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大豆重迎茬减产的原因及农艺对策研究* 第五报 重迎茬大豆的水分问题 （公开发表于大豆科学2003年22卷3期）
何志鸿1,2 刘忠堂2,3 韩晓增4 许艳丽4 祖伟5 （1黑龙江省科技厅，哈尔滨150001 2国家大豆工程技术中心，哈尔滨，150050 3黑龙江省农业科学院，哈尔滨，150086 4中国科学院东北地理农业生态研究所，哈尔滨150040 5东北农业大学，哈尔滨，150030） 摘 要
通过连续8年在全省6个生态区9个9区固定轮作场圃综合试验，试验区专项研究，框区、盆栽试验，实验室分析，以及大量的大面积生产调查，发现大豆重迎茬种植，土壤水分有一些不利的变化，但其程度低于重茬玉米、重茬小麦，某些时期重茬大豆耕层土壤的水分含量还会高于正茬轮作。这说明土壤水分没有明显恶化，不是造成大豆重迎茬减产的一个重要原因。 关键词 大豆；重迎茬；水分 重迎茬是我国大豆主产区、特别是黑龙江省生产中一个严重的问题。重迎茬大豆产量降低、品质变差。为揭示大豆重迎茬减产的原因与机理，在黑龙江省政府和国家科技部的支持下，从1993年开始，先后确立为省和国家重点课题、重大课题、重中之重科技攻关项目，分三个阶段、组织省属和中直科研单位，进行多学科、多部门的联合攻关。经过8年的共同努力，已经基本探明大豆重迎茬减产的原因、提出了减缓产量损失的7条农艺对策，在生产上大面积推广应用这些研究成果，取得了显著的经济效益和社会效益。 本文为其中关于大豆重迎茬与土壤水分部分，旨在探讨土壤水分对重迎茬大豆的影响和重迎茬对土壤水分的影响，及其在造成重迎茬大豆减产的诸多原因中的地位与作用。 1 研究方法
同前报。 2 结果与分析
2.1 大豆重迎茬对土壤水分的影响 不同轮作方式的大豆土壤的田间持水量，因土壤类型或气候生态区而表现不同，而且耕层的不同深度（层次）也有所不同。除个别例外，总体的趋势是南部地区（包括中南部的绥化地区和西南部的安达地区）大豆重迎茬种植，使土壤田间持水量下降。但是，在作物生育中后期降雨充沛、热量资源也较为充足、作物生长繁茂、健壮的中南部的绥化黑土地区耕层的下部（15-30cm）重迎茬大豆土壤田间持水量较正茬大豆土壤田间持水量明显降低，而西南部较为干旱、盐碱较重的安达黑钙土地区，则是耕层的上层（0-15cm）重迎茬大豆土壤田间持水量较正茬低得明显。北部高寒的黑河暗棕壤，重迎茬大豆土壤田间持水量较正茬大豆土壤略有上升（表1）。可见，重迎茬种植大豆对于土壤田间持水量的影响不能一概而论，不同的地区、不同的土壤、不同的生态条件有不同的表现。因此很难说重迎茬种植大豆对土壤的水分状况是有有利的影响、还是有不利的影响。 表1 不同轮作方式大豆土壤的田间持水量（%） Table 1 Field Water-holding Capacity of Soils with Different Rotation Types
摘自G94B- From report of The Northeast Agricultural University NR=Normal Rotation, AP=Alternate Planting, CP2=Continuous Planting for 3years, CP3=Continuous Planting for 4 Years, and so on. 田间有效持水量与田间持水量的趋势基本一致：中南部绥化黑土地区，大豆重迎茬种植，耕层中下部田间有效含水量低于正茬大豆土壤；西南部安达黑钙土地区耕层中上部土壤田间有效持水量低于正茬。北部黑河暗棕壤地区重迎茬种植大豆土壤田间有效持水量略高于正茬大豆土壤（表2）。 表 2 不同轮作方式大豆土壤的田间有效持水量（%） Table 2 The Available Water-holding Capacity of Soils with Different Rotation Soybeans
摘自G94B- From report of The Northeast Agricultural University NR=Normal Rotation, AP=Alternate Planting, CP2=Continuous Planting for 3years, CP3=Continuous Planting for 4 Years, and so on. 据测定，在黑龙江省海伦地区丰、平、欠三个水分年大豆耗水量为 表3 不同轮作方式耗水概算 Table 3 Budgetary of Water Consumption for Different Rotation System mm
