胡 倩，樊 超，邸樹(shù)峰，畢影東*，劉 淼，李 煒，來(lái)永才，王 玲，劉建新，梁文衛(wèi)，楊 光，廖 藝

(1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院耕作栽培研究所，黑龍江哈爾濱 150086；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 黑龍江哈爾濱 150030； 3.黑龍江省寒地野生大豆資源利用工程技術(shù)研究中心，黑龍江哈爾濱 150025)

大豆有悠久的種植歷史，并且是重要的糧食作物、油料作物和經(jīng)濟(jì)作物[1]。作為一種對(duì)肥力需求很高的作物，肥料是大豆生長(zhǎng)發(fā)育的主要養(yǎng)分供給，在種植過(guò)程中科學(xué)合理的使用肥料能夠促進(jìn)大豆生長(zhǎng)發(fā)育，并且可以改善土壤理化性質(zhì)，提高大豆產(chǎn)量和品質(zhì)[2]。

氮在植物必需的很多營(yíng)養(yǎng)元素中占重要地位。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)氮肥產(chǎn)量和消費(fèi)量居世界第1位。大豆根系有固氮作用，在大豆生長(zhǎng)過(guò)程中獲取氮素主要來(lái)源是施用一定的氮肥，它還可以從土壤和肥料中獲取[3]。谷秋容等[4]研究表明，氮肥能夠提高大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)。與照相比，3種氮肥處理在脂肪含量、水溶蛋白含量、氮溶解指數(shù)、粗蛋白含量、產(chǎn)量等方面都有不同幅度的升高。有研究表明，品種、密度和肥料對(duì)大豆品質(zhì)和產(chǎn)量有重要影響[5-7]。宋喜清等[8]研究指出，氮素對(duì)大豆中的脂肪和蛋白質(zhì)含量有顯著影響，氮素對(duì)高油大豆中蛋白質(zhì)的影響高于高蛋白大豆中蛋白質(zhì)的影響。丁斌[9]研究指出,大豆脂肪含量與種植密度間存在不顯著負(fù)相關(guān)系，大豆蛋白質(zhì)含量與種植密度呈不顯著正相關(guān)。氮肥用量和種植密度是影響大豆產(chǎn)量的因素之一。張彥軍等[10]研究指出，當(dāng)?shù)适┯昧吭黾拥揭欢亢蟠蠖巩a(chǎn)量沒(méi)有顯著增加，說(shuō)明氮肥引起的產(chǎn)量增加達(dá)到臨界值，如果氮肥施用量繼續(xù)增加會(huì)造成氮肥過(guò)剩。提高作物的產(chǎn)量需要合理的密植，大豆產(chǎn)量與種植密度密切相關(guān)。鑒于此，筆者研究了不同氮肥施用量和不同種植密度對(duì)大豆品質(zhì)特性和產(chǎn)量的影響，篩選出最佳肥密組合，旨在為黑龍江省大豆栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料供試材料大豆品種為中龍豆1號(hào)，2016年經(jīng)黑龍江省審定為優(yōu)質(zhì)的高油大豆品種。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)于2020年5月在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)進(jìn)行。采用氮肥施用量和種植密度二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，主處理為氮肥施用量，副處理為種植密度。供試肥料：氮肥為尿素，磷肥為過(guò)磷酸鈣，鉀肥為硫酸鉀，磷肥和鉀肥用量與常規(guī)生產(chǎn)田相同。主處理氮肥施用量設(shè)定0、90、150 、210 kg/hm2共4個(gè)水平，依次以F0、F1、F2、F3表示。副處理種植密度設(shè)定24萬(wàn)、30萬(wàn)、36萬(wàn)、42萬(wàn)株/hm2共4個(gè)水平，分別以D1、D2、D3、D4表示。共16個(gè)處理，3次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)10行，每行10 m。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1蛋白質(zhì)和脂肪含量測(cè)定。大豆收獲后，采用近紅外谷物品質(zhì)分析儀對(duì)不同處理的大豆籽粒進(jìn)行測(cè)定, 3次重復(fù)，計(jì)算其平均值。

