一种大豆栽培中减少磷肥施用量的方法与流程

本发明涉及生物农业，尤其是涉及一种大豆栽培中减少磷肥施用量的方法。

背景技术：

大豆是我国当前供求矛盾最为突出的粮油兼用作物，富含植物蛋白和各种营养元素，在保障食品安全和促进农业可持续发展中有重要作用。作为原产于我国并有5000多年栽培历史的作物，大豆育种工作发展迅速，但是在肥料科学管理尤其是磷肥管理方面研究仍然不足。磷(p)是植物生长必需的大量元素之一，占植物体干重的0.2％-1.1％，是生物体能量代谢和结构支撑的重要成分。植物所需磷主要来源是土壤中的有效磷库，而土壤中磷多以难溶性磷酸铁、铝、钙、镁等化合物存在，无法被植物直接吸收利用。磷肥的施用是提高土壤有效磷、保证作物产量的主要手段。大豆是喜磷作物，对缺磷反应尤为敏感，磷的缺乏会抑制根系结瘤，同时也会导致减产和其他营养元素的失衡。

磷是不可再生资源，磷肥过量施用、作物利用率低是我国粮食生产中存在的主要问题。目前我国农业生产中投入的磷肥仅10-25％被植物吸收，其余均残留于土壤中或通过径流、渗漏等途径进入水体，造成严重的面源污染。研究表明当土壤中有效磷含量超过60mg/kg时，磷的淋失量会急剧增加，依据目前我国磷肥施用量和磷资源的开采速率，到2127年我国磷矿资源将枯竭,农产品安全和农业可持续发展将面临严重的威胁，因此在减少磷肥施用的前提下探索土壤中难溶性磷的利用方法，是解决粮食安全、资源枯竭和环境问题的关键。

针对我国目前土壤中磷素累积严重，作物利用率低且磷资源面临枯竭的现象，很多研究者开始探索各减磷途径。例如分次施肥、有机肥替代化肥、或者肥料综合管理系统等。另外，80％以上的陆地植物会与丛枝状菌根真菌(am真菌)形成共生体，am真菌在生态系统中对植物磷的获取及土壤中磷环境的改善发挥着巨大作用。利用土壤中菌根真菌的特性，探究其与宿主之间共生关系及养分互利的作用机制，挖掘菌根菌提高土壤养分利用率的潜力，并通过技术手段调控其对农作物养分吸收，成为解决上述难题的有效手段，对我国食品安全和农业可持续发展具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种大豆栽培中减少磷肥施用量的方法。本发明方法是利用前茬种植菌根作物以降低大豆栽培中磷肥施用量，通过调节土壤酸碱度、有机肥施用、前茬种植菌根作物并减少磷肥施用的方法来增加土著丛枝状菌根菌对大豆根部的侵染率，促进作物对磷的吸收并维持大豆产量。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种大豆栽培中减少磷肥施用量的方法，包括以下步骤：

1.1、调节种植地块土壤ph；

1.2、施用有机肥料：有机肥料均匀撒施后土壤进行翻耕；

1.3、前茬作物种植与管理：土壤翻耕后种植菌根作物，菌根作物种植过程中不再施用其它肥料，菌根作物收获后，地上部秸秆粉碎后抛撒田中；

1.4、大豆季施肥与管理：菌根作物还田后进行翻耕并施肥，施肥后进行大豆播种并进行常规的田间管理。

进一步地，步骤1.1中调节种植地块土壤ph在5.8～7.0之间。

进一步地，对种植区的土壤采样并测定ph，如果ph在5.8～7之间，则不需要调整种植地块土壤ph，如果ph不在5.8～7的范围内，分别采用石灰或者硫黄对酸性或者碱性土壤进行ph调节，使得调节后种植地块土壤ph在5.8～7.0之间。

进一步地，步骤1.2中，每公顷施用1.5～3吨有机肥料。

进一步地，步骤1.2中，所述有机肥料包括牛粪、猪粪等。

进一步地，步骤1.3中，所述菌根作物选择向日葵。

步骤1.2中，步骤1.3中，所述菌根作物地上部秸秆粉碎至5-10cm，优选为8.0cm左右。

步骤1.2中，步骤1.4中，施肥的肥料氮磷钾的纯养分含量分别为每公顷纯氮20～30公斤、五氧化二磷45～60公斤、氧化钾80公斤。

步骤1.2中，步骤1.4中，所述常规的田间管理包括除草、浇水等。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

