大豆的营养特性

第一节　大豆的营养特性

大豆有不同于其他作物的营养特点：①大豆籽粒及植株含有较高浓度的矿质营养元素，其生长发育过程对氮、磷、钾、钙、镁等元素的需求量较多。据各地试验统计，生产100千克大豆籽粒需吸收6．5～8．5千克氮，1．8～2．8千克磷，2．7～3．7千克钾，4．4千克钙，2．1千克镁以及一定数量的钼、锌、硼、铁、铜等。高于水稻、小麦、玉米等作物同等产量的养分的吸收量。②大豆对养分的吸收强度与吸收量随着根系和营养体的发育进程而加强，苗期生长慢，吸收养分少，开花到鼓粒期营养生长生殖生长均旺盛进行，处于养分吸收和物质积累的高峰期，80％的养分是在这个时期吸收的。而水稻、小麦等作物对养分的吸收主要是在开花以前，在开花以后吸收养分数量较少。③大豆成熟阶段，叶、荚壳、茎秆等营养器官的养分大部分向籽粒转移，氮的转移率为58．7％～77．0％，磷的转移率为60．7％～75．0％，钾45．0％～75．0％，荚壳、叶片是调节种子氮、磷、钾等矿质养分的贮藏库，这些养分优先供给和满足种子发育的需要，使种子养分达到一定数量并保持各种养分的适宜比例。特别是钾与磷，当全植株的数量不足时，优先运转种子，当数量达到或超过时，则贮藏于荚壳、叶、茎。④大豆与根瘤菌形成共生固氮体系，吸收转化空气中的分子态氮为大豆可以利用的氨态氮。大豆出苗7～10天左右，环境中（或接种的）根瘤菌侵入大豆根部形成根瘤。大豆共生固氮率及固氮量，不仅取决于大豆品种特性，根瘤菌特性及共生亲和性等，还与土壤环境因子密切相关，环境中的氮、磷、钾、钙、钼等元素的数量及土壤酸碱度影响结瘤固氮。故大豆施肥不仅要根据大豆的营养需求，还要考虑对共生固氮作用的影响。

一、大豆氮素营养

氮是大豆生长发育和产量形成的主要营养元素。氮是组成蛋白质、叶绿素的主要成分，是各种酶的主要成分。氮素供应不足，叶绿素含量降低，光合作用减弱，同时光合作用减弱使蛋白质的合成受阻。缺氮的大豆叶片黄绿色，生长滞缓，花荚脱落，粒小粒瘪，产量锐减，故大豆的生产水平取决于氮的供应状况。

大豆氮素的代谢和积累是苗期少后期多，各生育期氮的吸收量，苗期至分枝期约为15％，分枝期至开花期约为14．6％，盛花至结荚期约为28．2％，鼓粒期为24％，即70％～80％的氮是在开花至鼓粒期积累的，生育期各器官的含氮量，茎叶随生育期进程而降低，荚及豆粒的含量是随发育进程而提高。大豆叶、叶柄、茎、花、荚氮的含量随生育期而异，叶片由5．02％降至1．06％，花及荚皮由5．35％降至0．75％，叶柄由2．6％降至0．57％，茎由1．17％降至0．5％，籽粒5．59％～7．05％。不同大豆品种的植株氮及种子氮含量有差异。

氮在大豆植株的分配随生育中心而变化。苗期至结荚期，叶片积累的氮占植株总氮量的70％～88％，表明叶片是该生育阶段的分配中心，鼓粒至成熟期，大豆籽粒积累的氮占植株总氮量的82．05％，表明生育后期氮的分配中心是籽粒。叶、叶柄、茎、荚壳分别占全株总氮量的7％、1．9％、4．1％、3．7％。以上器官在生育期积累的氮，分别有77．0％（叶）、75．3％（叶柄）、58．6％（茎）、73．2％（荚皮）在成熟阶段转移到种子。

