史云云 張峰舉 許興 肖國(guó)舉

摘要 為了探索氣候變化對(duì)寧夏引黃灌區(qū)大豆氮磷鉀養(yǎng)分吸收利用和產(chǎn)量的影響，利用田間大氣自動(dòng)增溫設(shè)備研究不同增溫處理（0、0.5、1.0、1.5、2.0 ℃）下大豆不同生育期植株干重、不同器官氮磷鉀含量、植株累積量和產(chǎn)量等。結(jié)果表明，增溫0～2.0 ℃有利于大豆干物質(zhì)累積、提高不同器官氮磷鉀含量和植株累積量;大豆百粒重隨著增溫梯度的增加而增加，但是單株結(jié)莢數(shù)量隨著增溫梯度的增加而顯著降低，最終導(dǎo)致大豆產(chǎn)量、收獲系數(shù)和氮磷鉀利用效率降低。

關(guān)鍵詞 增溫;大豆;氮;磷;鉀;產(chǎn)量

中圖分類號(hào) S-565.1? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2021）11-0032-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.11.010

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effects of Temperature Increase on Nitrogen，Phosphorus and Potassium Nutrient Uptake and Yield of Soybean in the Ningxia Yellow River Irrigation Area

SHI Yun-yun1，ZHANG Feng-ju2，XU Xing1? et al

（1.School of Agriculture，Ningxia University，Yinchuan，Ningxia 750021;2.School of Ecology Environment，Ningxia University，Yinchuan，Ningxia 750021）

Abstract In order to explore the impact of climate change on the absorption and utilization of soybean nitrogen，phosphorus，and potassium nutrients and yield in the Ningxia Yellow River Diversion Irrigation Area，the field atmospheric automatic heating equipment was used to study plant dry weight at different growth stages，nitrogen，phosphorus and potassium content in different organs，plant accumulation and yield under different temperature increasing treatments （0，0.5，1.0，1.5，2.0 ℃）.The results showed that increasing the temperature from 0 to 2.0 ℃ was beneficial to the accumulation of dry matter in soybean，increasing the content of nitrogen，phosphorus and potassium in different organs and the accumulation of plants; the 100-grain weight of soybeans increased with the increasing temperature gradient，but the number of pods per plant significantly decreased with the increase of temperature gradient，and ultimately resulted in lower soybean yield，harvest coefficient and nitrogen，phosphorus and potassium utilization efficiency.

Key words Warming;Soybean;Nitrogen;Phosphorus;Potassium;Yield

聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）第五次評(píng)估報(bào)告指出，1983—2012年30年間全球幾乎所有地區(qū)都經(jīng)歷了升溫過程，綜合多模式多排放情景模型預(yù)測(cè)21世紀(jì)全球平均氣溫增幅比1850—1900年可能超過1.5至2.0 ℃，并且升溫過程不會(huì)在2100年終止[1]。氣候變暖的影響從自然災(zāi)害到生物鏈斷裂，涉及人類生存的各個(gè)方面，人們已切身感受到高溫、水資源短缺、干旱蔓延、荒漠化加劇、生物物候異常、農(nóng)作物減產(chǎn)等氣候變暖引發(fā)的不利影響[2]。鑒于氣候變暖為主的全球氣候變化帶給人類社會(huì)的重大影響，氣候變暖對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生態(tài)的影響已成為科學(xué)界關(guān)注的熱點(diǎn)[2]。

溫度作為調(diào)控作物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵環(huán)境因素之一，氣候變暖對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成具有重要影響。大豆是喜溫而又較耐冷涼的作物，其生長(zhǎng)對(duì)溫度變化較為敏感。曲霞[3]通過人工氣候箱研究發(fā)現(xiàn)，短期高溫處理使大豆株高、干物質(zhì)重、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重等降低;Tacarindua等[4]用溫度梯度室模擬大氣增溫，發(fā)現(xiàn)大豆干物質(zhì)、莢果、籽粒數(shù)及其生長(zhǎng)率隨溫度的升高明顯降低;楚岱蔚[5]研究發(fā)現(xiàn)，夜間增溫使大豆全生育期內(nèi)植株生物量、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素減小，分枝期和開花期，N素積累量分別下降30%和20%，P素累積量平均下降39%，K素累積量分別下降18%和17%;通過被動(dòng)式增溫系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，夜間增溫使長(zhǎng)江中下游地區(qū)大豆生物量、N、P養(yǎng)分積累顯著下降、籽粒產(chǎn)量下降25%[6]。然而，也有研究發(fā)現(xiàn)，增溫可增加大豆對(duì)N素的吸收，使大豆生物量增加從而提高產(chǎn)量[7-8]。這種增溫對(duì)大豆生長(zhǎng)發(fā)育、養(yǎng)分吸收規(guī)律影響的不一致說明大豆生產(chǎn)對(duì)氣候變暖的響應(yīng)受到種植區(qū)域、試驗(yàn)方法等因素的影響，需要在更多的地域展開氣候變暖對(duì)大豆生長(zhǎng)發(fā)育的影響研究。

