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套作大豆施氮技术研究. 四川农业大学 杨文钰. 前言 材料与方法 主要研究结果 结论. 前言. 套作大豆作为旱地新三熟 “ 麦 / 玉 / 豆 ” 模式的主体作物，其生长优劣不仅影响自身产量的提高和品质的改善，而且还通过氮素的种间促进与土壤氮素残效影响共生作物玉米和后茬作物小麦的生长发育与产量提高和品质改善。 大豆的氮肥施用量与施用方式影响大豆根瘤固氮，继而影响氮素转移效果及周年作物的氮素吸收利用量。 套作大豆生产中，农户基本上不施氮肥，致使大面积产量偏低；加之未能从周年作物相互关系来考虑氮肥施用技术，限制了氮的种间促进与补偿作用。. 1 材料与方法.
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套作大豆施氮技术研究 四川农业大学 杨文钰
前言 • 材料与方法 • 主要研究结果 • 结论
前言 • 套作大豆作为旱地新三熟“麦/玉/豆”模式的主体作物，其生长优劣不仅影响自身产量的提高和品质的改善，而且还通过氮素的种间促进与土壤氮素残效影响共生作物玉米和后茬作物小麦的生长发育与产量提高和品质改善。 • 大豆的氮肥施用量与施用方式影响大豆根瘤固氮，继而影响氮素转移效果及周年作物的氮素吸收利用量。 • 套作大豆生产中，农户基本上不施氮肥，致使大面积产量偏低；加之未能从周年作物相互关系来考虑氮肥施用技术，限制了氮的种间促进与补偿作用。
1 材料与方法 试验一：“麦/玉/豆”套作种植制氮肥周年平衡施用技术研究 • 周年氮肥最佳用量试验:设6个施氮肥水平，即A1：0Nkg/hm2、A2：150Nkg/hm2、A3：300Nkg/hm2、A4：450Nkg/hm2、A5：600Nkg/hm2、A6：750Nkg/hm2,氮肥在3种作物间分配比例按现有氮肥施用比例，即小麦：玉米：大豆为7：15：3，随机区组设计，三次重复。 • 作物间氮肥最佳分配比例试验：以周年施氮总量为450Nkg/hm2，采用三中线法确定3种作物间施氮比例共13个处理，随机区组设计，三次重复。
试验二：施氮量对套作大豆根系形态与生理特性的影响试验二：施氮量对套作大豆根系形态与生理特性的影响 • 供试大豆品种为贡选一号，试验于2004年10月-2006年11月在四川农业大学教学农场进行。 • 采用随机区组排列，设6个施氮（纯氮）处理： 0 kg·ha-1（CK）、45kg·ha-1（A1）、90kg·ha-1（A2）、135kg·ha-1（A3）、180 kg·ha-1（A4）、225kg·ha-1（A5）, 基肥与追肥比为1:1，始花期R1（8月31日）追肥。
试验三：氮肥运筹对套作大豆氮素代谢和光合产物的影响试验三：氮肥运筹对套作大豆氮素代谢和光合产物的影响 • 供试大豆品种为中豆32，试验于2005年10月-2006年10月在四川农业大学教学农场进行。 • 采用二因素裂区设计，设施氮量为主区，分别为N0（不施氮）、N1（40 Nkg·ha-1）、N2（80 Nkg·ha-1）、N3（120 Nkg·ha-1）；基肥与始花期（R1）追肥量比为副区： B1（全作基肥）、B2（基肥与追肥4:6）、B3（基肥与追肥2:8）、B4（始花期全作追肥）。
2 主要试验结果 2.1最佳周年氮肥总施用量 • 不同施氮水平对小麦、玉米、大豆的产量及总产量有极显著影响，以300Nkg.hm-2最高。总产量与总施氮量的回归方程：y＝9400.4888+7.0515x-0.0116x2（F＝10.566＊＊，R2＝0.701），当总施氮量为303.94kg.hm-2时，可得最高产量10472.12kg.hm-2。
