施肥水平和栽培密度对大豆产量及品质的影响

1401-sh46125施肥水平和栽培密度对大豆产量及品质的影响第一章绪论1.1研究的目的和意义大豆是我国最大的食用油籽消费品种，消费量正在快速增长，近两年我国大豆消费量达到年平均6450万t左右，其中进口高达年平均5500万t，占消费总量的85%，随着世界大豆生产的发展以及全球经济的影响，世界大豆生产及市场面临着整体面积减少，单产增加，总产持平，库存减少，需求增加，价格高涨，供需紧张的局面[1]。中国已成为全球最大的大豆进口国。大豆含有40%的蛋白质、20%的脂肪、10%的水分、5%的纤维和5%的灰分,是人们推崇的健康食品之一。大豆中亚油酸和亚麻酸的含量也比较高,同时还含有能促进人体激素分泌的维生素E和大豆磷脂。此外,大豆中铁、磷等多种元素的含量也比较丰富。大豆经加工制作出的多种豆制品,是高血压、动脉硬化、心脏病等心血管病人的有益食品。它的营养价值很高,是数百种天然食物中较受营养学家推崇的食物[2]。近年来，由于玉米种植效益高，市场对新品种的研发和推广积极性很高，单产提高明显，而大豆由于效益较低，新品种研发推广力度很小，导致单产水平提高很慢，从而进一步影响大豆种植效益。以2009年为例，全球玉米单产达到5257.50kg/hm2，比2000年增加660.00kg/hm2，增幅达14.4%，大豆单产仅为1627.5kg/hm2，比2000年还低26.25kg/hm2，相当于1993年的单产水平，同时，也远低于当年世界大豆单产平均水平2542.50kg/hm2，美国等主要大豆主产国的单产平均水平为2925.00kg/hm2左右。因此，我国非转基因大豆增产仍有较大潜力[3]。从大豆生长情况看，东北主产区气候条件总体有利于大豆生长，部分地区遇干旱天气导致单产减少。我国大豆生产成本明显增加，种植比较效益低。2011年大豆生产成本继续增加。据黑龙江省农业信息中心对1250个农户调查表明，由于2011年尿素、磷酸二铵、钾肥和复合肥等生产资料比2010年分别上涨3%、20%、12%和20%，人工上涨幅度达到30%左右，大豆种植成本增长幅度较大，影响大豆效益[4]。在东北主产区，大豆和玉米是主要的争地粮食作物。两者的比较效益直接影响农户的种植结构。但从长远看，随着经济的复苏和大豆新用途、新产品的开发，大豆需求量还将继续增加，供大于求的形势将会改变，大豆价格将逐步回升。虽然因品质、单产、间接生产成本等方面的原因，东北地区大豆难以与进口大豆竞争，但通过资金和政策扶持，改善大豆基础设施和生产条件，探索栽培措施、合理密植、充分发挥资源优势，提高大豆单产和品质，将大大提高国产大豆的市场竞争力。随着人们生活水平的提高，对大豆的需求日益多样化，同时大豆也是植物油及植物蛋白的重要来源，大豆品质变得越来越重要[5]。黑龙江省是我国的粮食生产大省和主产区之一，大豆种植面积占耕地面积的30％以上，大豆产量占全省粮食产量的2／3左右，大豆产值占农业总产值的30％左右。新的形势要求大豆生产在保持数量稳定的情况）下，对大豆的品质提出了更高的要求。为了提高大豆的品质,在选择优质品种的同时,还可以通过改善其生态条件来提高其品质。我省大豆收获时品质差，百粒重及整齐度等商品品质低，极大地影响了我省大豆在国际上的竞争力。研究探讨提高我省大豆品质的关键生产技术，对进一步提高我省大豆生产水平、增强市场竞争力有重要的现实意义[6]。黑龙江垦区具有得天独厚的地理优势,位于北纬45度寒冷地带,适宜大豆生长,肥料和栽培密度是影响大豆生长发育的重要影响因子，对大豆个体发育、群体调控、产量和品质形成起到关键作用。合理的栽培密度是取得大豆高产的必要条件，密度过稀达不到预期的株数，很难取得高产，而密度过大则容易造成个体发育不良而减产。[7]肥料中以氮、磷、钾肥对大豆产量和品质的影响最为重要。并且大豆的根瘤菌可以固氮，对作物轮作至关重要，是用地养地不可缺少的作物。