第一節(jié)　大豆的營養(yǎng)特性

大豆有不同于其他作物的營養(yǎng)特點：①大豆籽粒及植株含有較高濃度的礦質(zhì)營養(yǎng)元素，其生長發(fā)育過程對氮、磷、鉀、鈣、鎂等元素的需求量較多。據(jù)各地試驗統(tǒng)計，生產(chǎn)100千克大豆籽粒需吸收6．5～8．5千克氮，1．8～2．8千克磷，2．7～3．7千克鉀，4．4千克鈣，2．1千克鎂以及一定數(shù)量的鉬、鋅、硼、鐵、銅等。高于水稻、小麥、玉米等作物同等產(chǎn)量的養(yǎng)分的吸收量。②大豆對養(yǎng)分的吸收強(qiáng)度與吸收量隨著根系和營養(yǎng)體的發(fā)育進(jìn)程而加強(qiáng)，苗期生長慢，吸收養(yǎng)分少，開花到鼓粒期營養(yǎng)生長生殖生長均旺盛進(jìn)行，處于養(yǎng)分吸收和物質(zhì)積累的高峰期，80％的養(yǎng)分是在這個時期吸收的。而水稻、小麥等作物對養(yǎng)分的吸收主要是在開花以前，在開花以后吸收養(yǎng)分?jǐn)?shù)量較少。③大豆成熟階段，葉、莢殼、莖稈等營養(yǎng)器官的養(yǎng)分大部分向籽粒轉(zhuǎn)移，氮的轉(zhuǎn)移率為58．7％～77．0％，磷的轉(zhuǎn)移率為60．7％～75．0％，鉀45．0％～75．0％，莢殼、葉片是調(diào)節(jié)種子氮、磷、鉀等礦質(zhì)養(yǎng)分的貯藏庫，這些養(yǎng)分優(yōu)先供給和滿足種子發(fā)育的需要，使種子養(yǎng)分達(dá)到一定數(shù)量并保持各種養(yǎng)分的適宜比例。特別是鉀與磷，當(dāng)全植株的數(shù)量不足時，優(yōu)先運(yùn)轉(zhuǎn)種子，當(dāng)數(shù)量達(dá)到或超過時，則貯藏于莢殼、葉、莖。④大豆與根瘤菌形成共生固氮體系，吸收轉(zhuǎn)化空氣中的分子態(tài)氮為大豆可以利用的氨態(tài)氮。大豆出苗7～10天左右，環(huán)境中（或接種的）根瘤菌侵入大豆根部形成根瘤。大豆共生固氮率及固氮量，不僅取決于大豆品種特性，根瘤菌特性及共生親和性等，還與土壤環(huán)境因子密切相關(guān)，環(huán)境中的氮、磷、鉀、鈣、鉬等元素的數(shù)量及土壤酸堿度影響結(jié)瘤固氮。故大豆施肥不僅要根據(jù)大豆的營養(yǎng)需求，還要考慮對共生固氮作用的影響。

一、大豆氮素營養(yǎng)

氮是大豆生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的主要營養(yǎng)元素。氮是組成蛋白質(zhì)、葉綠素的主要成分，是各種酶的主要成分。氮素供應(yīng)不足，葉綠素含量降低，光合作用減弱，同時光合作用減弱使蛋白質(zhì)的合成受阻。缺氮的大豆葉片黃綠色，生長滯緩，花莢脫落，粒小粒癟，產(chǎn)量銳減，故大豆的生產(chǎn)水平取決于氮的供應(yīng)狀況。

大豆氮素的代謝和積累是苗期少后期多，各生育期氮的吸收量，苗期至分枝期約為15％，分枝期至開花期約為14．6％，盛花至結(jié)莢期約為28．2％，鼓粒期為24％，即70％～80％的氮是在開花至鼓粒期積累的，生育期各器官的含氮量，莖葉隨生育期進(jìn)程而降低，莢及豆粒的含量是隨發(fā)育進(jìn)程而提高。大豆葉、葉柄、莖、花、莢氮的含量隨生育期而異，葉片由5．02％降至1．06％，花及莢皮由5．35％降至0．75％，葉柄由2．6％降至0．57％，莖由1．17％降至0．5％，籽粒5．59％～7．05％。不同大豆品種的植株氮及種子氮含量有差異。

氮在大豆植株的分配隨生育中心而變化。苗期至結(jié)莢期，葉片積累的氮占植株總氮量的70％～88％，表明葉片是該生育階段的分配中心，鼓粒至成熟期，大豆籽粒積累的氮占植株總氮量的82．05％，表明生育后期氮的分配中心是籽粒。葉、葉柄、莖、莢殼分別占全株總氮量的7％、1．9％、4．1％、3．7％。以上器官在生育期積累的氮，分別有77．0％（葉）、75．3％（葉柄）、58．6％（莖）、73．2％（莢皮）在成熟階段轉(zhuǎn)移到種子。

