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在曼尼托巴，大豆种植面积剧增，土壤磷（P）水平下降。研究人员开展 “评估磷肥施用量和施用方式对大豆植株和种子产量影响” 的研究。结果显示，磷肥对大豆增产效果极少，不过大豆能利用土壤难溶性磷库。该研究为农业生产提供重要参考。
在过去的二十年里，曼尼托巴地区的大豆（Glycine max (L.) Merr.）种植迎来了爆发式增长，就像一颗破土而出的春笋，迅速占领了大片土地。从 2003 年到 2017 年，大豆播种面积从 89000 公顷一路飙升至 932000 公顷的峰值，成为当地农业的一颗新星。然而，这背后却隐藏着诸多问题。
随着大豆种植面积的扩张，土壤中的磷元素（P）面临着严峻的挑战。由于大豆种植过程中通常不施加磷肥，却又会从土壤中大量摄取磷，每收获一吨种子大约会带走 6.2 千克的磷，这就使得土壤磷出现了负平衡。与此同时，其他作物如亚麻（Linum usitatissimum L.）、燕麦（Avena sativa）和大麦（Hordeum vulgare L.）的种植面积大幅减少，其中亚麻减少了近 90%，燕麦和大麦分别减少了约 50% 和 60%。这种种植结构的变化，加上油菜（Brassica napus L.）等作物虽施磷肥但仍不足以补充其带走的磷，导致 2015 年 64% 的土壤样本磷含量低于临界水平，与 2010 年相比增加了 7%。
而且，当地种植大豆的设备与种植小粒谷物的设备相同，常采用窄行距（30 厘米或更窄）的条播方式，且肥料和种子难以分开施用。大豆对种肥又比较敏感，过量的肥料会因毒性影响幼苗出土，例如磷酸一铵（MAP）虽氨毒性低，但高浓度可溶性盐会对大豆种子产生毒害。所以，当前曼尼托巴的指南建议，当大豆行距小于 30 厘米时，种肥施磷量最多为 11 千克 P2O5/ 公顷 。
此外，之前关于大豆磷肥的研究结果并不统一。在北美，许多研究表明，大豆对磷肥的反应不频繁且不一致，尤其是在中性至碱性土壤中，即使土壤磷含量很低，大豆也未必能从磷肥施用中获益。在曼尼托巴及类似气候地区，历史研究结果也相互矛盾，有的研究发现侧施磷肥能显著提高大豆产量，有的却未观察到任何反应。再加上现代大豆品种产量潜力大幅提高，对磷的吸收也相应增加，这使得确定大豆磷肥施用的最佳策略变得更加迫切。
为了解决这些问题，来自国外的研究人员开展了一项针对曼尼托巴现代大豆品种磷肥施用的研究。该研究成果发表在《Canadian Journal of Plant Science》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在 2013 - 2015 年间，他们在曼尼托巴的 28 个试验点开展了田间试验，涵盖了不同的土壤质地、天气条件和播种设备。设置了 9 种施肥处理，包括 3 种不同的磷肥施用量（22.5、45 和 90 千克 P2O5/ 公顷）和 3 种施肥方式（种施、侧施和撒施），并设立了不施磷肥的对照组。试验中使用 Dekalb 24 - 10RY 大豆品种，对种植过程中的各项指标进行了详细测量。在作物测量方面，包括不同时间点的植株计数、R3 生长阶段的植物组织磷浓度和磷吸收量测量，以及秋季的种子产量测定。同时，对土壤进行了多方面分析，如不同深度土壤的磷、钾、锌等元素含量，以及土壤有机质、pH 值等指标的测定。统计分析则运用 SAS 9.4 软件中的 GLIMMIX 程序进行方差分析和均值比较 。
研究结果
- 植物出苗情况：在 28 个试验点 - 年中，有 5 个出现种施磷肥导致幼苗出土减少的情况，尤其是在 90 千克 P2O5/ 公顷的施用量下。例如，2013 年在 Melita 和 Carberry，种施该剂量磷肥使植株密度分别下降了 71% 和 38%，低于推荐的每公顷 247000 株的阈值。土壤质地粗糙、播种设备造成的低苗床利用率以及干旱条件等因素会加剧磷肥毒性。不过，在有利条件下，大豆对种施磷肥的耐受性比指南建议的要高。
- 中期磷浓度：磷肥对植物组织中磷浓度的影响并不一致且不常见。在 28 个试验点 - 年中，只有 6 个显示出随着磷肥施用量增加，植物组织磷浓度上升，且这 6 个试验点的土壤测试磷浓度都很低（<10 毫克 / 千克 Olsen 可提取磷）。同时，没有观察到施肥量和施肥方式对中期干物质磷浓度的显著交互作用。
- 大豆种子产量：大豆种子产量在 951 - 4887 千克 / 公顷之间变化，平均产量高于该省同期平均水平。在 28 个试验点 - 年中，只有 2015 年 Roseisle 的试验点因施磷肥使种子产量增加。尽管在其他一些试验点，方差分析显示磷肥对种子产量有显著影响，但根据 Tukey - Kramer 分析，处理均值之间并没有显著差异。这表明大豆似乎能利用其他作物较少利用的土壤磷库，其强大的根系生长能力以及豆科植物酸化根际土壤溶解磷酸盐的特性可能是重要原因。而且，当植株密度因种施磷肥毒性降低时，若未低于推荐阈值，大豆植株可通过产生更多分枝和豆荚来补偿产量损失。在施肥方式方面，侧施比种施更安全，且可能比撒施更环保，但在本研究中，侧施和撒施与对照组相比，对种子产量没有显著影响。
研究结论与讨论
这项研究意义重大。首先，研究发现曼尼托巴目前关于种施磷肥的指南对大豆来说可能过于保守，但由于多种因素会影响磷肥毒性，无法确定新的最大安全施用量。其次，虽然磷肥对大豆产量的提升效果很少见，但合理的施肥方式对于提高长期肥料效率和减少环境损失至关重要，侧施磷肥是更推荐的方式。最后，对于曼尼托巴的大豆生产者来说，短期内给大豆施磷肥的益处不大，但不补充大豆带走的土壤磷会影响轮作中其他作物的产量。因此，生产者应注重维持土壤磷平衡，将土壤测试磷水平保持在中等范围（10 - 15 毫克 / 千克 Olsen 可提取磷），以保障整个种植系统的长期生产力和可持续性。大豆对磷肥反应小且不频繁，也为种植者在选择何时施磷肥提供了灵活性，可以在轮作中的其他作物上施用磷肥来补充土壤磷。
