肥密互作對大豆產量和品質特性的影響

胡 倩，樊 超，邸樹峰，畢影東*，劉 淼，李 煒，來永才，王 玲，劉建新，梁文衛，楊 光，廖 藝

(1.黑龍江省農業科學院耕作栽培研究所，黑龍江哈爾濱 150086；2.東北農業大學農學院, 黑龍江哈爾濱 150030； 3.黑龍江省寒地野生大豆資源利用工程技術研究中心，黑龍江哈爾濱 150025)

大豆有悠久的種植歷史，并且是重要的糧食作物、油料作物和經濟作物[1]。作為一種對肥力需求很高的作物，肥料是大豆生長發育的主要養分供給，在種植過程中科學合理的使用肥料能夠促進大豆生長發育，并且可以改善土壤理化性質，提高大豆產量和品質[2]。

氮在植物必需的很多營養元素中占重要地位。自20世紀90年代以來，我國氮肥產量和消費量居世界第1位。大豆根系有固氮作用，在大豆生長過程中獲取氮素主要來源是施用一定的氮肥，它還可以從土壤和肥料中獲取[3]。谷秋容等[4]研究表明，氮肥能夠提高大豆的產量和品質。與照相比，3種氮肥處理在脂肪含量、水溶蛋白含量、氮溶解指數、粗蛋白含量、產量等方面都有不同幅度的升高。有研究表明，品種、密度和肥料對大豆品質和產量有重要影響[5-7]。宋喜清等[8]研究指出，氮素對大豆中的脂肪和蛋白質含量有顯著影響，氮素對高油大豆中蛋白質的影響高于高蛋白大豆中蛋白質的影響。丁斌[9]研究指出,大豆脂肪含量與種植密度間存在不顯著負相關系，大豆蛋白質含量與種植密度呈不顯著正相關。氮肥用量和種植密度是影響大豆產量的因素之一。張彥軍等[10]研究指出，當氮肥施用量增加到一定量后大豆產量沒有顯著增加，說明氮肥引起的產量增加達到臨界值，如果氮肥施用量繼續增加會造成氮肥過剩。提高作物的產量需要合理的密植，大豆產量與種植密度密切相關。鑒于此，筆者研究了不同氮肥施用量和不同種植密度對大豆品質特性和產量的影響，篩選出最佳肥密組合，旨在為黑龍江省大豆栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料供試材料大豆品種為中龍豆1號，2016年經黑龍江省審定為優質的高油大豆品種。

1.2 試驗設計試驗于2020年5月在黑龍江省農業科學院現代農業示范區進行。采用氮肥施用量和種植密度二因素裂區設計，主處理為氮肥施用量，副處理為種植密度。供試肥料：氮肥為尿素，磷肥為過磷酸鈣，鉀肥為硫酸鉀，磷肥和鉀肥用量與常規生產田相同。主處理氮肥施用量設定0、90、150 、210 kg/hm2共4個水平，依次以F0、F1、F2、F3表示。副處理種植密度設定24萬、30萬、36萬、42萬株/hm2共4個水平，分別以D1、D2、D3、D4表示。共16個處理，3次重復，每個小區10行，每行10 m。

1.3 測定項目及方法

1.3.1蛋白質和脂肪含量測定。大豆收獲后，采用近紅外谷物品質分析儀對不同處理的大豆籽粒進行測定, 3次重復，計算其平均值。

1.3.2產量及其構成因素的測定。在大豆完熟期進行收獲、考種和測定。

1.4 數據分析采用SPSS 26.0及Excel 2019進行統計分析處理并制圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理對大豆蛋白質和脂肪含量的影響

2.1.1蛋白質含量。從圖1A可以看出，隨著種植密度的增加，蛋白質含量先增加后下降。但在同一密度下，在氮肥施用量增加的情況下蛋白質含量均為先增加后降低。密度對蛋白質含量有顯著影響(P<0.05)，氮肥施用量對蛋白質含量影響不顯著。不同密度處理蛋白質含量由高到低依次為D3處理>D2處理>D4處理>D1處理，其中D3處理(36萬株/hm2)蛋白質含量最高，D3處理平均蛋白質含量比D2、D4、D1處理分別高3.3%、5.6%、7.3%。不同氮肥施用量處理蛋白質含量由高到低依次為F2處理>F1處理>F3處理>F0處理，其中F2處理的蛋白質含量最高，F2處理平均蛋白質含量比F1、F3、F0處理分別高0.9%、1.0%、2.1%。在施氮量和密度組合中，F2D3組合處理(施氮150 kg/hm2，密度36萬株/hm2)的蛋白質含量最高。

