不同栽培密度和施肥量對大豆農藝性狀和產量的影響

徐東進,童孟軍*

不同栽培密度和施肥量對大豆農藝性狀和產量的影響

徐東進1,2,童孟軍1,2*

1. 浙江農林大學數學與計算機科學學院, 浙江 杭州 311300 2. 浙江省林業智能監測與信息技術研究重點實驗室, 浙江 杭州 311300

為探索不同施肥量和不同栽培密度的組合對大豆農藝性狀和產量的影響，以期提升大豆栽培生產效率，在保護生態環境的同時獲得較高的大豆產量。本文以鮮食秋大豆品種蕭農秋艷為試驗材料，考察不同栽培密度（10，15，20萬株·hm-2）和氮肥施用量（75，112.5，150 kg·hm-2）組合對大豆光合性能，農藝性狀和產量的影響。結果表明：在栽培密度為15萬株·hm-2，氮肥施用量為112.5 kg·hm-2處理下，蕭農秋艷大豆產量較高，農藝性狀較好，光合性能較強。較常規氮肥施用量減少25%，配合適當增加栽培密度的措施，蕭農秋艷大豆產量較高，植株光合效率較高，農藝性狀優良，且對生態環境友好。

大豆; 栽培密度; 施肥量; 農藝性狀; 產量

大豆是重要的糧食與經濟作物，是人類最重要的植物蛋白與脂肪來源之一，也是我國進口量最大的農產品之一，在世界食品加工行業和飼料行業中占有重要的地位。大豆在我國已有五千多年的栽培歷史，為了滿足人口日益增長對大豆的需求，大豆產量需要進一步提高。由于國內大豆產量偏低，我國大豆大部分需要依賴國外進口，自給率不足15%，提高國內大豆種植產量，保障中國糧食安全，已成為當前亟待解決的問題。

大豆的生產受品種遺傳特性、氣候環境條件及栽培措施等諸多因素的共同影響。在眾多栽培措施中，栽培密度和施肥處理是影響產量高低的兩大重要因素。大豆產量依靠群體獲得，通過合理密植來構建優勢群體結構，平衡莢數、粒數和粒重等產量構成要素，最大限度地提高大豆群體的環境資源利用效率，進而獲得高產和穩產的結果。不同栽培密度處理導致大豆收獲株數和總粒數及產量的差異。栽培密度的改變影響大豆植株的形態構建產生，而形態上的差異能使大豆光環境改變，繼而影響產量和產量構成。半矮稈品種與窄行密植技術結合使大豆栽培獲得了超高產[1,2]。

大豆是需肥量較多的作物，合理施用氮磷鉀肥可以有效提高大豆產量和品質。施肥是農業生產中增產穩產的主要農業措施之一[3]。由于作物養分的主要來源是肥料，故其對作物營養代謝與循環至關重要，進而影響農作物產品的產量和品質[4]。在大豆生產中，常用的肥料包括化肥中的氮肥、磷肥、鉀肥或氮磷鉀一定比例的復合肥，且在生產實踐中存在肥料施用量大，有效期短，利用率低的問題，過量施肥還會對生態環境造成負面影響，因此合理施肥且提高肥料利用效率是目前廣泛關注的重要問題。氮肥是影響大豆產量的主導因子，大豆產量隨施氮量的增加先增加后減小[5]，不同施肥量對大豆產量具有一定的影響。

本研究探索不同施肥量和不同栽培密度的組合對大豆產量的影響，以期提升大豆栽培生產效率，在保護生態環境的同時獲得較高的大豆產量。

1 材料與方法

1.1 材料

供試大豆[(L). Merr]品種為鮮食秋大豆品種蕭農秋艷，大豆種子購自浙江勿忘農種業股份有限公司。供試氮肥為農業生產中常用的尿素（N≥46%），購自石家莊大地豐肥業有限公司。

試驗點的土壤為淺紫泥田，前茬為早稻，土壤營養和理化指標分別為：pH值7.31，有機質含量46.6 g·kg-1，全氮含量0.305%，速效鉀含量173 mg·kg-1，有效磷含量22.5 mg·kg-1，土壤容重1.08 mg·m-3。

