不同栽培密度和施肥量对大豆农艺性状和产量的影响.pdf

山东农业大学学报(自然科学版),2023,54(4):517-522VOL.54 NO.4 2023Journal of ShandongAgricultural University(Natural Science Edition)doi:10.3969/j.issn.1000-2324.2023.04.006不同栽培密度和施肥量不同栽培密度和施肥量对对大豆农艺性状和产量大豆农艺性状和产量的影响的影响徐东进1,2,童孟军1,2*1.浙江农林大学数学与计算机科学学院,浙江 杭州 3113002.浙江省林业智能监测与信息技术研究重点实验室,浙江 杭州 311300摘摘 要要:为探索不同施肥量和不同栽培密度的组合对大豆农艺性状和产量的影响，以期提升大豆栽培生产效率，在保护生态环境的同时获得较高的大豆产量。本文以鲜食秋大豆品种萧农秋艳为试验材料，考察不同栽培密度（10，15，20 万株hm-2）和氮肥施用量（75，112.5，150 kghm-2）组合对大豆光合性能，农艺性状和产量的影响。结果表明：在栽培密度为 15 万株hm-2，氮肥施用量为 112.5 kghm-2处理下，萧农秋艳大豆产量较高，农艺性状较好，光合性能较强。较常规氮肥施用量减少 25%，配合适当增加栽培密度的措施，萧农秋艳大豆产量较高，植株光合效率较高，农艺性状优良，且对生态环境友好。关键词关键词:大豆;栽培密度;施肥量;农艺性状;产量中图中图法法分类号分类号:S565.1文章标识码文章标识码:A文章编号文章编号:1000-2324(2023)04-0517-06Effects of Different Cultivation Densities and Fertilizing AmountonAgronomic Traits and Yield of SoybeanXU Dong-jin1,2,TONG Meng-jun1,2*1.School of Mathematics and Computer Science/Zhejiang A&F University,Hangzhou 311300,China2.ZhejiangProvincialKeyLaboratoryofForestryIntelligentMonitoringandInformationTechnologyResearch,Hangzhou311300,ChinaAbstract:To explore the influence of different fertilizer application amount and cultivation desity combinations onagronomic 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,agronomictraits and yield were investigated in different combinations of cultivation desity(100,150,200 thousand plantshm-2)andfertilizer application amount(75,112.5,150 kghm-2).The results showed that the Xiaononghongyan soybean obtainedhigher yield,better agronomic traits and stronger photosynthetic performance in the condition of cultivation density 150thousand plantshm-2and nitrogen fertilizer application amount 112.5 kghm-2.In sum,decrement nitrogen fertilizer by 25%combined increased cultivation density could obtain higher yield and better agronomic traits in Xiaonongqiuyan,and befriendly to ecological enviorment.Keywords:Soybean;cultivation density;fertilizer application;agronomic trait;yield大豆是重要的粮食与经济作物，是人类最重要的植物蛋白与脂肪来源之一，也是我国进口量最大的农产品之一，在世界食品加工行业和饲料行业中占有重要的地位。