摘要
我国大豆生产自给率低，通过探索大豆氮、磷、钾平衡施肥、大豆不同生育阶段追施腐植酸水溶肥养分调控技术对大豆生产及土壤化学性质的影响，为大豆产量、品质提升和土壤可持续利用提供数据支撑。设置试验： T1：常规施肥（15-15-15）450 kg/hm2 + 腐植酸水溶肥 3.75 L/hm2 （初花期喷施一次）；T2：常规施肥（15-15-15）450 kg/hm2 + 腐植酸水溶肥 3.75 L/hm2 （初花期、结荚期各喷施一次）；T3：配方肥（12-18-15）450 kg/hm2 + 腐植酸水溶肥 3.75 L/hm2 （初花期喷施一次）；T4：配方肥（12-18-15）450 kg/hm2 + 腐植酸水溶肥 3.75 L/hm2 （初花期、结荚期各喷施一次）；T5：常规施肥（15-15-15）450 kg/hm2 + 尿素 150 kg/hm2 （初花期撒施一次）；CK：空白对照（不施基肥 + 初花期喷施一次等量清水），系统分析不同处理大豆养分吸收、生长状况、大豆产量对土壤的依存率，以及土壤化学性质的变化。结果表明：大豆产量表现为 T4>T2>T3>T1>T5>CK，各处理较 CK 增幅 11.88% ～ 25.73%； 大豆籽粒中氮含量均增加，增幅表现为 T4>T2>T3>T1>T5>CK，籽粒中磷、钾元素含量表现为 T1>T5；T4 处理大豆粗蛋白含量较 T1、T2、T3、T5、CK 处理分别增加 1.22%、0.83%、1.34%、4.84%、5.72%；试验期间，施肥处理土壤 pH 及各指标养分等级均未发生改变，与 CK 处理相比，T1、T2、T3、T4 及 T5 处理均可提高土壤养分含量，其中 T4 处理有机质、有效磷、速效钾含量较 CK 增幅最大，分别增加 12.36%、15.03%、15.60%；大豆产量对土壤的依存率表现为 T4<T2<T3<T1<T5<CK，T4 处理大豆产量对土壤的依存率最低，为 79.52%。综上可知，大豆氮、磷、钾平衡施肥结合大豆不同生育阶段追施腐植酸水溶肥养分调控技术可提高大豆产量，改善籽粒品质，增强土壤肥力。
Abstract
The self-sufficiency rate of soybean production in our country was low．By exploring the effects of balanced application of nitrogen，phosphorus，and potassium in soybeans，as well as the application of humic acid water-soluble fertilizer nutrient regulation technology at different growth stages of soybeans，on soybean production and soil chemical properties，technical support could be provided for improving soybean yield，quality，and sustainable soil utilization． Six treatments were set up，including：T1：Conventional fertilization（15-15-15）450 kg/hm2 +humic acid water-soluble fertilizer 3.75 L/hm2 （sprayed once during the initial flowering stage）；T2：Conventional fertilization（15-15-15）450 kg/hm2 +humic acid water-soluble fertilizer 3.75 L/hm2 （sprayed once during the initial flowering and pod setting stages）；T3： Formula fertilizer（12-18-15）450 kg/hm2 +humic acid water-soluble fertilizer 