宁夏医科大学学报稿件信息
不同磷肥对大豆农艺性状、光合特性及产量的影响
李冰1 蔡光容1,2 刘雅1 齐德强1 郑殿峰1,2,* 冯乃杰1
（1黑龙江八一农垦大学农学院，黑龙江大庆，163319；2国家杂粮工程技术研究
中心，黑龙江大庆，163319；云天化东北分院）
摘要： 【目的】 磷是大豆生长发育和产量形成不可或缺的元素之一。研究不同磷肥对大豆的农艺性状、光合特性及产量的影响，旨在为磷肥的合理施用及提高大豆产量提供科学依据。 【方法】 于2017年在黑龙江省讷河市嫩江县鹤山农场试验基地进行，供试大豆品种为黑河43，设5个处理（见材料与方法），作为底肥一次性施用。于大豆R1、R2、R4、R5、R6期取样，共取5次，进行株高、茎粗、地上部干物质积累的测定。在鼓粒期进行大豆叶片SPAD值、光合特性指标的测定，大豆成熟期测定产量。 【结果】通过试验发现，在鼓粒期，D1处理比CK高9.1%。在鼓粒期，D3处理对提高大豆茎粗具有显著的效果，D3处理下的大豆地上部单株干物质积累量比CK高58.29%。说明D3处理对提高大豆各部位干物质积累有一定的效果。不同磷肥处理均在一定程度上促进了大豆鼓粒期的光合作用。其中D2处理的大豆叶片SPAD值、净光合速率（Pn）、气孔导度(C)、蒸腾速率(Tr)均在不同程度上增加了大豆的光合作用，从而提高了大豆D2处理的单株荚数和单株粒数。其中D2处理比对照增加10.65%。 【结论】 本试验研究结果表明，因施用不同磷肥，初步筛选出了对大豆产量提高有较好效果的D2处理，证明了施用不同磷肥处理对提高大豆光合效应及其产量方面具有发展的潜力。
关键词：大豆；农艺性状；光合特性；产量
中图分类号：S482.8; S565.1 文献标识码：A
Effects of Different Phosphatic Fertilizers on Agronomic Characters, Photosynthetic Characteristics and Yield of Soybean
LI Bing1, CAI Guang-Rong1,2, ZHAENG Dian-Feng1,2,* , FENG Nai-Jie1,
（1 Agronomy of College, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China; 2 National Coarse Cereals Engineering Research Center, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China）
Abstract:【Objectives】Phosphorus is one of the indispensable elements for soybean growth and yield formation. The effects of different phosphate fertilizers on the agronomic traits, photosynthetic characteristics and yield of soybean were studied to provide a scientific basis for rational application of phosphate fertilizer and improvement of soybean yield. 【Methods】In 2017, the Heshan Farm Test Base in Nenjiang County, Nehe City, Heilongjiang Province was carried out. The tested soybean variety was Heihe 43 and five treatments (see materials and methods) were set up as a single application of the base fertilizer. The soybeans were sampled at R1, R2, R4, R5, and R6 for a total of 5 times, and the plant height, stem diameter, and dry matter accumulation in the shoots were measured. The SPAD value and photosynthetic characteristics of soybean leaves were measured at the grain-blown stage, and the yield was determined at the soybean maturity stage. 【Results】 It was found through experiments that D1 treatment was 9.1% higher than CK in the blast stage. In the granule stage, D3 treatment had a significant effect on increasing soybean stem diameter. The dry matter accumulation of soybean in the shoot above D3 was 58.29% higher than that of CK. It is indicated that D3 treatment has certain effects on improving the dry matter accumulation in various parts of soybean. Different phosphate fertilizer treatments promoted the photosynthesis of soybean during the grain-forming period to some extent. The SPAD value, net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (C) and transpiration rate (Tr) of D2 treated soybean leaves increased the photosynthesis of soybean to different extents, thus improving the soybean pod D2 treated single pod. Number and number of seeds per plant. Among them, D2 treatment increased by 10.65% compared with the control. 【Conclusion】 The results of this experiment indicate that D2 treatment with good effect on soybean yield has been screened out due to the application of different phosphate fertilizers, which proves that the application of different phosphate fertilizer treatment has potential for improving the photosynthetic effect and yield of soybean.
