减氮条件下增施根瘤菌肥和叶面液肥对大豆生长发育和产量的影响

朱海荣

(铁岭市农业科学院，辽宁铁岭 112616)

前人针对大豆施用肥料进行了大量研究，钾是影响大豆产量的主要养分限制因子，磷对大豆的蛋白质和蛋脂总和含量影响最大，氮对大豆的脂肪含量影响最大；而根系与营养元素之间有着密切的关系，根系是作物从土壤中吸收氮磷钾的主要器官，直接影响植物的生长发育和产量的形成；并且大豆与根瘤菌共生固定氮素，不同生育时期大豆氮代谢与磷、钾元素代谢反应差别又不同；大豆叶片吸收叶面液肥能够改善植株抗旱性和土壤环境，实现大豆产量的提升和产品性状的改进。现在，人们为了增产，对大豆过度施肥，造成大豆植株倒伏，影响土壤重茬地力。为了探索不同培肥水平条件下，大豆根系对土壤养分吸收和利用潜力，对大豆铁丰31号进行肥料试验，利用不同养分处理方法，研究减氮条件下大豆对氮磷钾(NPK)、根瘤菌、叶面液肥的吸收利用情况，明确减氮条件下增施根瘤菌肥和叶面液肥大豆生长发育状况和增产效果，以期为生产上合理施用肥料、降低污染提供参考和科学依据，为大豆高产高效提供指导意义。 铁丰31号适应区域广，具有较强的耐冷性，属耐重茬品种，产量可达 4 066.5 kg/hm，被辽宁省科技厅和国家科技部列为重点推介品种，在辽宁省非干旱地区，北京市、河北省、山西省、陕西省、甘肃省、宁夏回族自治区等省(市、区)的部分地区均可种植，累计已推广55.296万hm，至今仍为辽宁省、国家区域试验对照品种。

1 材料与方法

1.1 供试品种和肥料

供试大豆品种为铁丰31号，由铁岭市农业科学院大豆研究所提供。供试肥料为根瘤菌合剂，叶面液肥，氮磷钾肥，本地大豆常规缓释肥。

根瘤菌合剂：“豆乐宝”牌大豆根瘤菌剂，有效活菌数≥8亿(CFU)/mL，中国农业大学根瘤菌研究中心研制。根瘤菌配合豆乐宝复合微量元素，成分为钼、硼、钾、锰、锌、铜、钙。将15 mL豆乐宝大豆根瘤菌剂加入到10 mL豆乐宝复合微量元素中，摇匀，喷洒到大豆种子表面，混拌均匀，阴干后立即播种。

叶面液肥：云南云天化股份有限公司生产，磷酸二氢钾(PO含量≥52%，KO含量≥34%，纯度≥99%)，于大豆初花期叶面喷施1次，用量 900 g/hm。

尿素：北方华锦化学工业股份有限公司生产，总氮含量≥46%。重过磷酸钙：铜陵大地生态农资有限责任公司生产，有效PO含量≥12%，水溶性磷含量≥7.0%，硫含量≥8.0%，钙含量≥10.0%。氯化钾：KCl(KO)含量≥60%，原产国加拿大(Losose)。

本地大豆常规缓释肥：辽宁东北丰专用肥有限公司生产，N ∶P ∶K=26 ∶13 ∶28≥52%(含氮)，施入量300 kg/hm。

试验用品：量尺(1 m)、烧杯(2 000 mL)、量筒(2 000 mL)、麻绳、大剪子(剪根、植株)、电子秤(精确度0.01 g)、器皿盘等。

1.2 技术措施与田间设计

试验于2020年在铁岭市农业科学院试验田进行。共设8个处理，每个处理3次重复，小区面积为72 m、6行区，试验处理见表1。

表1 不同处理肥料用量

1.3 调查记载项目

1.3.1 调查项目 分别于大豆分枝期、开花期、鼓粒期、成熟期调查株高、地上部地下部生物量、根系形态、根瘤干质量等指标，所有处理各重复小区选取5株大豆植株进行考种。

