李 峰 ， 周 學(xué) 超 ， 胡 海 波 ， 娜 日 娜 ，秀 梅 ，董春浩 ，丁素榮

（1. 內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 赤峰 024031；2. 內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市巴林右旗農(nóng)業(yè)局，內(nèi)蒙古赤峰 025150；3. 內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市農(nóng)牧業(yè)機械化研究推廣服務(wù)中心，內(nèi)蒙古 赤峰 024005）

【研究意義】隨著中美貿(mào)易爭端的加劇，我國糧食安全問題日益突顯，大豆成為國人無可避免的傷痛[1]。為了把“飯碗”牢牢端在自己手中[2]，國家政策已開始調(diào)減玉米種植，向種植大豆傾斜[3]。經(jīng)過試驗地多年的長期連作定位試驗，研究了大豆在多年連作的情況下生理性狀和產(chǎn)量的改變趨勢，為下一步解決大豆連作帶來的一系列產(chǎn)量、品質(zhì)、土壤、病蟲害等問題提供數(shù)據(jù)支撐，為我國大豆產(chǎn)業(yè)不再受制于人，為國家“大豆振興”計劃獻(xiàn)計獻(xiàn)策。

【前人研究進(jìn)展】大豆連作障礙是困擾豆科作物大面積長期推廣種植的主要問題之一，科研人員主要以東北大豆主產(chǎn)區(qū)為主要研究對象。近年來隨著大豆種植面積的擴大，黃、淮地區(qū)大豆連作障礙研究也陸續(xù)開展。東北地區(qū)大豆連作障礙研究以李春杰、郭瑞、黃麗英、段玉璽等為主，研究遼、吉、黑、蒙積溫帶黑土、砂土等大豆連作障礙的生理性狀改變、產(chǎn)量影響和應(yīng)對方案；黃、淮地區(qū)大豆連作障礙研究以劉成、衛(wèi)玲、陳宏宇等為主，對黃、淮地區(qū)大豆連作狀態(tài)下根系分泌物、土壤元素變化等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究[4]。 【本研究切入點】東北和內(nèi)蒙古東南部是我國大豆主產(chǎn)區(qū)，氣候條件和土壤條件優(yōu)越，品種資源多樣，但大豆連作障礙一直影響我國大豆產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大豆產(chǎn)量和品質(zhì)提升乏力。赤峰市地處內(nèi)蒙古自治區(qū)東南部，大豆種植面積達(dá) 13.33 萬 hm 2 ，屬“鐮刀灣”地區(qū)，緊臨東北大豆主產(chǎn)區(qū)，氣候和積溫適合大豆種植。赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院自主選育的赤豆 4 號大豆品種是以東農(nóng) 42 為母本，以赤豆一號為父本雜交選育而成的，粗蛋白 36.21%，粗脂肪 23.10%。通過 2011—2012 年內(nèi)蒙古自治區(qū)區(qū)域試驗，2013 年內(nèi)蒙古自治區(qū)生產(chǎn)試驗，該品種表現(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗花葉病毒病，平均產(chǎn)量達(dá) 2 860.5 kg/hm 2 。赤豆 4 號適宜在≥10 ℃活動積溫 2 600 ℃以上的地區(qū)種植,其主莖稈強、分枝少。隨著國家大豆種植補貼等一系列優(yōu)惠政策的實施，農(nóng)民種植大豆的積極性空前高漲。為了響應(yīng)國家政策，提高赤峰地區(qū)大豆種植水平和效益，赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院通過國家大豆產(chǎn)業(yè)體系綜合試驗站，制定了大豆育種、栽培、病蟲害等研究課題，從大豆連作障礙研究入手，系統(tǒng)配套相關(guān)技術(shù)研究，為內(nèi)蒙古東南部地區(qū)的大豆產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供技術(shù)支撐。 【擬解決的關(guān)鍵問題】我國大豆產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展離不開科學(xué)的種植技術(shù)和病蟲害防治技術(shù)。在大力發(fā)展自主糧食供應(yīng)，大豆產(chǎn)業(yè)不受制于人的前提下，科研工作必須跟上。內(nèi)蒙古東南部地區(qū)作為我國大豆產(chǎn)業(yè)主力軍，大力推廣種植面積的同時，要切實解決種植過程中出現(xiàn)的問題。大豆連作障礙會引發(fā)一系列大豆減產(chǎn)、品質(zhì)下降、土壤營養(yǎng)失衡、病蟲害增多等問題。通過多年定位試驗觀察大豆多年連作情況下的生理性狀改變、產(chǎn)量變化趨勢和土壤營養(yǎng)元素變化，是系統(tǒng)性研究大豆產(chǎn)量和品質(zhì)提供的有效途徑，是解決我國大豆長期受制于人問題的根本性對策。