目前，關(guān)于氣候變暖對(duì)寧夏引黃灌區(qū)大豆養(yǎng)分吸收利用的影響研究尚未見報(bào)道。該研究針對(duì)寧夏引黃灌區(qū)大豆N、P、K養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量如何響應(yīng)氣候變暖這一問題，采用遠(yuǎn)紅外輻射器模擬大氣增溫試驗(yàn)方法，開展模擬冠層大氣梯度增溫對(duì)大豆不同生育期氮磷鉀營(yíng)養(yǎng)元素含量、干物質(zhì)積累以及產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響，分析梯度增溫下大豆氮磷鉀營(yíng)養(yǎng)元素吸收、物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成規(guī)律，探討氣候變暖對(duì)寧夏引黃灌區(qū)大豆生產(chǎn)的影響，為區(qū)域大豆生產(chǎn)及氣候變化適應(yīng)對(duì)策制定提供理論參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況 試驗(yàn)地選在寧夏石嘴山市平羅縣前進(jìn)農(nóng)場(chǎng)寧夏大學(xué)鹽堿地改良實(shí)驗(yàn)站，位于106.22°～106.43°E，38.75°～38.92°N，平均海拔1 100 m，屬于溫帶半干旱非季風(fēng)性氣候，全年日照時(shí)間長(zhǎng)，晝夜溫差較大，年平均氣溫9 ℃;干旱少雨，年均降水量約185 mm，主要集中在每年的7—9月;蒸發(fā)強(qiáng)烈，年均蒸發(fā)量1 825 mm[9]。該地區(qū)的土壤類型為龜裂堿土，堿化度高（>15%），鹽化程度低，土壤透水透氣性差。供試為改良10年的龜裂堿土，田間試驗(yàn)開始前0～20 cm土層容重為1.59 g/cm，土壤黏粒、砂粒和粉粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.18%、5.12%和93.70%，pH為8.60，其他理化性狀如下：全氮710.00 mg/kg、全磷580.00 mg/kg、速效磷18.09 mg/kg、堿解氮33.40 mg/kg、速效鉀247.0 mg/kg、有機(jī)質(zhì)12.53 g/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 依據(jù)《巴黎協(xié)定》對(duì)21世紀(jì)末全球氣溫升高控制在2.0 ℃以內(nèi)為目標(biāo)，以實(shí)時(shí)大氣溫度為參照，設(shè)計(jì)冠層大氣增溫0、0.5、1.0、1.5、2.0? ℃ 5個(gè)試驗(yàn)處理，每處理3次重復(fù)。