1.3.2產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的測(cè)定。在大豆完熟期進(jìn)行收獲、考種和測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析采用SPSS 26.0及Excel 2019進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理并制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)大豆蛋白質(zhì)和脂肪含量的影響

2.1.1蛋白質(zhì)含量。從圖1A可以看出，隨著種植密度的增加，蛋白質(zhì)含量先增加后下降。但在同一密度下，在氮肥施用量增加的情況下蛋白質(zhì)含量均為先增加后降低。密度對(duì)蛋白質(zhì)含量有顯著影響(P<0.05)，氮肥施用量對(duì)蛋白質(zhì)含量影響不顯著。不同密度處理蛋白質(zhì)含量由高到低依次為D3處理>D2處理>D4處理>D1處理，其中D3處理(36萬(wàn)株/hm2)蛋白質(zhì)含量最高，D3處理平均蛋白質(zhì)含量比D2、D4、D1處理分別高3.3%、5.6%、7.3%。不同氮肥施用量處理蛋白質(zhì)含量由高到低依次為F2處理>F1處理>F3處理>F0處理，其中F2處理的蛋白質(zhì)含量最高，F(xiàn)2處理平均蛋白質(zhì)含量比F1、F3、F0處理分別高0.9%、1.0%、2.1%。在施氮量和密度組合中，F(xiàn)2D3組合處理(施氮150 kg/hm2，密度36萬(wàn)株/hm2)的蛋白質(zhì)含量最高。

2.1.2脂肪含量。從圖1B可以看出，不同密度處理的脂肪含量由高到低依次為D1處理>D2處理>D3處理>D4處理，其中脂肪含量在D1處理(24萬(wàn)株/hm2)條件下最高，D1處理平均脂肪含量比D2、D3、D4處理分別高0.6%、0.8%、1.9%。不同氮肥施用量處理的脂肪含量由高到低依次為F2處理>F1處理>F3處理>F0處理，其中F2處理(90 kg/hm2)的脂肪含量最高，F(xiàn)2處理平均脂肪含量比F1、F3、F0處理分別高0.1%、0.2%、0.5%。在施氮量和密度組合中，F(xiàn)2D1組合處理(施氮150 kg/hm2，24萬(wàn)株/hm2)的脂肪含量最高。

圖1 不同處理對(duì)大豆蛋白質(zhì)(A)和脂肪含量(B)的影響

2.2 氮肥用量和種植密度對(duì)大豆產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響從表1可以看出，在不同氮肥施用量和種植密度下，大豆單株粒數(shù)、單株粒重、單株莢數(shù)、百粒重和產(chǎn)量均有不同程度的變化。在氮肥施用量增加的情況下，大豆單株粒數(shù)、單株莢數(shù)、單株粒重、百粒重和產(chǎn)量呈明顯的先遞增后遞減的趨勢(shì)。在種植密度增加的情況下，大豆單株粒數(shù)、單株莢數(shù)、單株粒重和百粒重呈遞減的趨勢(shì)，而大豆產(chǎn)量在種植密度增加的情況下呈先遞增后遞減的趨勢(shì)。

表1 不同處理對(duì)大豆產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2.2.1單株粒重。在不同密度處理下，大豆單株粒重由高到低依次為D1處理>D2處理>D3處理>D4處理，D1處理下大豆單株粒重最高。D1處理比D2、D3、D4處理分別高2.8%、7.6%、13.2%。不同氮肥施用量處理的大豆單株粒重由高到低依次為F2處理>F1處理>F0處理>F3處理，F(xiàn)2處理比F1、F3、F0處理分別高4.0%、4.3%、12.6%。在施氮量和密度組合中，F(xiàn)2D1(施氮150 kg/hm2、24萬(wàn)株/hm2)處理組合的大豆單株粒重最高。

2.2.2單株粒數(shù)。在不同密度處理下，大豆單株粒數(shù)由高到低依次為D1處理>D2處理>D3處理>D4處理，在D1處理下大豆單株粒數(shù)最高。D1處理比D2、D3、D4處理分別高14.3%、22.6%、47.1%。不同氮肥施用量處理下，大豆單株粒數(shù)由高到低依次為F2處理>F1處理>F3處理>F0處理，F(xiàn)2處理比 F1、F3、F0處理分別高7.6%、11.4%、14.2%。在施氮量和密度組合中，F(xiàn)2D1(施氮150kg/hm2、24萬(wàn)株/hm2)處理組合的大豆單株粒數(shù)最高。

