氮肥減施對高蛋白大豆產量與品質的影響

杜震宇 童淑媛 徐文東 朱 瑩 何雯瑾 王崇輝

（1.黑龍江農業經濟職業學院 黑龍江牡丹江 157041；2.黑龍江省農業科學院大豆研究所 黑龍江哈爾濱 150086）

化肥被稱為糧食的“糧食”，在我國糧食增產中發揮著重要作用，但化肥施用量與作物產量并不一直呈正相關關系。據統計，1980-2017 年，我國糧食產量增加了約85% ，但是化肥施用量卻增加4.5 倍，其增速超過了糧食產量的增速。 在化肥使用過程中，受“吃得越多，長得越壯”的傳統施肥觀念和配方施肥技術應用覆蓋面不足的影響， 種植者持續高肥量投入造成肥料利用率低下， 特別是氮肥利用率明顯偏低；合理的施肥造成土壤理化性質發生改變，土壤板結、土壤退化等問題凸顯；過量施肥造成環境污染等問題[1]。

自2015 年原農業部制訂發布《到2020 年化肥使用量零增長行動方案》以來，各省份均圍繞糧食作物開展了化肥減施技術研究、 示范與應用推廣。 其核心內容包括水肥一體化施肥、 測土配方施肥、 機械化深耕施肥等[2]。 其中，建立合理的施肥體系，有機、無機肥料搭配施用，提高肥料利用率，減少化肥用量是耕地培肥改良[3]、提高作物產量的重要途徑之一。黑龍江省作為我國農業生產大省， 一直持續推進化肥減施研究應用與化肥面源污染治理， 據統計，“十三五”期間黑龍江省農業“三減”高標準示范面積達4 000 萬畝，建設農作物鄉村病蟲監測點2 200 個，補貼節藥噴頭51 萬套，化肥、農藥總用量實現“雙降”，有機肥施用1 800 萬t，測土配方施肥面積比2015 年增加5 386 萬畝[4]。在化肥減施技術的應用上，黑龍江省除墾區農場因地塊連片、 機械化程度發達開展了相應的化肥減施外， 分散經營的種植戶受機械、地塊、觀念的影響，仍按經驗種植，造成土壤質量、環境污染等問題未能得到有效緩解。 本研究基于分散經營種植的生產條件， 研究不同肥料用量對高蛋白大豆產量與品質的影響， 以期為大豆生產者提供科學的施肥指導。

1 材料與方法

1.1 供試品種

供試大豆品種為牡豆52，在適應區生育期120 d左右， 需≥10℃活動積溫2 400℃左右， 適宜密度為25 萬株/hm2。

1.2 試驗地概況

試驗于2022 年在黑龍江農業經濟職業學院大豆生產田進行。 土壤為沙壤土，有機質含量為24.8 g/kg，堿解氮含量為91.9 mg/kg，有效磷含量為22.2 mg/kg，速效鉀含量為121.9 mg/kg，pH 7.2。 種植地塊均為玉米→玉米→大豆3 年輪作區， 前茬收獲后秸稈粉碎全部翻埋還田。

1.3 試驗設計

采用60 cm 壟上種植雙行的種植模式， 雙行行距為12 cm，密度為25 萬株/hm2。 試驗以常規施肥為對照（CK），依據當地常年大豆平均產量和測土配方施肥結果，設置J1（氮肥減少78%）和J2（氮肥減少50%）2 個化肥減量施用處理， 各處理施肥量見表1。各處理采用大區種植，種植面積分別為1 000 m2。

表1 各處理的施肥量（單位：kg/hm2）

J1 處理中， 磷酸二銨和氯化鉀總量的75%作底肥， 結合破壟夾肥施入深層， 剩余的25%化肥作種肥，施于種下7～8 cm。在大豆開花期和結莢期依據長勢噴施葉面肥，每次每公頃用尿素10 kg，結莢期每公頃增加磷酸二氫鉀1.5 kg，溶于500 kg 水中噴施。J2 處理中，底肥和種肥的施用量與施用方法與J1 相同，初花期土壤追施尿素45 kg。 CK 為尿素35 kg、磷酸二銨115 kg 和氯化鉀40 kg 播種時結合整地破壟夾肥，作底肥施用，尿素10 kg、磷酸二銨35 kg 和氯化鉀10 kg 作種肥，施于種下7～8 cm，初花期追施尿素45 kg。