1.3 試驗(yàn)方法 大氣增溫采用課題組設(shè)計(jì)的智能控溫裝置增溫冠層的方法。智能控溫裝置由額定功率3 000 W的遠(yuǎn)紅外電暖器（青島宇坤電熱電器有限公司賽陽(yáng) AFS-F6-30D）、可控硅電子調(diào)壓器（上海穩(wěn)孚電器有限公司）、智能溫度控制器和支架等組成。遠(yuǎn)紅外電暖器長(zhǎng)1.80 m、寬0.15 m，通過曲面散熱片以不發(fā)光的遠(yuǎn)紅外線形式輻射熱，平行地面2.20 m上方懸掛可在地面形成一個(gè)2.5 m×3.0 m的均勻加熱區(qū)。智能溫度控制器是控溫核心，由單片機(jī)和溫度傳感器組連接組成，單片機(jī)內(nèi)置自編程序，溫度傳感器組中的一個(gè)傳感器感知周圍大氣環(huán)境溫度，另一個(gè)傳感器感知試驗(yàn)處理小區(qū)大氣環(huán)境溫度。遠(yuǎn)紅外電暖器通過支架懸掛于平行地面2.20 m處，交流電通過可控硅電子調(diào)壓器輸入遠(yuǎn)紅外電暖器，智能溫度控制器與可控硅電子調(diào)壓器連接。智能溫度控制器中的單片機(jī)內(nèi)置程序每30 s實(shí)時(shí)探知一次小區(qū)溫度和環(huán)境溫度的差值，當(dāng)溫度差值未達(dá)到設(shè)定增溫值時(shí)，單片機(jī)通過軟件發(fā)送指令給可控硅電壓調(diào)節(jié)器，可控硅電子調(diào)壓器通過控制輸送給遠(yuǎn)紅外電暖器的電壓而控制遠(yuǎn)紅外電暖器功率，實(shí)現(xiàn)增溫智能化控制。自2019年3月20日至2019年9月28日，全天24 h連續(xù)增溫。

通過各小區(qū)內(nèi)溫度自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置記錄的數(shù)據(jù)可以得出（圖1），大豆全生育期內(nèi)，設(shè)計(jì)增溫0.5、1.0、1.5、2.0? ℃的試驗(yàn)小區(qū)實(shí)際每天平均冠層增溫為（0.50±0.08）℃、（1.0±0.10）℃、（1.5±0.17）℃、（2.0±0.20）℃，達(dá)到了試驗(yàn)設(shè)計(jì)的增溫值。

田間試驗(yàn)每小區(qū)長(zhǎng)5 m，寬4 m，面積20 m2 ，垂直小區(qū)長(zhǎng)邊方向安裝一套設(shè)定某一增溫值的智能控溫裝置，小區(qū)四周用高1m的厚質(zhì)塑料薄膜包圍，防止小區(qū)間水肥運(yùn)動(dòng)和動(dòng)物采食。小區(qū)間設(shè)置1 m寬的過道，試驗(yàn)地四周設(shè)置5 m寬的保護(hù)區(qū)。供試大豆品種為寧夏引黃灌區(qū)廣泛種植的承豆6號(hào)。

2019年4月7日開展田間試驗(yàn)，人工穴播，每穴3粒種子，種植密度為21萬株/hm2。出苗后每穴只留1株定苗。大豆苗期人工條施磷酸氫二銨357.6 kg/hm2，全生育期灌水4次，每次120 m3，漫灌，其他田間管理同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)方法。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法 記錄各處理大豆進(jìn)入各生育期的時(shí)間，并于分枝期、開花期、結(jié)莢期、鼓粒期、成熟期進(jìn)行樣品的采集。在每個(gè)小區(qū)中間隨機(jī)選取3株，整株帶回實(shí)驗(yàn)室，用蒸餾水沖洗干凈，將大豆根、莖、葉、莢（結(jié)莢期開始）分開置于烘箱中105 ℃殺青30 min，后轉(zhuǎn)至80 ℃烘干至恒重，用于測(cè)定大豆各器官 N、P、K養(yǎng)分含量和各時(shí)期干物質(zhì)重。大豆收獲時(shí)進(jìn)行樣方測(cè)產(chǎn)及室內(nèi)考種。

大豆干物質(zhì)重參考《植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》[10]進(jìn)行測(cè)定;產(chǎn)量及各器官N、P、K養(yǎng)分含量參考《土壤農(nóng)化分析》[11]進(jìn)行測(cè)定和計(jì)算。主要公式如下：

（1）植株各組織N（P、K）含量（%）：N（P、K）=ρ·V·ts·10-4/m。

式中，ρ為從標(biāo)準(zhǔn)曲線查得顯色液的質(zhì)量濃度（μg/mL）; V為顯色液體積（mL）;ts為分取倍數(shù)，消煮液定容體積（mL）÷吸取消煮液體積（mL）; m為干樣品質(zhì)量（g）。