G94B- From the result of Experimental Station at Hailun. C=Corn, S=Soybean, W=Wheat 我们测定了同一轮作场圃不同轮作处理生育期间从播种（5月10日）至雨季来临之前（7月10日）0-60cm各层的土壤含水量，结果如表4。在三年一个周期的最后一年生育期间，土壤表层（0-10cm）、耕层（10-20cm）、耕层下层（20-40cm）和深层（40-60cm）的平均含水量，重茬种植的大豆、玉米、小麦之间略有差异，但并不明显，而且都与小麦-玉米-大豆正茬轮作无明显差异（表4）。如果强调这种些许差异的话，基本的趋势为重茬玉米土壤含水量最低，重茬小麦次之，重茬大豆各层土壤含水量反倒偏高。根据表3的结果，重茬小麦耗水最少，其土壤含水量应该最高，可是表4的结果不是这样，而是重茬大豆土壤含水量最高，这是由于重茬大豆植株生长发育差、吸水能力低的缘故。可见，在年降水500mm左右、且多集中在作物生长旺盛时期的地区，大豆重茬种植不会造成土壤水分亏缺。即重迎茬大豆减产的主要原因不可能是土壤水分亏缺。 表4 不同轮作体系第三年生育期间土壤水分（%） Table 4 Water Content of Growing Period in 3st Year of Rotation Types
根据G94B- According to the result of The Experimental Station at Hailun C=Corn, S=Soybean, W=Wheat; NR=Normal Rotation, CCP=Corn Planted Continuously, SCP=Soybean Planted Continuously, WCP=Wheat Planted Continuously. 大豆重迎茬种植，土壤最大吸湿量降低，在同是长期重茬种植的情况下，秋收后土壤最大吸湿量，大豆茬降低得最多，玉米茬并不比休闲地下降，小麦茬介于大豆玉米茬之间。不过，这种差异的幅度并不很大。长期重茬种植的小麦、玉米茬土壤较休闲地的田间持水量和饱和含水量明显下降；麦米豆正茬轮作以及大豆迎茬种植，下降得也较多；重茬种植大豆，降低得不明显，长期重茬甚至略有升高。同是长期重茬，重茬大豆较重茬小麦和重茬玉米田间持水量、饱和含水量高，最大吸湿量低（表5）。这可能是由于大豆的根系分泌物、根茬腐解物、根际微生物影响了土壤的微生态环境以及土壤物理结构与理化特性的缘故。关于重迎茬大豆的土壤将另文报道。 表5 不同轮作方式收获后土壤水分物理性状（%） Table 5 The Physical Characters of Soil Water after Harvest in Different Rotation Systems
G94B- Result of The Experimental Station at Hailun. 我们在小麦茬上分别连续种植大豆、玉米、小麦，三年后，于秋季在作物收获后测定土壤水分。结果如表6。 表6 不同作物对土壤水分性质的影响（%） Tabla 6 The Effect of Different Crops on The Character of Soil Water
据G94B- According to the result of The Experimental Station at Hailun. SNR= Normal Rotation Soybean, SCP=Soybean Planted Continuously; WNR=Normal Rotation Wheat, WCP=Wheat Planted Continuously, CBR=Normal Rotation Corn, CCP=Corn Planted Continuously. 从表6可见：第一、重茬种植大豆较正茬大豆土壤最大吸湿量、凋萎湿度、饱和含水量有所下降，但前二者主要是20-40cm深层土壤下降、表层反倒略有增加，田间持水量、尤其是0-20cm耕层田间持水量有所增加。重茬玉米和正茬玉米相比较与大豆的情况相似，也是土壤最大吸湿量、凋萎湿度、饱和含水量下降，但是田间持水量不是增加、而是下降。