Key words: soybean; agronomic traits; photosynthetic characteristics; yield
大豆(Glycine max L) 是我国主要的粮食和油料作物。矿质养分在大豆籽粒及植株中浓度较高，大豆生长发育过程对氮、磷、钾、等元素的需求量较多[1]。其中磷是大豆植株生长发育和产量形成不可或缺的元素之一，磷元素参与植物体内的各种生化过程，磷可以促进植物的生长发育和新陈代谢[2-3]。因此，磷的吸收和积累对大豆的生长和产量起着决定性的作用。蔡柏岩[4]等试验结果表明，磷含量在不同大豆品种的植株存在受磷肥的显著影响，磷在生育期对大豆植株有严重影响。
贺振昌[5]试验结果表明，磷积累对于出苗期至结荚期来讲相对缓慢，结荚期后明显加快。吴明才等[6]研究指出，在充足的磷供应情况下，大豆磷素积累高峰出现在结荚期、鼓粒期。磷在大豆植株体内是可以移动的并且能够再利用的。即使盛花期停止了磷的供应，也不会严重影响产量。磷素不但可以改变植株内部的生理特性，而且还会对植株表型特征产生很大作用。缺磷导致细胞分裂、光合作用降低，减缓了植株生长，叶片短小，光合速率低[7]，抑制植株的生长和根系固氮能力[8]。梁银丽[9]对小麦的研究指出，磷是通过改善植物体内水分关系，促进根系的吸收等作用间接地影响植物的光合作用。光合作用是干物质主要来源[10]，光合速率高低是决定大豆品种能否有较高产量的直接原因之一[11-13]。Ashley等[14]和Morrison等[15]研究得出，大豆产量和光合速率之间的关系呈显著正相关。在一定范围内，磷肥可显著影响大豆植株干物质积累的规律，适当的施入磷肥可以显著地提高碳水化合物在大豆植株体内的运输，有利于增加大豆植株干物质的积累、叶绿素含量及光合产物的转运和营养物质的在分配，提高大豆产量[16]。
在生育期间给大豆充足的磷素营养，可加速光合磷酸化过程，对叶片营养物质的运输有促进的作用。合理施用磷肥可提高大豆叶片的光合能力，促进大豆营养器官的生长和干物质的积累和分配[17-18]。因此，合理施肥已经成为农业生产中焦点的问题。本文通过施用磷肥对大豆的农艺性状、光合特性及产量的影响进行了分析，旨在为磷肥的合理施用及提高大豆产量提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
供试大豆品种为黑河43，生育期约105 d，由黑龙江省讷河市嫩江县鹤山农场垦丰种业提供。
1.2 供试肥料
CK：普通二铵(505.7 g/m2)+尿素(58.47 g/m2)+氯化钾(225.11 g/m2)
D1：富硫磷二铵(505.7 g/m2)+尿素(58.47 g/m2)+氯化钾(225.11 g/m2)，其中总S≥10%。
D2：硝基黄腐酸二铵(505.7 g/m2)+尿素(58.47 g/m2)+氯化钾(225.11 g/m2)，其中黄腐酸≥2%。
D3：腐殖酸二铵(505.7 g/m2)+尿素(58.47 g/m2)+氯化钾(225.11 g/m2)，其中腐殖酸≥3%。
1.3 试验地基本情况
试验于 2017 年在黑龙江省讷河市嫩江县鹤山农场试验基地进行。有效积温在2000~2300 ℃之间，无霜期在115~120 d，年降雨量500~600 mm。土壤类型为黑土，0~20 cm耕层土壤基础养分状况见表1。
表1 0~20 cm耕层土壤基础养分
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项目 |
碱解氮 （mg·kg-1） |
有效磷 （mg·kg-1） |
速效钾（mg·kg-1） |
pH |
有机质 （g·kg-1） |
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含量 |
141.8 |
81.21 |
180.00 |
6.30 |
1.34 |
1.4 试验设计
本试验采用大田方法，完全随机区组设计，挑选大小均匀一致的种子，于5月24日进行播种，4个处理，4 次重复，垄宽 0.65 m，小区为6行区，行长5 m，区间过道 0.5 m，小区面积为 19.5 m2，共16个区。各项田间管理同大田。
1.5 测定项目
1.5.1形态指标 株高、干物质量 从始花期、盛花期、始荚期、始粒期、鼓粒期取样，共取5次，每次选取12株，带回室内，选择长势均匀一致的10株进行形态指标的测定，将叶片、叶柄、籽粒、荚皮分开包装，在105℃ 烘箱中杀青半小时，在65℃下烘干称重。
1.5.2 叶绿素相对含量（SPAD值）测定 于大豆鼓粒期（R6），采用SPAD-502型叶绿素仪测定大豆功能叶片（倒三叶）的SPAD值，每个处理测定4株，4次重复，取平均值。
1.5.3光合参数测定 于大豆鼓粒期（R6），选择大豆功能叶片（倒三叶），用CID-340便携式光合测定仪测定叶片的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（C）和胞间CO2浓度（Ci），每个处理测定4株，4次重复，取平均值。
1.5.4 产量及其产量构成因素测定 于大豆 R8 期进行收获。收获时，每个小区选取1m2 的大豆植株，在从中选取具有代表性的 10 株进行株高、单株荚数、单株粒数和百粒重的测定 ，按下列公式计算产量：
