氮肥减施对高蛋白大豆产量与品质的影响

杜震宇 童淑媛 徐文东 朱 莹 何雯瑾 王崇辉

（1.黑龙江农业经济职业学院 黑龙江牡丹江 157041；2.黑龙江省农业科学院大豆研究所 黑龙江哈尔滨 150086）

化肥被称为粮食的“粮食”，在我国粮食增产中发挥着重要作用，但化肥施用量与作物产量并不一直呈正相关关系。据统计，1980-2017 年，我国粮食产量增加了约85% ，但是化肥施用量却增加4.5 倍，其增速超过了粮食产量的增速。 在化肥使用过程中，受“吃得越多，长得越壮”的传统施肥观念和配方施肥技术应用覆盖面不足的影响， 种植者持续高肥量投入造成肥料利用率低下， 特别是氮肥利用率明显偏低；合理的施肥造成土壤理化性质发生改变，土壤板结、土壤退化等问题凸显；过量施肥造成环境污染等问题[1]。

自2015 年原农业部制订发布《到2020 年化肥使用量零增长行动方案》以来，各省份均围绕粮食作物开展了化肥减施技术研究、 示范与应用推广。 其核心内容包括水肥一体化施肥、 测土配方施肥、 机械化深耕施肥等[2]。 其中，建立合理的施肥体系，有机、无机肥料搭配施用，提高肥料利用率，减少化肥用量是耕地培肥改良[3]、提高作物产量的重要途径之一。黑龙江省作为我国农业生产大省， 一直持续推进化肥减施研究应用与化肥面源污染治理， 据统计，“十三五”期间黑龙江省农业“三减”高标准示范面积达4 000 万亩，建设农作物乡村病虫监测点2 200 个，补贴节药喷头51 万套，化肥、农药总用量实现“双降”，有机肥施用1 800 万t，测土配方施肥面积比2015 年增加5 386 万亩[4]。在化肥减施技术的应用上，黑龙江省除垦区农场因地块连片、 机械化程度发达开展了相应的化肥减施外， 分散经营的种植户受机械、地块、观念的影响，仍按经验种植，造成土壤质量、环境污染等问题未能得到有效缓解。 本研究基于分散经营种植的生产条件， 研究不同肥料用量对高蛋白大豆产量与品质的影响， 以期为大豆生产者提供科学的施肥指导。

1 材料与方法

1.1 供试品种

供试大豆品种为牡豆52，在适应区生育期120 d左右， 需≥10℃活动积温2 400℃左右， 适宜密度为25 万株/hm2。

1.2 试验地概况

试验于2022 年在黑龙江农业经济职业学院大豆生产田进行。 土壤为沙壤土，有机质含量为24.8 g/kg，碱解氮含量为91.9 mg/kg，有效磷含量为22.2 mg/kg，速效钾含量为121.9 mg/kg，pH 7.2。 种植地块均为玉米→玉米→大豆3 年轮作区， 前茬收获后秸秆粉碎全部翻埋还田。

1.3 试验设计

采用60 cm 垄上种植双行的种植模式， 双行行距为12 cm，密度为25 万株/hm2。 试验以常规施肥为对照（CK），依据当地常年大豆平均产量和测土配方施肥结果，设置J1（氮肥减少78%）和J2（氮肥减少50%）2 个化肥减量施用处理， 各处理施肥量见表1。各处理采用大区种植，种植面积分别为1 000 m2。

表1 各处理的施肥量（单位：kg/hm2）

J1 处理中， 磷酸二铵和氯化钾总量的75%作底肥， 结合破垄夹肥施入深层， 剩余的25%化肥作种肥，施于种下7～8 cm。在大豆开花期和结荚期依据长势喷施叶面肥，每次每公顷用尿素10 kg，结荚期每公顷增加磷酸二氢钾1.5 kg，溶于500 kg 水中喷施。J2 处理中，底肥和种肥的施用量与施用方法与J1 相同，初花期土壤追施尿素45 kg。 CK 为尿素35 kg、磷酸二铵115 kg 和氯化钾40 kg 播种时结合整地破垄夹肥，作底肥施用，尿素10 kg、磷酸二铵35 kg 和氯化钾10 kg 作种肥，施于种下7～8 cm，初花期追施尿素45 kg。

