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有机肥对大豆生产效应研究进展

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  摘 要:本文综述了有机肥在改善大豆农艺性状、提高产量和品质、改善大豆土壤理化性状、提高土壤养分、增加土壤酶活性及土壤微生物活性等方面的研究进展,以期为大豆生产中合理、高效施用有机肥提供理论依据,以达到既能提高大豆产量和品质,又能培肥土壤的效果,实现大豆产业的可持续发展。
  关键词:大豆;有机肥;产量和品质;培肥土壤
  大豆原产于我国,是我国主要的油料和粮食作物之一,进口大豆因其“质优价廉”的特点,对我国大豆生产造成了巨大冲击。因此,如何促进我国大豆提质增效,应对国际市场,越来越受到研究者的重视。施肥是大豆生产的重要环节,直接影响大豆产量及品质的提高,但盲目过量的施肥不仅导致肥料利用率降低、土壤板结、河流及地下水污染等一系列问题,更会造成大豆品质和生产效益降低。如何推进大豆产业与生产环境的协同发展,已成为当前大豆生产中亟待解决的问题。
  一、有机肥对大豆植株效应的影响
  大豆不同于其他粮食作物,其生长发育过程中对氮、磷、钾、钙、镁等元素的需求量较高。且大豆自身具有固氮作用,能将空气中氮转化成被植物吸收利用的铵态氮,研究表明,大豆通过共生固氮作用能为其生长提供40%~60%氮。在大豆生产中施用有机肥,不仅能补充土壤中大豆生长发育所需要的多种营养元素,还能促进大豆根瘤菌繁殖和根瘤的形成,提高大豆固氮能力,减少氮素的施用。
  (一)农艺性状
  施用有机肥能有效改善大豆的农艺性状。有机肥施入土壤后会促进大豆对水分和矿质离子的吸收和运输,通过水分和养分的高效利用改善大豆物理环境,从而增加大豆株高、荚数,提高大豆根系活力及生长速度,增加大豆地上部干物质的积累。生物有机肥是一种新型的有机肥料,具有高效、无害、无污染等特点,施用生物有机肥不仅能增加大豆茎粗、根数、根长及根瘤菌数量和质量,同时还能促进大豆根系结瘤,提高大豆固氮能力,增加大豆植株中氮含量,改善大豆氮营养。有机无机配施是农业生产中较常用的施肥方式之一,氮磷钾化肥与有机肥配施能促进大豆茎、叶、豆荚等生长,提高大豆植株氮积累量及氮利用率,在盛花期增施有机肥,还能提高大豆根长密度和根鲜重。此外,有机肥对大豆生长发育的改善效果受肥料配施比例影响较大。沼肥也是一种良好的有机肥料,沼肥与氮磷钾化肥配施能增加大豆株高、茎粗、叶面积、根瘤菌数。
  (二)产量
  大豆产量主要由大豆株荚数、荚粒数、百粒重等指标决定。研究表明,施用有机肥能显著提高大豆产量。有机肥增产效果受多种因素的影响,如有机肥种类、施肥量及配施比例等。有机肥施用后可通过影响产量构成因子,提高大豆产量,原因可能在于有机肥施入土壤后能够分解释放出有机酸和部分微量元素,其中有机酸可溶解土壤中部分难溶性磷、钾,提高磷、钾有效性,而微量元素如硼等可直接影响大豆生殖生长,从而促进大豆对养分的吸收和籽粒发育,提高大豆产量。
  (三)品质
  有机肥对大豆品质的影响主要体现在大豆籽粒蛋白质和脂肪含量方面。大豆中蛋白质含量占总量的40%左右,脂肪含量占20%左右。研究表明,有机肥单施或与化肥配施能提高大豆蛋白质含量,降低脂肪含量,且随着有机肥施用比例的增加,蛋白质含量表现为不同程度的增加,脂肪含量相应下降,蛋白质和脂肪总量呈增加趋势,但当有机肥用量达750kg/hm2后,再增加用量对蛋白质和脂肪含量影响不明显。
  (四)病害
