氮肥減施對高蛋白大豆產(chǎn)量與品質(zhì)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(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院 黑龍江牡丹江 157041；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)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(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，但化肥施用量與作物產(chǎn)量并不一直呈正相關(guān)關(guān)系。據(jù)統(tǒng)計，1980-2017 年，我國糧食產(chǎn)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(chǎn)量的增速。 在化肥使用過程中，受“吃得越多，長得越壯”的傳統(tǒng)施肥觀念和配方施肥技術(shù)應(yīng)用覆蓋面不足的影響， 種植者持續(xù)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(zhì)發(fā)生改變，土壤板結(jié)、土壤退化等問題凸顯；過量施肥造成環(huán)境污染等問題[1]。

自2015 年原農(nóng)業(yè)部制訂發(fā)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(shù)研究、 示范與應(yīng)用推廣。 其核心內(nèi)容包括水肥一體化施肥、 測土配方施肥、 機(jī)械化深耕施肥等[2]。 其中，建立合理的施肥體系，有機(jī)、無機(jī)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(chǎn)量的重要途徑之一。黑龍江省作為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大省， 一直持續(xù)推進(jìn)化肥減施研究應(yīng)用與化肥面源污染治理， 據(jù)統(tǒng)計，“十三五”期間黑龍江省農(nóng)業(yè)“三減”高標(biāo)準(zhǔn)示范面積達(dá)4 000 萬畝，建設(shè)農(nóng)作物鄉(xiāng)村病蟲監(jiān)測點2 200 個，補(bǔ)貼節(jié)藥噴頭51 萬套，化肥、農(nóng)藥總用量實現(xiàn)“雙降”，有機(jī)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(shù)的應(yīng)用上，黑龍江省除墾區(qū)農(nóng)場因地塊連片、 機(jī)械化程度發(fā)達(dá)開展了相應(yīng)的化肥減施外， 分散經(jīng)營的種植戶受機(jī)械、地塊、觀念的影響，仍按經(jīng)驗種植，造成土壤質(zhì)量、環(huán)境污染等問題未能得到有效緩解。 本研究基于分散經(jīng)營種植的生產(chǎn)條件， 研究不同肥料用量對高蛋白大豆產(chǎn)量與品質(zhì)的影響， 以期為大豆生產(chǎn)者提供科學(xué)的施肥指導(dǎo)。

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(yīng)區(qū)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(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院大豆生產(chǎn)田進(jìn)行。 土壤為沙壤土，有機(jī)質(zhì)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(qū)， 前茬收獲后秸稈粉碎全部翻埋還田。

1.3 試驗設(shè)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(guī)施肥為對照（CK），依據(jù)當(dāng)?shù)爻Ｄ甏蠖蛊骄a(chǎn)量和測土配方施肥結(jié)果，設(shè)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(qū)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(jié)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(jié)莢期依據(jù)長勢噴施葉面肥，每次每公頃用尿素10 kg，結(jié)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(jié)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(jìn)行田間封閉除草作業(yè)，苗期進(jìn)行莖葉化學(xué)除草。 生長期間針對大豆食心蟲和蚜蟲的發(fā)生情況進(jìn)行統(tǒng)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(qū)內(nèi)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(jié)數(shù)。 成熟后各處理單獨(dú)收獲，脫粒機(jī)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(jī)取1 kg，采用Infratec TM 1241 近紅外谷物品質(zhì)分析儀測定籽粒的蛋白質(zhì)含量和脂肪含量，重復(fù)3 次。

1.6 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2010 和SPSS 17.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)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(xì)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(tài)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(jié)數(shù)具有明顯影響，J1 處理和J2 處理的株高和主莖節(jié)數(shù)低于常規(guī)施肥，且差異達(dá)到顯著水平，而J1 處理和J2處理的株高和主莖節(jié)數(shù)無明顯差異。 底莢高度表現(xiàn)為CK＞J1＞J2，其中J2 處理與CK 之間差異達(dá)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(dá)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(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

氮肥減施處理對大豆產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響見表3。 在氮、磷、鉀3 種元素中。 一般認(rèn)為在適當(dāng)?shù)氖┓仕较拢瑴p施氮肥將明顯降低作物產(chǎn)量。 本試驗中，2 種氮肥減施處理均提高了大豆的產(chǎn)量，產(chǎn)量表現(xiàn)為J1＞J2＞CK，方差分析表明，處理間差異均達(dá)到顯著水平。 單株有效莢數(shù)的處理間差異與產(chǎn)量的處理間差異表現(xiàn)相同。 莢粒數(shù)表現(xiàn)為J2＞J1＞CK，其中J2 處理與CK 的差異達(dá)顯著水平，J1 處理和J2 處理之間差異未達(dá)到顯著水平。 各處理間的百粒重?zé)o明顯差異。

表3 不同處理的大豆產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素

2.3 化肥減施對大豆品質(zhì)的影響

氮肥減施對大豆蛋白質(zhì)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(zhì)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(fā)生明顯變化。

圖1 不同處理大豆蛋白質(zhì)和脂肪含量

3 討論與結(jié)論

研究表明， 氮肥能夠提高大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)[5]，并且適量有機(jī)肥與化肥混施能夠有效提升大豆產(chǎn)量，改善大豆品質(zhì)[6]。 合理的秸稈還田可作為有機(jī)肥施入的一種途徑，配合優(yōu)化施肥量與施肥配比，達(dá)到提高肥料利用率和產(chǎn)量效益的目的。 本試驗以秸稈還田為有機(jī)肥投入方式， 結(jié)合區(qū)域大豆養(yǎng)分需求特點，以氮肥減施為核心，研究氮肥減施對大豆產(chǎn)量和品質(zhì)形成的影響。 結(jié)果表明，與常規(guī)施肥相比，氮肥減施處理明顯減少了主莖節(jié)數(shù)， 并由于主莖節(jié)數(shù)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(jié)數(shù)間無顯著差異。2 種氮肥減施處理都明顯提高了大豆產(chǎn)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(chǎn)量更高， 其產(chǎn)量提升主要是由于氮肥減施后單株有效莢數(shù)和莢粒數(shù)明顯增加， 而氮肥減施對大豆百粒重?zé)o明顯影響。 相關(guān)研究也表明不同施肥量對大豆產(chǎn)量和農(nóng)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(xiàn)化肥減施增效[8]。

宋喜清等認(rèn)為氮素對大豆中的脂肪和蛋白質(zhì)含量有顯著影響， 氮素對高油大豆中蛋白質(zhì)的影響高于對高蛋白大豆中蛋白質(zhì)的影響[9]。 本試驗中氮肥減量處理對大豆的蛋白質(zhì)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(yǎng)分形成過程產(chǎn)生影響， 其原因可能與氮肥適當(dāng)減施后通過調(diào)整氮、磷、鉀養(yǎng)分供給的配比，促進(jìn)了大豆根瘤固氮能力的提升有關(guān)， 因此并未因減少氮肥用量而引起大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)下降。 綜合2 種氮肥減施對大豆植株性狀、產(chǎn)量和品質(zhì)影響的分析，在黑龍江省第2 積溫帶地區(qū)， 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(xiàn)化肥減施增效生產(chǎn)。