孫浩楠，曹 霞，申 晴，邱紅梅，孟凌曉，李志剛

（1.內(nèi)蒙古民族大學農(nóng)學院，內(nèi)蒙古 通遼 028043；2.吉林省農(nóng)業(yè)科學院大豆研究所，吉林 長春 130000；3.通遼市科爾沁區(qū)農(nóng)業(yè)技術推廣中心，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

大豆是我國重要農(nóng)作物之一，也是重要油料來源之一。近年來，國內(nèi)大豆自給率偏低，主要依靠進口來填補國內(nèi)市場的空缺，而對國外市場過度依賴無疑會使國內(nèi)大豆市場承擔更大的潛在風險，且極易受到外部不利因素的影響［1］。國內(nèi)大豆生產(chǎn)所面臨主要問題是大豆單產(chǎn)偏低，近十年來，我國大豆的平均單產(chǎn)僅為美國的58.7%，約為世界大豆平均單產(chǎn)的67.80%［2］。因此，提高大豆單產(chǎn)是有效緩解大豆市場需求緊缺問題的主要途徑［3］。

種植密度和施氮量均是影響大豆產(chǎn)量的主要因素，適宜的種植密度可以使大豆的植株、莢、籽粒協(xié)調(diào)生長，充分發(fā)揮大豆單株生產(chǎn)能力［4］，同時，在保證單株產(chǎn)量的基礎之上發(fā)揮群體優(yōu)勢，構建合理的群體結構［5-7］，以達到利用環(huán)境資源、最大限度地發(fā)揮耐密品種優(yōu)勢的目的，從而獲得高產(chǎn)［8］；肥料是作物生長發(fā)育的養(yǎng)分來源，我國糧食作物單產(chǎn)增長相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，超過50%的增產(chǎn)途徑歸因于合理施肥［9］，氮素是植物正常生命活動必需的礦質(zhì)元素，同時也是合成蛋白質(zhì)、核酸、磷脂、葉綠素以及其他代謝物的重要元素，氮素以銨態(tài)氮和硝態(tài)氮2種形態(tài)被大豆吸收利用，銨態(tài)氮通過根瘤固定空氣中的氮而被吸收，共生固氮量可滿足大豆一生需氮量的60%以上，硝態(tài)氮在土壤中通過根部細胞吸收，在根或者葉中被還原，適宜地進行氮肥補充可以滿足大豆生長發(fā)育對氮的需要［10］，從而提高大豆產(chǎn)量與品質(zhì)。關于種植密度和施氮量對產(chǎn)量的影響，MUHAMMAD等［11］研究表明，合理施用氮肥可以顯著提升大豆產(chǎn)量、總干物質(zhì)量和氮積累量；CHILUWAL 等［12］認為，晚季施氮可以提高大豆的蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量；周長軍等［13］研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)慶豆28在種植密度和施氮水平提高的條件下，產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢。

筆者通過設置不同種植密度和氮肥施用量，研究其對中吉602 大豆產(chǎn)量構成因素及農(nóng)藝性狀的影響，為中吉602大豆在通遼地區(qū)的高產(chǎn)栽培提供技術依據(jù)和理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試大豆為中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所選育的中吉602（國審豆20200024），生育期為131 d，是中熟高油北方春大豆品種；其圓葉、白花、灰毛，籽粒呈圓形，種皮黃而有光澤，種臍黃。選用先正達種衣劑進行包衣處理。

1.2 試驗地概況

試驗于2021年在通遼市農(nóng)牧科學研究所試驗田（122°33′11′′E，43°44′29′′N）進行。該地全年平均溫度為6.4 ℃，無霜期約150 d，年均降水量約400 mm，4—9 月的降水占全年降水的89%，屬于溫帶大陸性季風氣候。土壤有機質(zhì)含量為1.080%，全氮含量0.084%，全磷含量0.129%，堿解氮含量44.40 mg/kg，速效磷含量7.94 mg/kg，速效鉀含量54.00 mg/kg，地勢平坦。