田间种植大豆的氮素来源有三，一是土壤氮，约占大豆积累总氮量的23％～30％，二是肥料氮，约占总氮量的10％～30％，三是共生固氮，约占总氮量的40％～60％。比例变化决定于土壤条件与共生固氮特性及大豆品种情况。大豆根瘤菌与大豆共生，把空气中的分子态氮转化为大豆植株可以利用的氨态氮，是豆科作物独具的营养特性。而大豆的结瘤固氮活动受土壤条件、大豆品种特性及根瘤菌活性所调控。

表4－1　施氮水平对不同大豆品种种籽氮总量及其来源的影响（1991年盆栽）

注：施肥水平N₀、N₁、N₂分别为每千克土0，0．1，0．2克纯氮。

₁₅ N示踪法盆栽试验测定结果显示，4个具有不同特性的大豆品种在三级供氮水平（每千克土0克，0．1克，0．2克氮）条件下，种籽氮的积累量随施氮量的加大而增加，肥料氮的贡献率随施氮量增加而提高，而土壤氮与共生固氮的贡献率则随施氮量的增加而降低，尽管不同品种有差异。肥料氮与土壤氮共生固氮间有一定相关性。肥料氮对大豆种子生产的贡献与土壤氮、共生固氮同样重要。

据研究，长江流域夏大豆出苗后10天左右出现根瘤，20天左右开始固氮，结荚期达到固氮高峰；东北黑土地区的春大豆，第一片复叶展开便有固氮活性，开花结荚期达到固氮高峰，鼓粒期降低。共生固氮量，东北淡黑钙土每公顷68．5～163．4千克氮，白浆土95．0～158．6千克氮，黑土为122．5～129．5千克氮。东北春大豆早熟品种的固氮量低于晚熟品种。大豆施用氮肥，虽对苗期结瘤固氮活动稍有抑制作用，但因促进大豆植株生长，提高了光合作用效率，能提高大豆结荚鼓粒期的共生固氮效应。据中国农科院油料所在河南砂姜黑土豫豆2号大豆品种的试验结果，每公顷施120千克氮，苗期至花期的结瘤数量减少，固氮活性降低，结荚鼓粒期的根瘤数增加，固氮活性提高，籽粒产量增长24．98％。每千克氮增产9．45千克大豆，表明该品种在较高氮肥条件下，对生育后期的结瘤固氮有促进作用，能获得较好的增产效果。最近的鉴定研究表明，我国大豆品种资源类型间、品种间的结瘤固氮性状存在显著差异，长江流域夏大豆的结瘤固氮性状优于春大豆和秋大豆。经田间和盆栽试验测定，从我国大豆品种资源中鉴定出一批结瘤固氮性状优良的大豆品种，如春大豆矮脚早、大粒早、泰兴黑豆，夏大豆猴子毛、宝应粉皮青、吴江青豆、秋大豆九月黄、秋71、金华青豆一号等。

这类共生固氮性状优良的种质，可在生产上直接利用，还可作为高固氮育种的亲本利用，选育高产高固氮的新品种。

表4－2　部分结瘤性固氮状优良品种

二、大豆磷素营养

磷是大豆合成蛋白质、脂肪不可缺少的元素，是核酸、磷脂等多种成分的组成元素。磷可以增强大豆植株生长发育和叶片的同化作用，促进结荚鼓粒期大豆植株各器官的营养物质向结实器官运转，提高结实器官蛋白质的积累速率，还是大豆结瘤固氮必需的元素，可以增加结瘤量，提高共生固氮率。当环境中有效磷的供应不足时，大豆的叶片小而上举，叶色暗绿茎秆红褐色，花少粒小。