1.2 試驗設計

2022年8月10日播種，每穴播種4粒種子，第1張復葉展開后進行定苗，定苗后每穴留2棵苗。試驗采用裂區設計，種植密度為主區，施肥量為裂區，3次重復。設3個種植密度水平，即10萬株·hm-2（D1），15萬株·hm-2（D2）和20萬株·hm-2（D3）；3個尿素施肥水平，即75 kg·hm-2（N1，減少50%施肥量），112.5 kg·hm-2（N2，減少25%施肥量），150 kg·hm-2（N3，生產施肥常量）。小區長10 m，寬2 m，小區面積20 m2。行距0.5 m，2行區，重復3次。每小區同時施用1.5 kg磷肥，其他栽培管理措施及病蟲害防治措施等按當地常規生產實踐進行。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 光合性能指標的測定于花期、結莢期和鼓粒期3個生育時期，每個小區隨機選取5株大豆植株，選取晴天上午8:00～10:00時，采用活體葉綠素測定儀（SPAD 502）測定樣株倒3葉的值。采用Li-cor 6800便攜式光合儀測定大豆植株倒3葉的凈光合速率（P）。用打孔稱重法測定大豆的葉片面積，并計算大豆的葉面積指數（）。

1.3.2 生物量與肥料積累量的測定于花期、結莢期和鼓粒期，每個小區隨機選取5株大豆植株，將莖稈、葉片、葉柄、籽粒等組織器官分別裝入紙袋內，在105 ℃下殺青1 h，80 °C下烘干，直至恒重，之后稱量大豆植株的干物質質量，用于測量植株對肥料的吸收積累量。肥料積累量=植株地上部干物質量×元素吸收總量。

1.3.3 產量及農藝性狀的測量于成熟期，每個小區隨機選取10株長勢一致的植株，自然風干后考種，測定百粒重、單株莢數、單株粒數、株高、結莢高度等農藝性狀指標。每個小區取中間2行，每行5 m進行小區測產，面積為5.0 m2，計算小區籽粒產量（含水量按13.5%計算），最終折算成公頃產量。

1.4 數據處理方法

試驗所得數據結果采用DPS 7.05軟件進行分析處理，試驗所得數據結果均為3次重復重復的平均值，數據結果在<0.05水平下進行最小顯著性差異測試。采用Origin Pro 8.0軟件和Excel軟件制作圖表。

2 結果與分析

2.1 不同栽培密度和施肥量組合對大豆葉片葉綠素含量的影響

由圖1可知，不同栽培密度和施肥量處理組合對大豆葉片葉綠素含量影響各異。在相同的栽培密度處理下，隨著施氮肥量的增加，大豆葉片葉綠素含量逐漸增加。在相同施肥量處理下，隨著栽培密度的增加，大豆葉片葉綠素含量呈現先增加后降低的變化趨勢。D2N3處理的大豆葉片值最高，與D2N2處理和D1N3處理相比差異不顯著。D3N3處理的大豆葉片值顯著低于D2N3處理。綜上可以看出，在中等栽培密度條件下，減氮25%的施肥量處理大豆葉片值與常規施肥量的大豆葉片值差異不顯著；而在較高的栽培密度處理下，不同施氮量處理大豆葉片值均顯著降低。

圖1 不同栽培密度和施肥量組合對大豆葉片葉綠素含量的影響

2.2 不同栽培密度和施肥量組合對大豆葉片凈光合速率的影響

由圖2可以看出，不同栽培密度和施肥量組合處理對大豆葉片凈光合速率的影響各不相同。在相同栽培密度條件下，隨著氮肥施用量的增加，大豆葉片凈光合速率呈逐漸增加的變化趨勢，但N2處理與N3處理差異明顯減小，差異均未達到顯著水平。在施氮量相同的條件下，中等栽培密度的處理大豆葉片凈光合速率較高，其次是低栽培密度處理，高栽培密度處理的大豆葉片凈光合速率最低。D2N3處理、D2N2處理和D1N3處理大豆葉片凈光合速率較高，三者之間沒有顯著差異，D3N1處理大豆葉片凈光合速率最低，顯著低于其他的栽培密度和施肥量組合處理。

圖2 不同栽培密度和施肥量組合對大豆葉片凈光合速率的影響

2.3 不同栽培密度和施肥量組合對大豆葉片葉面積指數的影響

由圖3可以看出，不同栽培密度和施肥量組合處理對蕭農秋艷大豆幼苗葉面積指數的影響各不相同。在低栽培密度和中等栽培密度條件下，隨施氮肥量的降低，蕭農秋艷大豆的葉面積指數呈降低趨勢；而在高栽培密度條件下，隨施氮肥量的降低，蕭農秋艷大豆的葉面積指數呈先升高，后降低的變化趨勢。在較低施氮肥量的條件下中等栽培密度蕭農秋艷大豆幼苗葉面積指數較高，在正常施氮肥和輕微減量施氮肥的條件下，高栽培密度處理的蕭農秋艷大豆幼苗葉面積指數最低，而低栽培密度處理和中等栽培密度處理蕭農秋艷大豆幼苗葉面積指數差異不大，均高于高栽培密度處理。

