不同生物有机肥配施化肥对大豆植株生长、抗病及产量的影响

朱宝国,匡恩俊,滕占林,孟庆英,王囡囡,冯浩原,邱 磊,高雪冬,张春峰

(1.黑龙江省农业科学院佳木斯分院,黑龙江佳木斯 154007;2. 黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所,哈尔滨 150086;3. 佳木斯市绿色食品发展中心,黑龙江佳木斯 154002)

0 引 言

【研究意义】黑龙江省是我国农业大省[1]。但耕地土壤还存在不合理耕作现象,土壤质量有所下降[2],化肥施用还有不合理之处[3],土壤板结,微生物群体单一,容易发生病害而影响产量。【前人研究进展】生物有机肥是一种兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料,施用生物有机肥能够提高土壤有机质[4],改善土壤理化性状,增强土壤保肥供肥的能力,缓解长期使用化肥造成的土壤板结[5-6],生物有机肥中有益微生物进入土壤后与土壤中微生物形成相互间的共生增殖关系,抑制有害菌生长并转化为有益菌,起到群体的协同作用[7-8],有益菌在生长繁殖过程中产生大量的代谢产物,促使有机物的分解转化,能直接或间接为作物提供多种营养和刺激性物质,促进和调控作物生长发育,达到提高作物产量的目的[9-10]。生物有机肥还能够提高土壤孔隙度,改善土壤结构[11],增加有益菌和土壤微生物及种群[12-13],提高土壤质量。在作物根系形成的优势有益菌群能抑制有害病原菌繁衍,增强作物抗逆抗病能力[14]。【本研究切入点】目前大田作物肥料来源主要依靠化肥,生物有机肥的应用面积较小,需研究生物有机肥对大豆植侏生长、抗病及产量的影响。【拟解决的关键问题】设置常规设施与不同生物有机肥配施化肥处理,研究不同生物有机肥配施化肥对大豆生长发育、抗病性、产量及其效益的影响。研究生物有机肥配施化肥在大豆生产上的应用效果,为生物有机肥配施化肥的科学施用提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2019～2020年在黑龙江省农业科学院佳木斯分院试验地进行,土壤类型为草甸黑土,前茬为玉米,基本养分指标为有机质24.2 g/kg、pH 6.35、碱解氮125.60 mg/kg、有效磷76.43 mg/kg、速效钾182.46 mg/kg。

供试尿素(浩良河生产,N 46%),磷酸二铵(广西鹿寨化肥有限责任公司,N18%,P2O546%),氯化钾(白俄罗斯产,K2O 60%)。山大沃丰生物有机肥(山西大学应用化学研究所提供),有效活菌数≥0.2×108/g,有机质≥25%,N+P2O5+K2O≥6%。三龙生物有机肥(佳木斯市三龙科技有限公司研制生产),有效活菌数≥0.2×108/g,有机质≥25%。大豆保根菌(黑龙江省农垦科学院农畜产品综合利用研究所研制生产),有效活菌数≥0.2×108/g,有机质≥25%。大豆复合保根菌剂(大豆保根菌颗粒喷BRF1菌剂)。BRF1(由东北地理研究所提供)。供试大豆品种2019年为和丰55,2020年为垦丰17。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

采用小区试验,随机区组排列,设置5个处理、3次重复。每小区5行,行宽0.65 m,行长6 m,面积19.5 m2,采用人工点播种植,每穴单粒,株距5 cm。处理1(T1):常规施肥:磷酸二铵150 kg/hm2,尿素60 kg/hm2,氯化钾50 kg/hm2。处理2(T2):常规施肥+山大沃丰生物有机肥30 kg/hm2。处理3(T3):常规施肥+三龙生物有机肥30 kg/hm2。 处理4(T4):常规施肥+大豆保根菌剂30 kg/hm2。处理5(T5):常规施肥+大豆复合保根菌剂30 kg/hm2。所有肥料作为底肥1次性施入,5月初人工播种,10月收获,各处理封闭除草一致。

1.2.2 测定指标

春季播种前取土,采用土壤农化分析方法[15],测定土壤基础肥力。于大豆苗期和盛花期各小区取20株植株样,测定地上干重、根干重、根瘤干重和根瘤数,地上干重、根干重和根瘤干重采用烘干法测定。收获期测定产量及其构成因素,根据用量及当年市场平均价格计算肥料成本值,粮食产值和效益值,效益值=粮食产值-肥料成本值。大豆根腐病的病害分级标准,参照辛惠普等[16]方法。根腐病发病率(%)=发病样本数/调查样本总数×100%,根腐病病情指数(%)=∑(级数×各级病株数)/(调查总株数×最高病级数)×100%。

1.3 数据处理

运用SPSS Statistics 19软件进行数据统计,利用LSD、Duncan检验0.05和0.01水平上的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 不同生物有机肥配施化肥对大豆苗期生长的影响

研究表明,与常规施肥相比,不同生物肥配施化肥处理显著提高了苗期大豆的地上部干物质、根干重、根瘤数,干物质提高幅度为5.31%～12.86%,根干重提高幅度为10.35%～20.24%,根瘤数提高幅度为12.34%～26.75%,显著提高大豆的根瘤数和根瘤干重。与常规施肥相比,不同生物肥降低了根腐病发病率,降低幅度为5.90～9.57个百分点;降低病情指数,降低幅度为5.40～6.55个百分点,但各生物肥配施化肥处理之间差异不显著,以处理3植株性状效果最好,处理5防根腐病效果最好。表1