产量（Kg/hm2）=单株粒数×百粒重（g）×公顷株数/100000
1.6 数据处理
采用Microsoft Excel 2013进行数据整理， SPSS 19进行方差分析，Origin 9.1进行绘图。
2 结果与分析
2.1 不同磷肥对大豆株高的影响
如图1所示，不同磷肥对大豆株高所表现的动态趋势变化有所不同，呈逐渐上升的趋势。在始花期，D2处理下的大豆株高与CK相比无显著性差异，且表现为D2>CK>D1>D3。在盛花期，D3处理下的大豆株高略低于CK，D2处理下的大豆株高略高于CK，且无显著性差异。在盛荚期，D1处理的大豆株高与同期CK相比差异显著，比CK增加了85.65%，D2处理和D3处理与CK相比无显著性差异。随着生育进程的推进，在鼓粒期，D1处理、D2处理和D3处理下的大豆株高与CK相比分别高9.1%、8.2%、6.5%。说明D1处理有增加大豆株高的作用.
图1 不同磷肥对大豆株高的影响
Fig.1 Effects of different phosphate fertilizers on plant height of soybean
[注（Note）：CK：普通二铵+尿素+氯化钾；D1：富硫磷二铵+尿素+氯化钾；D2：硝基黄腐酸二铵+尿素+氯化钾；D3：腐殖酸二铵+尿素+氯化钾；同期内标以不同字母的值在P=0.05 水平上差异显著，下同。]
Note：CK: ordinary diammonium + urea + potassium chloride; D1: dilute phosphorus diammonium + urea + potassium chloride; D2: dinitrotoluene nitroxamate + urea + potassium chloride; D3: diammonium humate + Urea + Potassium chloride; the internal standard of the same period with different letter values at the P=0.05 level difference is significant, the same below.
2.2 不同磷肥对大豆茎粗的影响
由图2可知，在始花期中，D1处理、D2处理、D3处理下的大豆茎粗显著低于CK。在盛花期中，D2处理下的大豆茎粗显著高于CK，与CK相比增加了42.73%，且达到了显著差异，而D1处理和D3处理的大豆茎粗与CK相比差异显著。随着生育进程的推进，在始粒期中，D3处理下的大豆茎粗比CK增加了25.56%。而在鼓粒期中，D2处理和D3处理下的大豆茎粗显著高于CK，分别比CK增加了17.45%和19.46%。且D3>D2>D1>CK。由此可见，D3处理对提高大豆茎粗具有显著的效果。
图2 不同磷肥对大豆茎粗的影响
Fig. 2 Effect of Different Phosphate Fertilizers on Stalk Thickness of Soybean
2.3 不同磷肥对大豆地上部单株干物质积累量的影响
由图3可知，不同磷肥对大豆地上部干物质积累的影响不同，不同时期表现也不同。在始花期，D1处理、D2处理和D3处理的地上部单株干物质重显著低于CK。在盛花期中，D2处理的大豆地上部单株干物质积累量显著高于CK，且D2处理单株干物质积累量较CK增加了103.28%，D1处理和D3处理的大豆地上部单株干物质积累量与CK相比无显著性差异。盛荚期中，D1处理的单株干物质积累量与CK相比达到了显著差异。在始粒期和鼓粒期，D3处理下的大豆地上部单株干物质积累量显著高于CK。在鼓粒期中，D1处理、D2处理和D3处理下的地上部单株干物质积累量高于CK，分别比CK高25.25%、22.69%、58.29%。可以看出：不同磷肥对各时期大豆地上部单株干物质积累都有不同程度的增加，说明D3处理对提高大豆各部位干物质积累有一定的效果。
图3不同磷肥对大豆地上部单株干物质积累的影响
Fig.3 Effect of different phosphate fertilizers on dry matter accumulation of single plant in soybean
2.4 不同磷肥对大豆叶绿素含量的影响
叶绿素含量的多少在一定程度上可以反映作物生理活性的强弱[19]。由图1可知，在R6时期，不同磷肥处理的SPAD值在各处理间均表现不同，与CK相比且达到了显著差异。其中，D1处理和D2处理的SPAD值与CK相比，达到了显著差异。不同磷肥处理均显著增加了SPAD值，各处理分别比CK增加了23.13%、24.39%、9.86%，且D2>D1>D3>CK。
可以看出，D2处理的大豆叶片叶绿素含量效果最好。说明叶片中叶绿素含量的多少对后期产量的获得具有重要的意义。
图4 不同磷肥对大豆叶绿素含量的影响
Fig. 4 Effect of different phosphate fertilizers on chlorophyll content of soybean
[注（Note）：同期内标以不同字母的值在P=0.05 水平上差异显著，下同.]
