不同播种密度及施肥量对莆豆5 号产量的影响

朱锦乐

（莆田市农业技术推广站 福建莆田 351106）

大豆作为重要的食用油、 蛋白食品和饲料蛋白原料，在国家粮食安全中占有重要地位。 随着人们健康观念的日益增强， 对植物蛋白的摄取需求日益增加。 作为植物蛋白的主要来源之一，我国人均大豆消费水平也将呈增加趋势，市场发展潜力巨大[1]。 大豆种植密度、 氮磷钾肥料配比是影响其产量和商品率的关键因素。 合理施肥、建立合理的群体结构，使个体与群体协调发展，最大限度地提高大豆对环境资源的利用率和转换率，是实现大豆高产的主要途径[2-5]。前人对与大豆高产相关的栽插密度、肥料配比、吸肥特性对大豆产量和品质的影响等方面进行了大量的研究表明，产量随着种植密度的提高，呈先升高后降低的趋势[4-7]。 合理配施氮、磷、钾肥能不同程度地增加大豆产量[7-11]。但前人的研究多集中在密度、肥料等单因素对大豆产量和品质的影响方面， 综合考虑栽培密度和氮磷钾肥对大豆产量效应的研究较少。 本市大豆主栽品种莆豆5 号， 系莆田市农业科学研究所以泉豆7 号为母本、 特大粒 1 号为父本进行有性杂交选育的高产高蛋白春大豆品种[1]。 为探索该品种适宜的密度和肥料组合， 本研究选用莆豆5 号为材料，设置种植密度，氮、磷、钾肥四因素二次通用旋转组合设计试验， 旨在为大豆高产高效种植提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验品种为莆田市农业科学研究所选育的高蛋白大豆品种莆豆5 号（闽审豆2014001），试验肥料分别为四川泸天化股份有限公司生产的尿素 （总氮≥46.2%）、 广东广业云硫矿业有限公司生产的过磷酸钙（P2O5≥12.0%）、唐山三孚硅业股份有限公司生产的硫酸钾（K2O≥52%）。

1.2 试验方法

试验于2022 年3-7 月在莆田市荔城区黄石镇清前村进行。 试验地前茬为花椰菜，土壤为灰埭田，pH 6.3，有机质28.7 g/kg，碱解氮249.4 mg/kg，速效磷25.6 mg/kg，速效钾186.2 mg/kg。 采用二次通用旋转组合设计，即以种植密度（X1）、氮肥施用量（X2）、磷肥施用量（X3）、钾肥施用量（X4）4 个因素为决策变量，莆豆5 号产量（Y）为目标函数[12-15]，具体因素设计水平及编码见表1。 每个组合3 次重复，小区行长5.0 m，畦带沟宽1 m，每小区6 畦，窄畦双行穴播，每穴留苗3 株， 过磷酸钙作为统一种肥，3 月20 日播种， 3 月27 日出苗， 4 月5 日定苗并追施尿素和硫酸钾，其他种植管理方式与当地大田生产一致。 7 月4 日成熟后收获中间4 畦，3 次重复测产取其平均值折算产量。

表1 因素、设计水平及编码

1.3 数据处理

采用WPS 2019 进行数据整理、DPS 7.05[16]进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 大豆产量回归模型的建立及检验

试验方案及大豆产量见表2。分析莆豆5 号产量（Y）与种植密度（X1）、氮肥施用量（X2）、磷肥施用量（X3）、钾肥施用量（X4）四因素的回归模型：

表2 密度、氮肥、磷肥、钾肥设计及产量结果

由表3 可知，回归模型（1）失拟性检验F1=1.299、P=0.309 4>0.05，未达到显著水平，则认为回归模型对试验拟合较好，所建模型与实际相符，可用该模型分析和预测实际生产的结果； 回归检验F2=7.225，P=0.000 3<0.01，达极显著水平，说明该方程可进行优化分析。 根据方差分析密度、氮肥、磷肥、钾肥之间互作的回归方程不显著，剔除项简化后的回归模型：

表3 方差分析

2.2 模型因素的效应分析

从回归模型（1）一次项偏回归系数b绝对值判断，b4（105.472 56）>b1（91.765 00）>b2（80.093 33）>b3（67.290 00），即在-2≤X≤2 的水平范围内，4 个因素对大豆产量的影响大小顺序为钾肥施用>种植密度>氮肥>磷肥，且4 个因子均为正向效应，钾肥施用量是影响莆豆5 号产量的首要因素。 将回归模型（2）中其他3 个因素变量固定于0 水平降维后，得到4 个单因子的偏回归子模型，见公式（3）~（6）。