田間種植大豆的氮素來源有三，一是土壤氮，約占大豆積累總氮量的23％～30％，二是肥料氮，約占總氮量的10％～30％，三是共生固氮，約占總氮量的40％～60％。比例變化決定于土壤條件與共生固氮特性及大豆品種情況。大豆根瘤菌與大豆共生，把空氣中的分子態(tài)氮轉(zhuǎn)化為大豆植株可以利用的氨態(tài)氮，是豆科作物獨具的營養(yǎng)特性。而大豆的結(jié)瘤固氮活動受土壤條件、大豆品種特性及根瘤菌活性所調(diào)控。

表4－1　施氮水平對不同大豆品種種籽氮總量及其來源的影響（1991年盆栽）

注：施肥水平N₀、N₁、N₂分別為每千克土0，0．1，0．2克純氮。

₁₅ N示蹤法盆栽試驗測定結(jié)果顯示，4個具有不同特性的大豆品種在三級供氮水平（每千克土0克，0．1克，0．2克氮）條件下，種籽氮的積累量隨施氮量的加大而增加，肥料氮的貢獻(xiàn)率隨施氮量增加而提高，而土壤氮與共生固氮的貢獻(xiàn)率則隨施氮量的增加而降低，盡管不同品種有差異。肥料氮與土壤氮共生固氮間有一定相關(guān)性。肥料氮對大豆種子生產(chǎn)的貢獻(xiàn)與土壤氮、共生固氮同樣重要。

據(jù)研究，長江流域夏大豆出苗后10天左右出現(xiàn)根瘤，20天左右開始固氮，結(jié)莢期達(dá)到固氮高峰；東北黑土地區(qū)的春大豆，第一片復(fù)葉展開便有固氮活性，開花結(jié)莢期達(dá)到固氮高峰，鼓粒期降低。共生固氮量，東北淡黑鈣土每公頃68．5～163．4千克氮，白漿土95．0～158．6千克氮，黑土為122．5～129．5千克氮。東北春大豆早熟品種的固氮量低于晚熟品種。大豆施用氮肥，雖對苗期結(jié)瘤固氮活動稍有抑制作用，但因促進(jìn)大豆植株生長，提高了光合作用效率，能提高大豆結(jié)莢鼓粒期的共生固氮效應(yīng)。據(jù)中國農(nóng)科院油料所在河南砂姜黑土豫豆2號大豆品種的試驗結(jié)果，每公頃施120千克氮，苗期至花期的結(jié)瘤數(shù)量減少，固氮活性降低，結(jié)莢鼓粒期的根瘤數(shù)增加，固氮活性提高，籽粒產(chǎn)量增長24．98％。每千克氮增產(chǎn)9．45千克大豆，表明該品種在較高氮肥條件下，對生育后期的結(jié)瘤固氮有促進(jìn)作用，能獲得較好的增產(chǎn)效果。最近的鑒定研究表明，我國大豆品種資源類型間、品種間的結(jié)瘤固氮性狀存在顯著差異，長江流域夏大豆的結(jié)瘤固氮性狀優(yōu)于春大豆和秋大豆。經(jīng)田間和盆栽試驗測定，從我國大豆品種資源中鑒定出一批結(jié)瘤固氮性狀優(yōu)良的大豆品種，如春大豆矮腳早、大粒早、泰興黑豆，夏大豆猴子毛、寶應(yīng)粉皮青、吳江青豆、秋大豆九月黃、秋71、金華青豆一號等。

這類共生固氮性狀優(yōu)良的種質(zhì)，可在生產(chǎn)上直接利用，還可作為高固氮育種的親本利用，選育高產(chǎn)高固氮的新品種。

表4－2　部分結(jié)瘤性固氮狀優(yōu)良品種

二、大豆磷素營養(yǎng)

磷是大豆合成蛋白質(zhì)、脂肪不可缺少的元素，是核酸、磷脂等多種成分的組成元素。磷可以增強(qiáng)大豆植株生長發(fā)育和葉片的同化作用，促進(jìn)結(jié)莢鼓粒期大豆植株各器官的營養(yǎng)物質(zhì)向結(jié)實器官運(yùn)轉(zhuǎn)，提高結(jié)實器官蛋白質(zhì)的積累速率，還是大豆結(jié)瘤固氮必需的元素，可以增加結(jié)瘤量，提高共生固氮率。當(dāng)環(huán)境中有效磷的供應(yīng)不足時，大豆的葉片小而上舉，葉色暗綠莖稈紅褐色，花少粒小。

近期研究表明，大豆不同品種對磷的吸收積累利用轉(zhuǎn)化存在顯著的遺傳差異。選用16個春大豆品種進(jìn)行盆栽試驗的生物產(chǎn)量籽粒產(chǎn)量生化測定結(jié)果，從苗期到成熟期，施磷處理的干物重、磷吸收量及籽粒產(chǎn)量都顯著高于未施磷處理。而在低磷條件下（未施磷），苗期的植株干重、植株磷積累量品種間最高與最低的比值達(dá)到2．14∶1．00，2．15∶1．00，全生育期的植株磷積累量品種間高與低的比值1．747∶1．00，表明不同大豆品種耐低磷能力存在顯著差異。進(jìn)一步鑒定耐低磷的大豆品種資源，可為大豆生產(chǎn)和大豆育種提供耐低磷的大豆品種或種質(zhì)材料，減少磷的施用量，降低大豆生產(chǎn)成本。