2.1.2脂肪含量。從圖1B可以看出，不同密度處理的脂肪含量由高到低依次為D1處理>D2處理>D3處理>D4處理，其中脂肪含量在D1處理(24萬株/hm2)條件下最高，D1處理平均脂肪含量比D2、D3、D4處理分別高0.6%、0.8%、1.9%。不同氮肥施用量處理的脂肪含量由高到低依次為F2處理>F1處理>F3處理>F0處理，其中F2處理(90 kg/hm2)的脂肪含量最高，F2處理平均脂肪含量比F1、F3、F0處理分別高0.1%、0.2%、0.5%。在施氮量和密度組合中，F2D1組合處理(施氮150 kg/hm2，24萬株/hm2)的脂肪含量最高。

圖1 不同處理對大豆蛋白質(A)和脂肪含量(B)的影響

2.2 氮肥用量和種植密度對大豆產量及其構成因素的影響從表1可以看出，在不同氮肥施用量和種植密度下，大豆單株粒數、單株粒重、單株莢數、百粒重和產量均有不同程度的變化。在氮肥施用量增加的情況下，大豆單株粒數、單株莢數、單株粒重、百粒重和產量呈明顯的先遞增后遞減的趨勢。在種植密度增加的情況下，大豆單株粒數、單株莢數、單株粒重和百粒重呈遞減的趨勢，而大豆產量在種植密度增加的情況下呈先遞增后遞減的趨勢。

表1 不同處理對大豆產量及其構成因素的影響

2.2.1單株粒重。在不同密度處理下，大豆單株粒重由高到低依次為D1處理>D2處理>D3處理>D4處理，D1處理下大豆單株粒重最高。D1處理比D2、D3、D4處理分別高2.8%、7.6%、13.2%。不同氮肥施用量處理的大豆單株粒重由高到低依次為F2處理>F1處理>F0處理>F3處理，F2處理比F1、F3、F0處理分別高4.0%、4.3%、12.6%。在施氮量和密度組合中，F2D1(施氮150 kg/hm2、24萬株/hm2)處理組合的大豆單株粒重最高。

2.2.2單株粒數。在不同密度處理下，大豆單株粒數由高到低依次為D1處理>D2處理>D3處理>D4處理，在D1處理下大豆單株粒數最高。D1處理比D2、D3、D4處理分別高14.3%、22.6%、47.1%。不同氮肥施用量處理下，大豆單株粒數由高到低依次為F2處理>F1處理>F3處理>F0處理，F2處理比 F1、F3、F0處理分別高7.6%、11.4%、14.2%。在施氮量和密度組合中，F2D1(施氮150kg/hm2、24萬株/hm2)處理組合的大豆單株粒數最高。

2.2.3單株莢數。在不同密度處理下，大豆單株莢數具體表現為D1處理>D2處理>D3處理>D4處理，D1處理比D2、D3、D4處理分別高13.9%、29.1%、58.5%。不同氮肥施用量處理由高到低依次為F2處理>F1處理>F0處理>F3處理，F2處理比F1、F3、F0處理分別高8.3%、23.8%、18.4%。在施氮量和密度組合中，F2D1組合處理(施氮150 kg/hm2，24萬株/hm2)的大豆單株莢數最高。

2.2.4百粒重。在不同密度處理下，大豆百粒重具體表現為D1處理>D2處理>D3處理>D4處理，D1處理比D2、D3、D4處理分別高出2.2%、6.0%、14.1%。不同施氮量處理百粒重由高到低依次為F2處理>F1處理>F0處理>F3處理，F2處理比F1、F0、F3處理分別高出1.4%、3.3%、4.1%。在施氮量和密度組合中，F2D1處理組合(施氮150 kg/hm2、24萬株/hm2)的大豆百粒重最高。

2.2.5產量。在不同密度處理下，大豆產量具體表現為D3處理>D4處理>D2處理>D1處理，D3處理比D4、D2、D1處理分別高10.3%、11.2%、27.3%。不同施氮量處理大豆產量由高到低依次為F2處理>F1處理>F0處理>F3處理，F2處理比 F1、F0、F3處理分別高5.9%、9.6%、24.8%。氮肥施用量150 kg/hm2和種植密度36萬株/hm2處理組合的大豆產量最高。