Note：the internal standard varies by letter in the same period at the P=0.05 level, the same .
2.5 不同磷肥对大豆光合特性的影响
由图5-A可知，在R6期，不同磷肥处理下大豆叶片净光合速率与同期CK相比均表现不同。D2处理下的大豆叶片净光合速率与CK相比达到了显著差异，D2处理下大豆叶片净光合速率与其它处理相比为最高，比CK增加了24.39%，且与其它处理之间均达到了显著差异。
由图5-B可知，D1处理和D2处理的大豆叶片气孔导度与CK相比存在显著差异，且两处理与同期CK相比分别增加了28.92%和27.36%。D3处理的大豆叶片气孔导度与CK相比降低了9.29%。大豆叶片气孔导度较CK之间相比依次表现为D1>D2>CK>D3，且达到了显著差异。
由图5-C可知，施用不同磷肥显著增加了D2处理的大豆叶片蒸腾速率，且不同处理之间均表现不同。大豆叶片蒸腾速率在D2处理下较CK增加了12.12%。其中，D3处理下的大豆叶片蒸腾速率与D2处理之间差异显著。D3处理下的大豆叶片蒸腾速率与CK相比显著降低了19.39%。
由图5-D可知，经方差分析可知，P=0.05水平下，施用不同磷肥对大豆叶片胞间CO2浓度与同期CK相比表现不同。其中，D1处理的大豆叶片胞间CO2浓度与CK间相比存在显著性差异，且D1处理的大豆叶片胞间CO2浓度较CK增加了15.14%。D2处理和D3处理的大豆叶片胞间CO2浓度与CK 相比无显著性差异。
图 5 不同磷肥对大豆光合特性的影响
Fig.5 Effects of different P fertilizers on photosynthetic characteristics of soybean
[注(Note）：同期内标以不同字母的值在P=0.05 水平上差异显著，下同。]
Note：R6: Drum phase; the internal standard varies by letter in the same period at the P=0.05 level, the same .
2.4 不同磷肥对大豆产量及产量构成因素的影响
由表2可知，产量及其产量构成因素分析表明：不同磷肥处理下的大豆黑河43的单株荚数和单株粒数、百粒重与CK处理间均表现不同。其中，D1处理和D3处理下的黑河43的单株荚数、和单株粒数与CK相比无显著差异。D2处理的单株荚数和单株粒数分别比对照高了15.24%和6.53%。D2处理下黑河43的单株荚数显著高于D1处理和D3处理。而D2处理下的黑河43的百粒重与CK之间无显著差异，D3处理下黑河43的百粒重与CK处理达到了显著差异。产量在不同处理间表现为：D2>D1>D3>CK。从公顷产量增幅度上看，单株荚数和单株粒数是增加D2处理的主要产量构成因素之一。其中，D2处理比对照增加了10.65%。
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表2 不同施肥量对大豆产量及构成因素的影响 |
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Table 2 Effect of soaking seed on soybean yield and its components |
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品种 |
处理 |
单株荚数 |
单株粒数 |
百粒重 |
产量Kg/hm2 |