1.4 田間管理

4 月28 日播種，播種后進行田間封閉除草作業，苗期進行莖葉化學除草。 生長期間針對大豆食心蟲和蚜蟲的發生情況進行統一施藥防治。

1.5 測定項目

大豆完熟期時， 分別在各處理小區內選取具有代表性的植株20 株，測量植株高度、底莢高度、主莖節數。 成熟后各處理單獨收獲，脫粒機脫粒后分別稱量，用PM8188 谷物水分測定儀測定收獲時的籽粒含水量。在收獲的籽粒中隨機取1 kg，采用Infratec TM 1241 近紅外谷物品質分析儀測定籽粒的蛋白質含量和脂肪含量，重復3 次。

1.6 數據分析

利用Excel 2010 和SPSS 17.0 軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 氮肥減施對大豆植株性狀的影響

氮素對植物細胞的形成、 分裂和生長具有重要作用， 在氮素減少后通常植株形態的變化也最為明顯。 由表2 可知，氮肥減施對大豆株高和主莖節數具有明顯影響，J1 處理和J2 處理的株高和主莖節數低于常規施肥，且差異達到顯著水平，而J1 處理和J2處理的株高和主莖節數無明顯差異。 底莢高度表現為CK＞J1＞J2，其中J2 處理與CK 之間差異達顯著水平；J1 處理的底莢高度高于J2 處理， 但二者之間差異未達到顯著水平。

表2 不同處理大豆成熟期的植株性狀

2.2 化肥減施對大豆產量及產量構成因素的影響

氮肥減施處理對大豆產量與產量構成因素的影響見表3。 在氮、磷、鉀3 種元素中。 一般認為在適當的施肥水平下，減施氮肥將明顯降低作物產量。 本試驗中，2 種氮肥減施處理均提高了大豆的產量，產量表現為J1＞J2＞CK，方差分析表明，處理間差異均達到顯著水平。 單株有效莢數的處理間差異與產量的處理間差異表現相同。 莢粒數表現為J2＞J1＞CK，其中J2 處理與CK 的差異達顯著水平，J1 處理和J2 處理之間差異未達到顯著水平。 各處理間的百粒重無明顯差異。

表3 不同處理的大豆產量與產量構成因素

2.3 化肥減施對大豆品質的影響

氮肥減施對大豆蛋白質和脂肪含量的影響見圖1。 J1 處 理、J2 處 理 和CK 的 蛋 脂 和 分 別 為61.46%、62.21%和61.82%，脂肪含量分別為19.11%、19.02%和19.07%， 蛋白質含量分別為42.36%、43.19%和42.75%。 與對照相比，氮肥減施處理并未造成大豆主要成分含量發生明顯變化。

圖1 不同處理大豆蛋白質和脂肪含量

3 討論與結論

研究表明， 氮肥能夠提高大豆的產量和品質[5]，并且適量有機肥與化肥混施能夠有效提升大豆產量，改善大豆品質[6]。 合理的秸稈還田可作為有機肥施入的一種途徑，配合優化施肥量與施肥配比，達到提高肥料利用率和產量效益的目的。 本試驗以秸稈還田為有機肥投入方式， 結合區域大豆養分需求特點，以氮肥減施為核心，研究氮肥減施對大豆產量和品質形成的影響。 結果表明，與常規施肥相比，氮肥減施處理明顯減少了主莖節數， 并由于主莖節數減少，造成植株高度明顯降低，但不同氮肥減施程度處理間的株高和主莖節數間無顯著差異。2 種氮肥減施處理都明顯提高了大豆產量， 并且氮肥減施量較大的J1 處理配合后期葉面肥的施用， 比氮肥減施量較少的J2 處理產量更高， 其產量提升主要是由于氮肥減施后單株有效莢數和莢粒數明顯增加， 而氮肥減施對大豆百粒重無明顯影響。 相關研究也表明不同施肥量對大豆產量和農藝性狀具有一定的影響[7]，減施50%磷酸二銨、 不施尿素處理都可以實現化肥減施增效[8]。

宋喜清等認為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對高蛋白大豆中蛋白質的影響[9]。 本試驗中氮肥減量處理對大豆的蛋白質和脂肪含量均無明顯影響，說明在本試驗條件下氮肥減少用量并未對大豆主要養分形成過程產生影響， 其原因可能與氮肥適當減施后通過調整氮、磷、鉀養分供給的配比，促進了大豆根瘤固氮能力的提升有關， 因此并未因減少氮肥用量而引起大豆的產量和品質下降。 綜合2 種氮肥減施對大豆植株性狀、產量和品質影響的分析，在黑龍江省第2 積溫帶地區， 高蛋白大豆可采用磷酸二銨150 kg/hm2、氯化鉀50 kg/hm2、尿素20 kg/hm2的化肥用量，配合磷酸二氫鉀1.5 kg/hm2作葉面肥的方式實現化肥減施增效生產。