1 材料與方法

1.1 試驗地點和時間

2014 年定位試驗在赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院城子鄉(xiāng)試驗地。試驗土壤為砂壤土，肥力均勻，試驗地塊為多年大豆連作區(qū)。

1.2 供試品種

供試大豆品種為赤峰農(nóng)科院的赤豆 4 號。

1.3 試驗設(shè)計

試驗區(qū)為多年定位大豆連作地塊，試驗設(shè)置 3 個重復(fù)處理小區(qū)，小區(qū)面積 400 m2（61 m×4 m）。大區(qū)面積 1 600 m2（61 m×21 m），試驗區(qū)四周設(shè)置保護(hù)行用于隔離其他作物。播種方式采用手推式大豆播種機，行距 50 cm，保苗 18 萬株/hm2，試驗采用常規(guī)施肥，施肥量一致，底施二銨 150 kg/hm2。硫酸鉀75 kg/hm2。秋季考種調(diào)查實收測產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 大豆連作年限對百粒質(zhì)量的影響

通過 2014—2019 年的連作試驗， 各年份間大豆百粒質(zhì)量分析比較得出，大豆連作年限對百粒質(zhì)量的影響差異顯著，但是沒有明顯的規(guī)律性[5]。這是由于大豆在經(jīng)過多年連作種植后，影響其百粒質(zhì)量的因素為品種、氣候、土壤、田間管理等[6]，綜合多種因素導(dǎo)致百粒質(zhì)量的各年份間差異出現(xiàn)不規(guī)律性，見表 1、圖 1。

表 1 大豆連作年限對百粒質(zhì)量的影響

表 2 大豆連作年限對株高的影響（成熟期）

圖 1 大豆連作年限對百粒質(zhì)量的影響

圖 2 大豆連作年限對株高的影響（成熟期）

2.2 連作年限對大豆株高的影響

通過 2014—2019 年的連作試驗， 各年份間大豆株高分析比較得出，大豆連作年限對株高的影響（成熟期）有顯著差異，并且規(guī)律性明顯[7]，即隨著連作年限的增加，其株高呈下降趨勢，具有顯著的負(fù)相關(guān)性[8]。這是由于大豆經(jīng)過連作種植后，其根系分泌物在土壤中逐年增多[9]，土壤中微生物單一，氮類物質(zhì)大量聚積，根際缺乏生長所需的其他營養(yǎng)物質(zhì)[10]，導(dǎo)致大豆根腐病、胞囊線蟲等病害多發(fā)，影響大豆生理生長，造成大豆株高連年下降[11]，見表 2、圖 2。

圖 3 連作年限對大豆產(chǎn)量的影響

表 3 連作年限對大豆產(chǎn)量的影響

2.3 連作年限對大豆產(chǎn)量的影響

通過 2014—2019 年的連作試驗，各年份間大豆產(chǎn)量分析比較得出，隨著大豆連作年限的增加，產(chǎn)量會出現(xiàn)大幅度降低[12]，最高減產(chǎn)幅度可達(dá)到 44.43%。豆科作物連作的弊端開始顯現(xiàn)。通過表 3、圖 3 可以看出，連作種植年限間產(chǎn)量具有顯著差異，并且規(guī)律性明顯[13]，即隨著連作年限的增加，大豆生殖生長受到抑制，產(chǎn)量呈下降趨勢，具有負(fù)相關(guān)性。這是由于豆科作物在連作障礙方面的特點導(dǎo)致的[14]。大豆可把空氣中的氮元素聚集在根系上形成根瘤，根瘤可明顯提高土壤中的氮含量，對其他作物具有促生長作用[15]。但如果持續(xù)多年連作，會使土壤中氮元素含量過高，其他元素嚴(yán)重缺乏，營養(yǎng)元素單一造成病蟲害多發(fā)， 土壤微生物菌群失衡導(dǎo)致大豆生長環(huán)境惡劣， 使大豆生理生長和生殖生長受到明顯的抑制，大豆產(chǎn)量也隨連作年限的增加而大幅下降[16]。

3 結(jié)論與討論

綜合以上試驗結(jié)果得出，大豆隨著連作年限的增加，其生理性狀會有所改變，產(chǎn)量會隨之大幅下降。大豆連作障礙是由于豆科作物根系吸收空氣中的氮而成根瘤，導(dǎo)致土壤中氮元素含量過高，而其他元素嚴(yán)重缺乏，造成植物營養(yǎng)失衡，根系分泌物單一，造成土壤中病蟲害增加而影響產(chǎn)量，下一步可通過對連作地塊土壤微生物分析來驗證導(dǎo)致這一情況的土壤因素分析驗證和討論。