有机肥施用及合理密植提高黄淮海地区夏大豆光系统性能与籽粒产量

摘要

[目的]氮素合理投入与作物合理增密种植之间的协调关系被普遍认为是挖掘作物增产潜力的重要措施之一.研究无机有机氮肥配合施用和不同种植密度条件下夏大豆光系统性能及产量差异,进而提出最佳施氮形式和密度组合模式,为黄淮海地区夏大豆的高产高效优质生产提供理论基础及科学依据.[方法]田间试验于2018—2020年在山东农业大学农学实验站进行,供试夏大豆品种为'齐黄34' (QH34).采用完全随机区组设计,试验设置4个密度水平,分别为90000株/hm2 (D1)、120000株/hm2 (D2)、150000株/hm2 (D3)、180000株/hm2 (D4),D1仅于2018年种植,D4仅于2019和2020年种植.设置不施氮肥对照 (N0) 和3个等氮量氮肥处理:单施尿素 (U)、单施腐熟鸡粪 (M)、尿素与鸡粪氮各占50％ (UM).测定各处理夏大豆产量及产量构成因素,花后叶片含氮量,净光合速率 (Pn) 及叶绿素荧光诱导动力学曲线 (OJIP曲线),分析大豆功能叶片 (主茎倒四叶) 光系统Ⅱ (PSⅡ) 性能,PSⅡ对单位氮素的利用差异,以及Pn和PSⅡ,Pn/SLN和单位氮素对PSⅡ的贡献能力之间的相关性.[结果]施氮肥显著提高了大豆产量,且4个密度水平下,M和UM处理的大豆产量均显著高于U处理,UM处理在2018年D1、D2、D3密度的大豆产量均显著高于M处理,UM和M处理在2019年高密度处理 (D4) 差异不显著,在2020年D2、D3、D4密度下均无显著差异.从产量分析,密度为D2或D3更有利于黄淮海地区大豆的生产.在相同密度条件下,施氮肥可以显著提高叶片Pn、PSⅡ的供体侧(Wk)、受体侧 (Vj) 和PSⅡ对光能的吸收 (PIABS)、捕获 (ΦPo)、能量转化 (ΦEo) 及电子传递活性 (Ψo);有效提高单位氮素对PSⅡ的贡献能力 (ΦPo/SLN、Wk/SLN、Vj/SLN、ΦEo/SLN、Ψo/SLN).2018年各处理大豆的光合效能表现为UM > M > U,随着种植年份的增加,UM和M处理之间差异逐渐缩小,到2020年时二者之间差异不显著.在同一肥料条件下,密度处理之间光合效能指标无显著差异.Pn和PSⅡ,Pn/SLN和单位氮素对PSⅡ的贡献能力均呈显著正相关,且施氮肥显著提高了Pn和PSⅡ的相关性,以UM处理效果最好.而在相同肥料处理条件下,随着密度的增加,Pn和PSⅡ的相关性降低但无显著差异.施氮肥后PSⅡ性能的改善是Pn和大豆产量提高的主要原因.[结论]在黄淮海地区,稳定的有机肥投入与中高种植密度的结合更有利于大豆的高产高效优质.夏大豆多年连续种植模式下,可将夏大豆密度提高到150000株/hm2 (D3),重视有机肥氮的投入,在开始施肥的第1～2年,以一半尿素一半鸡粪为佳,之后改为单施腐熟鸡粪即可满足大豆的高产需求.