（2）大豆各器官N（P、K）累積吸收量（kg/hm2）= 器官干物重（kg/hm2）×相應(yīng)器官的N（P、K）含量（%）。

（3）大豆植株N（P、K）累積量（kg/hm2）=∑各器官N（P、K）累積量。

（4）收獲指數(shù)= 大豆產(chǎn)量（kg/hm2）÷地上部植株生物量（kg/hm2）。

（5）N（P、K）利用效率= 大豆產(chǎn)量（kg/hm2）÷植株N（P、K）累積量（kg/hm2）。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析 用Excel 2007對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，用SPSS 24進(jìn)行單因素方差分析，處理間用LSD法進(jìn)行多重比較，用Origin Pro 8進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 增溫對(duì)大豆各生育期植株干重的影響 干物質(zhì)累積量直接反映大豆發(fā)育的健壯程度。由圖2可看出，增溫0～2.0 ℃條件下，大豆各器官干物質(zhì)重均呈上升趨勢(shì)，在分枝期，增溫1.0 ℃處理下，大豆向莖稈中的累積量最多;開花期，各增溫處理間，大豆干物質(zhì)向各器官累積趨勢(shì)相同;結(jié)莢期，增溫0.5和增溫1.5 ℃時(shí)，大豆干物質(zhì)向豆莢中累積較多;鼓粒期，干物質(zhì)向莢果中累積量逐漸增多，這一時(shí)期，各增溫處理下，莢果中的干物質(zhì)累積量分別占總量的比例為19.24%、19.60%、16.40%、16.03%、14.42%;成熟期，大豆各營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)累積量逐漸減少，以葉片干物質(zhì)減少最快，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流向結(jié)實(shí)器官，其中，CK營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)減少4267%，莢果干物質(zhì)累積量增加68.84%，增溫0.5、1.0、1.5和2.0? ℃莢果干物質(zhì)累積量分別增加56.54%、5743%、5751%、60.37%，在大豆生長(zhǎng)發(fā)育后期，隨著增溫梯度的增大，與CK相比，根系和莖稈中干物質(zhì)累積量占比越多。

2.2 增溫對(duì)大豆不同生育期不同器官N、P、K含量的影響 由圖3可知，大豆根系、莖和莢果中的N、P含量在各生育期變化趨勢(shì)一致，葉片中的N元素含量在開花期達(dá)到最大，后隨著發(fā)育進(jìn)程推進(jìn)逐漸降低;葉片中的P元素含量在分枝到開花期上升，結(jié)莢到鼓粒期降低，在成熟期葉片N、P含量均降到最低。根系中的K元素含量隨植株生長(zhǎng)逐漸下降;莖和葉片中的K含量在分枝到鼓粒期降低，成熟期升高，莢果中K含量在鼓粒期最低，結(jié)莢期和成熟期含量較高。

對(duì)比大豆同一生育期不同增溫處理間各器官N、P、K含量的變化，可以得出：增溫0～2.0 ℃有利于提高大豆各器官N、P、K含量，但大豆各器官N、P、K含量隨增溫梯度和增溫時(shí)間變化而存在差異，增溫情況下N、P、K吸收利用規(guī)律不同。分枝期增溫0.5～2.0 ℃，大豆根系中N、P、K含量分別較CK增加54.5%～90.9%、18.2%～54.5%、36.1%～1557%，莖中N、P、K含量分別較CK增加58.8%～288.2%、0～91.7%、10%～63.2%，葉片中N、P、K含量分別較CK增加11.7%～90.9%、29.2%～104.2%、8.7%～25.1%;成熟期增溫0.5～2.0 ℃，大豆根系、莖稈、葉片和豆莢中N、P、K含量均顯著高于CK。

2.3 增溫對(duì)大豆不同生育期植株N、P、K累積吸收量和吸收比例的影響 不同增溫處理下大豆植株各生育期對(duì)N、P、K累積吸收量的變化趨勢(shì)如表1所示。N元素累積吸收量在分枝開花期呈上升趨勢(shì)，結(jié)莢鼓粒期開始下降，成熟期又開始上升;P元素累積吸收量隨大豆生長(zhǎng)呈上升趨勢(shì);K元素在鼓粒期出現(xiàn)短暫下降。分枝期是大豆植株N、P、K元素累積吸收最快的時(shí)期，增溫0～2.0 ℃，N元素的累積吸收量占總吸收量的百分比分別為71.11%、59.50%、53.58%、48.73%、50.49%;P元素的累積吸收量占總吸收量的百分比分別為22.78%、15.22%、19.23%、17.35%、14.55%，K元素的累積吸收量占總吸收量的百分比分別為38.38%、48.61%、51.33%、46.96%、38.49%。分枝期各增溫處理下大豆對(duì)N素累積吸收量的大小順序?yàn)?1.5 ℃>+2.0 ℃>+1.0 ℃>+05 ℃>CK;開花期大豆對(duì)P素累積吸收量的大小順序?yàn)?1.5 ℃>+2.0 ℃>+1.0 ℃>CK>+0.5 ℃;結(jié)莢期大豆對(duì)P素累積吸收量的大小順序?yàn)?1.5 ℃>+2.0 ℃>+1.0 ℃>+0.5 ℃>CK;其他生育期增溫處理下大豆對(duì)N、P、K累積吸收量的大小順序均為+2.0 ℃>+1.5 ℃>+1.0 ℃>+0.5 ℃>CK。

