内蒙古东南部地区大豆连作障碍研究简报

李 峰 ， 周 学 超 ， 胡 海 波 ， 娜 日 娜 ，秀 梅 ，董春浩 ，丁素荣

（1. 内蒙古自治区赤峰市农牧科学研究院，内蒙古 赤峰 024031；2. 内蒙古自治区赤峰市巴林右旗农业局，内蒙古赤峰 025150；3. 内蒙古自治区赤峰市农牧业机械化研究推广服务中心，内蒙古 赤峰 024005）

【研究意义】随着中美贸易争端的加剧，我国粮食安全问题日益突显，大豆成为国人无可避免的伤痛[1]。为了把“饭碗”牢牢端在自己手中[2]，国家政策已开始调减玉米种植，向种植大豆倾斜[3]。经过试验地多年的长期连作定位试验，研究了大豆在多年连作的情况下生理性状和产量的改变趋势，为下一步解决大豆连作带来的一系列产量、品质、土壤、病虫害等问题提供数据支撑，为我国大豆产业不再受制于人，为国家“大豆振兴”计划献计献策。

【前人研究进展】大豆连作障碍是困扰豆科作物大面积长期推广种植的主要问题之一，科研人员主要以东北大豆主产区为主要研究对象。近年来随着大豆种植面积的扩大，黄、淮地区大豆连作障碍研究也陆续开展。东北地区大豆连作障碍研究以李春杰、郭瑞、黄丽英、段玉玺等为主，研究辽、吉、黑、蒙积温带黑土、砂土等大豆连作障碍的生理性状改变、产量影响和应对方案；黄、淮地区大豆连作障碍研究以刘成、卫玲、陈宏宇等为主，对黄、淮地区大豆连作状态下根系分泌物、土壤元素变化等方面进行了系统研究[4]。 【本研究切入点】东北和内蒙古东南部是我国大豆主产区，气候条件和土壤条件优越，品种资源多样，但大豆连作障碍一直影响我国大豆产业的发展，大豆产量和品质提升乏力。赤峰市地处内蒙古自治区东南部，大豆种植面积达 13.33 万 hm 2 ，属“镰刀湾”地区，紧临东北大豆主产区，气候和积温适合大豆种植。赤峰市农牧科学研究院自主选育的赤豆 4 号大豆品种是以东农 42 为母本，以赤豆一号为父本杂交选育而成的，粗蛋白 36.21%，粗脂肪 23.10%。通过 2011—2012 年内蒙古自治区区域试验，2013 年内蒙古自治区生产试验，该品种表现高产、稳产、抗花叶病毒病，平均产量达 2 860.5 kg/hm 2 。赤豆 4 号适宜在≥10 ℃活动积温 2 600 ℃以上的地区种植,其主茎秆强、分枝少。随着国家大豆种植补贴等一系列优惠政策的实施，农民种植大豆的积极性空前高涨。为了响应国家政策，提高赤峰地区大豆种植水平和效益，赤峰市农牧科学研究院通过国家大豆产业体系综合试验站，制定了大豆育种、栽培、病虫害等研究课题，从大豆连作障碍研究入手，系统配套相关技术研究，为内蒙古东南部地区的大豆产业健康发展提供技术支撑。 【拟解决的关键问题】我国大豆产业的健康发展离不开科学的种植技术和病虫害防治技术。在大力发展自主粮食供应，大豆产业不受制于人的前提下，科研工作必须跟上。内蒙古东南部地区作为我国大豆产业主力军，大力推广种植面积的同时，要切实解决种植过程中出现的问题。大豆连作障碍会引发一系列大豆减产、品质下降、土壤营养失衡、病虫害增多等问题。通过多年定位试验观察大豆多年连作情况下的生理性状改变、产量变化趋势和土壤营养元素变化，是系统性研究大豆产量和品质提供的有效途径，是解决我国大豆长期受制于人问题的根本性对策。

1 材料与方法

1.1 试验地点和时间

2014 年定位试验在赤峰市农牧科学研究院城子乡试验地。试验土壤为砂壤土，肥力均匀，试验地块为多年大豆连作区。

1.2 供试品种

供试大豆品种为赤峰农科院的赤豆 4 号。

1.3 试验设计

试验区为多年定位大豆连作地块，试验设置 3 个重复处理小区，小区面积 400 m2（61 m×4 m）。大区面积 1 600 m2（61 m×21 m），试验区四周设置保护行用于隔离其他作物。播种方式采用手推式大豆播种机，行距 50 cm，保苗 18 万株/hm2，试验采用常规施肥，施肥量一致，底施二铵 150 kg/hm2。硫酸钾75 kg/hm2。秋季考种调查实收测产。

2 结果与分析

2.1 大豆连作年限对百粒质量的影响

通过 2014—2019 年的连作试验， 各年份间大豆百粒质量分析比较得出，大豆连作年限对百粒质量的影响差异显著，但是没有明显的规律性[5]。这是由于大豆在经过多年连作种植后，影响其百粒质量的因素为品种、气候、土壤、田间管理等[6]，综合多种因素导致百粒质量的各年份间差异出现不规律性，见表 1、图 1。

表 1 大豆连作年限对百粒质量的影响

表 2 大豆连作年限对株高的影响（成熟期）

图 1 大豆连作年限对百粒质量的影响

图 2 大豆连作年限对株高的影响（成熟期）

2.2 连作年限对大豆株高的影响

通过 2014—2019 年的连作试验， 各年份间大豆株高分析比较得出，大豆连作年限对株高的影响（成熟期）有显著差异，并且规律性明显[7]，即随着连作年限的增加，其株高呈下降趋势，具有显著的负相关性[8]。这是由于大豆经过连作种植后，其根系分泌物在土壤中逐年增多[9]，土壤中微生物单一，氮类物质大量聚积，根际缺乏生长所需的其他营养物质[10]，导致大豆根腐病、胞囊线虫等病害多发，影响大豆生理生长，造成大豆株高连年下降[11]，见表 2、图 2。

图 3 连作年限对大豆产量的影响

表 3 连作年限对大豆产量的影响

2.3 连作年限对大豆产量的影响

通过 2014—2019 年的连作试验，各年份间大豆产量分析比较得出，随着大豆连作年限的增加，产量会出现大幅度降低[12]，最高减产幅度可达到 44.43%。豆科作物连作的弊端开始显现。通过表 3、图 3 可以看出，连作种植年限间产量具有显著差异，并且规律性明显[13]，即随着连作年限的增加，大豆生殖生长受到抑制，产量呈下降趋势，具有负相关性。这是由于豆科作物在连作障碍方面的特点导致的[14]。大豆可把空气中的氮元素聚集在根系上形成根瘤，根瘤可明显提高土壤中的氮含量，对其他作物具有促生长作用[15]。但如果持续多年连作，会使土壤中氮元素含量过高，其他元素严重缺乏，营养元素单一造成病虫害多发， 土壤微生物菌群失衡导致大豆生长环境恶劣， 使大豆生理生长和生殖生长受到明显的抑制，大豆产量也随连作年限的增加而大幅下降[16]。

3 结论与讨论

综合以上试验结果得出，大豆随着连作年限的增加，其生理性状会有所改变，产量会随之大幅下降。大豆连作障碍是由于豆科作物根系吸收空气中的氮而成根瘤，导致土壤中氮元素含量过高，而其他元素严重缺乏，造成植物营养失衡，根系分泌物单一，造成土壤中病虫害增加而影响产量，下一步可通过对连作地块土壤微生物分析来验证导致这一情况的土壤因素分析验证和讨论。