3.75 L/hm2 （sprayed once during the initial flowering stage）；T4：Formula fertilizer（12-18-15）450 kg/hm2 +humic acid water-soluble fertilizer 3.75 L/hm2 （sprayed once during the initial flowering and podding stages）；T5：Conventional fertilization（15-15-15）450 kg/hm2 +urea 150 kg/ hm2 （applied once during the initial flowering stage）；CK：Blank control（no basal fertilizer+spraying an equal amount of water once during the initial flowering period）．The nutrient absorption，growth status，dependence rate of soybean yield on soil，and changes in soil chemical properties of different treatments of soybeans were systematically analyzed．The results showed that soybean yield exhibited the order of T4>T2>T3>T1>T5>CK，with each treatment showing an increase of 11.88%-25.73%，compared to CK；The nitrogen content in soybean seeds increased，ranked as T4>T2>T3>T1>T5>CK． The phosphorus and potassium contents in seeds showed an increase in T1>T5．The crude protein content of T4 soybean increased by 1.22%，0.83%，1.34%，4.84%，and 5.72%，compared to T1，T2，T3，T5，and CK，respectively． During the experiment，there was no change in soil pH and nutrient levels of various indicators in the fertilization treatment． Compared with the CK treatment，T1，T2，T3，T4，and T5 treatments all increases soil nutrient content．Among them， T4 had the largest increase in organic matter，available phosphorus，and available potassium content，with an increase of 12.36%，15.03%，and 15.60%，respectively，compared with CK．The dependence rate of soybean yield on soil showed as T4<T2<T3<T1<T5<CK，with T4 treatment having the lowest dependence rate of soybean yield on soil，at 79.52%．In summary，the balanced application of nitrogen，phosphorus，and potassium in soybeans combined with the application of humic acid water-soluble fertilizer at different growth stages could improve soybean yield，quality，and enhance soil fertility through nutrient regulation techniques.