應(yīng)用32P示蹤與化學(xué)測定相結(jié)合研究了大豆吸收積累磷的特點。大豆對磷的吸收量，苗期至初花期占17％，開花—鼓粒期占70％，鼓粒—成熟期占13％，即2／3以上是在開花以后吸收積累的。根系吸收的磷在大豆植株不斷運(yùn)轉(zhuǎn)分配，優(yōu)先滿足根系需求，再運(yùn)轉(zhuǎn)到其他器官，生長最旺盛的器官是磷分配最多的部位。大豆植株不同器官磷的濃度與積累量隨生育期而變化，苗期至初花期主要集中在營養(yǎng)器官，營養(yǎng)生長停止以后，植株磷向幼莢運(yùn)轉(zhuǎn)。大豆在鼓粒成熟過程中，葉、葉柄、莖、莢皮貯存的磷，分別有71％，62％，75％和60％輸往籽粒。大豆成熟期葉片、葉柄、莖稈、莢殼和籽粒的磷含量分別為（P₂O₅）0．46％、0．25％、0．37％、0．37％和1．40％。

三、大豆鉀素營養(yǎng)

大豆是需鉀較多的作物，20世紀(jì)60年代以后，我國氮磷化肥施用量逐年增加，作物復(fù)種指數(shù)也在不斷提高，單位面積上的作物產(chǎn)量及收獲量逐年增加，土壤鉀素供給不足的問題逐漸顯示出來。20世紀(jì)70年代初，我們在湖北孝感雙季稻三熟制的馬肝泥田土壤上，首次觀摩到三熟制秋大豆的典型缺鉀癥狀，此后又相繼在江西、湖南的紅壤上見到大豆缺鉀癥狀，20世紀(jì)80年代初在一向認(rèn)為不缺鉀的豫南砂姜黑土上也發(fā)現(xiàn)缺鉀癥狀大豆田。大豆缺鉀的典型癥狀是苗期葉色暗綠，葉片小，根系呈鐵銹色，幼苗生長緩慢，開花期中下部葉片邊緣出現(xiàn)淡黃綠色斑塊，逐漸向內(nèi)擴(kuò)大，葉邊緣部分干枯壞死，進(jìn)入結(jié)莢期上部新生葉片呈現(xiàn)黃白色斑塊狀，成熟期則表現(xiàn)為百粒重顯著降低。經(jīng)測定，出現(xiàn)大豆典型缺鉀癥狀的田間土壤耕層有效鉀含量低于50毫克／千克，大豆葉片鉀的濃度低于0．6％。20世紀(jì)70年代的湖北、湖南、江西及廣東、廣西先后報道了大豆缺鉀癥狀及大豆鉀肥效應(yīng)，繼之在淮河流域的砂姜黑土及黃河下游山東棕壤上的夏大豆，遼寧西部干旱地區(qū)春大豆上報道大豆施鉀增產(chǎn)。表明我國大豆產(chǎn)區(qū)缺鉀的土壤面積在逐年擴(kuò)大，且是由南向北發(fā)展，大豆缺鉀癥狀可視為土壤有效鉀供應(yīng)不足的指示植物。

據(jù)我們在湖北、河南的田間試驗及盆栽試驗結(jié)果，鉀在植株的分配中心是不斷向生理活躍的器官轉(zhuǎn)移，苗期至花期是葉片與葉柄，鉀濃度1．96％～2．32％，為全株最高，含鉀量占全株總量的60％以上，開花結(jié)莢期的分配中心是花莢，鉀濃度2．05％～2．47％，為全株最高，結(jié)莢至鼓粒期，葉片、葉柄、莖稈、莢殼分別有71．5％、73．0％、64．9％和45．0％的鉀運(yùn)轉(zhuǎn)到種子，成熟期種子鉀的含量占總量的60％。研究還表明，增施鉀肥可使大豆植株各器官鉀的含量與積累量提高3～5倍。多吸收的鉀，前期主要貯存在葉部，成熟期則主要貯存在莢殼，而大豆種子保持較穩(wěn)定的鉀濃度2．0％～2．5％，這是大豆的遺傳特性之一，當(dāng)土壤供鉀不足時，根部吸收的鉀優(yōu)先供給生長活躍器官，優(yōu)先運(yùn)往種子，而當(dāng)吸收的鉀過量時，則保存在莢殼，使種子鉀濃度穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。

表4－3　不同生育期鉀在大豆各器官的分配（％）

注：中國農(nóng)科院油料所，河南農(nóng)科院土肥所，1988。