表1 2019年大豆苗期不同处理下植株性状及抗病性变化

2.2 不同生物有机肥配施化肥对大豆盛花期生长的影响

研究表明,在大豆盛花期测定植株地上部干物质和地下部干物质及根瘤个数,不同生物肥配施化肥处理植株性状与常规施肥相比差异都达到了显著水平,地上部干物质提高幅度为6.64%～9.87%,根干重提高幅度为10.25%～14.10%,根瘤干重提高幅度为16.7%～50.0%,根瘤数提高幅度为12.5%～37.5%,以处理3(T3)效果最好。在常规施肥基础上配施生物肥能够促进作物对养分吸收,促进大豆的生长和根瘤的形成。表2

表2 2019年大豆盛花期不同处理下植株性状变化

2.3 不同生物有机肥配施化肥对大豆产量及其构成因子的影响

研究表明,不同生物肥配施化肥处理与常规施肥对比,显著提高了大豆的株高、株荚数、株粒数、百粒重和大豆产量,2019年大豆产量提高幅度为7.25%～8.67%,2020年大豆产量提高幅度为6.50%～8.82%,不同处理与对照相比差异达到显著水平,各生物肥配施化肥处理间差异不显著,以处理3(T3)增产效果最明显,生物有机肥配施化肥能够促进大豆生长发育及籽实的形成,提高大豆产量。表3,表4

表3 2019年不同处理下大豆产量及其构成因子变化

表4 2020年不同处理下大豆产量及其构成因子变化

2.4 不同生物有机肥配施化肥对大豆肥料成本及大豆产值的影响

研究表明,在生物有机肥用量相同的情况下,液体肥料成本高于固体肥料成本,不同生物肥配施化肥处理均提高了大豆的产值,以处理3(T3)最高,2019年和2020年大豆产值分别高于常规施肥1 186.16和1 155.65 元/hm2;不同生物有机肥配施化肥处理都增加了大豆效益值,以处理3(T3)效益值最高,2019年和2020年与常规施肥相比效益值分别增加1 066.16和1 035.65元/hm2。表5,表6

表5 2019年不同肥料成本及大豆产值

表6 2020年不同肥料成本及大豆产值

3 讨 论

黑龙江省是我国大豆的主要产区,主要集中在黑龙江省北部第四、五、六积温带,大豆重迎茬现象严重,病害频发[17],生物有机肥里面的有益微生物能够改善作物根际微生物群,提高植物的抗病虫能力。张静等[18 ]研究表明生物有机肥能够显著降低大豆红冠腐病的发生,防效在80%以上,台莲梅等[19 ]研究表明微生物菌剂能够抑制大豆根腐病的发生,当浓度适宜时,防效可达70%以上,以上研究均表明生物有机肥对大豆的病害有很好的防治效果。但研究主要是生物有机肥单施对不同作物病害的防效,而研究不同之处是在常规化肥施用下,配施30 kg/hm2生物有机肥对大豆根腐病防效,结果表明也有明显的抑制作用,降低了根腐病发病率,降低幅度为5.90～9.57个百分点;降低病情指数,降低幅度为5.40～6.55个百分点,有效的降低了根腐病的发生,在根腐病容易发生地区,施肥应当配施生物有机肥一同施入,能够减轻根腐病的发生。

有机肥的施入,能够提高土壤有机质含量,改善土壤质量,从而促进大豆生长发育,提高干物质和根瘤数[20],田艳洪等[21]研究表明,不同有机肥用量能够提高大豆干物质,促进根瘤生长,有机肥用量为15 t/hm2配施50%常规化肥效果最好,李鸣雷等[22]研究表明,施用有机无机复混肥能延长大豆生育期、提高大豆的株高、单株荚数、单株粒数、百粒重产量等。研究是在常规施肥的基础上配施30 kg/hm2的生物有机肥,结果与上述研究有相同之处,不同生物有机肥配施化肥提高了大豆的地上部和地下部干物质积累量,促进大豆根瘤形成,与常规施肥相比,差异达到显著水平。提高大豆产量构成因素及产量,2019～2020年产量提高幅度分别为7.25%～8.67%和6.50%～8.82%,差异达到显著水平。但不同生物有机肥之间差异不显著。

研究在施用化肥的基础上配施一定量生物有机肥,既保证了作物对养分的需求,又改善了土壤质量,降低了投入成本。在生物有机肥用量为30 kg/hm2条件下,配施化肥既节省了成本,又活化了土壤,提高了土壤肥力,提高作物产量。研究表明在生物有机肥30 kg/hm2的用量下配施化肥均不同程度地增加了粮食产值和效益值,且效益值最高提高1 066.16元/hm2。

4 结 论

不同生物有机肥配施化肥能够提高大豆苗期和盛花期大豆的地上部干物质和地下部干物质,地上部干物质提高幅度为5.31%～12.86%,地下部干物质提高幅度为10.35%～20.24%,提高了根瘤数和根瘤重,差异达到显著水平;生物有机肥配施化肥处理显著降低了苗期根腐病发病率、病情指数;秋季收获测产,生物有机肥配施化肥处理提高了大豆的产量构成因素及产量,2019～2020年产量提高幅度分别为7.25%～8.67%和6.50%～8.82%,不同处理与对照相比差异达到显著水平;不同生物有机肥配施化肥处理均提高了大豆的产值和效益值,2019～2020年效益值最高增加1 066.16元/hm2。不同生物有机肥30 kg/hm2用量下配施化肥,以三龙生物有机肥效果最好。