圖3 不同栽培密度和施肥量組合對大豆幼苗葉面積指數的影響

2.4 不同栽培密度和施肥量組合對大豆農藝性狀的影響

由圖4可以看出，不同栽培密度和施肥量組合處理對蕭農秋艷大豆株高的影響各不相同。在相同的施氮肥量處理條件下，隨著栽培密度的增加，蕭農秋艷大豆株高逐漸增加；在相同栽培密度條件下，隨著施氮肥量的減少，蕭農秋艷大豆株高先降低，后升高的變化趨勢。D3N1處理下蕭農秋艷大豆株高最高，D1N2處理下蕭農秋艷大豆株高最小，D1N2處理的蕭農秋艷大豆株高比D3N1處理的蕭農秋艷大豆株高低6.4%。

圖4 不同栽培密度和施肥量組合對大豆株高的影響

由圖5可以看出，不同栽培密度和施肥量組合處理對蕭農秋艷大豆主莖節數的影響各不相同。在相同的施氮肥量處理條件下，隨著栽培密度的增加，蕭農秋艷大豆主莖節數呈先增加，后降低的變化趨勢；在相同栽培密度處理條件先，隨施肥量的減少，蕭農秋艷大豆主莖節數呈降低趨勢。D2N2處理和D2N3處理蕭農秋艷大豆主莖節數最多，D1N1和D1N1處理蕭農秋艷大豆主莖節數較少。

圖5 不同栽培密度和施肥量組合對大豆主莖節數的影響

由圖6可以看出，不同栽培密度和施肥量組合處理對蕭農秋艷大豆分枝數的影響各不相同。在相同的施氮肥量處理條件下，隨著栽培密度的增加，蕭農秋艷大豆分枝數呈逐漸降低的變化趨勢；在中等栽培密度和高栽培密度處理條件下，隨施肥量的減少，蕭農秋艷大豆分枝數呈先升高后降低的變化趨勢，在低栽培密度處理條件下，蕭農秋艷大豆分枝數隨施但肥量的減少而降低。D1N3處理蕭農秋艷大豆分枝數最多，D3N1處理蕭農秋艷大豆分枝數較少。

圖6 不同栽培密度和施肥量組合對大豆分枝數的影響

2.5 不同栽培密度和施肥量組合對大豆產量和產量相關性狀的影響

由表1可知看出，不同栽培密度和施肥量組合處理對蕭農秋艷大豆產量和產量相關性狀的影響各不相同。在相同的施氮肥量處理條件下，隨著栽培密度的增加，蕭農秋艷大豆的單株有效莢數、每莢粒數和百莢質量呈先升高后降低的變化趨勢，百粒鮮質量的變化沒有明顯規律；在相同栽培密度處理條件下，隨施肥量的減少，蕭農秋艷大豆單株有效莢數、每莢粒數和百莢質量呈降低的變化趨勢，百粒鮮質量的變化沒有明顯的規律。

由不同栽培密度和施肥量組合處理對蕭農秋艷大豆影響結果可以看出（表1），D2N2處理的產量最高，達到10 192.5 kg·hm-2，D1N1處理的產量最低，僅為10 184.5 kg·hm-2?？梢?，在較低栽培密度條件下減量施用氮肥對蕭農秋艷大豆產量具有不利影響，在中等栽培密度條件下，減量25%施用氮肥，有利于蕭農秋艷大豆的高產栽培。

表1 不同栽培密度和施肥量組合對大豆產量和產量相關性狀的影響

Table 1 Influence of different combinations of cultivation density and fertilizer application amount on yield and yield-related traits of soybean