大豆植株對(duì)N、P、K的吸收比例范圍為1.00∶（0.13～061）∶（1.16～2.74）。分枝～開花期大豆植株的N∶P∶K比值逐漸降低，開花期后又明顯增加，開花期大豆植株的N∶P∶K比值最小;隨著增溫梯度的增加，大豆植株N∶P∶K的比值逐漸減小，其中N∶K降幅最大。

2.4 增溫對(duì)大豆產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響 圖4表明，增溫幅度越大，大豆結(jié)莢數(shù)、產(chǎn)量和收獲指數(shù)下降越明顯，增溫0.5、1.0、1.5和2.0? ℃大豆結(jié)莢數(shù)分別較CK下降667%、12.5%、18.7%和21.8%;百粒重隨增溫幅度加大而增大，增溫0.5、1.0、1.5和2.0? ℃分別較CK增加1.3%、44%、4.7%和8.4%，產(chǎn)量較CK分別降低6.59%、8.40%、15.82%和13.82%，增溫0.5、1.0、1.5和2.0? ℃使大豆收獲指數(shù)分別較CK降低11.93%、21.26%、30.04%和36.90%，且處理間差異顯著。

2.5 增溫對(duì)大豆養(yǎng)分利用效率的影響 由圖5可知，隨著增溫梯度的增加，大豆對(duì)N、P、K的養(yǎng)分利用效率均呈下降趨勢(shì)。CK對(duì)N元素的利用效率為36.46，增溫0.5～2.0 ℃處理N元素的利用效率分別比CK下降18.79%、30.69%、42.31%、53.46%;CK對(duì)P元素的利用效率為90.17，增溫05～2.0 ℃處理對(duì)P元素的利用效率分別比CK下降1938%、23.59%、39.93%、49.96%;CK對(duì)K元素的利用效率為2354，增溫0.5～2.0 ℃處理對(duì)K元素的利用效率分別比CK下降17.75%、25.48%、41.44%、49.52%。

