不同氮肥类型及施氮量对大豆产量和品质的影响

张家运

利辛县王人农技推广服务中心，安徽 利辛 236714

0 引言

大豆［Glycine max（Linn.）Merr.］是豆科大豆属植物［1］，在我国栽培历史悠久，是我国重要的粮食作物和油料作物。大豆含有丰富的脂肪、蛋白质、膳食纤维等，具有较高的营养价值［2］。当前，我国是世界上最大的大豆进口国，对大豆的需求量较大。因此，大力发展大豆种植业，提高大豆产量和品质至关重要。氮素是大豆形成新器官和生成籽粒蛋白质的原料，并参与蛋白质合成过程，是影响大豆产量的主要因素［3］。

土壤中的氮素以多种形态存在，植物能够吸收利用的主要是铵态氮、硝态氮及一些可溶性有机氮分子［4］。酰胺态氮属于有机氮肥，需要经过土壤中的脲酶作用，水解成碳酸铵或碳酸氢铵后才能被植物吸收利用。植物对不同形态氮素的吸收、运输机制不同，而且其同化效率也存在很大差异［5］。大量研究表明，氮肥类型能够影响植株对氮元素的吸收和利用效率，进而影响植物地上部分生长［6］。氮肥类型还会影响植物对其他矿质元素的吸收，主要是因为不同类型氮肥的生理酸碱性存在差异，会导致植物根际土壤pH值发生变化，进而使植物根系对其他阴离子和阳离子的吸收比例发生变化［7］。因此，笔者通过试验研究不同氮肥类型及施氮量对大豆产量和品质的影响，探寻适宜大豆生长的氮肥形态，从而为大豆种植管理提供科学依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于安徽省利辛县，属暖温带半湿润气候区，年平均气温14.9 ℃，年平均日照时间2 184 h，年无霜期213 d 左右，年平均降水量831 mm。试验地土壤类型为砂姜黑土，耕层土壤有机质含量为13.8 g/kg，全氮含量为0.57 g/kg，速效磷含量为32.18 mg/kg，速效钾含量为105.72 mg/kg。

1.2 试验材料

供试大豆品种为皖豆24。试验用酰胺态氮肥为尿素，硝态氮肥为硝酸钾，磷肥为过磷酸钙，钾肥为氯化钾，均购于当地农资市场。

1.3 试验设计

试验采用完全随机设计，设7 个处理（含1 个对照），以不施氮肥为对照（CK），N1～N6为6个施氮处理，其中N1为施用酰胺态氮肥40 kg/hm2、N2为施用酰胺态氮肥70 kg/hm2、N3为施用酰胺态氮肥100 kg/hm2、N4为施用硝态氮肥40 kg/hm2、N5为施用硝态氮肥70 kg/hm2、N6为施用硝态氮肥100 kg/hm2。每个小区为一个处理，每个处理设置3个重复，各小区面积均为72 m2。大豆播种量均为90 kg/hm2，株距10 cm，行距50 cm。在大豆播种前，每个处理施入过磷酸钙180 kg/hm2、氯化钾90 kg/hm2作为基肥。50%氮肥以基肥施入，剩余50%氮肥在花期追施。其他田间管理措施与当地农户一致。

1.4 测定指标和方法

1.4.1 氮代谢关键酶活性的测定。在大豆结荚期，每个处理随机选取3 株大豆，先用吸水纸擦干净植株中间部位叶片表面的灰尘，而后将其取下保存在冰盒中，尽快带回实验室提取酶液。参考王学奎等［8］的研究方法，分别测定硝酸还原酶（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 大豆产量的测定。在大豆成熟期，采用样方法，在每个小区选择具有代表性的3 m2样方，收获样方内的大豆籽粒进行测产。同时，每个小区随机选择20株大豆进行考种，测定有效荚数、单株粒数和百粒质量。

1.4.3 大豆品质的测定。大豆收获后，采用Perten-DA7200 近红外分析仪测定大豆籽粒蛋白质和脂肪含量，每个处理测定5次。

1.5 数据分析

试验数据使用Excel 2016 进行整理，使用SPSS 24.0进行分析，采用LSD法检验差异显著性。

2 试验结果与分析

2.1 不同氮肥类型和施氮量对大豆氮代谢关键酶活性的影响

由表1 可知，氮肥类型和施氮量对大豆氮代谢关键酶活性影响显著。在酰胺态氮肥处理下，NR活性随着氮肥施用量的增加呈先升高后降低的变化趋势；在硝态氮肥处理下，NR活性随着氮肥施用量的增加呈逐渐升高的变化趋势。各处理的NR 活性表现为N2＞N3＞N1＞N6＞N5＞N4＞CK，而 且N1至N6处 理 分 别 比CK 高19.70%、28.19%、20.45%、8.80%、9.79%和14.37%。各处理大豆GS活性变化特征与NR相似，而且N1至N6处理分别比CK 高28.77%、34.98%、25.02%、16.18%、18.85%和22.00%。各处理大豆GOGAT 活性变化特征与NR 相 似，N1至N6处理分别比CK 高16.35%、20.60%、17.50%、6.12%、10.15% 和15.90%。总体分析，在同一施氮量下，酰胺态氮肥处理的大豆NR、GS和GOGAT活性均高于硝态氮肥处理。