重茬小麦较正茬小麦土壤最大吸湿量和凋萎湿度略有上升，田间持水量、饱和含水量明显下降。可见重茬种植改变了土壤水分状况，不只是大豆如此，玉米、小麦也是如此。第二、重茬种植三种作物，重茬大豆土壤含水量较重茬玉米、重茬小麦略有增加，田间持水量和饱和含水量较高，凋萎湿度、最大吸湿量没有明显差别（表6）。由此得知，重迎茬种植大豆不仅不会使土壤水分状况变劣，反倒较重茬种植玉米、小麦在一定程度上改善了土壤的水分状况。大豆重迎茬种植，并不会造成土壤水分严重亏缺。 在同一茬口（小麦茬）上种植不同作物，第三年再种植大豆，播种前测定不同茬口耕层土壤水分，结果如表7。可以看出，在前前茬相同的情况下，不同的前茬对于其后茬作物播种前耕层土壤水分影响不同。耕层上层（0-10cm）和全耕层（0-20cm）平均含水量都是大豆茬高于玉米茬和小麦茬，而且后二者数值相当接近。耕层下层（10-20cm）土壤含水量与此略有不同，大豆茬、玉米茬土壤含水量相同，高于小麦茬。可见重茬大豆在初期是处在有利的土壤水分条件下的。 表7 不同前茬土壤后茬作物播前含水量 Table 7 Water Content before Planting in Different Stubbles
摘自G94B- From the result of The Experimental Station at Hailun. 2.2重迎茬大豆土壤水分动态 尽管图1左和图1右是两种不同的土壤类型，而且大豆生育期间土壤水分变化折线形状很不相同，但是有两点是基本相同的：第一、无论是正茬还是重、迎茬，生育期间土壤水分变化的趋势基本一致，尽管幅度上有所不同，但是在生育进程之中，各种轮作方式的土壤水分是同升、同降的；第二、最初，正茬土壤含水量高于其它几种茬口，但是出苗以后，直至成熟收获，正茬大豆土壤含水量始终低于重、迎茬大豆土壤含水量。虽然数值差别不是很大，但是这种趋势始终很明显。这可能与重迎茬大豆生长发育不良，耗水量相对较小有关。 图1重迎茬大豆生育期间土壤水分动态变化 Fig.1 Dynamic Change of Soil Water During Growing Period of Continuous Soybeans 据G94B- According to the report of The Northeast Agricultural University. 比较不同作物重迎茬种植土壤水分的变化，能够更真实地反映出重迎茬大豆对土壤水分的影响。比较固定轮作场圃中同一前茬重茬种植大豆、玉米、小麦生育期间的土壤含水量的动态变化（图2）和相对变化（图3）可以发现：第一、三种作物在相同茬口上重茬种植四年，生育期间从表层到深层，各层次土壤的含水量消长趋势基本一致。第二、重迎茬种植的玉米、小麦、大豆生育进程中土壤含水量变化的趋势基本一致，同一时期、同一土壤层次土壤含水量，三种重茬种植的作物之间以及它们与三种作物正常轮作的处理之间有些差异，但是规律性不明显，且差异也不够显著。第三、各土壤层次基本上都是播种前重茬大豆土壤含水量略高于重茬玉米、小麦，播种至出苗阶段略低于重茬玉米、小麦，后期又升高，但分枝至开花期略低。第四、重茬大豆生育中期以后20-40和40-60cm土层土壤含水量明显低于玉米和小麦，表明大豆利用土壤深层水分的能力较玉米、小麦强。第五、20cm以下土层含水量变化较上一层后延10-20天。 图2 不同作物重迎茬种植土壤水分动态变化 Fig.2 Dynamic Change of Soil Water of Different Crops Planted Continuously and Alternately 据G94B- According to the result of The Experimental Station at Hailun. 与正常轮作大豆茬相比较，播种前重茬大豆的各层土壤含水量均较高，从大豆出苗开始，由上层向底层重茬大豆土壤含水量低于正茬。基本的趋势是0-20cm的耕层上层自大豆的出苗期（5月20日）开始，10-20cm耕层下层自幼苗期（5月30日）开始，20-40cm中层自苗期（6月10日）开始，40-60cm深层自分枝期（6月20日）开始，至雨季（7月20日）到来之前，重茬大豆各层土壤含水量始终低于正茬。自7月20日开始由上层向下层重茬大豆土壤含水量高出正茬（图3）。土壤含水量变化，上层早于下层，是与根系向下层生长的过程以及天然降水向下渗透同步的。在整个生育期间，0-10cm耕层上层（除个别例外）含水量始终是重茬高与正茬。