4 个方程的曲线图见图1。 在本试验肥料用量范围内， 各因子对产量的影响均呈先升后降的抛物线型，在-2≤X≤2 的水平范围内，当X1=1，即种植密度为27.00 万株/hm2时产量最高，达2 648.32 kg/hm2，随着密度的增加产量下降；当X2=0.5，即氮肥施用量为25.00 kg/hm2时产量最高，达2 633.80 kg/hm2，随着氮肥施用量增加产量也将呈下降趋势；当X3=0.5，即磷肥施用量为50.00 kg/hm2时产量最高， 达2 618.71 kg/hm2，随着磷肥施用量的增加， 产生负效应导致大幅度减产； 当X4=0.5， 即钾肥施用量为62.25 kg/hm2时产量较高，达2 640.21 kg/hm2，继续施用钾肥也将引起产量下降。 综上利用最优回归模型（2）进行分析，模拟寻优大豆最高理论产量的组合为X1=1、X2=0.5、X3= 0.5、X4=0.5，即种植密度为27.00 万株/hm2，氮肥25.00 kg/hm2、磷肥50.00 kg/hm2、钾肥62.25 kg/hm2，理论上可获得2 711.32 kg/hm2的高产。

图1 不同种植密度和氮、磷、钾肥料施用量下莆豆5 号的产量

2.3 最佳农艺组合分析

根据生产实际， 采用寻优的频数分析法寻求出获得期望产量的综合栽培措施范围组合， 供生产上直接使用。 各变量取值在-2≤X≤2 内， 莆豆5 号目标产量>2 400 kg/hm2，经模拟共有90 个组合方案，由表4 可知，莆豆5 号产量达2 400 kg/hm2以上，其决策变量的最佳农艺措施组合为种植密度25.82 万～26.98 万株/hm2、 氮肥施用量23.48～27.19 kg/hm2、磷肥施用量43.38～49.52 kg/hm2、 钾肥施用量60.50～68.93 kg/hm2。

表4 莆豆5 号产量＞2 400 kg/hm2 的农艺措施

3 讨论与结论

本研究采用二次通用旋转回归组合设计方法，进行种植密度、氮肥施用量、磷肥施用量、钾肥施用量对莆豆5 号产量影响田间试验， 建立了莆豆5 号种植密度、 氮磷钾肥施用量与大豆产量关系的数学回归模型， 所建立的回归模型与实际情况拟合程度高；4 种栽培因素对莆豆5 号产量影响程度表现为钾肥施用量>种植密度>氮肥施用量>磷肥施用量，且都为正效应。 因此在生产种植过程中，需更注意钾肥的施用量及安排合理的种植密度。

在本研究条件下， 种植密度为1 水平， 氮肥、磷肥和钾肥施用量均为0.5 水平下， 即种植密度27.00 万株/hm2、氮肥25.00 kg/hm2、磷肥50.00 kg/hm2、钾肥62.25 kg/hm2， 莆豆5 号的最大理论产量可达2 711.31 kg/hm2。 经过计算寻优的频数分析法得出，莆豆5 号获得2 400 kg/hm2以上产量的综合配套农艺措施： 种植密度25.82 万～26.98 万株/hm2、 氮肥施用量23.48 ～27.19 kg/hm2、 磷肥施用量43.38 ～49.52 kg/hm2、钾肥施用量60.50～68.93 kg/hm2。 因此，在推广种植莆豆5 号过程中， 根据前茬作物和田块肥力， 首先需增施钾肥， 钾素能增强植株茎秆的韧性，提高抗倒伏能力及抗病能力[17]；其次，适当控制种植密度， 影响大豆高产的配套栽培技术关键因素为种植密度，莆豆5 号属分枝紧凑型品种，适宜均植[18]，同时平衡施用氮肥和磷肥， 有利于根瘤的形成和生物固氮， 改善植株对氮素营养的吸收， 提高产量。以上栽培措施与传统粗放式栽培方式相比， 主要是增施钾肥、 控制种植密度。 传统栽培方式种植密度大且施肥不均衡、 不施或少施钾肥， 植株表现为茎秆纤细、 长势不良。 由于气候条件、 土壤肥力、 生产水平等不同， 在实际示范推广应用过程中， 需要根据当地的环境条件采取合理的农艺措施， 以期获得理想的产量。