表1 不同氮肥类型和施氮量下大豆氮代谢关键酶活性

2.2 不同氮肥类型和施氮量对大豆产量性状的影响

由表2 可知，不同氮肥类型和施氮量显著影响大豆产量性状。在酰胺态氮肥处理下，大豆有效荚数随氮肥施用量的增加呈先升高后降低的变化趋势；在硝态氮肥处理下，大豆有效荚数随氮肥施用量的增加呈逐渐升高的变化趋势。N1至N6处理大豆有效荚数均显著高于CK，并在N2处理下达到最大值。各处理大豆每株粒数和百粒质量变化特征与有效荚数相似。在酰胺态氮肥处理下，大豆产量随氮肥施用量的增加呈先升高后变化降低的趋势；在硝态氮肥处理下，大豆产量随氮肥施用量的增加呈逐渐升高的变化趋势。各处理大豆产量表现为N2＞N1＞N3＞N6＞N5＞N4＞CK，且N1至N6分别比CK高62.26%、69.83%、60.22%、38.58%、45.96%和55.32%。总体分析，在同一施氮量下，酰胺态氮肥处理的大豆有效荚数、每株粒数、百粒质量和产量均高于硝态氮肥处理。

表2 不同氮肥类型和施氮量下大豆产量性状

2.3 氮肥类型和施氮量对大豆品质的影响

由表3 可知，不同氮肥类型和施氮量显著影响大豆品质。在酰胺态氮肥处理下，大豆蛋白质含量随氮肥施用量的增加呈先升高后降低的变化趋势；在硝态氮处理下，各处理大豆蛋白质含量没有显著差异，但施氮肥处理的大豆蛋白质含量均显著高于CK，而且N1至N6处理分别比CK 高2.61%、6.50%、4.69%、1.87%、1.99%和2.73%。N1、N2、N4处理大豆脂肪含量与CK没有显著差异，其他施氮处理大豆脂肪含量均显著低于CK。N5处理大豆蛋白质和脂肪含量总和显著低于CK，但其他处理大豆蛋白质和脂肪含量总和均显著高于CK。

表3 不同氮肥类型和施氮量下大豆品质

3 讨论

氮素是植物需求量最大的营养元素之一［9］。氮代谢是调控大豆产量和品质的重要代谢过程。在此过程中，氮代谢关键酶活性起着决定性作用，而且不同形态的氮素对植物生长的影响存在明显差异［10-11］。此次研究结果表明，在酰胺态氮肥处理下，大豆NR、GS 和GOGAT 活性随氮肥施用量的增加呈先升高后降低的变化趋势；在硝态氮肥处理下，大豆NR、GS和GOGAT活性随氮肥施用量的增加呈逐渐升高的变化趋势。在同一施氮量下，酰胺态氮肥处理的大豆NR、GS 和GOGAT活性均高于硝态氮处理。一方面，这可能是由于硝态氮的还原过程主要消耗腺苷三磷酸，而高浓度的硝态氮会抑制其还原和运输，从而降低了硝酸还原酶活性［12-13］。另一方面，硝酸盐在土壤中容易发生迁移和淋溶，在同一施氮量下，硝态氮的利用效率较低，酰胺态氮的利用效率相对较高［14］。氮素形态和施氮量对大豆产量和品质具有较大的影响［15］。此次研究结果表明，大豆有效荚数、每株粒数、百粒质量和产量均在酰胺态氮施用量为70 kg/hm2时达到最大值，而且酰胺态氮肥处理的大豆产量和品质优于硝态氮肥处理。这可能是由于在酰胺态氮肥处理下，大豆的氮代谢酶活性较高，增加了大豆营养物质的生成量和转运量。

4 结论

在酰胺态氮肥处理下，大豆NR、GS、GOGAT 活性及大豆有效荚数、每株粒数、百粒质量、产量随氮肥施用量的增加呈先升高后降低的变化趋势；在硝态氮肥处理下，上述指标随氮肥施用量的增加呈逐渐升高的变化趋势。在相同施氮量处理下，酰胺态氮肥处理的大豆产量和氮代谢关键酶活性均高于硝态氮处理，且施氮量为70 kg/hm2时大豆产量最高、品质最佳。因此，酰胺态氮肥较适合在大豆种植中使用，而且在利辛县较适宜的施氮量为70 kg/hm2。