3 討論

3.1 增溫對(duì)大豆植株氮磷鉀含量和累積量的影響 N元素對(duì)大豆光合作用、產(chǎn)量和品質(zhì)形成影響最大[12]，P元素對(duì)光合生理和物質(zhì)運(yùn)移有顯著影響[13]，K元素與N、P元素配合可加快物質(zhì)轉(zhuǎn)化，促進(jìn)含氮化合物和碳水化合物進(jìn)一步向籽粒中運(yùn)移，提高產(chǎn)量[14]?，F(xiàn)有研究表明，隨著大豆生育期的推進(jìn)，大豆各器官N元素和K元素含量的變化，除籽粒呈上升趨勢(shì)外，其他器官均呈下降趨勢(shì)[12，15]，結(jié)莢期后，營(yíng)養(yǎng)器官中的P元素含量開始降低，莢果中的P元素含量不斷增加[16]。大豆全生育期內(nèi)N、K元素累積量呈“S”形增長(zhǎng)曲線[16 -17]，N、P、K均是移動(dòng)性較大的元素，在各器官的分配隨著生長(zhǎng)中心的改變而變化[16]。該研究結(jié)果顯示，K、P元素含量變化趨勢(shì)與上述結(jié)論一致，CK和處理組大豆各器官K含量均在生長(zhǎng)前期達(dá)到最大，后隨著生長(zhǎng)發(fā)育的推進(jìn)含量逐漸下降，結(jié)莢期后葉片中的P元素含量迅速降低，根系和莖稈中的P元素含量變化速率則相對(duì)緩慢;而各器官中N元素含量在開花期達(dá)到最大，隨后開始下降，成熟期達(dá)到最小，這是因?yàn)閷幭囊S灌區(qū)的土壤大部分存在不同程度的鹽堿化，使得大豆根瘤形成的時(shí)間較晚[18-19]，根瘤里面的根瘤菌可通過共生結(jié)瘤固氮作用為大豆提供N元素營(yíng)養(yǎng)，在開花期前大豆主要吸收土壤、肥料氮和根瘤固氮[20]，所以，大豆根瘤越晚形成，對(duì)N元素吸收利用影響就越大。大豆生育前期主要以營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)為主，N元素主要累積在葉片中，K元素主要累積在莖稈中，P元素在葉片和莖稈中的累積量幾乎相等，因此，N、P、K分配在營(yíng)養(yǎng)器官中的比例相對(duì)較高;生育后期則主要以生殖生長(zhǎng)為主，生長(zhǎng)中心轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)實(shí)器官，營(yíng)養(yǎng)元素主要向莢果中轉(zhuǎn)移，籽粒中N、P、K累積量增加，一方面是根系直接吸收養(yǎng)分向籽粒分配，另一方面大豆?fàn)I養(yǎng)器官中累積的元素可以重新分配到籽粒中[21-23]。大豆植株P(guān)元素的累積量隨大豆生長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，而植株N、K元素累積量在鼓粒期出現(xiàn)短暫下降，其原因是K元素的移動(dòng)性很大，不同時(shí)期K元素含量時(shí)高時(shí)低，開花期后大豆主要利用根瘤菌固N(yùn)[24]，K元素能提高固氮酶和硝酸還原酶的活性，提高大豆體內(nèi)N素的轉(zhuǎn)化和根瘤菌固定游離N元素的能力，促進(jìn)根瘤的固N(yùn)效率[20]，所以生長(zhǎng)后期大豆植株體內(nèi)K和N元素累積量同步變化。

除營(yíng)養(yǎng)元素外，溫度也是影響大豆生長(zhǎng)發(fā)育的主要因素，溫度升高會(huì)影響大豆對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收利用[3，5-6，8]。該研究結(jié)果表明，增溫0～2.0? ℃有利于大豆生長(zhǎng)前期和后期各器官N、P、K元素含量的增加（尤其是生長(zhǎng)旺盛的器官，如莖、葉），但在夏季溫度較高的時(shí)段，由增溫產(chǎn)生的各器官N、P、K元素含量變化差異并不顯著; N、P、K在植株中的累積量隨增溫梯度的增大而增大;不同生育階段，大豆植株內(nèi)均是K元素累積量最大，N元素次之，P元素最小，這與魏建軍等[25]對(duì)新大豆1號(hào)品種的研究結(jié)果一致;大豆N、P、K累積吸收比例會(huì)因品種、土壤狀況、施肥量和管理措施而發(fā)生改變[25]，隨著生育期的推進(jìn)和增溫梯度的加大，該研究的供試品種承豆6號(hào)N∶K的吸收比例逐漸降低，N∶P的吸收比例逐漸增加，因此，建議播種時(shí)施足量的K肥，后期追施適當(dāng)量的P肥。