1、本发明利用土壤-微生物-植物的互作关系进行土壤微生态调节以促进土著丛枝状菌根菌对大豆根系的侵染，进而降低磷肥施用量，较传统大豆种植减少磷肥施用量50％以上，且并不影响产量和大豆的养分含量。

2、采用本发明的方法，能够在保证大豆产量的同时降低磷肥施用量，本发明为常规的农业操作流程，成本低，操作过程简单，利于推广，具有良好的应用前景。

3、本发明适用于低、中、高磷土壤，能够减少磷的流失，提高作物磷利用率，降低磷素养分流失，减轻水体环境污染，对缓解磷资源危机、降低环境压力并维持农业可持续发展有非常重要的意义。

附图说明

图1为实施例1中大豆根系侵染率比较，在大豆出苗一个月后区大豆根部进行染色并测定。

图2为实施例1实验组种植大豆与对照组种植大豆产量比较。

图3为实施例1实验组种植大豆与对照组种植大豆中磷含量比较。

图4为实施例2土壤ph与碳酸钙反应曲线。

图5为实施例2实验组种植大豆与对照组种植大豆中磷含量比较。

图6为实施例2实验组种植大豆与对照组种植大豆的产量比较。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

实验组：

步骤1(种植地块土壤ph调节)：实施地1的土壤酸碱度和有效磷含量分别为6和60mg/kg，不对土壤进行ph调节；

步骤2(施用有机肥料)：在向日葵播种前一个月施用牛粪，施用量为每公顷施用2吨，均匀撒施后土壤进行翻耕；

步骤3(前茬作物种植与管理)：土壤翻耕后播种大豆的前茬作物—菌根作物向日葵，向日葵种植过程中不再施用其它肥料，向日葵出苗后进行除草、浇水等常规的田间管理；向日葵收获后，将地上部秸秆粉碎至8cm后抛撒田中。

步骤4(大豆种植与管理)：向日葵秸秆还田后进行翻耕并施肥，肥料氮磷钾的纯养分含量分别为每公顷纯氮20公斤、五氧化二磷50公斤、氧化钾80公斤，肥料施用后进行翻耕播种。大豆出苗后进行常规的田间管理，包括除草、浇水等。

对照组：以传统种植方法作为对照组，传统种植方法为：前茬种植油菜并施用化肥，油菜收获后土壤翻耕施肥并种植大豆，大豆施肥量为每公顷纯氮20公斤、五氧化二磷200公斤、氧化钾60公斤。

与传统种植方法相比，实施例1中的方法每公顷减少了150kg五氧化二磷的投入，但是大豆根系丛枝状菌根菌的侵染率提高了1.79倍(图1)，大豆的产量与对照组相比没有产生影响(图2)，且大豆磷含量与对照组相比也没有显著差异(图3)。结果表明前茬种植菌根作物向日葵能够保证大豆在低磷条件下正常生产。

实施例2

实验组：

步骤1(种植地块土壤ph调节)：实施例2地块土壤酸碱度和有效磷含量分别为5.3和160mg/kg，制作土壤ph对碳酸钙响应曲线(如图4)并求导得到每20g鲜土中加入35mg碳酸钙即可将土壤ph调节至6，利用大田0-20cm土壤进行换算，计算施入石灰的量。

步骤2(施用有机肥料)：在向日葵播种前一个月施用鸡粪，施用量为每公顷施用3吨，均匀撒施后土壤进行翻耕；

步骤3(前茬作物种植与管理)：土壤翻耕后播种大豆的前茬作物—菌根作物向日葵，向日葵种植过程中不再施用其它肥料，向日葵出苗后进行除草、浇水等常规的田间管理；向日葵收获后，将地上部秸秆粉碎至8cm后抛撒田中。

步骤4(大豆种植与管理)向日葵秸秆还田后进行翻耕并施肥，肥料氮磷钾的纯养分含量分别为每公顷纯氮20公斤、五氧化二磷45公斤、氧化钾80公斤，肥料施用后进行翻耕播种。大豆出苗后进行常规的田间管理，包括除草、浇水等。

对照组：

传统种植方法作为本实施例的对照组，传统种植方法为：前茬种植玉米并施用化肥，玉米收获后土壤翻耕施肥并种植大豆，大豆施肥量为每公顷纯氮20公斤、五氧化二磷150公斤、氧化钾55公斤，与传统种植方法相比，实施例2中的方法每公顷减少了100kg五氧化二磷的投入，大豆的磷含量与对照组相比没有显著差异(图5)，且大豆磷产量与对照组相比也没有显著差异(图6)。结果表明前茬种植菌根作物向日葵能够保证大豆在低磷条件下正常生产。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。