1.3 試驗設計

播種日期為2021年5月16日，試驗設4個處理，分別為M1（35萬株/hm2）、M2（40萬株/hm2）、M3（45萬株/hm2）、M4（50萬株/hm2）。小區(qū)面積為10 m2，行長5 m、行距0.4 m，5行區(qū)，隨機區(qū)組排列，3次重復。施用的肥料為吉林省農(nóng)業(yè)科學院研制的大豆摻混肥料（N∶P2O5∶K2O=11∶16∶18），施用量為600 kg/hm2，所有處理均于播種前一次性施入。7月21日，噴施矮壯素（噸田寶）和葉面肥；7月23日，噴施殺菌劑（揚彩和金霄）防治斑病、霜霉?。?月5日，噴施殺蟲劑（福奇）防治大豆食心蟲；8月22日，噴施矮壯素（噸田寶）。灌水、除草等田間管理同當?shù)卮筇铩?/p>

40萬株/hm2的種植密度設置4個不同施氮量的處理，分別為N1（0 g/m2）、N2（30 g/m2）、N3（60 g/m2）、N4（120 g/m2）。每個小區(qū)面積為10 m2，按5 m行長、0.4 m行距，5行區(qū)種植，隨機區(qū)組排列，3次重復。施用的肥料為吉林省農(nóng)業(yè)科學院研制的大豆摻混肥料（N∶P2O5∶K2O=11∶16∶18），所有處理均按不同試驗設計施用量于播種前一次性施入。7月21日，噴施矮壯素（屯田寶）和葉面肥；7月23日，噴施殺菌劑（揚彩和金霄）防治斑病、霜霉??；8 月5 日，噴施殺蟲劑（福奇）防治大豆食心蟲；8 月22 日，噴施矮壯素（噸田寶）。灌水、除草等田間管理同當?shù)卮筇铩?/p>

1.4 測定項目和方法

在完熟期，于每個小區(qū)的3個中間行中，隨機選取5株進行考種，依據(jù)《大豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》［14］測定大豆的農(nóng)藝性狀。株高：從子葉節(jié)至植株生長點的高度；莖粗：主莖第5節(jié)間直徑；主莖節(jié)數(shù)：從子葉節(jié)至主莖頂端的節(jié)數(shù)；單株有效莢數(shù)：成熟時實際結粒的莢數(shù)；單株粒數(shù)：成熟時的單株實際粒數(shù)；單株粒質(zhì)量：單株實際收獲種子質(zhì)量。品質(zhì)性狀包括籽粒蛋白質(zhì)含量和脂肪含量。蛋白質(zhì)含量：采用凱氏定氮法（H2SO4-H2O2消煮）測定［15］；脂肪含量：采用索氏抽提法測定［16］。收獲時選取中間2行區(qū)，實收行長2.2 m，計產(chǎn)面積2 m2，使用谷物水分測量儀測量各測產(chǎn)小區(qū)籽粒含水量后折算標準含水量（13%）產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2021和DPS3.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1 不同種植密度對中吉602主要農(nóng)藝性狀的影響

表1為不同種植密度對中吉602主要農(nóng)藝性狀的影響情況。當密度增加時，株高隨之升高，而莖粗和主莖節(jié)數(shù)均隨之降低，其中，株高在50萬株/hm2時達到最高值，為94.5 cm，較M1處理高13.2 cm，增幅達16%，M3 和M4 處理的株高與M1 處理間均達到顯著差異（P＜0.05）；莖粗和主莖節(jié)數(shù)在35 萬株/hm2時均達到最高值，分別是6.6 mm和18.2個，在50萬株/hm2時均達到最低值，分別是5.7 mm和16.5個，莖粗、主莖節(jié)數(shù)在M1、M2和M3處理之間均無顯著差異，M2、M3和M4處理之間也均無顯著差異，而在M1和M4處理之間達到顯著差異（P＜0.05）。

表1 不同種植密度對中吉602主要農(nóng)藝性狀的影響Tab.1 Effects of different planting densities on the main agronomic traits of Zhongji 602

2.2 不同種植密度對中吉602品質(zhì)的影響

中吉602 的蛋白質(zhì)和脂肪含量隨著密度的增加均呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，蛋白質(zhì)和脂肪含量均在40 萬株/hm2時達到最高值，分別是34.0%和21.1%；M4 處理的蛋白質(zhì)含量和脂肪含量均為最低，分別是32.7%和18.4%，較M2處理分別降低3.8%和12.8%，4種不同種植密度處理之間蛋白質(zhì)含量和脂肪含量均無顯著差異（表2）。