2.2.3單株莢數(shù)。在不同密度處理下，大豆單株莢數(shù)具體表現(xiàn)為D1處理>D2處理>D3處理>D4處理，D1處理比D2、D3、D4處理分別高13.9%、29.1%、58.5%。不同氮肥施用量處理由高到低依次為F2處理>F1處理>F0處理>F3處理，F(xiàn)2處理比F1、F3、F0處理分別高8.3%、23.8%、18.4%。在施氮量和密度組合中，F(xiàn)2D1組合處理(施氮150 kg/hm2，24萬(wàn)株/hm2)的大豆單株莢數(shù)最高。

2.2.4百粒重。在不同密度處理下，大豆百粒重具體表現(xiàn)為D1處理>D2處理>D3處理>D4處理，D1處理比D2、D3、D4處理分別高出2.2%、6.0%、14.1%。不同施氮量處理百粒重由高到低依次為F2處理>F1處理>F0處理>F3處理，F(xiàn)2處理比F1、F0、F3處理分別高出1.4%、3.3%、4.1%。在施氮量和密度組合中，F(xiàn)2D1處理組合(施氮150 kg/hm2、24萬(wàn)株/hm2)的大豆百粒重最高。

2.2.5產(chǎn)量。在不同密度處理下，大豆產(chǎn)量具體表現(xiàn)為D3處理>D4處理>D2處理>D1處理，D3處理比D4、D2、D1處理分別高10.3%、11.2%、27.3%。不同施氮量處理大豆產(chǎn)量由高到低依次為F2處理>F1處理>F0處理>F3處理，F(xiàn)2處理比 F1、F0、F3處理分別高5.9%、9.6%、24.8%。氮肥施用量150 kg/hm2和種植密度36萬(wàn)株/hm2處理組合的大豆產(chǎn)量最高。

3 結(jié)論與討論

3.1 不同氮肥用量和種植密度對(duì)大豆品質(zhì)的影響在提高大豆高產(chǎn)的同時(shí)，人們?cè)絹?lái)越重視大豆的品質(zhì)。大豆的種植密度和施肥水平會(huì)影響其籽粒的質(zhì)量。該試驗(yàn)結(jié)果表明，密度增加，蛋白質(zhì)含量先增加后減少，密度與脂肪含量呈負(fù)相關(guān)。在氮肥施用量增加的情況下，蛋白質(zhì)含量呈S型變化趨勢(shì)，但高氮肥施用量對(duì)蛋白質(zhì)含量增加有限制。種植密度對(duì)蛋白質(zhì)和脂肪含量有顯著影響(P<0.05)，氮肥施用量對(duì)大豆蛋白質(zhì)和脂肪含量無(wú)顯著影響。丁斌[9]認(rèn)為，種植密度和大豆脂肪含量之間存在不顯著負(fù)相關(guān)，而大豆蛋白質(zhì)含量與種植密度之間呈不顯著正相關(guān)。張洪剛等[11]認(rèn)為，隨著施氮量的增加，蛋白質(zhì)含量增加，而脂肪含量減少，兩者呈負(fù)相關(guān)。劉玉平等[12]指出，密度對(duì)高油大豆蛋白質(zhì)和脂肪含量有顯著影響(P<0.05)，而施氮量對(duì)高油大豆的蛋白質(zhì)和脂肪含量的影響不顯著(P<0.05)。該試驗(yàn)結(jié)果與丁斌試驗(yàn)結(jié)果不同，但與劉玉平、張洪剛研究結(jié)果一致，這可能與品種特性有關(guān)。不同品種的大豆對(duì)種植密度和氮肥施用量需求不同，在相同的種植密度和氮肥施用水平下，大豆響應(yīng)程度不同，產(chǎn)生的結(jié)果也不同[13-14]。