大豆在我国已有五千多年的栽培历史，为了满足人口日益增长对大豆的需求，大豆产量需要进一步提高。由于国内大豆产量偏低，我国大豆大部分需要依赖国外进口，自给率不足 15%，提高国内大豆种植产量，保障中国粮食安全，已成为当前亟待解决的问题。大豆的生产受品种遗传特性、气候环境条件及栽培措施等诸多因素的共同影响。在众多栽培措施中，栽培密度和施肥处理是影响产量高低的两大重要因素。大豆产量依靠群体获得，通过合理密植来构建优势群体结构，平衡荚数、粒数和粒重等产量构成要素，最大限度地提高大豆群体的环境资源利用效率，进而获得高产和稳产的结果。不同栽培密度处理导致大豆收获株数和总粒数及产量的差异。栽培密度的改变影响大豆植株的形态构建产生，而形态上的差异能使大豆光环境改变，继而影响产量和产量构成。半矮秆品种与窄行密植技术结合使大豆栽培获得了超高产1,2。收稿日期收稿日期:2022-12-24修回日期修回日期:2023-02-09基金项目基金项目:国家自然科学基金:基于林下无人机遥感的关键森林参数提取研究(32271869)第第 1 作者作者简介简介:徐东进(1997-),男,硕士研究生,研究方向:粮食产量预测、农林资源大数据与智能决策.E-mail:*通讯通讯作者作者:Author for correspondence.E-mail:518山东农业大学学报(自然科学版)第 54 卷大豆是需肥量较多的作物，合理施用氮磷钾肥可以有效提高大豆产量和品质。施肥是农业生产中增产稳产的主要农业措施之一3。由于作物养分的主要来源是肥料，故其对作物营养代谢与循环至关重要，进而影响农作物产品的产量和品质4。在大豆生产中，常用的肥料包括化肥中的氮肥、磷肥、钾肥或氮磷钾一定比例的复合肥，且在生产实践中存在肥料施用量大，有效期短，利用率低的问题，过量施肥还会对生态环境造成负面影响，因此合理施肥且提高肥料利用效率是目前广泛关注的重要问题。氮肥是影响大豆产量的主导因子，大豆产量随施氮量的增加先增加后减小5，不同施肥量对大豆产量具有一定的影响。本研究探索不同施肥量和不同栽培密度的组合对大豆产量的影响，以期提升大豆栽培生产效率，在保护生态环境的同时获得较高的大豆产量。1材料与方法材料与方法1.1材料材料供试大豆Glycine max(L).Merr品种为鲜食秋大豆品种萧农秋艳，大豆种子购自浙江勿忘农种业股份有限公司。供试氮肥为农业生产中常用的尿素（N46%），购自石家庄大地丰肥业有限公司。试验点的土壤为浅紫泥田，前茬为早稻，土壤营养和理化指标分别为：pH 值 7.31，有机质含量46.6 gkg-1，全氮含量 0.305%，速效钾含量 173 mgkg-1，有效磷含量 22.5 mgkg-1，土壤容重 1.08mgm-3。1.2试验设计试验设计2022 年 8 月 10 日播种，每穴播种 4 粒种子，第 1 张复叶展开后进行定苗，定苗后每穴留 2 棵苗。试验采用裂区设计，种植密度为主区，施肥量为裂区，3 次重复。设 3 个种植密度水平，即 10万株hm-2（D1），15 万株hm-2（D2）和 20 万株hm-2（D3）；3 个尿素施肥水平，即 75 kghm-2（N1，减少 50%施肥量），112.5 kghm-2（N2，减少 25%施肥量），150 kghm-2（N3，生产施肥常量）。小区长 10 m，宽 2 m，小区面积 20 m2。行距 0.5 m，2 行区，重复 3 次。每小区同时施用 1.5 kg 磷肥，其他栽培管理措施及病虫害防治措施等按当地常规生产实践进行。1.3测定项目及方法测定项目及方法1.3.1 光合性能指标的测定 于花期、结荚期和鼓粒期 3 个生育时期，每个小区随机选取 5 株大豆植株，选取晴天上午 8:0010:00 时，采用活体叶绿素测定仪（SPAD 502）测定样株倒 3 叶的 SPAD 值。采用 Li-cor 6800 便携式光合仪测定大豆植株倒 3 叶的净光合速率（Pn）。用打孔称重法测定大豆的叶片面积，并计算大豆的叶面积指数（LAI）。1.3.2 生物量与肥料积累量的测定 于花期、结荚期和鼓粒期，每个小区随机选取 5 株大豆植株，将茎秆、叶片、叶柄、籽粒等组织器官分别装入纸袋内，在 105 下杀青 1 h，80 C 下烘干，直至恒重，之后称量大豆植株的干物质质量，用于测量植株对肥料的吸收积累量。肥料积累量=植株地上部干物质量元素吸收总量。