大豆品種，其中，施肥處理包括：常規(guī)復(fù)合肥單施處理（CG，100%），施肥量為300 kg/hm2；控釋肥單施處理（KS，100%），施肥量為300 kg/hm2；常規(guī)復(fù)合肥150 kg/hm2+控釋肥配施處理150 kg/hm2（PS，50% CG+50% KS），大豆品種為Q34和H37。所有肥料作為底肥均一次性開(kāi)溝條施。隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，共18個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積15 m2（5 m×3 m），區(qū)內(nèi)行距0.5 m，6行區(qū)，重復(fù)間設(shè)1 m調(diào)查道，四周設(shè)2 m保護(hù)行，出苗后定苗19.5萬(wàn)株/hm2。依據(jù)當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)管理水平進(jìn)行田間管理，各小區(qū)田間操作保持一致。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 農(nóng)藝性狀 成熟后，在各小區(qū)連續(xù)選取長(zhǎng)勢(shì)一致的5株大豆為考種樣本，室內(nèi)考種記載株高、主莖節(jié)數(shù)、有效分枝和底莢高度。

1.4.2 葉綠素含量 各小區(qū)隨機(jī)選取5株，分別于大豆三節(jié)期（V3）、盛花期（R2）、盛莢期（R4）、鼓粒期（R6），用葉綠素儀（Minolta SPAD502）測(cè)定主莖功能葉（倒一葉）SPAD值。

1.4.3 干物質(zhì)積累 大豆室內(nèi)考種樣本測(cè)量完后，按照植株不同器官（根、莖、豆莢）進(jìn)行分樣，成熟期葉片和葉柄基本全部脫落，忽略不計(jì)。將所有樣品置于105℃烘箱中殺青30 min，然后在80℃烘干至恒質(zhì)量，用電子天平稱(chēng)量各器官干質(zhì)量并計(jì)算植株總干質(zhì)量。

1.4.4 產(chǎn)量及其構(gòu)成因子 成熟后，每個(gè)小區(qū)選取連續(xù)5株大豆，測(cè)量單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)，并計(jì)算百粒質(zhì)量。各小區(qū)選取中間4行進(jìn)行收獲，機(jī)械脫粒曬干后計(jì)產(chǎn)（10 m2），并折算成公頃產(chǎn)量（kg/hm2）。

1.4.5 籽粒品質(zhì) 用PERTEN7200近紅外谷物分析儀測(cè)定大豆籽粒蛋白質(zhì)和脂肪含量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，顯著水平為0.05（α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥方式對(duì)高蛋白大豆農(nóng)藝性狀的影響

從表1可以看出，與常規(guī)復(fù)合肥（CG）相比，控釋肥單施（KS）和配施（PS）施用后不同大豆品種農(nóng)藝性狀均得到改善。齊黃34株高和菏豆37主莖節(jié)數(shù)在配施下最高，其次為控釋肥單施處理，常規(guī)復(fù)合肥處理下最低，控釋肥單施與配施處理間無(wú)顯著差異；齊黃34主莖節(jié)數(shù)和菏豆37株高也均以配施最高，單施次之，復(fù)合肥最小，且單施與配施、復(fù)合肥之間差異均不顯著。不同大豆品種有效分枝在控釋肥單施和配施處理下雖有所升高，但各處理間差異均不明顯。齊黃34和菏豆37的底莢高度以復(fù)合肥最高，配施次之，控釋肥單施最小，且控釋肥單施與配施處理間差異不顯著?？梢?jiàn)，控釋肥單施或配施較常規(guī)復(fù)合肥均能在一定程度上影響大豆農(nóng)藝性狀，尤其配施處理下的株高、主莖節(jié)數(shù)和底莢高度均顯著優(yōu)于常規(guī)復(fù)合肥處理。

表1 不同施肥方式對(duì)大豆農(nóng)藝性狀的影響Tab.1 Effects of different fertilization methods on agronomic traits of soybean