3 結論與討論

3.1 不同氮肥用量和種植密度對大豆品質的影響在提高大豆高產的同時，人們越來越重視大豆的品質。大豆的種植密度和施肥水平會影響其籽粒的質量。該試驗結果表明，密度增加，蛋白質含量先增加后減少，密度與脂肪含量呈負相關。在氮肥施用量增加的情況下，蛋白質含量呈S型變化趨勢，但高氮肥施用量對蛋白質含量增加有限制。種植密度對蛋白質和脂肪含量有顯著影響(P<0.05)，氮肥施用量對大豆蛋白質和脂肪含量無顯著影響。丁斌[9]認為，種植密度和大豆脂肪含量之間存在不顯著負相關，而大豆蛋白質含量與種植密度之間呈不顯著正相關。張洪剛等[11]認為，隨著施氮量的增加，蛋白質含量增加，而脂肪含量減少，兩者呈負相關。劉玉平等[12]指出，密度對高油大豆蛋白質和脂肪含量有顯著影響(P<0.05)，而施氮量對高油大豆的蛋白質和脂肪含量的影響不顯著(P<0.05)。該試驗結果與丁斌試驗結果不同，但與劉玉平、張洪剛研究結果一致，這可能與品種特性有關。不同品種的大豆對種植密度和氮肥施用量需求不同，在相同的種植密度和氮肥施用水平下，大豆響應程度不同，產生的結果也不同[13-14]。

3.2 不同氮肥用量和種植密度對大豆產量及其構成因素的影響氮肥是作物生長的重要營養元素，大豆、水稻、油菜等作物對氮肥的需要很高。因為大豆和根瘤是共生關系并且大豆根部有固氮作用，所以氮肥施用對固氮能力有抑制作用[15]。研究表明，過低或過高氮肥用量都不利于大豆植株生長發育，并且會降低土壤的肥力和增加土壤中氮素殘留。因此，合適的氮肥施用量不僅能夠提高大豆產量，而且還能維持土壤無機氮平衡[16]。劉志強等[17]研究表明，氮肥和種植密度合理互作能夠提高大豆的產量。在相同種植密度處理下，大豆每株粒數、百粒重和大豆產量呈明顯的先遞增后遞減的趨勢。陳維等[18]研究指出，種植密度對大豆農藝性狀和產量影響顯著，在種植密度增加的情況下，大豆產量呈明顯先遞增后遞減的趨勢。馮麗娟[19]研究表明，隨著肥料用量不斷增加，大豆每株粒數、粒重、莢數和大豆產量均呈遞增趨勢。脂肪含量隨著肥料用量的增加呈遞增趨勢，而蛋白質含量呈遞減趨勢。該試驗結果表明，種植密度和氮肥用量對大豆產量有顯著影響(P<0.05),不同施氮量處理的產量由高到低依次為F2處理>F1處理>F0處理>F3處理，不同種植密度的大豆產量由高到低依次為D3處理>D4處理>D2處理>D1處理。氮肥用量150 kg/hm2和種植密度36萬株/hm2處理的產量最高，達2 829.83 kg/hm2。

肥料和種植密度對大豆產量有重要影響[20-21]，在大豆種植時平衡施肥和合理密植是大豆高產的重要因素。王國偉等[22]研究指出，種植密度與產量和單株莢數呈極顯著正相關，種植密度通過影響單株有效莢數來影響大豆的產量。該試驗研究表明，在種植密度不斷增加下，大豆每株粒重、莢數、粒數和百粒重均呈遞減。在氮肥用量增加的情況下，每株粒數、莢數、粒重和大豆百粒重均呈明顯的先遞增后遞減的變化趨勢。任小俊等[23]研究了種植密度與施肥水平對汾豆98產量和農藝性狀的影響，結果表明高施肥水平大豆農藝性狀基本優于低施肥水平。在種植密度增加的情況下，大豆產量先上升后下降；而隨著施肥水平的增加，大豆產量呈明顯的遞增趨勢。牛建光等[24]開展了九農33號不同肥密處理的響應研究，結果表明九農33號在種植密度20萬株/hm2且高肥量種植時產量達到最高，肥料施用量對大豆百粒重影響不顯著，在中等肥料施用量下害蟲發生率較低。

不同的種植密度和施肥水平對大豆籽粒品質有不同程度上的影響[9]。大豆高產和多種因素有關，種植密度、施肥水平和播種日期等栽培措施對同一基因下大豆產量的形成至關重要[25]。該試驗條件下，高產優質最佳組合為氮肥施用量150 kg/hm2和種植密度32萬株/hm2。