  大豆病害主要有根腐病、疫霉病、红冠腐病等,严重影响大豆产量和品质。
  二、有机肥对大豆土壤效应的影响
  (一)土壤理化性状
  土壤理化性状是反映土壤质量的重要指标,主要包括土壤容重、土壤含水量、土壤孔隙度、土壤团聚状况等,土壤容重越小,土壤越疏松,表明土壤结构越好。有机肥入土分解会产生胡敏酸等物质,使土壤胶结成团聚体,疏松土壤结构,降低土壤容重。有机肥能调节土壤水分,维持土壤酸碱平衡。通过研究大豆根际环境发现,有机无机复混肥能提高土壤pH和大豆固氮菌的活性,进而改善土壤理化性质。
  (二)土壤养分
  土壤养分是评价土壤肥力最直接的指标,有机肥中含有多种营养元素,为大豆的生长发育提供所需的氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰等养分。有机肥施入土壤后不仅能提高大豆土壤有机质含量,还能增强大豆土壤对氮的供给,提高氮利用率,减少氮流失,有机肥还能促进无机磷向有效态磷转化,改善大豆土壤供磷水平。且有机肥能促进速效氮、速效钾等速效养分的释放。
  (三)土壤酶活性
  土壤酶能促进土壤中一系列生化反应和物质代谢,改善土壤质量。研究大豆土壤根际酶活性能揭示土壤生物活性的变化规律,反映土壤肥力变化特征。其中土壤脲酶与土壤中氮代谢密切相关,能促进土壤中各类含氮有机中间产物转化成有效态氮,为大豆生长发育提供氮源;土壤磷酸酶能催化土壤中有机磷酸酯类物质转化成易被植物吸收利用的无机磷酸盐;土壤过氧化氢酶则能催化過氧化氢分解成水和氧气,解除过氧化氢对大豆根系的毒害作用;土壤蔗糖转化酶参与土壤中碳水化合物的转化与循环,与土壤有机质、微生物数量及呼吸强度相关。不同有机肥对大豆土壤酶活性的影响大致相同。
  (四)土壤微生物
  土壤微生物是土壤生态系统中最活跃的部分,参与土壤中碳、氮、磷等营养元素的转化与循环,与土壤肥力密切相关。有机肥能增加大豆根际有益微生物数量,促进土壤中有益微生物的繁殖,从而抑制病菌生长,减轻有害菌对大豆根部的危害。大豆不同生育期,土壤微生物数量也会发生一定的变化,在大豆整个生育期内,施用有机肥可明显增加土壤中细菌、真菌及放线菌数量,且土壤细菌数量在不同生育期的动态变化趋势与土壤微生物总数动态变化趋势一致,有机无机配施处理的土壤微生物总数和细菌总数大于单施化肥处理,并在结荚期达到最大,成熟期又明显下降,而长期施用有机肥处理的放线菌数量在整个生育期内变化并不明显。
  三、展望
  有机肥的施用对大豆生产具有重要作用,直接施用有机肥或使用有机肥替代部分化肥配施,不仅可以减少化肥和农药的使用,降低大豆生产成本,提高品质和产量,还能提高土壤养分含量,改善土壤理化性质和土壤生态环境。但在大豆实际生产中还需注意:①有机肥种类繁多,不同有机肥其养分含量、碳氮比、功能菌的含量及种类等均不同,生产中要综合考虑大豆品种、有机肥种类、土壤类型、气候条件等因素因地制宜地施用有机肥,以促进大豆生长,改善和维持土壤地力;②有机肥料与化肥配施更能有效促进大豆产量和品质的提高及土壤肥力性状和土壤生态环境的改善,因此在生产中要注重有机肥与化肥的配合施用,同时注意肥料配施的比例,以有效促进大豆的生长发育及土壤培肥。目前关于大豆施用有机肥的研究较多,从发展趋势看,根据大豆的需肥特性开发研究大豆专用有机肥及对大豆病虫害具有防治效果的新型生物有机肥仍是未来大豆有机肥研究的重点,删除进一步加强大豆有机肥土壤生态效应的研究,缓解施肥给环境带来的压力,以促进大豆产业的可持续发展。
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