表2 不同種植密度對中吉602品質(zhì)的影響Tab.2 Effects of different planting densities on the quality of Zhongji 602%

2.3 不同種植密度對中吉602產(chǎn)量及其構成因素的影響

中吉602的單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)和單株粒質(zhì)量均隨密度的增加而降低，其中，在35萬株/hm2時均達到最高值，分別是32.2個、71.8個和15.3 g，在M1和M4處理之間其單株有效莢數(shù)達到顯著差異（P＜0.05）；相比M1處理，M3和M4處理的單株粒質(zhì)量和百粒質(zhì)量均達到了顯著差異（P＜0.05）；隨著密度的增加，籽粒產(chǎn)量先增加后減少，其中，M2處理產(chǎn)量最高，達5 143.8 kg/hm2，較M1處理高出了272.0 kg/hm2，增幅為5.6%，較M3處理高出了267.6 kg/hm2，增幅5.5%（表3）。

表3 不同種植密度對中吉602產(chǎn)量及其構成因素的影響Tab.3 Effects of different planting densities on the yield and constituent factors of Zhongji 602

2.4 不同種植密度下中吉602性狀間相關性分析

中吉602各性狀之間的相關性見表4。由表4可知，密度與籽粒產(chǎn)量、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、莖粗呈極顯著負相關（r=-0.99、r=-1.00、r=-0.96、r=-0.99），與平方米莢數(shù)、株高呈極顯著正相關（r=0.98、r=1.00）；籽粒產(chǎn)量與單株莢數(shù)間呈極顯著正相關（r=1.00），與單株粒數(shù)、百粒質(zhì)量（r=0.93、r=0.94）呈顯著正相關，與株高呈極顯著負相關（r=-0.99）。說明，密度過高會抑制單株的生長，且株高過高不利于產(chǎn)量的形成。

表4 不同種植密度下中吉602各性狀間的相關性Tab.4 Correlation analysis between traits of Zhongji 602 under different planting densities

2.5 不同施氮水平對40萬株/hm2密度下中吉602的農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀和產(chǎn)量的影響

隨著施氮量的增加，中吉602的農(nóng)藝性狀中，株高、單株有效莢數(shù)均呈增加趨勢，其中，株高在N1處理最小，為91.3 cm，N4處理最大，為98.7 cm，相比N1處理增加了7.4 cm，增幅達8.1%，N3和N4處理均與N1處理達到顯著差異（P＜0.05）；單株有效莢數(shù)在N1處理最小，為32.4個，N4處理最大，為39.8個，相比N1處理增加了7.4個，N4處理與N2和N1處理之間均有顯著差異（P＜0.05）；單株粒質(zhì)量隨著施氮量的增加呈先升高后降低的變化趨勢，在N3處理達到最大值，為16.7 g，在N1處理最小，為12.1 g，N3與其他處理間均有顯著差異（P＜0.05）；施氮量對主莖節(jié)數(shù)和百粒質(zhì)量無明顯影響（表5）。

表5 不同施氮水平對中吉602的主要農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀和產(chǎn)量的影響Tab.5 Effects of different nitrogen application levels on the main agronomic traits，quality traits，and yield of Zhongji 602

中吉602的蛋白質(zhì)含量隨著施氮量的增加而增加，在施氮量為120 g/m2時，中吉602的蛋白質(zhì)含量最高，為35.1%，較N1處理增加了4.8%，N4處理與其他處理間均未達到顯著差異；施氮量的增加對脂肪含量無明顯影響（表5）。

隨著施氮量的增加，中吉602籽粒產(chǎn)量先增后減，其中，N3處理最高，為5 301.2 kg/hm2，相比N1增加了157.4 kg/hm2，增幅達3.1%，N3 處理與各處理間均無顯著差異（表5）。說明施氮量與群體產(chǎn)量密切相關，適宜的氮肥施用可以發(fā)揮品種優(yōu)勢，提高單產(chǎn)。

2.6 不同施氮水平中吉602各性狀間的相關性分析

施氮量與株高和蛋白質(zhì)含量呈極間顯著正相關（r=0.96、r=0.98），與單株有效莢數(shù)呈顯著正相關（r=0.94）（表6）。說明施氮水平提高會促進植株的生長，且有利于蛋白質(zhì)的合成。