这可能是由于前茬作物不同，所采取的耕作、栽培措施不同，对耕层所起的影响不同所致，也不排除重茬种植，根茬腐解物、根系分泌物、根际微生物对耕层土壤理化特性产生影响等因素。不过，由于重茬玉米、小麦土壤水分与正茬轮作相比，也有这种变化趋势，所以，可以认为前茬作物的耕作栽培措施对后作土壤水分变化的影响作用更大些。 图3 不同作物重迎茬种植土壤水分相对变化 Fig.3 Relative Change of Soil Water of Different Crops Planted Continuously and Alternately 据G94B- According to the result of The Experimental Station at Hailun. 2.3 重迎茬大豆植株的水分代谢 从表8的结果可以看出重迎茬大豆的气孔阻力降低，蒸腾强度增加，基本上呈现重茬重于迎茬、长期重茬更甚于短期重茬的趋势。这表明重迎茬大豆的水分代谢能力增强。因此，重迎大豆需水量要增加，重迎茬大豆土壤的水分状况应该变坏。然而事实并非如此。这主要是由于重迎茬大豆生长发育较差，对土壤水分总消耗量并不明显增加，所以重迎茬大豆土壤水分状况并没有变劣。气孔阻力降低，蒸腾强度增加，可能是生长发育较差的重迎茬大豆的一种生理补偿现象，也可能是重迎茬种植使得作物的微生态环境发生变化，引起大豆植株形态结构发生变化所致。具体原因，有待进一步试验探明。 表8 重迎茬大豆植株水分代谢 Table 8 Water Metabolizing of Continuous Soybeans scm-1
摘自G94B- From the result of The Northeast Agricultural University NR=Normal Rotation, AP=Alternate Planting, CP2=Continuous Planting for 3years, CP3=Continuous Planting for 4 Years, and so on. 3 讨论
以往的研究中，有人认为土壤水分是影响重迎茬大豆的一个重要的因素、甚至是最重要的因素。讨论这个问题，就得讨论土壤水分是否对重迎茬大豆有重大影响。这首先得研究种植大豆对土壤水分有无影响以及影响表现在哪些方面、程度如何，然后再研究在大豆茬上重复种植大豆将会怎麽样。这种研究应当包括如下4个方面：第一、播种在不同茬口上的大豆播前土壤水分状况，即前茬的影响。第二、大豆重迎茬与正茬土壤水分的差异，即轮作方式的影响。第三、不同作物重茬种植土壤水分的差异，即作物的长期影响。第四、重迎茬大豆耗水特点，即作物自身的影响。总之，要从整个轮作体系来比较不同作物、比较大豆的不同轮作方式下土壤水分的特点、动态变化，以及重迎茬大豆所受到的影响，而不是孤立地讨论重迎茬种植，当年大豆的土壤水分如何。 从理论计算看，种植大豆需水较小麦多，但不及玉米（表3）。从实际测定看，在三年一个轮作周期的最后一年，生育期间土壤含水量，重茬种植不同作物之间略有差异，但不明显（表4）。虽然与正茬相比较，重迎茬种植大豆，土壤田间持水量有所降低（表1、表2）。但同是重茬种植的玉米、小麦下降得更低（表6）。由此可知，尽管重茬种植大豆会使土壤水分在某些方面变劣，但这并不是大豆所特有的，而且重迎茬大豆的对土壤水分的这种不利作用要低于玉米、小麦等作物重迎茬种植。 重迎茬种植的大豆气孔阻力降低、蒸腾强度加大，表明重迎茬种植大豆水分消耗能力增强（表7）。但是，一方面由于重迎茬大豆植株生长发育不如正茬（另文报道），另一方面大豆后期利用深层土壤水分能力较强，使得生育后期至次年播种、出苗前土壤上层含水量高于正常轮作（图2、图3），而且种植在大豆茬上比种植在玉米、小麦茬上播种前土壤含水量高（表7）。可见，种植大豆、乃至重茬、长期重茬种植大豆，并不会造成耕层土壤水分严重亏缺或者水分状况恶化。尽管种植大豆以及重迎茬种植大豆对土壤水分有一定的影响，但并不一定是不利的影响。反过来，大豆茬相对丰富的土壤水分会对重茬种植的大豆有一定的良好影响。 总之，土壤水分对重迎茬大豆有一定的影响，但并不是障碍重迎茬大豆的重要因素。 参考文献