2.2作物间最佳氮肥分配比例 • 小麦以玉米组中各配比的产量较高，最高为A9处理（16.66：66.68：16.66），产量达3062.78kg.hm-2； • 玉米以小麦组中各配比的产量较高，最高为A5处理（83.36：8.32：8.32），产量达6853.43kg.hm-2； • 大豆以玉米组中各配比的产量较高，最高为A10处理（8.32：83.36：8.32），产量达1883.77kg.hm-2； • 总产量以A2、A7、A10处理最高（33.33：33.34：33.33），为11192.21kg.hm-2。 • 进一步对总产量与施氮配比作回归分析寻得3种作物间氮肥适宜分配比例为31.51：35.4：33.09。
2.3施氮量对套作大豆根系的影响 • V3～R5时期，根干重、一级侧根长、伤流量均以低氮（45、90 N kg·ha-1）处理最优； • 在R7时期，高氮（180、225 N kg·ha-1）处理能够延缓大豆根系衰老，根干重、伤流量与施氮量呈正相关。 • 根冠比与施氮量在V3～R5时期呈二次曲线关系，在生育末期呈直线递增关系。 • 伤流液氮素内含物中NO3-高于NH4+，并随着施氮量增加而增加。 • 整个生育时期中根系活力呈单峰曲线，低氮处理明显增强，高氮处理促使根系活力的峰值推迟至R3出现，并在生育末期（R7）保持高根系活力（＞116.00μg·g-1h-1FW）。
在 V3-R5时期，以A1、A2处理(45 and 90 N kg•ha-1 ) 效果最好，显著高于其它处理。 生育末期高氮处理维持较高的根长度
Dry root weight Nodule numbers 种肥施用过高氮素抑制了苗期根系生长，除A5外所有处理的根干重均在R5达到最大值后下降 。 施氮量不同，各生育时期的结瘤数也有差异，A1显著高于CK，A2与CK差异不大，CK、A1、A2的结瘤数在各个生育时期显著高于A3、A4、A5。
根冠比在V3～V5时期变化不大，维持在0.321以上，V5后呈指数下降。在V5～R3时期，根冠比随施氮量的增加而降低，处理间差异极显著，说明施氮量对地上部分的影响大于对地下部分的影响。根冠比在V3～V5时期变化不大，维持在0.321以上，V5后呈指数下降。在V5～R3时期，根冠比随施氮量的增加而降低，处理间差异极显著，说明施氮量对地上部分的影响大于对地下部分的影响。
2.4氮肥运筹对套作大豆叶片生长的影响 • 施用氮肥提高了生育末期叶片的干物质量、SPAD值、LAI和可溶性蛋白含量，降低了叶片中MDA含量，相同施氮量条件下增加追肥比例，可促进可溶性糖和蛋白的积累。 • 适宜的基肥与追肥比例（分别为4:6，2:8）更有利于降低叶片MDA含量，增加叶绿素含量和干物质积累。 • 适当加大始花期追氮比例延缓叶片衰老作用更为明显，从而增加叶片的光合产物。 • 施氮量与基追比间的交互作用对套作大豆叶片衰老作用显著，以施氮量在80Nkg•ha-1左右，基肥与始花期追肥比例在4:6～2:8组合的效果最好。
Dry leaf weight 从基追比来看，在 R5时期，B1处理极显著高于其他处理；而始熟期，B3、B4处理较高，可见，花期增加追肥比例有利于叶片生育末期干物质的积累。 叶片的干物质积累量随施氮量的增加而增加。在R6，R7时期，处理间达到极显著差异。
氮肥处理的SPAD值显著高于不施氮处理。 叶绿素 在始粒期，SPAD值大小表现为，B4＞B3＞B2＞B1；在其他时期，以B3处理最优，但差异不显著，说明氮肥施用配比对SPAD值影响不大。
B1,B4 的MDA含量高于 B2,B3处理 。说明了氮肥的 一次性施用加速叶片膜质代谢，加快了叶片衰老。 N0处理的MDA 含量显著高于施氮处理，可见， 施氮处理有利于延缓叶片衰老。 Malondialdehyde content
2.5氮肥运筹对套作大豆干物质和氮素积累的影响2.5氮肥运筹对套作大豆干物质和氮素积累的影响 • 合理的氮肥运筹模式有利于促进大豆干物质的的积累。在不同施氮量中，R7时期积累量、最大增长速率和平均增长速率均高于N0处理，以N2处理的干物质量和增长速率最高。 • 不同基肥与追肥比例中，B2和B3处理的最大增长速率出现的天数较B4处理早，B2和B3处理的平均增长速率和干物质积累量大于B1、B4处理。