2.2 不同施肥方式對(duì)高蛋白大豆葉綠素含量的影響

不同施肥方式對(duì)大豆葉綠素含量的影響如圖1所示。

圖1 不同施肥方式對(duì)大豆葉綠素含量的影響Fig.1 Effects of different fertilization methods on chlorophyll content of soybean

從圖1可以看出，各處理下，不同大豆品種葉綠素含量隨生育進(jìn)程（V3～R6）均逐漸增大，在R6期達(dá)到最大，且齊黃34葉綠素含量總體要高于菏豆37。在V3～R2期，齊黃34葉綠素含量表現(xiàn)為CG>PS>KS，CG處理與PS處理間差異不顯著，與KS處理間差異明顯，尤其在R2期，CG、PS處理均顯著 高 于KS處 理；R4～R6期，CG處 理 均 顯 著低于PS和KS處理，KS處理高于PS處理但無(wú)明顯差異。菏豆37葉綠素含量基本和齊黃34表現(xiàn)相一致，V3～R2期表現(xiàn)為CG>PS>KS，CG處理與PS處理無(wú)顯著差異，與KS處理間差異明顯；R4～R6期表現(xiàn)為KS>PS>CG，KS處理與PS處理間無(wú)顯著差異，與CG處理間差異顯著?？梢?jiàn)，常規(guī)復(fù)合肥作用效果主要在植株生育前期，控釋肥效果主要在生育后期，而配施處理可滿(mǎn)足植株全生育期養(yǎng)分需求，其全生育期SPAD均值最大（Q34處理為40.95，H37處理為37.76）。

2.3 不同施肥方式對(duì)高蛋白大豆干物質(zhì)積累的影響

由圖2可知，成熟期大豆植株各器官干物質(zhì)質(zhì)量受施肥方式影響較大。齊黃34莖、豆莢、植株的總干質(zhì)量及菏豆37根、莖、豆莢、植株總干質(zhì)量均表現(xiàn)為PS>KS>CG，且PS處理與KS處理間無(wú)顯著差異，與CG處理間均差異顯著。齊黃34根干質(zhì)量數(shù)值也表現(xiàn)為PS>KS>CG，PS處理與KS處理、KS處理與CG處理間均差異不明顯，PS處理與CG處理間差異顯著。與CG處理相比，在KS、PS處理下，齊黃34根干質(zhì)量分別增加7.39%、10.29%，莖干質(zhì)量分別增加12.21%、13.65%，豆莢干質(zhì)量分別增加18.04%、20.78%，植株總干質(zhì)量分別增加15.55%、17.97%；菏豆37根干質(zhì)量分別增加10.12%、11.85%，莖干質(zhì)量分別增加13.67%、16.51%，豆莢干質(zhì)量分別增加18.62%、21.91%，植株總干質(zhì)量分別增加16.53%、19.55%。由以上分析可以看出，與常規(guī)復(fù)合肥相比，控釋肥單施和配施處理均顯著提高了植株各器官及植株總干質(zhì)量，且以豆莢干質(zhì)量增幅最大，表明控釋肥在大豆生育后期肥料養(yǎng)分釋放速度較高，更好地滿(mǎn)足了豆莢生長(zhǎng)發(fā)育養(yǎng)分需求，對(duì)后期籽粒產(chǎn)量提高起到了積極的促進(jìn)作用。

圖2 不同施肥方式對(duì)大豆各器官干物質(zhì)積累的影響Fig.2 Effects of different fertilization methods on dry matter accumulation of soybean organs