近期研究表明，大豆不同品种对磷的吸收积累利用转化存在显著的遗传差异。选用16个春大豆品种进行盆栽试验的生物产量籽粒产量生化测定结果，从苗期到成熟期，施磷处理的干物重、磷吸收量及籽粒产量都显著高于未施磷处理。而在低磷条件下（未施磷），苗期的植株干重、植株磷积累量品种间最高与最低的比值达到2．14∶1．00，2．15∶1．00，全生育期的植株磷积累量品种间高与低的比值1．747∶1．00，表明不同大豆品种耐低磷能力存在显著差异。进一步鉴定耐低磷的大豆品种资源，可为大豆生产和大豆育种提供耐低磷的大豆品种或种质材料，减少磷的施用量，降低大豆生产成本。

应用32P示踪与化学测定相结合研究了大豆吸收积累磷的特点。大豆对磷的吸收量，苗期至初花期占17％，开花—鼓粒期占70％，鼓粒—成熟期占13％，即2／3以上是在开花以后吸收积累的。根系吸收的磷在大豆植株不断运转分配，优先满足根系需求，再运转到其他器官，生长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浓度与积累量随生育期而变化，苗期至初花期主要集中在营养器官，营养生长停止以后，植株磷向幼荚运转。大豆在鼓粒成熟过程中，叶、叶柄、茎、荚皮贮存的磷，分别有71％，62％，75％和60％输往籽粒。大豆成熟期叶片、叶柄、茎秆、荚壳和籽粒的磷含量分别为（P₂O₅）0．46％、0．25％、0．37％、0．37％和1．40％。

三、大豆钾素营养

大豆是需钾较多的作物，20世纪60年代以后，我国氮磷化肥施用量逐年增加，作物复种指数也在不断提高，单位面积上的作物产量及收获量逐年增加，土壤钾素供给不足的问题逐渐显示出来。20世纪70年代初，我们在湖北孝感双季稻三熟制的马肝泥田土壤上，首次观摩到三熟制秋大豆的典型缺钾症状，此后又相继在江西、湖南的红壤上见到大豆缺钾症状，20世纪80年代初在一向认为不缺钾的豫南砂姜黑土上也发现缺钾症状大豆田。大豆缺钾的典型症状是苗期叶色暗绿，叶片小，根系呈铁锈色，幼苗生长缓慢，开花期中下部叶片边缘出现淡黄绿色斑块，逐渐向内扩大，叶边缘部分干枯坏死，进入结荚期上部新生叶片呈现黄白色斑块状，成熟期则表现为百粒重显著降低。经测定，出现大豆典型缺钾症状的田间土壤耕层有效钾含量低于50毫克／千克，大豆叶片钾的浓度低于0．6％。20世纪70年代的湖北、湖南、江西及广东、广西先后报道了大豆缺钾症状及大豆钾肥效应，继之在淮河流域的砂姜黑土及黄河下游山东棕壤上的夏大豆，辽宁西部干旱地区春大豆上报道大豆施钾增产。表明我国大豆产区缺钾的土壤面积在逐年扩大，且是由南向北发展，大豆缺钾症状可视为土壤有效钾供应不足的指示植物。

据我们在湖北、河南的田间试验及盆栽试验结果，钾在植株的分配中心是不断向生理活跃的器官转移，苗期至花期是叶片与叶柄，钾浓度1．96％～2．32％，为全株最高，含钾量占全株总量的60％以上，开花结荚期的分配中心是花荚，钾浓度2．05％～2．47％，为全株最高，结荚至鼓粒期，叶片、叶柄、茎秆、荚壳分别有71．5％、73．0％、64．9％和45．0％的钾运转到种子，成熟期种子钾的含量占总量的60％。研究还表明，增施钾肥可使大豆植株各器官钾的含量与积累量提高3～5倍。多吸收的钾，前期主要贮存在叶部，成熟期则主要贮存在荚壳，而大豆种子保持较稳定的钾浓度2．0％～2．5％，这是大豆的遗传特性之一，当土壤供钾不足时，根部吸收的钾优先供给生长活跃器官，优先运往种子，而当吸收的钾过量时，则保存在荚壳，使种子钾浓度稳定在一定范围内。

表4－3　不同生育期钾在大豆各器官的分配（％）

注：中国农科院油料所，河南农科院土肥所，1988。