大豆被誉为“植物蛋白之王”，含有种类齐全的人类必需氨基酸，包括人体不能自行合成的赖氨酸等，是人体最重要的植物蛋白质来源[1]。用大豆蛋白替代动物性蛋白，不仅降低热量摄入，同时大幅度减少了胆固醇和饱和脂肪的摄入量，从而降低人体患慢性疾病的风险。我国大豆生产自给率偏低，进口量位居世界第一。促进国内优质大豆生产，提高大豆供给保障率势在必行[2-4]。
有研究表明，不同地区大豆种植的施肥用量及比例不同，氮、磷、钾平衡施肥对大豆增产效果作用优于单施任何一种肥料[5-6]。大豆植株在整个生育期不同阶段所需养分用量不同，姬月梅等[7]研究表明，大豆开花期、结荚期是养分需求的高峰期，养分充足可提高开花率、结荚率、保花率和保荚率，进而提高大豆产量。可见，施肥是保障大豆高产的必要条件，但大量施用化肥不仅不利于作物高产，甚至会引起土壤质量退化。有机肥可提高土壤肥力，但养分含量低且释放养分速率较慢，单独施用有降低作物产量的风险[8]；传统有机肥结合化肥施用可以提高土壤肥力，进而提高作物产量，但大量施用有可能引起出苗率低、植株贪青晚熟、增加氮素淋失风险等一系列问题[9]。腐植酸生物型叶面肥兼具无机肥的速效性和有机肥的持久性，具有提高作物产量、改善作物品质、提高作物抗逆性的重要作用，是一种多功能绿色无公害肥料。以其作为土壤施肥的补充，有利于农业的可持续发展[10-11]。本研究通过氮、磷、钾平衡施肥结合大豆植株不同生育时期追施腐植酸水溶肥替代常规化肥试验，研究养分调控对大豆产量、品质以及耕作土壤肥力的影响，以期为大豆高产、土壤可持续利用提供科学参考和依据。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验于 2022—2023 年在安徽省农业科学院土壤肥料研究所蒙城县（属黄淮海区）马店试验站进行，试验地块土壤类型为砂姜黑土。土壤基本理化性质：pH 5.26、有机质含量 28.87 g/kg、全氮含量 1.79 g/kg、有效磷含量 66.42 mg/kg、速效钾含量 283.04 mg/kg。
1.2 试验材料
大豆供试品种为‘皖豆 37’，由安徽省农业科学院作物研究所提供。
供试肥料：腐植酸水溶肥（腐植酸≥ 30 g/L、 N+K2O ≥ 200 g/L），由安徽金敦福农业科技有限公司生产；复合肥（15-15-15）、尿素，由安徽司尔特化肥科技有限公司生产；配方肥（12-18-15），由中盐安徽红四方肥业股份有限公司生产。
1.3 试验设计
试验采用随机区组设计，设置 6 个处理，见表1，其中常规施肥为复合肥（15-15-15），每个处理重复 3 次。行距 30 cm、株距 30 cm，每个小区面积为 30 m2 （3 m×10 m），四周设保护行，区间走道宽度为 0.5 m。田间管理按田间试验要求统一管理，试验栽培条件及田间操作一致。
表1大豆田间试验处理方案
1.4 测定项目与方法
1.4.1 土壤化学性质的测定
有机质采用重铬酸钾氧化-容量法测定，全氮采用凯氏定氮法测定，有效磷采用氟化铵-盐酸溶液浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定，pH 采用电位法测定[12]。
1.4.2 大豆植株养分及品质的测定
1.4.3 大豆产量构成及产量的测定
大豆成熟时期，在每个小区除边行外随机选取 10 株进行考种，考种指标为株高、单株有效荚数、单株荚果豆粒数、单株粒数、百粒重。大豆产量按小区实收产量记算。
1.5 数据处理
依存率指作物产量对土壤的依赖程度，也可理解为土壤贡献率。
表2土壤 pH、有机质及各指标养分分级标准
注：土壤养分含量Ⅰ～Ⅵ级分别代表极丰、丰、中等、稍缺、缺和极缺，pHⅠ～Ⅵ级分别代表强碱性、碱性、中性、酸性、强酸性、极强酸性。
采用 Excel2021 进行数据处理，用 SPSS 26.0 对数据进行单因素方差分析和 Ducan 法差异显著性检测（P<0.05）。