2.4 不同施肥方式對(duì)高蛋白大豆產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

從表2可以看出，與常規(guī)復(fù)合肥相比，控釋肥單施和配施處理均能顯著提高不同大豆品種單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)和產(chǎn)量，其中，齊黃34和菏豆37分別增產(chǎn)9.12%、12.25%和8.84%和13.59%，但控釋肥單施和配施間無(wú)顯著差異。百粒質(zhì)量受控釋肥影響較小，各施肥處理間無(wú)顯著差異。另外，通過(guò)對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成因子相關(guān)性分析表明，齊黃34和菏豆37單株有效莢數(shù)和單株粒數(shù)與產(chǎn)量相關(guān)性均達(dá)到顯著正相關(guān)，與百粒質(zhì)量相關(guān)不顯著?？梢?jiàn)，控釋肥對(duì)大豆產(chǎn)量的提高主要集中在單株有效莢數(shù)和單株粒數(shù)的提高上，大豆群體產(chǎn)量的提高有賴(lài)于單株植株性狀的優(yōu)化。

表2 不同施肥方式對(duì)大豆產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響Tab.2 Effects of different fertilization methods on soybean yield and its component factors

2.5 不同施肥方式對(duì)高蛋白大豆籽粒品質(zhì)的影響

由表3可知，與常規(guī)復(fù)合肥單施相比，控釋肥單施或配施均提高了大豆籽粒蛋白質(zhì)和脂肪含量，尤其是控釋肥單施處理，對(duì)大豆籽粒品質(zhì)增幅較大，齊黃34蛋白質(zhì)和脂肪含量分別增加0.28%和0.31%，菏豆37蛋白質(zhì)和脂肪含量分別增加0.29%和0.33%，2個(gè)大豆品種相應(yīng)的蛋白質(zhì)和脂肪含量總和也增加，齊黃34和菏豆37蛋脂總量比CG處理分別增加0.59%和0.62%?？梢?jiàn)，控釋肥單施或配施可有效改善大豆品質(zhì)，但各施肥處理間均無(wú)顯著差異。

表3 不同施肥方式對(duì)大豆籽粒品質(zhì)的影響Tab.3 Effects of different fertilization methods on grain quality of soybean %

3 結(jié)論與討論

前人研究表明，控釋肥施用后，作物農(nóng)藝性狀等表型特征會(huì)得到有效改善和提高。王和君等[15]、鄭國(guó)棟等[16]研究發(fā)現(xiàn)，控釋肥施用后，玉米株高和穗位高分別增加5.5%、14.1%，花生主莖高和分枝數(shù)分別增加5.95%和15.074%；李燕等[17]研究表明，控釋肥比常規(guī)肥可增加小麥株高2～3 cm，提高小麥分蘗數(shù)27～40個(gè)。本研究結(jié)果與前人基本類(lèi)似，相比復(fù)合肥單施，控釋肥單施和配施均有效改善了植株株高、主莖節(jié)數(shù)和底莢高度，表明控釋肥更能有效滿(mǎn)足植株養(yǎng)分需求，株型配置也更為合理。另外，本研究發(fā)現(xiàn)，大豆V3～R2期，SPAD值以復(fù)合肥單施最大，控釋肥單施最小，但在R4～R6期，SPAD值表現(xiàn)相反，表明常規(guī)復(fù)合肥養(yǎng)分釋放主要在大豆生育前期，控釋肥養(yǎng)分釋放主要在生育后期。V3～R6期，控釋肥配施下的SPAD值均值最高，這與朱亞等[18]、代文東等[19]研究結(jié)果相一致，表明肥料配施可有效平衡大豆各生育期養(yǎng)分需求，一定程度上可彌補(bǔ)復(fù)合肥或控釋肥單施造成的養(yǎng)分虧損。