随着农村经济的发展和生产条件的改善，种植户在追求大豆产量时一味以增施氮肥为主要手段，然而在一定范围内增施氮肥能起到增产作用，超过一定的施氮量不仅会造成减产而且造成肥料浪费和环境污染。因而，我们通过在本地区选择高产、稳产、抗性强的垦丰23大豆品种，选择适宜的种植密度和合理施用肥料进行试验，具有协调大豆产量与品质和增加农民种豆经济效益的现实意义。纵观本文的课题研究具有十分重要的理论价值与实践意义，大豆是重要的优质植物蛋白和植物油来源。因此在培育高产优质大豆新品种的同时,研究其高产优质的配套栽培技术尤为重要。适宜的配套栽培技术不但可以提高大豆的产量,而且会使优质品种保持较高的油份及蛋白含量。大豆生产是群体生产,不同的群体密度对大豆个体的生长、发育和产量影响不同。建立合理的田间群体结构,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之一。东北地区已经选育出一批高产大豆品种，总结出多套成熟的先进栽培技术，也有一批高产典型，黑龙江省农垦的土地资源占有较大优势，通过技术创新，不断提高单产和品质，探索降低成本，提高生产效益之路。当前探索研究大豆品种的适量施肥和适宜密度的最佳组合，总结经验，只要加快推广，大豆单产和品质可以进一步提高，潜力巨大。逐渐推进高产大豆规模化种植、专业化生产、产业化经营，全面提高东北高产大豆的竞争力。1.2国内外研究动态自二十世纪六十年代以来，世界大豆生产迅速发展。播种面积是衡量大豆种植业重要地位的主要因素。从世界范围来看，大豆种植的集中度非常高，主要集中在北美洲的美国、南美洲的巴西和阿根廷、亚洲的中国和印度等少数几个国家。以上五个主产国大豆种植面积占全世界的85%-90%，总产量占全世界的85%-90%，单产高出世界平均水平5%-10%。1.2.1施肥量对大豆产量的影响有关氮、磷、钾肥对大豆产量影响的研究与报道很多。对氮、磷、钾肥的施用量的确定说法不一，各地区有所不同，而且不同品种也得出不同结论。目前，我国大豆生产上普遍存在着氮、磷、钾肥用量大，施肥时期不合理等问题，一方面影响了大豆产量的提高和品质的改善，另一方面，浪费了肥料，降低了肥料利用率，污染了环境，控制氮、磷、钾肥用量，提高氮、磷、钾肥利用率是当前大豆生产上亟待解决的问题，尤其以氮肥最为主要，化学氮肥施入土壤后，由于施肥、灌水方式不当而被作物吸收利用的只占其施入量的30%~35%。大部分氮肥经各种途径损失于环境之中，导致土壤和地下水污染及河流和湖泊水质的富营养化，这不仅破坏了水生生物的正常生长条件，引起鱼类的死亡，同时也严重危害着人类的健康（尹娟，2005）。氮肥利用率低不仅造成资源浪费，增加生产成本，同时也加重了环境的面源污染。如何在不降低单产的前提下，减少氮肥用量，提高氮肥利用率，是近10年来国内外研究的热点问题。李永孝研究指出,氮、磷、钾肥对大豆子粒蛋白质和油脂含量影响明显,都有一个适值,过高或过低都使品质下降[8],曹小娣认为适期播种有利于提高品质和增加产量,大豆优化施肥,即适量少施氮,增施磷钾锌硼肥可提高大豆产量和油分含量[9]。王继月研究了优质杂交冬油菜新品种湘杂油763在6种不同密度和5种不同施肥水平下,籽粒产量和N、P2O5、K2O、S、B吸收量的变化。结果表明,无论密度高低籽粒产量均随着施肥量的增加而增加,但是高密度条件下的增加幅度小于低密度条件;施肥量较低时籽粒产量随着密度的增加而增加,高施肥量高密度条件下反而下降[10]，朱洪德待认为合理的氮、磷、钾营养水平及其配比,能够协调土壤营养供应,促进大豆对养分的吸收和根瘤固氮,从而有利于大豆品质的改善[11]。1.2.2施肥水平对大豆品质的影响关于氮磷钾营养配施对大豆产量和品质的影响，沈润平1指出，氮磷钾不同营养水平及配比与单株分枝数，单株荚数及单株粒重的关系最为密切，合理施肥主要是增加单株分枝数，单株荚数和粒数，从而提高产量，但施肥水平过高或配比不合理，增产效果差甚至减产；同时还指出，氮磷钾配施处理蛋白质含量提高2.25%～2.41%，脂肪含量也略有增加，且提高籽粒中磷钾含量，平均提高11.9%和47.8%。