1、 何志鸿、刘忠堂、胡立成等。大豆重迎茬减产的主要原因及农艺对策[J]。大豆通报。1998，3：4-5 2、 杨庆凯、刘忠堂、何志鸿。黑龙江大豆重迎茬产生和危害的规律性[J]。大豆通报。1998，3：3 3、 Zu Wei，Liu Zhongtang, He Zhihong et al. Study on the yield reduction mechanism of soybean planted under continuous and every second year cropping conditions[J]. Journal of Northeast Agricultural University. 1998, Vol.5(2):81-95 4、 许艳丽、韩晓增主编。大豆重迎茬研究[M]。哈尔滨，哈尔滨工程大学出版社，1995 5、 韩晓增、许艳丽主编。大豆重迎茬减产控制与主要病虫害防治技术[M]，北京，科学技术出版社。1999 6、 申茂向主编。农作物优质高产研究与实践[M]。哈尔滨，黑龙江人民出版社。2000 Study on the Reason Reducing Production of Soybeans
Planted Continuously and the Way to Get More Output Fourth Report: Water of Soil Planted Soybeans Continuous and Alternate He zhihong1 Liu zhongtang2 Han Xiaozeng3 Xu Yanli3 Zu Wei4 (1. Science and Technology Department of Heijongjiang Province, harbin, 150001 2. National Research Center of Soybean Engineering and Techniques of China, Harbin, 150086 3. Heilongjiang Institute of Agricultural Modernization, CAS, Harbin, 150040 4. The Northeast Agricultural University of China, Harbin, 150030) Abstract The experiments had been carried out by 8 years in 9 rotation nurses with 9 plots and series of field experiments in 6 ecological regions of Heilongjiang Province since 1993. In the same time, the investigation was made in soybean fields. The result showed that: When the soybean was planted continuously, the soil water would become adverse somewhere. But it was not severity too much, and the degree was some lower than that of corn and wheat planted continuously. The amount of soil water of continuous soybeans was higher than that in normal rotation soil also. All of this shown that: when soybeans were planted continuously, the soil water was not become poor distinctively. And it would not effect on growing and developing of soybeans significatively, was not one of the important reasons to reduce output of soybeans planted continuously and alternately. *本项研究为1993年黑龙江省科技攻关招标课题，主持人江修业；1994-1996年黑龙江省科技攻关重大项目，合同编号G94B **作者简介：何志鸿（1942-），男，研究员，主要从事大豆育种、栽培研究和科技管理。 |
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