合理氮肥运筹模式促进营养器官氮素积累与转运。合理氮肥运筹模式促进营养器官氮素积累与转运。 • 氮肥显著提高了大豆的含氮量，植株含氮总量与施氮量呈抛物线关系，以施氮量40～80 N kg·ha-1最高。不同基追比处理下的植株氮素积累总量，以基追比4:6效果最好。
合理氮肥运筹模式提高了氮素利用效率。过量的氮肥抑制了植株对氮素的吸收，降低氮素利用效率。合理氮肥运筹模式提高了氮素利用效率。过量的氮肥抑制了植株对氮素的吸收，降低氮素利用效率。 • 相同施氮量的情况下，增加始花期追肥比例，提高了大豆对氮素的吸收效率，增加了氮素农艺生产效率,且显著高于氮肥全作基肥。结合施氮量，以80 Nkg·ha-1，基肥与追肥的比例为4:6～2:8范围，有利于促进氮素代谢，提高氮肥利用效率。
2.6氮肥运筹对氮素代谢关键酶活力的影响 不同氮肥运筹模式对不同生育时期大豆叶片NR和GS的调节作用不同。在V4～R1和R7时期，NR酶活力随施氮量的增加而增加；但在R4～R5时期，N2处理（80 Nkg•ha-1）的NR酶活力有下降趋势。始荚期以后，N2处理的GS活性显著高于其他处理。
在V4、R1期，NR活力与施氮量呈正相关；其他时期以N2和高N的较高。在V4、R1期，NR活力与施氮量呈正相关；其他时期以N2和高N的较高。 NR activity（ug·g-1FW·h-1）
不同生育时期谷氨酰胺合成酶活力有差异，大致呈低－高－低的变化趋势。N2处理在R4、R7时期极显著高于其他处理。不同基追比处理情况下，B4处理的GS活力在R3、R5、R7时期高于B1处理，说明了追肥对提高GS活力效果明显。不同生育时期谷氨酰胺合成酶活力有差异，大致呈低－高－低的变化趋势。N2处理在R4、R7时期极显著高于其他处理。不同基追比处理情况下，B4处理的GS活力在R3、R5、R7时期高于B1处理，说明了追肥对提高GS活力效果明显。 GS activity(A·mg-1protein·h-1)
2.7氮肥运筹对套作大豆产量的影响 • 在一定的施氮量范围内，产量随施氮量的增加而增加，当施氮量超过N2处理时，有下降趋势，但仍极显著高于不施氮处理，以N2处理最优。 • 不同基追比方面，以B2、B3处理最优，高于B3、B4处理，其中B4处理效果最差。可见，在始花期一次性施用氮肥不利于获得高额产量。不同基追比间的产量未达到显著差异，说明了基追比对产量的影响未及施氮量明显。
在不考虑施氮量与基追比交互作用的情况下，可用数学模型拟合产量（Y）与施氮量（X）关系为，Y= 973.307+3.155X-0.022X2，决定系数R2＝0.999
2.8氮肥运筹对套作大豆品质的影响 • 氮肥处理的大豆蛋白质含量极显著高于对照，N1、N2、N3处理分别较N0处理提高了7.6％、8.5％、5.4％。 • 相同施氮水平下，改变基肥与追肥的施用比例对籽粒的蛋白质含量影响显著。氮肥的一次性施用，不利于提高籽粒的蛋白质含量。 • 以N2B3组合的蛋白质含量（43.54％）最高，较对照提高了10.1％。
氮肥有利于籽粒中脂肪含量的提高，不同施氮量情况下，籽粒脂肪含量大小表现为，N2＞N3＞N1＞N0。氮肥有利于籽粒中脂肪含量的提高，不同施氮量情况下，籽粒脂肪含量大小表现为，N2＞N3＞N1＞N0。 • 就不同基追比来看，B1处理极显著高于B2、B3、B4，分别提高了5.0％、11.3％、10.6％。说明了基肥对籽粒脂肪的形成起决定作用。 • 以N3B2组合最高，对照最低，二者的脂肪含量相差1.6倍左右。
3 结论 • “麦/玉/豆”套作体系的周年氮肥最佳施用总量为303.94Nkg.hm-2，小麦：玉米：大豆最佳施氮比例为31.51：35.4：33.09。 • 施氮量在80 Nkg·ha-1、基追比为4:6时，有利于延缓大豆根系衰老，促进大豆叶片生长和干物质与氮素的积累与转化效率，提高氮素代谢关键酶活力及氮肥利用效率；继而提高籽粒充实度、加大茎粒比，提高有效分枝数，增加套作大豆产量，提高籽粒蛋白质和粗脂肪含量。
