不同氮肥類型及施氮量對大豆產量和品質的影響

張家運

利辛縣王人農技推廣服務中心，安徽 利辛 236714

0 引言

大豆［Glycine max（Linn.）Merr.］是豆科大豆屬植物［1］，在我國栽培歷史悠久，是我國重要的糧食作物和油料作物。大豆含有豐富的脂肪、蛋白質、膳食纖維等，具有較高的營養(yǎng)價值［2］。當前，我國是世界上最大的大豆進口國，對大豆的需求量較大。因此，大力發(fā)展大豆種植業(yè)，提高大豆產量和品質至關重要。氮素是大豆形成新器官和生成籽粒蛋白質的原料，并參與蛋白質合成過程，是影響大豆產量的主要因素［3］。

土壤中的氮素以多種形態(tài)存在，植物能夠吸收利用的主要是銨態(tài)氮、硝態(tài)氮及一些可溶性有機氮分子［4］。酰胺態(tài)氮屬于有機氮肥，需要經過土壤中的脲酶作用，水解成碳酸銨或碳酸氫銨后才能被植物吸收利用。植物對不同形態(tài)氮素的吸收、運輸機制不同，而且其同化效率也存在很大差異［5］。大量研究表明，氮肥類型能夠影響植株對氮元素的吸收和利用效率，進而影響植物地上部分生長［6］。氮肥類型還會影響植物對其他礦質元素的吸收，主要是因為不同類型氮肥的生理酸堿性存在差異，會導致植物根際土壤pH值發(fā)生變化，進而使植物根系對其他陰離子和陽離子的吸收比例發(fā)生變化［7］。因此，筆者通過試驗研究不同氮肥類型及施氮量對大豆產量和品質的影響，探尋適宜大豆生長的氮肥形態(tài)，從而為大豆種植管理提供科學依據。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于安徽省利辛縣，屬暖溫帶半濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫14.9 ℃，年平均日照時間2 184 h，年無霜期213 d 左右，年平均降水量831 mm。試驗地土壤類型為砂姜黑土，耕層土壤有機質含量為13.8 g/kg，全氮含量為0.57 g/kg，速效磷含量為32.18 mg/kg，速效鉀含量為105.72 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試大豆品種為皖豆24。試驗用酰胺態(tài)氮肥為尿素，硝態(tài)氮肥為硝酸鉀，磷肥為過磷酸鈣，鉀肥為氯化鉀，均購于當地農資市場。

1.3 試驗設計

試驗采用完全隨機設計，設7 個處理（含1 個對照），以不施氮肥為對照（CK），N1～N6為6個施氮處理，其中N1為施用酰胺態(tài)氮肥40 kg/hm2、N2為施用酰胺態(tài)氮肥70 kg/hm2、N3為施用酰胺態(tài)氮肥100 kg/hm2、N4為施用硝態(tài)氮肥40 kg/hm2、N5為施用硝態(tài)氮肥70 kg/hm2、N6為施用硝態(tài)氮肥100 kg/hm2。每個小區(qū)為一個處理，每個處理設置3個重復，各小區(qū)面積均為72 m2。大豆播種量均為90 kg/hm2，株距10 cm，行距50 cm。在大豆播種前，每個處理施入過磷酸鈣180 kg/hm2、氯化鉀90 kg/hm2作為基肥。50%氮肥以基肥施入，剩余50%氮肥在花期追施。其他田間管理措施與當地農戶一致。

1.4 測定指標和方法

1.4.1 氮代謝關鍵酶活性的測定。在大豆結莢期，每個處理隨機選取3 株大豆，先用吸水紙擦干凈植株中間部位葉片表面的灰塵，而后將其取下保存在冰盒中，盡快帶回實驗室提取酶液。參考王學奎等［8］的研究方法，分別測定硝酸還原酶（Nitrate Reductase，NR）、谷氨酸合成酶（Glutamate Synthase，GOGAT）和谷氨酰胺合成酶（Glutamine Synthetase，GS）活性。

1.4.2 大豆產量的測定。在大豆成熟期，采用樣方法，在每個小區(qū)選擇具有代表性的3 m2樣方，收獲樣方內的大豆籽粒進行測產。同時，每個小區(qū)隨機選擇20株大豆進行考種，測定有效莢數、單株粒數和百粒質量。

1.4.3 大豆品質的測定。大豆收獲后，采用Perten-DA7200 近紅外分析儀測定大豆籽粒蛋白質和脂肪含量，每個處理測定5次。

1.5 數據分析

試驗數據使用Excel 2016 進行整理，使用SPSS 24.0進行分析，采用LSD法檢驗差異顯著性。

2 試驗結果與分析

2.1 不同氮肥類型和施氮量對大豆氮代謝關鍵酶活性的影響

由表1 可知，氮肥類型和施氮量對大豆氮代謝關鍵酶活性影響顯著。在酰胺態(tài)氮肥處理下，NR活性隨著氮肥施用量的增加呈先升高后降低的變化趨勢；在硝態(tài)氮肥處理下，NR活性隨著氮肥施用量的增加呈逐漸升高的變化趨勢。各處理的NR 活性表現為N2＞N3＞N1＞N6＞N5＞N4＞CK，而 且N1至N6處 理 分 別 比CK 高19.70%、28.19%、20.45%、8.80%、9.79%和14.37%。各處理大豆GS活性變化特征與NR相似，而且N1至N6處理分別比CK 高28.77%、34.98%、25.02%、16.18%、18.85%和22.00%。各處理大豆GOGAT 活性變化特征與NR 相 似，N1至N6處理分別比CK 高16.35%、20.60%、17.50%、6.12%、10.15% 和15.90%。總體分析，在同一施氮量下，酰胺態(tài)氮肥處理的大豆NR、GS和GOGAT活性均高于硝態(tài)氮肥處理。