1.3.3 产量及农艺性状的测量 于成熟期，每个小区随机选取 10 株长势一致的植株，自然风干后考种，测定百粒重、单株荚数、单株粒数、株高、结荚高度等农艺性状指标。每个小区取中间 2 行，每行5 m 进行小区测产，面积为 5.0 m2，计算小区籽粒产量（含水量按 13.5%计算），最终折算成公顷产量。1.4数据处理方法数据处理方法试验所得数据结果采用 DPS 7.05 软件进行分析处理，试验所得数据结果均为 3 次重复重复的平均值，数据结果在 P0.05 水平下进行最小显著性差异测试。采用 Origin Pro 8.0 软件和 Excel 软件制作图表。第 4 期徐东进等:不同栽培密度和施肥量对大豆农艺性状和产量的影响5192结果与分析结果与分析2.1不同栽培密度和施肥量组合对大豆叶片叶绿素含量的影响不同栽培密度和施肥量组合对大豆叶片叶绿素含量的影响由图 1 可知，不同栽培密度和施肥量处理组合对大豆叶片叶绿素含量影响各异。在相同的栽培密度处理下，随着施氮肥量的增加，大豆叶片叶绿素含量逐渐增加。在相同施肥量处理下，随着栽培密度的增加，大豆叶片叶绿素含量呈现先增加后降低的变化趋势。D2N3 处理的大豆叶片 SPAD 值最高，与 D2N2 处理和 D1N3 处理相比差异不显著。D3N3 处理的大豆叶片 SPAD 值显著低于 D2N3处理。综上可以看出，在中等栽培密度条件下，减氮 25%的施肥量处理大豆叶片 SPAD 值与常规施肥量的大豆叶片 SPAD 值差异不显著；而在较高的栽培密度处理下，不同施氮量处理大豆叶片 SPAD值均显著降低。图图 1 不同栽培密度和施肥量组合对大豆叶片叶绿素含量的影响不同栽培密度和施肥量组合对大豆叶片叶绿素含量的影响Fig.1InfluenceofdifferentcombinationsofcultivationdensityandfertilizerapplicationamountonSPADvalueofsoybeanleaf2.2不同栽培密度和施肥量组合对大豆叶片净光合速率的影响不同栽培密度和施肥量组合对大豆叶片净光合速率的影响由图 2 可以看出，不同栽培密度和施肥量组合处理对大豆叶片净光合速率的影响各不相同。在相同栽培密度条件下，随着氮肥施用量的增加，大豆叶片净光合速率呈逐渐增加的变化趋势，但 N2处理与 N3 处理差异明显减小，差异均未达到显著水平。在施氮量相同的条件下，中等栽培密度的处理大豆叶片净光合速率较高，其次是低栽培密度处理，高栽培密度处理的大豆叶片净光合速率最低。D2N3 处理、D2N2 处理和 D1N3 处理大豆叶片净光合速率较高，三者之间没有显著差异，D3N1处理大豆叶片净光合速率最低，显著低于其他的栽培密度和施肥量组合处理。图图 2 不同栽培密度和施肥量组合对大豆叶片净光合速率的影响不同栽培密度和施肥量组合对大豆叶片净光合速率的影响Fig.2Influenceofdifferentcombinationsofcultivationdensityandfertilizerapplicationamountonnetphotosyntheticrateofsoybeanleaf2.3不同栽培密度和施肥量组合对大豆叶片叶面积指数的影响不同栽培密度和施肥量组合对大豆叶片叶面积指数的影响由图 3 可以看出，不同栽培密度和施肥量组合处理对萧农秋艳大豆幼苗叶面积指数的影响各不相同。在低栽培密度和中等栽培密度条件下，随施氮肥量的降低，萧农秋艳大豆的叶面积指数呈降低趋势；而在高栽培密度条件下，随施氮肥量的降低，萧农秋艳大豆的叶面积指数呈先升高，后降低的变化趋势。在较低施氮肥量的条件下中等栽培密度萧农秋艳大豆幼苗叶面积指数较高，在正常520山东农业大学学报(自然科学版)第 54 卷施氮肥和轻微减量施氮肥的条件下，高栽培密度处理的萧农秋艳大豆幼苗叶面积指数最低，而低栽培密度处理和中等栽培密度处理萧农秋艳大豆幼苗叶面积指数差异不大，均高于高栽培密度处理。图图 3 不同栽培密度和施肥量组合对大豆幼苗叶面积指数的影响不同栽培密度和施肥量组合对大豆幼苗叶面积指数的影响Fig.3Influenceofdifferentcombinationsofcultivationdensityandfertilizerapplicationamountonleafareaindexofsoybeanseedling2.4不同栽培密度和施肥量组合对大豆农艺性状的影响不同栽培密度和施肥量组合对大豆农艺性状的影响由图 4 可以看出，不同栽培密度和施肥量组合处理对萧农秋艳大豆株高的影响各不相同。