2 结果与分析
2.1 不同养分调控技术对大豆产量及其构成性状的影响
从表3可知，T1、T2、T3、T4、T5 处理两年平均大豆产量较 CK 处理分别显著增高 16.86%、 23.87%、22.27%、25.73%、11.88%，这表明该地力条件下，施肥有助于大豆高产。T1、T2、T3、 T4、T5 处理两年平均大豆株高较 CK 处理差异不显著，表明没有因施肥过量引起植株徒长贪青，进而影响产量。T3 较 T1 处理两年平均大豆产量增加 4.63%，T4 较 T2 处理两年平均大豆产量增加 1.50%，表明氮、磷、钾平衡施肥可以提高大豆产量，增产途径主要为增加三粒豆荚数、株粒数。T1较 T5 处理两年平均大豆产量增加 4.45%，表明追肥阶段施用腐植酸水溶肥增产效果优于尿素，增产途径主要为增加大豆有效荚数、株粒数。T2 较 T1 处理两年平均大豆产量增加 6.00%，T4 较 T3 处理两年平均大豆产量增加 1.50%，表明大豆初花期、结荚期均需肥量较大。初花期和结荚期均施用腐植酸水溶肥对大豆增产效果优于只在初花期施用，增产途径主要为增加有效荚数、三粒豆荚数和株粒数。T4 处理两年平均大豆产量为所有处理中最高，较 T1、T2、T3、T5、CK 处理分别增产 7.59%、 1.50%、2.83%、12.38%、25.73%，表明配方肥（12-18-15）450 kg/hm2，结合初花期、结荚期追施腐植酸水溶肥 3.75 L/hm2 对大豆增产效果最好，增产途径主要为增加三粒豆荚数和株粒数。
表3不同施肥处理大豆产量及构成性状变化
注：同列不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。下同。
2.2 不同养分调控技术对大豆养分吸收量的影响
由表4可知，两年平均大豆籽粒氮吸收量同产量表现趋势一致，T3>T1、T4>T2，可见，氮磷钾平衡施肥可以提升大豆籽粒氮素积累；T1、T2、 T3、T4 处理均显著高于 T5 和 CK 处理，这表明追施腐植酸水溶肥替代尿素可有效提高大豆籽粒氮吸收量；T2>T1、T4>T3，表明在大豆初花期、结荚期两次追施腐植酸水溶肥替代尿素，对籽粒氮吸收的促进效果优于单次追施。T4 处理两年平均氮吸收量较 T5、CK 处理分别显著提高 4.83%、 5.75%，为氮素吸收最优处理。两年平均大豆籽粒磷、钾吸收量 T1、T4 处理均高于 T5 处理，表明追施腐植酸水溶肥替代尿素对大豆籽粒磷、钾吸收具有一定的促进作用，但处理间整体上差异不显著。
表4不同施肥处理对大豆养分吸收量的影响
2.3 不同养分调控技术对大豆粗蛋白含量的影响
如图1所示，T1 较 T5 处理两年平均粗蛋白含量增加 3.57%，表明追肥阶段用腐植酸水溶肥替代尿素可以提升大豆籽粒粗蛋白含量；T2 较 T1 处理两年平均粗蛋白含量增加 0.39%，T4 较 T3 处理两年平均粗蛋白含量增加 1.35%，表明在大豆植株初花期、结荚期追施腐植酸水溶肥有助于提升大豆籽粒粗蛋白含量。T4 较 T1、T2、T3、T5、CK 处理两年平均粗蛋白含量分别增加 1.22%、 0.83%、1.34%、4.84%、5.72%。表明配方肥（12-18-15）450 kg/hm2，结合初花期、结荚期追施腐植酸水溶肥 3.75 L/hm2 对大豆粗蛋白含量提升效果最好。
图1不同施肥处理对大豆粗蛋白含量的影响
注：不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。
2.4 不同养分调控技术对土壤化学性质的影响