1.4 田间管理

4 月28 日播种，播种后进行田间封闭除草作业，苗期进行茎叶化学除草。 生长期间针对大豆食心虫和蚜虫的发生情况进行统一施药防治。

1.5 测定项目

大豆完熟期时， 分别在各处理小区内选取具有代表性的植株20 株，测量植株高度、底荚高度、主茎节数。 成熟后各处理单独收获，脱粒机脱粒后分别称量，用PM8188 谷物水分测定仪测定收获时的籽粒含水量。在收获的籽粒中随机取1 kg，采用Infratec TM 1241 近红外谷物品质分析仪测定籽粒的蛋白质含量和脂肪含量，重复3 次。

1.6 数据分析

利用Excel 2010 和SPSS 17.0 软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 氮肥减施对大豆植株性状的影响

氮素对植物细胞的形成、 分裂和生长具有重要作用， 在氮素减少后通常植株形态的变化也最为明显。 由表2 可知，氮肥减施对大豆株高和主茎节数具有明显影响，J1 处理和J2 处理的株高和主茎节数低于常规施肥，且差异达到显著水平，而J1 处理和J2处理的株高和主茎节数无明显差异。 底荚高度表现为CK＞J1＞J2，其中J2 处理与CK 之间差异达显著水平；J1 处理的底荚高度高于J2 处理， 但二者之间差异未达到显著水平。

表2 不同处理大豆成熟期的植株性状

2.2 化肥减施对大豆产量及产量构成因素的影响

氮肥减施处理对大豆产量与产量构成因素的影响见表3。 在氮、磷、钾3 种元素中。 一般认为在适当的施肥水平下，减施氮肥将明显降低作物产量。 本试验中，2 种氮肥减施处理均提高了大豆的产量，产量表现为J1＞J2＞CK，方差分析表明，处理间差异均达到显著水平。 单株有效荚数的处理间差异与产量的处理间差异表现相同。 荚粒数表现为J2＞J1＞CK，其中J2 处理与CK 的差异达显著水平，J1 处理和J2 处理之间差异未达到显著水平。 各处理间的百粒重无明显差异。

表3 不同处理的大豆产量与产量构成因素

2.3 化肥减施对大豆品质的影响

氮肥减施对大豆蛋白质和脂肪含量的影响见图1。 J1 处 理、J2 处 理 和CK 的 蛋 脂 和 分 别 为61.46%、62.21%和61.82%，脂肪含量分别为19.11%、19.02%和19.07%， 蛋白质含量分别为42.36%、43.19%和42.75%。 与对照相比，氮肥减施处理并未造成大豆主要成分含量发生明显变化。

图1 不同处理大豆蛋白质和脂肪含量

3 讨论与结论

研究表明， 氮肥能够提高大豆的产量和品质[5]，并且适量有机肥与化肥混施能够有效提升大豆产量，改善大豆品质[6]。 合理的秸秆还田可作为有机肥施入的一种途径，配合优化施肥量与施肥配比，达到提高肥料利用率和产量效益的目的。 本试验以秸秆还田为有机肥投入方式， 结合区域大豆养分需求特点，以氮肥减施为核心，研究氮肥减施对大豆产量和品质形成的影响。 结果表明，与常规施肥相比，氮肥减施处理明显减少了主茎节数， 并由于主茎节数减少，造成植株高度明显降低，但不同氮肥减施程度处理间的株高和主茎节数间无显著差异。2 种氮肥减施处理都明显提高了大豆产量， 并且氮肥减施量较大的J1 处理配合后期叶面肥的施用， 比氮肥减施量较少的J2 处理产量更高， 其产量提升主要是由于氮肥减施后单株有效荚数和荚粒数明显增加， 而氮肥减施对大豆百粒重无明显影响。 相关研究也表明不同施肥量对大豆产量和农艺性状具有一定的影响[7]，减施50%磷酸二铵、 不施尿素处理都可以实现化肥减施增效[8]。

宋喜清等认为氮素对大豆中的脂肪和蛋白质含量有显著影响， 氮素对高油大豆中蛋白质的影响高于对高蛋白大豆中蛋白质的影响[9]。 本试验中氮肥减量处理对大豆的蛋白质和脂肪含量均无明显影响，说明在本试验条件下氮肥减少用量并未对大豆主要养分形成过程产生影响， 其原因可能与氮肥适当减施后通过调整氮、磷、钾养分供给的配比，促进了大豆根瘤固氮能力的提升有关， 因此并未因减少氮肥用量而引起大豆的产量和品质下降。 综合2 种氮肥减施对大豆植株性状、产量和品质影响的分析，在黑龙江省第2 积温带地区， 高蛋白大豆可采用磷酸二铵150 kg/hm2、氯化钾50 kg/hm2、尿素20 kg/hm2的化肥用量，配合磷酸二氢钾1.5 kg/hm2作叶面肥的方式实现化肥减施增效生产。