《Agronomy Journal》：Seeding rate effects on soybean seed yield components and economic return
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摘要翻译：
大豆（Glycine max [L.] Merr.）种子价格自1998年至2018年间在美国上涨了超过190%，使播量成为最具成本敏感性的管理决策之一。尽管大豆因其形态和生殖塑性能够在较宽的植株群体范围内维持最大籽粒产量，但商品价格下降和种子成本
摘要翻译：
大豆（Glycine max [L.] Merr.）种子价格自1998年至2018年间在美国上涨了超过190%，使播量成为最具成本敏感性的管理决策之一。尽管大豆因其形态和生殖塑性能够在较宽的植株群体范围内维持最大籽粒产量，但商品价格下降和种子成本上升使得重新评估经济最优播量成为必要。本研究旨在评估爱荷华州多种播量和环境下的大豆产量响应、经济收益以及种子品质。跨试验点年度的农学最适播量（agronomic optimum seeding rate, AOSR）为234,300粒 ha?1，此时籽粒产量达到平台期4.7 Mg ha?1。结果表明，在低于234,300粒 ha?1的播量下，单株荚数和种子数较高；然而，在较高播量下，荚数和种子数持续较低。单粒重、油含量和蛋白质含量与播量之间无显著关系。在有利条件下，高于AOSR的播量并未带来额外收益，因为较高的植株群体主要对遭遇降低群体的事件（如冰雹）的环境有益。经济最适播量（economic optimum seeding rate, EOSR）平均约为AOSR的90.8%。以AOSR为目标可实现籽粒产量最大化；然而，AOSR与EOSR之间的产量差异并未带来经济收益。
论文解读：
**研究背景与问题**
大豆（Glycine max [L.] Merr.）是全球最重要的经济作物之一，2022年美国大豆市场价值超过550亿美元，其种植面积达3440万公顷，仅次于玉米。自20世纪90年代末以来，大豆生产成本结构发生显著变化，种子价格在1998至2018年间上涨超过190%，目前种子成本约占爱荷华州大豆总生产成本的11%。大豆具有强大的形态和生殖塑性，可通过增加分枝、荚数和生殖节数在较宽的植株群体范围内维持籽粒产量。然而，商品价格持续波动而种子成本不断上升，以往推荐的高播量（约350,000粒 ha
?1）是否仍具经济合理性亟需重新评估。已有研究表明，农学最适播量（AOSR）在不同区域间差异显著，且经济最适播量（EOSR）通常低于AOSR，但以往研究多集中于中高播量范围（约200,000–400,000粒 ha
?1），对极低播量下现代品种的补偿能力缺乏系统研究。因此，本研究旨在高产出环境中评估从极低到极高播量范围内的大豆产量响应、产量构成、种子品质及经济效益，为农民在保证产量和利润的前提下降低播量提供科学依据。
**研究设计与技术方法**
研究人员于2022和2023年在爱荷华州四个地点（Boone、Crawfordsville、Nashua、Sutherland）的试验农场开展田间试验。每个试验包含两个不同株型（主茎主导型与高度分枝型）的大豆品种，播量梯度从50,000到500,000粒 ha
?1，以75,000粒为增量，共7个播量处理。试验采用随机完全区组设计，4次重复，小区宽6 m（8行，行距0.76 m）、长12 m。出苗后早期植株群体按89%平均出苗率换算为等效播量。产量构成分析在成熟期（R8）采集每小区连续10株，测定单株荚数、种子数、单粒重；油分和蛋白质含量采用近红外反射光谱法（NIRS）测定。统计分析使用非线性混合效应模型，采用二次平台模型（quadratic-plateau model）拟合各响应变量与播量的关系，随机结构包含品种、地点内品种、年份内地点内品种效应，模型简化依据赤池信息准则（AIC）。经济分析将预测产量转化为每公顷总收入，以总收入减去种子成本计算部分利润，并采用2020至2024年不同市场年商品价格（367–522美元 Mg
?1）进行多次情景模拟，种子成本固定为每140,000粒62.90美元。
**主要研究结果**
*3.1 气象条件及其影响*：六个试验点年度的生长季普遍比30年平均值温暖干燥，5月和6月平均气温高出约2°C，整个生长季降水量平均偏少151.9 mm，尤其5月（?44.8 mm）、6月（?50.4 mm）和9月（?35.8 mm）偏差显著，这些时期正是大豆出苗、营养生长和籽粒灌浆的关键阶段。持续的水分亏缺在生殖生长阶段限制了籽粒充实，最终制约了单粒重。
*3.2 籽粒产量、产量构成和种子成分*：大豆籽粒产量随播量增加而上升，直至AOSR为234,300粒 ha
?1（95%置信区间：199,500–269,100粒 ha
?1），此时产量平台为4.7 Mg ha
?1。在低于AOSR的播量下，单株荚数和种子数显著增加，表现出强烈的补偿性塑性；而高于AOSR时，荚数和种子数持续下降。单粒重、油含量和蛋白质含量在各播量间无显著变化。荚数和种子数的平台转折点分别为250,800和243,100粒 ha
?1。极低群体（约50,000株 ha
?1）下，单株可产生超过250个荚和750粒种子，凸显了大豆在有利环境下的强大表型可塑性。与爱荷华州现行推广推荐播量（247,000–346,000粒 ha
?1）相比，本研究的AOSR更低，符合高产出环境下较低播量推荐的趋势。
*3.3 经济分析*：部分利润随商品价格不同而变化，范围约为1,611至2,330美元 ha
?1。EOSR随商品价格变动：当价格为522、492和448美元 Mg
?1时，EOSR均为219,900粒 ha
?1；当价格降至408和367美元 Mg
?1时，EOSR为206,400粒 ha
?1。平均而言，EOSR比AOSR低9.2%。AOSR与EOSR之间的产量差异不足以抵消额外种子成本，因此以EOSR为目标播量可在不显著降低产量的情况下提高经济效益。
**讨论与结论**
本研究表明，大豆籽粒产量对播量的响应呈二次平台模式，AOSR为234,300粒 ha
?1。低于该播量时，产量补偿主要通过增加单株荚数和种子数实现，而单粒重和种子成分（油分、蛋白质）不受播量影响。在有利环境下，高于AOSR的播量无额外收益，但在遭遇冰雹等降低群体的胁迫环境中，较高群体可作为风险保险。当前商品价格低迷和种子成本上升的背景下，农民可通过瞄准EOSR（平均比AOSR低9.2%）来降低投入成本。研究建议农民应采取小幅度、连续性的播量递减策略，逐步确定各自农场的AOSR和EOSR，避免大幅降低带来的风险。现行推荐播量（350,000粒 ha
?1）与AOSR之间的区间蕴含着降低成本的空间，但需谨慎操作，尤其是在天气不确定的年份。该研究发表于《Agronomy Journal》。