在相同的施氮肥量处理条件下，随着栽培密度的增加，萧农秋艳大豆株高逐渐增加；在相同栽培密度条件下，随着施氮肥量的减少，萧农秋艳大豆株高先降低，后升高的变化趋势。D3N1 处理下萧农秋艳大豆株高最高，D1N2 处理下萧农秋艳大豆株高最小，D1N2 处理的萧农秋艳大豆株高比 D3N1 处理的萧农秋艳大豆株高低 6.4%。图图 4 不同栽培密度和施肥量组合对大豆株高的影响不同栽培密度和施肥量组合对大豆株高的影响Fig.4Influenceofdifferentcombinationsofcultivationdensityandfertilizerapplicationamountonplantheightofsoybean由图 5 可以看出，不同栽培密度和施肥量组合处理对萧农秋艳大豆主茎节数的影响各不相同。在相同的施氮肥量处理条件下，随着栽培密度的增加，萧农秋艳大豆主茎节数呈先增加，后降低的变化趋势；在相同栽培密度处理条件先，随施肥量的减少，萧农秋艳大豆主茎节数呈降低趋势。D2N2处理和 D2N3 处理萧农秋艳大豆主茎节数最多，D1N1 和 D1N1 处理萧农秋艳大豆主茎节数较少。图图 5 不同栽培密度和施肥量组合对大豆主茎节数的影响不同栽培密度和施肥量组合对大豆主茎节数的影响Fig.5Influenceofdifferentcombinationsofcultivationdensityandfertilizerapplicationamountonnodesinstemofsoybean第 4 期徐东进等:不同栽培密度和施肥量对大豆农艺性状和产量的影响521由图 6 可以看出，不同栽培密度和施肥量组合处理对萧农秋艳大豆分枝数的影响各不相同。在相同的施氮肥量处理条件下，随着栽培密度的增加，萧农秋艳大豆分枝数呈逐渐降低的变化趋势；在中等栽培密度和高栽培密度处理条件下，随施肥量的减少，萧农秋艳大豆分枝数呈先升高后降低的变化趋势，在低栽培密度处理条件下，萧农秋艳大豆分枝数随施但肥量的减少而降低。D1N3 处理萧农秋艳大豆分枝数最多，D3N1 处理萧农秋艳大豆分枝数较少。图图 6 不同栽培密度和施肥量组合对大豆分枝数的影响不同栽培密度和施肥量组合对大豆分枝数的影响Fig.6Influenceofdifferentcombinationsofcultivationdensityandfertilizerapplicationamountonbranchingnumberofsoybean2.5不同栽培密度和施肥量组合对大豆产量和产量相关性状的影响不同栽培密度和施肥量组合对大豆产量和产量相关性状的影响由表 1 可知看出，不同栽培密度和施肥量组合处理对萧农秋艳大豆产量和产量相关性状的影响各不相同。在相同的施氮肥量处理条件下，随着栽培密度的增加，萧农秋艳大豆的单株有效荚数、每荚粒数和百荚质量呈先升高后降低的变化趋势，百粒鲜质量的变化没有明显规律；在相同栽培密度处理条件下，随施肥量的减少，萧农秋艳大豆单株有效荚数、每荚粒数和百荚质量呈降低的变化趋势，百粒鲜质量的变化没有明显的规律。由不同栽培密度和施肥量组合处理对萧农秋艳大豆影响结果可以看出（表 1），D2N2 处理的产量最高，达到 10 192.5 kghm-2，D1N1 处理的产量最低，仅为 10 184.5 kghm-2。可见，在较低栽培密度条件下减量施用氮肥对萧农秋艳大豆产量具有不利影响，在中等栽培密度条件下，减量 25%施用氮肥，有利于萧农秋艳大豆的高产栽培。表表 1 不同栽培密度和施肥量组合对大豆产量和产量相关性状的影响不同栽培密度和施肥量组合对大豆产量和产量相关性状的影响Table 1 Influence of different combinations of cultivation density and fertilizer application amount on yield andyield-related traits of soybean处理Treatment单株有效荚数Pods per plant每荚粒数Seeds per pod百荚质量/g100-pods weight百粒鲜质量/g100-seeds weight产量/(kghm-2)YieldD1N124.21.7251.666.910184.5D1N224.61.8252.466.710188.4D1N324.71.9253.266.110189.2D2N125.11.8254.165.310190.6D2N225.91.9254.266.510192.5D2N325.41.9255.666.410191.3D3N125.01.7252.164.810191.4D3N225.31.8253.466.610192.1D3N325.41.8254.366.110191.53讨讨 论论作物的生产依靠的是作物群体，通过适当增加作物种植密度，提高作物群体光能截获和利用效率，依靠群体生产力发挥作物增产潜力，从而实现提高作物产量的目标。