苗兴芬等人以高油品种东农46为试验材料，研究表明氮磷钾施用量分别为50㎏/hm2，85㎏/hm2，25㎏/hm2时，既保证蛋白质的产量，又可提高油分含量，充分发挥高油品种的品种特性。王志新2认为，氮肥对蛋白质含量的影响较大，磷钾肥对脂肪含量的影响较大；氮、磷、钾肥总量的增加，有助于蛋白质含量的提高，从偏低时期到较高时，使脂肪含量增加但两者均有一个适量施肥，含量最佳的情况3。对此国外也早有研究，Shusker和Graham[63]认为提高大豆含油量，氮、磷、钾的结合是必要的。1.2.3栽培密度对大豆产量的影响中国的人均耕地面积只占世界的40%多，勤劳的中国人民用占世界7%的耕地养活占世界22%的人口，为我国粮食安全和社会稳定做出了巨大贡献。大豆是我1闫晓艳，刘凯，李立波.窄行密植条件下大豆合理行距与密度的研究.耕作与栽培，2000，（1）：13～262[25]武丽石，吕桂兰，王文斌.大豆新品种辽豆9号最佳种植密度及播期研究.辽宁农业科学，1998，（5）：42～433李小红.湘春豆17号主要栽培因子与农艺性状关系的探讨.湖南农业科学,2000，（6）：10～11国重要的粮食作物，随着我国人口的不断增长，保证大豆的高产稳产则显得尤为关键，追求大豆持续增产也成为我们永远关注的主题。国外学者对大豆密度与产量的关系作了系统研究，意大利是世界大豆单产最高的国家，平均单产为3759.2kg/hm2，采取平播密植，行距45～50cm，密度40万株/hm2左右[12]。美国库帕[13]教授提出平作密植的高产栽培技术是：行距17cm，密度是56.2万株/hm2。日本北海道大豆高产栽培技术是：行距60cm、株距20cm、保苗16.6～19.5万株/hm2[14]。由此看来，要提高大豆单产，需要一定的密度作保证。各国各地因品种、气候、土壤等生态条件的不同，种植密度也有很大差异。提高大豆产量和品质是我们不断探索的方向,宁海龙等认为[15]种植密度对大豆油脂和蛋白质含量的影响程度因品种而异,朱洪德等人[16]研究了不同种植密度和施肥水平对高油大豆品质性状的影响。结果表明,高油大豆的油脂含量随着种植密度的降低和施肥水平的升高而升高,蛋白质含量则相反；王志新等[17]研究结果表明:播种密度和施肥水平对高油大豆品种产量影响显著，随密度的增加和常规施肥量提高，高油大豆产量呈先上升后下降的变化趋势;不同密度和施肥水平对高油大豆油分含量影响达极显著水平，随着密度的增加油分含量下降明显，随着施肥量的增加油分含量先上升后下降;密度和施肥量互作对产量及油分含量影响显著。与李思同等[18]的研究结果相同。最佳播种密度为A2(25万株·hm－2)，产量达2928．00kg·hm－2;最佳的施肥水平为B4(磷酸二铵120kg·hm－2，尿素40kg·hm－2，氯化钾30kg·hm－2)，大豆产量达2908．57kg·hm－2。石绍河等[19]研究不同肥料施肥量和种植密度对大豆新品种绥农30产量的影响，建立了产量与种植密度和肥料之间的数学模型。结果表明：绥农30高产栽培的施肥方案为密度33.28万株/hm2，磷酸二铵、尿素、硫酸钾施用量分别为165.90.75.93、90.93kg/hm2。密度管理是影响大豆产量的重要栽培措施之一。，密植可以增加有效株数和叶面积指数，提高光能利用率，进而增加大豆群体产量。诸多研究表明，优良的品种、合理的密度和适当的肥力对大豆产量起着决定性的作用。该试验着重研究种植密度和施肥量对不同分枝类型大豆产量的影响，旨在为大豆高产栽培提供理论依据。1.2.4栽培密度对大豆品质的影响大豆子粒中蛋白质和脂肪含量一般约占40%和20%左右,是大豆最重要的组成部分,其含量是衡量大豆品质的重要指标。对大豆子粒的蛋白质和脂肪积累,国内外学者做了大量的研究，基本上明确了大豆子粒的蛋白质和脂肪含量既受品种的基因型制约,也受气候条件、栽培措施的影响。大豆作为高蛋白、高脂肪含量作物,其品质受到