干物質(zhì)是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，其積累量決定了作物產(chǎn)量的高低。本研究表明，控釋肥單施和配施均顯著提高了植株根、莖、豆莢及植株總干質(zhì)量，以配施處理表現(xiàn)最佳，且以豆莢干質(zhì)量增幅最大，表明大豆生育后期控釋肥養(yǎng)分釋放速度高，有效滿(mǎn)足了豆莢對(duì)養(yǎng)分的需求，進(jìn)而利于提高后期籽粒產(chǎn)量。周寶元等[20]、謝婷婷等[21]研究發(fā)現(xiàn)，緩控釋肥在促進(jìn)花后干物質(zhì)積累的同時(shí)，明顯增加了花后干物質(zhì)向玉米籽粒的分配，使得玉米在收獲期干物質(zhì)積累量最大。本研究結(jié)果與其類(lèi)似，說(shuō)明控釋肥控制養(yǎng)分釋放速度，與作物養(yǎng)分需求吻合度高，尤其滿(mǎn)足大豆、玉米等作物中后期對(duì)養(yǎng)分的需求，加速養(yǎng)分向籽粒的轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)及減少養(yǎng)分損失的目的。

研究表明，一次性基施緩/控釋肥可滿(mǎn)足冬小麥、玉米、水稻整個(gè)生育期養(yǎng)分供應(yīng)，在用量相同的情況下施用緩控釋氮，相比速效氮，小麥增產(chǎn)10%～20%，玉米增產(chǎn)13.15%～14.15%，水稻增產(chǎn)10.75%～15.91%，其中小麥增產(chǎn)原因在于小麥穗數(shù)和穗粒數(shù)的增加，玉米增產(chǎn)原因在于玉米穗長(zhǎng)、穗粗、穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量的增加，水稻增產(chǎn)原因在于水稻成穗率和穗粒數(shù)增加[22-25]。本研究結(jié)果表明，在等量施肥下，相比復(fù)合肥單施，控釋肥單施或配施均顯著提高了大豆產(chǎn)量，50%配施下大豆增產(chǎn)最高，齊黃34和菏豆37分別增產(chǎn)12.25%、13.59%。產(chǎn)量及其構(gòu)成因子相關(guān)性分析表明，齊黃34和菏豆37單株有效莢數(shù)和單株粒數(shù)與產(chǎn)量均達(dá)顯著正相關(guān)，表明控釋肥對(duì)大豆產(chǎn)量的提高主要集中在單株有效莢數(shù)和單株粒數(shù)的增加上。另外，本研究發(fā)現(xiàn)，相比常規(guī)復(fù)合肥單施，控釋肥單施或配施均提高了大豆籽粒蛋白質(zhì)和脂肪含量，尤其是控釋肥單施處理，對(duì)籽粒品質(zhì)增幅最大，齊黃34蛋白質(zhì)、脂肪及蛋脂總量分別增加0.28%、0.31%，0.59%；菏豆37蛋白質(zhì)、脂肪及蛋脂總量分別增加0.29%、0.33%、0.62%?？梢?jiàn)，控釋肥單施或配施可積極改善大豆品質(zhì)，但各施肥處理間并未達(dá)到顯著水平，這可能與大豆品種本身遺傳特性強(qiáng)有關(guān)，也有可能與肥料類(lèi)型、配比、施肥量等因素有關(guān)，具體原因還有待于進(jìn)一步分析。

本研究結(jié)果表明，與常規(guī)復(fù)合肥單施相比，控釋肥單施和配施均能提高不同大豆品種農(nóng)藝性狀、葉綠素含量、干物質(zhì)積累量、產(chǎn)量及其構(gòu)成因子，從而促使大豆產(chǎn)量和質(zhì)量提升。尤其在控釋肥與常規(guī)肥各50%配施處理下，大豆株高、主莖節(jié)數(shù)和底莢高度、葉綠素含量、植株各器官干質(zhì)量、大豆產(chǎn)量均表現(xiàn)最佳，大豆綜合性狀表現(xiàn)最好?？梢?jiàn)，控釋肥與常規(guī)肥各50%配施更有利于滿(mǎn)足大豆全生育期養(yǎng)分的平衡吸收，合理構(gòu)建植株群體，從而提高大豆產(chǎn)量和質(zhì)量。