由表5可知，T1、T2、T3、T4、T5 处理较 CK 两年平均土壤有机质含量分别增加 7.88%、8.43%、 9.24%、12.36%、3.95%。其中，T3 较 T1 处理增加 1.26%，T4 较 T2 处理增加 3.62%，这表明氮、磷、钾平衡施肥有利于提升土壤有机质含量；T1 较 T5 处理增加 3.78%，表明施用腐植酸水溶肥较传统尿素更有利于土壤有机质的积累；T2 较 T1 处理增加 0.51%，T4 较 T3 处理增加 2.86%，表明在大豆初花期、结荚期两次追施腐植酸水溶肥对土壤有机质的积累有积极作用。土壤全氮方面，T1、T2、 T3、T4、T5 处理较 CK 两年平均土壤全氮含量分别增加 9.42%、7.47%、3.90%、5.52%、8.44%。从年度差异看，2023 年 T1 到 T5 处理土壤全氮含量较 CK 显著提升，说明施肥措施可有效维持甚至提高土壤全氮水平。土壤有效磷方面，T1、T2、T3、 T4、T5 处理较 CK 两年平均土壤有效磷含量分别增加 1.48%、10.83%、10.39%、15.03%、8.75%。其中，T3 较 T1 处理增加 8.77%，T4 较 T2 处理增加 3.79%，T2 较 T1 处理增加 9.21%，T4 较 T3 处理增加 4.20%，整体表现出平衡氮、磷、钾施肥以及两次追施腐植酸水溶肥有利于提高土壤有效磷含量的趋势。土壤速效钾方面，T1、T2、T3、 T4、T5 处理较 CK 两年平均土壤速效钾含量分别增加 3.66%、12.70%、6.70%、15.60%、0.07%。其中，T3 较 T1 处理增加 2.93%，T4 较 T2 处理增加 2.58%，这表明氮、磷、钾平衡施肥有助于提高土壤速效钾含量；T1 较 T5 处理增加 3.59%，表明施用腐植酸水溶肥较传统尿素更有助于提高土壤速效钾含量；T2 较 T1 处理增加 8.71%，T4 较 T3 处理增加 8.34%，表明在大豆初花期、结荚期两次追施腐植酸水溶肥对提高土壤速效钾含量效果更明显。土壤 pH 值方面，T5 较 CK 处理两年平均略有降低，T1 较 T5 处理略有升高，但整体差异未达显著水平，说明追施尿素存在一定的土壤酸化趋势，而追施腐植酸水溶肥可在一定程度上缓解土壤酸化，减轻单一尿素追肥带来的负面效应。
表5不同施肥处理对土壤化学性质的影响
由表2、表5可知，大豆种植区域土壤养分有机质含量处于中等水平，全氮含量处于丰富水平，有效磷、速效钾含量均处于极丰富水平，pH 处于强酸性水平。试验期间，CK 处理土壤全氮养分等级从丰富水平降为中等水平，T1～T5 处理土壤养分分级及 pH 等级均未发生明显变化，说明合理施用腐植酸水溶肥配合氮、磷、钾平衡施肥有利于维持土壤肥力稳定性。
2.5 不同养分调控技术对大豆产量土壤依存率的影响
从表6可知，各处理两年平均大豆产量对土壤的依存率表现为 T4<T2<T3<T1<T5<CK。T3<T1、 T4<T2，表明氮磷钾平衡施肥可降低大豆产量对土壤的依存率；T1<T5，表明追肥阶段用腐植酸水溶肥替代尿素有助于降低大豆产量对土壤的依存率； T2、T4 处理大豆产量对土壤的依存率均明显低于其他处理，表明在大豆植株的初花期和结荚期喷施腐植酸水溶肥有助于降低大豆产量对土壤的依赖程度。综上所述，氮磷钾平衡施肥结合初花期、结荚期追施腐植酸水溶肥可以最大程度降低大豆产量对土壤的依存率，有利于耕地土壤的可持续利用。
表6不同施肥处理大豆产量对土壤的依存率
3 讨论
3.1 不同养分调控技术对大豆生长、产量及品质的影响
大豆植株生长与环境因子息息相关，不同地区氮、磷、钾施肥比例及施肥量各不相同[6]。李梦琪等[17]研究发现，黑龙江海伦市大豆肥料用量在 N 20.25 kg/hm2，P2O5 51.75 kg/hm2，K2O 30 kg/hm2 时，以不施肥为对照，可增产 18.64%。王政等[18]研究表明，山东省青岛市大豆高产肥料用量为 N 50.0 kg/hm2，P2O5 105.0 kg/hm2，K2O 90.0 kg/hm2。陈怀珠等[6]研究表明，氮、磷、钾配施影响大豆株高、分枝、荚数、粒数和粒重，华南地区肥料用量在 N 80.6 kg/hm2，P2O5 21.6 kg/hm2，K2O 58.4 kg/hm2 时，大豆可达最高产量。高祺等[19] 研究发现，氮、磷、钾平衡施肥有助于增加大豆单株有效荚数和单株粒数，进而提高大豆产量，同时可有效提升大豆籽粒蛋白质含量，对提升大豆品质有积极作用。本研究发现，皖北地区氮、磷、钾平衡施肥：N 54.0 kg/hm2，P2O5 81.0 kg/hm2，K2O 67.5 kg/hm2，可以提升大豆产量，较 CK 处理可增产 13.63%～26.27%，较常规施肥可增产 0.07%～5.96%，这验证了前人研究结果，即不同地区大豆氮、磷、钾施肥比例及施肥量确有不同。