3 討論

作物的生產依靠的是作物群體，通過適當增加作物種植密度，提高作物群體光能截獲和利用效率，依靠群體生產力發揮作物增產潛力，從而實現提高作物產量的目標。張凡等研究了種植密度對小麥干物質積累分配與抗倒性能的影響，并分析了種植密度與小麥產量形成的關系，結果發現過高的種植密度反而導致小麥產量的降低，不同地區種植小麥，應在分別探求適宜栽培密度。安麥1241和安麥1350安陽縣柏莊鎮的適宜栽培密度為150 kg·hm-2，產量可達9 633.33 kg·hm-2和9 996.30 kg·hm-2。王慧等的研究結果表明，種植密度在較大程度上影響著玉米的產量及品質，若想確保高產和優質，必須配套規范化管理及適宜的玉米種植密度，否則極易出現玉米產量降低和品質不佳等相關問題。徐其海通過研究發現，棉花生長發育的優劣與種植密度有著緊密的聯系，棉花的種植密度與個體棉花生長情況在一定范圍內呈負相關趨勢，確定適宜的栽培密度是確保棉花高產和優質的一個重要方面。楊富軍等以吉花４號和吉花19花生品種為材料，考察了栽培密度對花生成苗情況、植株性狀和產量的影響，結果表明隨花生種植密度的增加，吉花４號和吉花19的分枝數、單株結果數和單株莢果產量均相應下降，飽果率、果重、百果重和百仁重呈先增加后降低變化趨勢，出苗率、保苗率、主莖高、側枝長和出仁率則表現相對穩定。以上前人研究結果均表明，探索適宜的栽培密度，是保證作物高產的重中之重。本研究結果表明，隨著蕭農秋艷大豆栽培密度的增加，產量呈現出現增加后降低的變化趨勢，中等栽培密度（15萬株·hm-2）是適宜蕭農秋艷大豆高產的較優種植密度。

倪日群等研究了不同氮肥施用量對泰兩優217稻谷產量和稻米品質的影響，結果表明隨著氮肥施用量的不斷增加，泰兩優217有效穗數先增后降，成穗率下降，結實率也呈下降趨勢；泰兩優217的產量隨氮肥施用量的增加，表現為先上升后下降的趨勢?？梢娺m宜的氮肥施用量，也是保障水稻高產的一項重要栽培措施。季貞希對甜玉米品種耘甜8號的研究結果表明，當氮肥施用量超過100 kg·hm-2時，穗重對氮肥施用量的正響應程度將顯著減弱，這一結果也說明，過多施用氮肥，對作物增產并無好處。本研究結果表明，較常規施肥減量25%的氮肥施用量，可以保障蕭農秋艷大豆的高產，且減施的化肥還可以減輕農業生產對生態環境的影響，符合生態發展的理念。

4 結論

本研究結果表明，蕭農秋艷大豆的適宜栽培密度為15萬株·hm-2，適宜的氮肥施用量為112.5 kg·hm-2，較常規氮肥施用量減少25%，在此栽培密度和氮肥施用量組合下，蕭農秋艷大豆產量較高，植株光合效率較高，農藝性狀優良，且對生態環境友好。

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Effects of Different Cultivation Densities and Fertilizing Amount on Agronomic Traits and Yield of Soybean

XU Dong-jin1,2, TONG Meng-jun1,2*

1.311300,2.311300,

To explore the influence of different fertilizer application amount and cultivation desity combinations on agronomic traits and yield, in order to increase production efficiency, obtain higher yield and protect ecological enviroment. The vegetable soybean Xiaonongqiuyan was taken as experimental material. The photosynthetic performance, agronomic traits and yield were investigated in different combinations of cultivation desity ( 100, 150, 200 thousand plants·hm-2) and fertilizer application amount ( 75, 112.5, 150 kg·hm-2). The results showed that the Xiaononghongyan soybean obtained higher yield, better agronomic traits and stronger photosynthetic performance in the condition of cultivation density 150 thousand plants·hm-2and nitrogen fertilizer application amount 112.5 kg·hm-2. In sum, decrement nitrogen fertilizer by 25% combined increased cultivation density could obtain higher yield and better agronomic traits in Xiaonongqiuyan, and be friendly to ecological enviorment.

Soybean; cultivation density; fertilizer application; agronomic trait; yield

S565.1

A

1000-2324(2023)04-0517-06

10.3969/j.issn.1000-2324.2023.04.006

2022-12-24

2023-02-09

國家自然科學基金:基于林下無人機遙感的關鍵森林參數提取研究(32271869)

徐東進(1997-),男,碩士研究生,研究方向:糧食產量預測、農林資源大數據與智能決策. E-mail:562678875@qq.com

通訊作者:Author for correspondence. E-mail:347158697@qq.com