3.2 增溫對(duì)大豆產(chǎn)量和養(yǎng)分利用效率的影響 大豆干物質(zhì)累積量是衡量N、P、K吸收的關(guān)鍵指標(biāo)之一，隨著生育期推進(jìn)，干物質(zhì)的累積量與N素累積量的正相關(guān)性逐漸增加，與P、K元素累積量之間的相關(guān)性呈倒“S”形[26]，而干物質(zhì)累積量與植株體內(nèi)N、P、K含量呈負(fù)相關(guān)[13];產(chǎn)量與干物質(zhì)累積量呈顯著正相關(guān)[26]。大豆是喜溫作物，分枝期—開花期、開花期—結(jié)莢期、結(jié)莢期—鼓粒期、鼓粒期—成熟期的適生溫度范圍分別為14.0～32、16～32、13～30.5、10～30? ℃，最適生長(zhǎng)溫度分別為27、25、24、18? ℃[27-28]。大豆開花期白天溫度升高至28～31 ℃會(huì)使干物質(zhì)累積量和產(chǎn)量降低[3]，但研究發(fā)現(xiàn)對(duì)大豆全生育期內(nèi)進(jìn)行對(duì)稱性增溫（晝夜均比CK升高3? ℃;CK，晝26? ℃夜16? ℃）則使干物質(zhì)累積增加，且對(duì)產(chǎn)量影響不顯著[7]。該研究中，增溫0～2.0? ℃大豆在分枝期、開花期、結(jié)莢期、鼓粒期、成熟期的平均溫度分別為20.05～2143、22.55～23.09、21.10～21.94、21.01～22.31 、17.11～20.82? ℃，均略低于大豆的最適生長(zhǎng)溫度。大豆在分枝期生長(zhǎng)旺盛，干物質(zhì)累積速度最快，增溫對(duì)其累積速度產(chǎn)生明顯促進(jìn)作用;分枝期后，大豆干物質(zhì)累積速率降低，但仍是增溫梯度越大，干物質(zhì)累積量越大，表明在寧夏引黃灌區(qū)溫度升高0～2.0? ℃有利于大豆干物質(zhì)累積。但對(duì)冠層增溫會(huì)使大豆單株結(jié)莢數(shù)降低，空莢數(shù)量增加[6]，各增溫處理下，大豆百粒重增加的正效應(yīng)不抵結(jié)莢數(shù)減少的負(fù)效應(yīng);所以，增溫最終使大豆產(chǎn)量和收獲指數(shù)降低。而引起大豆單株結(jié)莢數(shù)降低和空莢數(shù)量增加的主要原因是增溫會(huì)影響花粉的正常發(fā)育，導(dǎo)致花粉活力和萌發(fā)力降低，不利于授粉受精過程，導(dǎo)致結(jié)實(shí)率下降;增溫還會(huì)使大豆掉花率增高，降低開花總數(shù)[29]，從而致使大豆徒長(zhǎng)，產(chǎn)量下降，這一點(diǎn)也可以從增溫促進(jìn)大豆不同生育期各器官N、P、K含量以及植株累積吸收量上得到驗(yàn)證。養(yǎng)分利用效率是由產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收量計(jì)算的結(jié)果，由于增溫降低了大豆產(chǎn)量，增加了養(yǎng)分的累積吸收量，所以，增溫最終導(dǎo)致大豆對(duì)N、P、K的利用效率呈下降趨勢(shì)。

綜合增溫對(duì)大豆干物質(zhì)累積、產(chǎn)量和養(yǎng)分利用的影響，可以得出，溫度升高有利于大豆的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，雖然營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)作為生殖生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，但最終卻導(dǎo)致大豆有效結(jié)莢數(shù)量減少，產(chǎn)量降低。因此，為應(yīng)對(duì)氣候變化對(duì)寧夏引黃灌區(qū)大豆生長(zhǎng)的影響，建議引進(jìn)種植生育期短、較耐高溫的大豆品種。該研究設(shè)計(jì)的是對(duì)稱性增溫，但氣候變化在不同季節(jié)、不同空間的增溫效應(yīng)不同[30]。此外，影響大豆生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)元素種類多樣，彼此交互，最終對(duì)大豆生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生一個(gè)綜合效應(yīng)。因此，在后續(xù)試驗(yàn)中將展開根據(jù)試驗(yàn)區(qū)的實(shí)際情況設(shè)計(jì)更加貼近當(dāng)?shù)貧夂蜃兓厔?shì)的研究，再擴(kuò)充更多營(yíng)養(yǎng)元素，挖掘更深層次的研究?jī)?nèi)容。

4 結(jié)論

在寧夏引黃灌區(qū)，增溫0～2.0 ℃，使大豆百粒重增加，但導(dǎo)致有效結(jié)莢數(shù)量減少，最終導(dǎo)致產(chǎn)量和收獲指數(shù)降低。增溫有利于大豆各器官和植株N、P、K含量及累積量的增加，但增溫梯度越大，導(dǎo)致生殖生長(zhǎng)階段N、P、K更多地滯留在根系和莖稈中，從而在結(jié)實(shí)器官中的分配比例降低，造成植株徒長(zhǎng)，使N、P、K肥利用效率降低。綜上所述，未來全球氣候變暖將不利于該地區(qū)大豆生長(zhǎng)。

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