3.2 不同氮肥用量和種植密度對(duì)大豆產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響氮肥是作物生長(zhǎng)的重要營(yíng)養(yǎng)元素，大豆、水稻、油菜等作物對(duì)氮肥的需要很高。因?yàn)榇蠖购透鍪枪采P(guān)系并且大豆根部有固氮作用，所以氮肥施用對(duì)固氮能力有抑制作用[15]。研究表明，過(guò)低或過(guò)高氮肥用量都不利于大豆植株生長(zhǎng)發(fā)育，并且會(huì)降低土壤的肥力和增加土壤中氮素殘留。因此，合適的氮肥施用量不僅能夠提高大豆產(chǎn)量，而且還能維持土壤無(wú)機(jī)氮平衡[16]。劉志強(qiáng)等[17]研究表明，氮肥和種植密度合理互作能夠提高大豆的產(chǎn)量。在相同種植密度處理下，大豆每株粒數(shù)、百粒重和大豆產(chǎn)量呈明顯的先遞增后遞減的趨勢(shì)。陳維等[18]研究指出，種植密度對(duì)大豆農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量影響顯著，在種植密度增加的情況下，大豆產(chǎn)量呈明顯先遞增后遞減的趨勢(shì)。馮麗娟[19]研究表明，隨著肥料用量不斷增加，大豆每株粒數(shù)、粒重、莢數(shù)和大豆產(chǎn)量均呈遞增趨勢(shì)。脂肪含量隨著肥料用量的增加呈遞增趨勢(shì)，而蛋白質(zhì)含量呈遞減趨勢(shì)。該試驗(yàn)結(jié)果表明，種植密度和氮肥用量對(duì)大豆產(chǎn)量有顯著影響(P<0.05),不同施氮量處理的產(chǎn)量由高到低依次為F2處理>F1處理>F0處理>F3處理，不同種植密度的大豆產(chǎn)量由高到低依次為D3處理>D4處理>D2處理>D1處理。氮肥用量150 kg/hm2和種植密度36萬(wàn)株/hm2處理的產(chǎn)量最高，達(dá)2 829.83 kg/hm2。

肥料和種植密度對(duì)大豆產(chǎn)量有重要影響[20-21]，在大豆種植時(shí)平衡施肥和合理密植是大豆高產(chǎn)的重要因素。王國(guó)偉等[22]研究指出，種植密度與產(chǎn)量和單株莢數(shù)呈極顯著正相關(guān)，種植密度通過(guò)影響單株有效莢數(shù)來(lái)影響大豆的產(chǎn)量。該試驗(yàn)研究表明，在種植密度不斷增加下，大豆每株粒重、莢數(shù)、粒數(shù)和百粒重均呈遞減。在氮肥用量增加的情況下，每株粒數(shù)、莢數(shù)、粒重和大豆百粒重均呈明顯的先遞增后遞減的變化趨勢(shì)。任小俊等[23]研究了種植密度與施肥水平對(duì)汾豆98產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀的影響，結(jié)果表明高施肥水平大豆農(nóng)藝性狀基本優(yōu)于低施肥水平。在種植密度增加的情況下，大豆產(chǎn)量先上升后下降；而隨著施肥水平的增加，大豆產(chǎn)量呈明顯的遞增趨勢(shì)。牛建光等[24]開(kāi)展了九農(nóng)33號(hào)不同肥密處理的響應(yīng)研究，結(jié)果表明九農(nóng)33號(hào)在種植密度20萬(wàn)株/hm2且高肥量種植時(shí)產(chǎn)量達(dá)到最高，肥料施用量對(duì)大豆百粒重影響不顯著，在中等肥料施用量下害蟲(chóng)發(fā)生率較低。

不同的種植密度和施肥水平對(duì)大豆籽粒品質(zhì)有不同程度上的影響[9]。大豆高產(chǎn)和多種因素有關(guān)，種植密度、施肥水平和播種日期等栽培措施對(duì)同一基因下大豆產(chǎn)量的形成至關(guān)重要[25]。該試驗(yàn)條件下，高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)最佳組合為氮肥施用量150 kg/hm2和種植密度32萬(wàn)株/hm2。