表6 40萬株/hm2密度下不同施氮水平中吉602各性狀間的相關性Tab.6 The correlation between various traits of Zhongji 602 under different nitrogen application levels at a density of 400 000 plants/hm2

3 討論與結論

大豆的農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀因不同的種植密度和施氮量而異。本試驗中，株高隨著種植密度的增加而增加，而主莖節(jié)數(shù)、莖粗隨著種植密度增加而減少，與任小俊等［17］、王程等［18］的研究結果一致。隨著密度的增加，單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒質(zhì)量和百粒質(zhì)量均下降，與謝甫綈等［19］、杜長玉等［20］的研究結果一致。不同種植密度下株高、莖粗、主莖節(jié)數(shù)、單株有效莢數(shù)、單株粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量均存在顯著差異（P＜0.05）。在密度試驗各性狀相關分析中，平方米莢數(shù)和平方米粒數(shù)均與密度呈正相關，即隨著密度的增加，在1 m2內(nèi)的植株數(shù)量變多，而產(chǎn)量卻與密度呈負相關，即單株產(chǎn)量在高密種植后有所降低，可能是因為單株與群體之間的協(xié)調(diào)未達到理想狀態(tài)，造成了總產(chǎn)量的下降。在最適的種植密度下，單位面積內(nèi)因植株數(shù)量的增加而引起的產(chǎn)量增加可以彌補因單株粒質(zhì)量減少而引起的產(chǎn)量減少。當稀植時，有利于植株的生長，單株產(chǎn)量得以提高，但會導致群體的產(chǎn)量下降；當密植時，單株生產(chǎn)力將嚴重降低，也無法獲得高產(chǎn)。因此，密度太大或太小，都無法獲得高產(chǎn)量，只有平衡兩者，使構成產(chǎn)量的因素協(xié)調(diào)并達到最優(yōu)組合，才能實現(xiàn)高產(chǎn)。

李燦東等［21］指出，在不同種植密度條件下，大豆群體的變化需要不同的施肥水平，因此，施肥水平與密度協(xié)調(diào)是獲得高產(chǎn)的另一個重要因素。在不同的施肥水平下，株高、單株有效莢數(shù)和單株粒質(zhì)量均存在顯著差異（P＜0.05），說明不同施氮量主要通過對單株有效莢數(shù)和單株粒質(zhì)量的影響進而影響其產(chǎn)量。宋秀麗［22］、牟保民等［23］提出，氮肥用量與大豆的株高和產(chǎn)量構成因子等成正比，本研究的結果與其相一致。紀祥龍等［24］研究發(fā)現(xiàn)，施入氮肥可以調(diào)節(jié)源庫關系，使產(chǎn)量提升而獲得高產(chǎn)。源為庫提供同化物，單位面積中有較大的庫容能力時就需要強化源的供給能力。庫依賴源，庫接受同化物的多少取決于源的同化效率和輸出數(shù)量，保證源強、庫大，運輸流暢就能獲得高產(chǎn)。大豆是喜氮作物，因此，肥料的適量施入可以及時補充大豆生長發(fā)育所需養(yǎng)分，同時還有利于大豆根瘤的生成，增強大豆的固氮能力，進而提高大豆產(chǎn)量。本試驗中，籽粒產(chǎn)量隨著施氮量增加呈先增加后降低的趨勢，在施氮量60 g/m2時達到峰值，說明氮素水平過低不能滿足大豆生長的需要，氮含量過低時，蛋白質(zhì)、核酸、磷脂等物質(zhì)的合成受阻，影響細胞的分裂與生長，使植株矮小、分枝較少，缺氮也會影響葉綠素的合成，導致植株黃化，葉片早衰，不利于產(chǎn)量的形成；而施氮量過高，則會抑制根瘤菌的固氮作用，也不利于高產(chǎn)。

本試驗結果表明，在40萬株/hm2種植密度下的中吉602大豆籽粒產(chǎn)量最高，達到5 143.8 kg/hm2，是中吉602 的最佳種植密度。在此密度下，最佳的施氮量為60 g/m2，可增產(chǎn)至5 301.2 kg/hm2，且蛋白質(zhì)含量較高。因此，中吉602在通遼地區(qū)的最佳種植密度為40萬株/hm2，配套施用60 g/m2氮肥可使大豆的籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量提高。