张凡等研究了种植密度对小麦干物质积累分配与抗倒性能的影响，并分析了种植密度与小麦产量形成的关系，结果发现过高的种植密度反而导致小麦产量的降低，不同地区种植小麦，应在分别探求适宜栽培密度。安麦 1241和安麦 1350 安阳县柏庄镇的适宜栽培密度为 150 kghm-2，产量可达 9 633.33 kghm-2和 9 996.30522山东农业大学学报(自然科学版)第 54 卷kghm-2。王慧等的研究结果表明，种植密度在较大程度上影响着玉米的产量及品质，若想确保高产和优质，必须配套规范化管理及适宜的玉米种植密度，否则极易出现玉米产量降低和品质不佳等相关问题。徐其海通过研究发现，棉花生长发育的优劣与种植密度有着紧密的联系，棉花的种植密度与个体棉花生长情况在一定范围内呈负相关趋势，确定适宜的栽培密度是确保棉花高产和优质的一个重要方面。杨富军等以吉花号和吉花 19 花生品种为材料，考察了栽培密度对花生成苗情况、植株性状和产量的影响，结果表明随花生种植密度的增加，吉花号和吉花 19 的分枝数、单株结果数和单株荚果产量均相应下降，饱果率、果重、百果重和百仁重呈先增加后降低变化趋势，出苗率、保苗率、主茎高、侧枝长和出仁率则表现相对稳定。以上前人研究结果均表明，探索适宜的栽培密度，是保证作物高产的重中之重。本研究结果表明，随着萧农秋艳大豆栽培密度的增加，产量呈现出现增加后降低的变化趋势，中等栽培密度（15 万株hm-2）是适宜萧农秋艳大豆高产的较优种植密度。倪日群等研究了不同氮肥施用量对泰两优 217 稻谷产量和稻米品质的影响，结果表明随着氮肥施用量的不断增加，泰两优 217 有效穗数先增后降，成穗率下降，结实率也呈下降趋势；泰两优 217的产量随氮肥施用量的增加，表现为先上升后下降的趋势。可见适宜的氮肥施用量，也是保障水稻高产的一项重要栽培措施。季贞希对甜玉米品种耘甜 8 号的研究结果表明，当氮肥施用量超过 100kghm-2时，穗重对氮肥施用量的正响应程度将显著减弱，这一结果也说明，过多施用氮肥，对作物增产并无好处。本研究结果表明，较常规施肥减量 25%的氮肥施用量，可以保障萧农秋艳大豆的高产，且减施的化肥还可以减轻农业生产对生态环境的影响，符合生态发展的理念。4结结 论论本研究结果表明，萧农秋艳大豆的适宜栽培密度为 15 万株hm-2，适宜的氮肥施用量为 112.5kghm-2，较常规氮肥施用量减少 25%，在此栽培密度和氮肥施用量组合下，萧农秋艳大豆产量较高，植株光合效率较高，农艺性状优良，且对生态环境友好。参考文献参考文献1Cooper RL,Mendiola T,SMartin SK,et al.Registration of Apexsoybean J.Crop Science,2003,43:15632赵团结,盖钧镒,李海旺,等.超高产大豆育种研究的进展与讨论J.中国农业科学,2006,39(1):29-373刘玉颖,沈 丰,杨劲峰,等.长期施肥棕壤大豆产量的演变及土壤氮素分布特征J.中国农业科学,2023,56(10):1920-19344宁海龙,胡国华,李文滨,等.氮磷钾底肥对大豆蛋白质含量的效应J.大豆科学,2006(3):288-2935孙振宁,李 晶,段兴武,等.氮磷钾施肥水平对大豆产量及性状的影响J.作物杂志,2012,27(5):135-1396张 凡,周其军,薛 鑫,等.种植密度对小麦干物质累积分配与抗倒性能的影响及其与产量形成的关系J.江苏农业科学,2023,51(11):60-677王 慧,杨德臣.玉米种植密度与产量品质的关系分析J.黑龙江粮食,2022,231(8):33-358杨富军,高华援,刘海龙,等.不同类型花生等行距种植密度与产量关系研究J.花生学报,2016,45(2):49-539倪日群,林 华.不同氮肥施用量对泰两优 217 稻谷产量和稻米品质的影响J.杂交水稻,2022,37(3):126-12910 季贞希,崔玉涛,陈昊东,等.氮肥施用量对甜玉米糖分含量及农艺性状的影响J.中国农学通报,2021,37(6):30-36