1.3.2 收获考种 成熟期每处理各重复均选取10株对大豆农艺性状进行考种，并对小区进行测产。

2 结果与分析

2.1 不同生育期不同处理农艺性状

2.1.1 大豆分枝期 从表2可以看出，大豆分枝期8个处理中，只施NPK地上部生物量最多，地下部生物量最低；施用根瘤菌、叶面液肥，株高最高；施用NPK、根瘤菌和叶面液肥，根须最长，根瘤干质量最多；只施磷钾肥株高最矮，但根体积最大，地下部生物量最多；只施氮磷肥主根、根须最短，根体积最小，地下部生物量也最低；不施肥处理，地上部、地下部生物量均最低；本地常规缓释肥处理，根须最长，但根瘤干质量最少。不施肥处理和只施氮磷肥处理最小因素值偏多，施肥对大豆分枝期的株高、根系形态、地上部地下部生物量有影响，施用NPK、根瘤菌和叶面液肥，有利于大豆自身根瘤的形成，效果明显。

表2 大豆分枝期不同处理农艺性状比较

2.1.2 大豆开花期 从表3可以看出，大豆开花期8个处理中，施用根瘤菌、叶面液肥，株高最高，根须最长；施用NPK、根瘤菌和叶面液肥，地下部生物量最多；只施磷钾肥主根最长，根瘤干质量最多；只施氮钾肥，株高最矮，主根最短；只施氮磷肥根体积最小，地下部生物量也最少；不施肥处理，根须最短，地上生物量最少；本地常规缓释肥处理，根体积最大，地上生物量最多，但根瘤干质量最少。不施肥处理和只施氮磷肥或氮钾肥处理最小因素值偏多，施肥对大豆开花期的株高、根系形态、地上部地下部生物量仍有影响，施用磷钾肥对大豆自身根瘤的形成效果明显。

表3 大豆开花期不同处理农艺性状比较

2.1.3 大豆鼓粒期 从表4可以看出，大豆鼓粒期8个处理中，只施NPK，主根、根须最长；施用NPK、根瘤菌和叶面液肥，主根最短；只施磷钾肥，根须最短，地上部生物量最少；只施氮磷肥根瘤干质量最多；不施肥处理，株高最矮，根体积最小，地下部生物量也最少；本地常规缓释肥处理，株高最高，根体积最大，地上部、地下部生物量最多，但根瘤干质量最少。处理1、处理8出现最多的最大因素值。

表4 大豆鼓粒期不同处理农艺性状比较

2.1.4 大豆成熟期 从表5可以看出，大豆成熟期8个处理中，只施NPK株高最矮，地上部生物量最少；施用根瘤菌、叶面液肥，根须最长；施用NPK、根瘤菌和叶面液肥，地下部生物量最多；只施磷钾肥主根最长，根瘤干质量最多；不施肥处理，根体积最小，地下部生物量最少；本地常规缓释肥处理，株高最高，根体积最大，地上部生物量最多，但主根最短，根须最短；根瘤干质量最少。

表5 大豆成熟期不同处理农艺性状比较

2.2 大豆成熟期不同处理经济性状

从表6可以看出，大豆成熟期8个处理中，只施NPK处理，百粒质量最高；施用NPK、根瘤菌和叶面液肥，或本地常规缓释肥处理分枝数最多。

表6 大豆成熟期不同处理经济状性比较

2.3 大豆成熟期不同处理籽粒病害率

从表7可以看出，不施肥处理大豆完整粒率最小，施肥利于大豆成熟期的干物质积累，常规缓释肥处理，NPK、根瘤菌、叶面液肥处理，效果最好。

表7 大豆成熟期不同处理籽粒病虫害率

2.4 大豆产量

从表8可以看出，大豆成熟期8个处理中，施用NPK、根瘤菌和叶面液肥处理，大豆产量最高；不施肥处理，大豆产量最低。

表8 不同处理大豆产量比较

2.5 各生育期不同处理农艺性状

2.5.1 株高 分析大豆各时期株高指标(图1)，8个处理中，4个时期株高逐渐增长，在分枝期、鼓粒期，只施磷钾肥处理，株高均受到抑制；在鼓粒期、成熟期，不施肥处理，株高受到明显抑制，常规缓释肥处理，株高达到峰值并稳定。表明氮肥与株高的增长密切相关。