本研究氮、磷、钾平衡施肥对大豆株高和百粒重并无影响，增产途径主要为增加有效荚数、减少单粒豆荚数，增加三粒豆荚数和株粒数，这与陈怀珠等[6]研究发现的大豆增产途径有所不同，可能与大豆品种不同有关。腐植酸水溶肥已广泛应用于水果、蔬菜、粮食等农产品生产中。有研究表明，腐植酸水溶肥对促进作物生长、提高作物产量、改善作物品质等方面有重要作用[20-22]。熊玉坛等[23]研究发现，腐植酸水溶肥可显著提升玉米有效穗数，通过促进玉米秸秆和籽粒对养分的吸收，促进玉米生长，增加玉米产量。赵海燕等[24]研究表明，腐植酸水溶肥对单位面积穗数、穗粒数影响均不显著，但可以明显提高籽粒灌浆和输送养分的能力，通过提高小麦籽粒千粒重进而提高小麦的产量，同时腐植酸水溶肥可以显著提升小麦籽粒蛋白质含量。张翠翠等[25]研究发现，腐植酸水溶肥可增加水稻籽粒蛋白质含量，其蛋白质含量较对照增加 0.05 个百分点。王翰霖等[26]研究发现，用腐植酸水溶肥对秋梅豆进行追肥，可使秋梅豆增产 53.2%。徐婷等[27] 研究发现，腐植酸水溶肥可显著增加菜豆果实中粗蛋白含量。本研究发现，腐植酸水溶肥可增加大豆有效荚数、三粒豆荚数、株粒数，促进大豆籽粒对氮、磷、钾养分的吸收，进而提高大豆产量，同时腐植酸水溶肥可显著提升大豆籽粒粗蛋白含量。与前人增产提质研究结果一致，但增产途径不同，可能由于作物种类不同。有研究表明，大豆初花期、结荚期需肥量较高，养分充足可提高大豆产量[7，28]。本研究发现，大豆初花期和结荚期均补充腐植酸水溶肥的处理，其单粒豆荚数减少，有效荚数、三粒豆荚数、株粒数均有所增加，进而提高了大豆产量，与前人研究结果一致。
3.2 不同养分调控技术对土壤化学性质的影响
土壤作为植物生长的基础，其养分含量高低是土壤质量及再生产能力的直接体现。合理施肥是促进作物产量持续提升，保障土壤可持续利用的重要措施。刘国辉等[29]研究表明，相比不施肥处理，氮、磷、钾平衡施肥在对大豆提升产量的同时，对土壤的养分含量也有一定的增强效果。李梦琪等[17]研究发现，在氮、磷、钾施肥助力大豆高产条件下，土壤化学性质也有一定程度的提高，即土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾的含量均有提升。本研究发现，氮、磷、钾平衡施肥处理有助于提高有机质、全氮、速效钾、有效磷含量，同前人研究结果一致。腐植酸类肥料作为一种生态农业用肥，能够有效改良土壤理化性状[30]。呼生春等[31]研究发现，腐植酸水溶肥可显著提高砂壤土中全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾含量。Li 等[32]研究发现，腐植酸肥料可提高连作花生土壤的养分含量，包括有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾。本研究发现，腐植酸水溶肥可有效提高土壤中有机质、速效钾含量，但对土壤全氮、有效磷含量影响较小，与前人研究结果有所不同，原因可能是本研究供试土壤为砂姜黑土，与前人研究土壤类型不同，土壤质地和养分含量不同，最终研究结果有所不同。试验期间，腐植酸水溶肥对土壤 pH 稳定有较好作用。
大豆是一种对土壤肥力依存率较高的作物[33]。本研究发现，氮、磷、钾平衡施肥有助于降低大豆产量对土壤的依存率，与李伟杰等[34]研究结论一致。同时本研究发现，氮、磷、钾平衡施肥结合大豆初花期、结荚期增施腐植酸水溶肥可更大程度降低大豆产量对土壤的依存率。
4 结论
与空白相比，试验中所有施肥处理均提高了大豆产量、籽粒养分吸收量、籽粒粗蛋白含量、土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾含量，降低了大豆产量对土壤的依存率。其中，腐植酸水溶肥替代尿素追肥可以稳定土壤 pH；氮、磷、钾平衡施肥结合大豆初花期、结荚期增施腐植酸水溶肥对大豆产量、籽粒粗蛋白含量提高效果最好，可以最大程度降低大豆产量对土壤的依存率。综合考虑，建议黄淮海砂姜黑土地区进行大豆生产时，选用配方肥（12-18-15）450 kg/hm2 作基肥，并于大豆初花期、结荚期分别喷施腐植酸水溶肥 3.75 L/hm2。