表1 不同氮肥類型和施氮量下大豆氮代謝關鍵酶活性

2.2 不同氮肥類型和施氮量對大豆產量性狀的影響

由表2 可知，不同氮肥類型和施氮量顯著影響大豆產量性狀。在酰胺態(tài)氮肥處理下，大豆有效莢數隨氮肥施用量的增加呈先升高后降低的變化趨勢；在硝態(tài)氮肥處理下，大豆有效莢數隨氮肥施用量的增加呈逐漸升高的變化趨勢。N1至N6處理大豆有效莢數均顯著高于CK，并在N2處理下達到最大值。各處理大豆每株粒數和百粒質量變化特征與有效莢數相似。在酰胺態(tài)氮肥處理下，大豆產量隨氮肥施用量的增加呈先升高后變化降低的趨勢；在硝態(tài)氮肥處理下，大豆產量隨氮肥施用量的增加呈逐漸升高的變化趨勢。各處理大豆產量表現為N2＞N1＞N3＞N6＞N5＞N4＞CK，且N1至N6分別比CK高62.26%、69.83%、60.22%、38.58%、45.96%和55.32%。總體分析，在同一施氮量下，酰胺態(tài)氮肥處理的大豆有效莢數、每株粒數、百粒質量和產量均高于硝態(tài)氮肥處理。

表2 不同氮肥類型和施氮量下大豆產量性狀

2.3 氮肥類型和施氮量對大豆品質的影響

由表3 可知，不同氮肥類型和施氮量顯著影響大豆品質。在酰胺態(tài)氮肥處理下，大豆蛋白質含量隨氮肥施用量的增加呈先升高后降低的變化趨勢；在硝態(tài)氮處理下，各處理大豆蛋白質含量沒有顯著差異，但施氮肥處理的大豆蛋白質含量均顯著高于CK，而且N1至N6處理分別比CK 高2.61%、6.50%、4.69%、1.87%、1.99%和2.73%。N1、N2、N4處理大豆脂肪含量與CK沒有顯著差異，其他施氮處理大豆脂肪含量均顯著低于CK。N5處理大豆蛋白質和脂肪含量總和顯著低于CK，但其他處理大豆蛋白質和脂肪含量總和均顯著高于CK。

表3 不同氮肥類型和施氮量下大豆品質

3 討論

氮素是植物需求量最大的營養(yǎng)元素之一［9］。氮代謝是調控大豆產量和品質的重要代謝過程。在此過程中，氮代謝關鍵酶活性起著決定性作用，而且不同形態(tài)的氮素對植物生長的影響存在明顯差異［10-11］。此次研究結果表明，在酰胺態(tài)氮肥處理下，大豆NR、GS 和GOGAT 活性隨氮肥施用量的增加呈先升高后降低的變化趨勢；在硝態(tài)氮肥處理下，大豆NR、GS和GOGAT活性隨氮肥施用量的增加呈逐漸升高的變化趨勢。在同一施氮量下，酰胺態(tài)氮肥處理的大豆NR、GS 和GOGAT活性均高于硝態(tài)氮處理。一方面，這可能是由于硝態(tài)氮的還原過程主要消耗腺苷三磷酸，而高濃度的硝態(tài)氮會抑制其還原和運輸，從而降低了硝酸還原酶活性［12-13］。另一方面，硝酸鹽在土壤中容易發(fā)生遷移和淋溶，在同一施氮量下，硝態(tài)氮的利用效率較低，酰胺態(tài)氮的利用效率相對較高［14］。氮素形態(tài)和施氮量對大豆產量和品質具有較大的影響［15］。此次研究結果表明，大豆有效莢數、每株粒數、百粒質量和產量均在酰胺態(tài)氮施用量為70 kg/hm2時達到最大值，而且酰胺態(tài)氮肥處理的大豆產量和品質優(yōu)于硝態(tài)氮肥處理。這可能是由于在酰胺態(tài)氮肥處理下，大豆的氮代謝酶活性較高，增加了大豆營養(yǎng)物質的生成量和轉運量。

4 結論

在酰胺態(tài)氮肥處理下，大豆NR、GS、GOGAT 活性及大豆有效莢數、每株粒數、百粒質量、產量隨氮肥施用量的增加呈先升高后降低的變化趨勢；在硝態(tài)氮肥處理下，上述指標隨氮肥施用量的增加呈逐漸升高的變化趨勢。在相同施氮量處理下，酰胺態(tài)氮肥處理的大豆產量和氮代謝關鍵酶活性均高于硝態(tài)氮處理，且施氮量為70 kg/hm2時大豆產量最高、品質最佳。因此，酰胺態(tài)氮肥較適合在大豆種植中使用，而且在利辛縣較適宜的施氮量為70 kg/hm2。