2.5.2 地上部、地下部生物量 分析大豆各生育时期地上部、地下部生物量指标，从图2、图3可以看出，8个处理中，前3个时期地上部、地下部生物量逐渐增多，成熟期开始下降，施用NPK、根瘤菌、叶面液肥，在开花期、成熟期地上部、地下部生物量受影响增多； 在鼓粒期、成熟期，只施磷钾肥和不施肥处理地上部、地下部生物量受到抑制，常规缓释肥处理，与株高一致，地上部、地下部生物量达到峰值。表明氮肥与地上部、地下部生物量的积累有关。

2.5.3 根系形态 分析大豆各生育时期主根长、根总长、根体积指标，从图4～图6可以看出，8个处理中，4个时期主根长、根总长在鼓粒期生长至最长，之后开始下降，主根长在成熟期下降至分枝期以后，根总长在成熟期下降至开花期上下水平；根体积在大豆分枝期、开花期逐渐变大，但在鼓粒期变化不均，处理3、处理7缩小至分枝期水平，处理8在成熟期达到峰值，其次是处理1。说明施肥对根部性状均有影响，尤其是根体积，受NPK共同作用的影响大。

2.5.4 根瘤干质量 分析大豆各时期根瘤干质量指标，从图7可以看出，8个处理中，大豆分枝期、开花期根瘤干质量增大，鼓粒期升高，之后开始下降，成熟期下降至分枝期水平，说明鼓粒期之后至成熟期消耗根部营养最多；在分枝期、成熟期，氮磷肥不利于根部固氮，但在鼓粒期氮磷肥固氮又达到最高。

3 讨论与结论

根系、根瘤是决定大豆养分高效吸收的重要因素，通过根系改良提高大豆养分效率，为培育养分高效的大豆新材料提供基础。本研究中铁丰31号根系发达，可伸长35.6 cm，根瘤可生成1.39 g，减氮条件下，不同养分管理中，根部各项指标表现明显，尤其鼓粒期之后到成熟期之间消耗根部营养最多，尤其是根体积，受氮、磷、钾共同作用的影响大。

相关研究发现，大豆合理的氮、磷、钾施肥比例约1 ∶1 ∶1，并且施用含根瘤菌的大豆专用肥比不施肥、施用相同氮磷钾养分的普通复混肥，对大豆根瘤菌的数量、质量以及大豆产量具有明显的促进作用。本研究中减氮条件下，施用尿素 21.54 kg/hm、重过磷酸钙156.17 kg/hm、氯化钾156.94 kg/hm，拌入根瘤菌347.25 mL/hm，喷洒叶面液肥900.07 g/hm时，大豆产量最高；氮、磷、钾施肥比例为1 ∶7 ∶7。只施用常规缓释肥产量次之，氮、磷、钾施肥比例约2 ∶1 ∶2。仅施用氮肥、磷肥、钾肥，施肥比例约2 ∶7 ∶7，还需进一步优化。

充足的生物量积累是作物高产形成的基础，干物质积累、氮素积累最大值出现在鼓粒末期，根系干质量在鼓粒期达到最大。本研究中，氮肥与地上部、地下部生物量的积累关系密切，生物量的积累也在鼓粒期达到最大，同时氮肥、磷肥固氮又达到高峰。氮肥减施与接种根瘤菌、施用叶面液肥对大豆产量均有影响，大豆4个生育时期对肥料需求很大，氮肥、磷肥、钾肥的不同配比直接影响大豆根部固氮，影响地上部、地下部生物量的积累，尤其是氮肥，对株高和地上部、地下部生物量影响较大；根瘤菌、叶面液肥对根部固氮也有效。减氮条件下，NPK、根瘤菌、叶面液肥的综合利用，更有利于大豆产量的稳定。