短生育期大豆在亚热带高产环境中的氮限制效应及其对产量和品质的影响

针对亚热带高产环境下短生育期大豆易受氮限制的问题，研究人员通过17组田间试验，对比全氮(Full-N)与零氮(Zero-N)处理对不同生育期(102-141天)大豆的影响，发现短生育期(<123天)大豆的产量和蛋白质浓度显著受氮限制，而长生育期(>126天)无此现象。该研究为亚热带大豆高产系统优化氮管理提供了关键依据。

　　

在亚热带高产农业系统中，大豆作为全球最重要的蛋白质和油脂来源之一，其产量提升面临氮素供需失衡的严峻挑战。随着短生育期品种的推广和复种指数的提高，大豆在快速生长过程中常出现氮素供应与需求不同步的现象，导致产量和品质受限。这一问题在巴西等高产大豆产区尤为突出，但此前缺乏针对生育期与氮限制关系的系统性研究。

为解析这一科学问题，来自巴西的研究团队在《Crop and Environment》发表了重要成果。他们通过17组田间试验，覆盖102-141天不同生育期的大豆品种，设置全氮(Full-N)和零氮(Zero-N)处理，系统评估了氮供应对产量构成、蛋白质和油分的影响。研究采用CROPGRO-Soybean模型预测产量潜力，并按生育期分阶段施用氮肥（V2至R5阶段），同时监测种子重量、数量及品质参数。

关键技术方法包括：1) 在巴西南里奥格兰德州开展多地点田间试验，设置全氮(305-790 kg ha^-1)与零氮对比；2) 基于生育期分组（短/中/长）；3) 使用Kjeldahl法和Bligh-Dyer法分别测定蛋白质和油分；4) 通过线性回归分析氮响应与生育期的关系。

研究结果显示：

1. 产量响应：短生育期(102-114天)大豆在全氮处理下产量显著提高15.5%(0.74 Mg ha^-1)，而长生育期(>126天)无显著差异。当生育期<123天时，产量响应以48 kg ha^-1/天的速率递增。
2. 品质变化：全氮处理使蛋白质浓度平均提升4.2%，且在所有生育期均表现一致；油分浓度则降低3.5%，但未出现显著的蛋白-油分权衡效应。
3. 产量构成：氮肥主要增加单粒重量（平均+7.6%），对粒数影响较小。短生育期品种在籽粒灌浆期遭遇的氮限制可能与碳同化物分配竞争有关。
4. 蛋白与油分产量：蛋白产量响应呈线性下降趋势（9 kg ha^-1/天），而油分产量响应在生育期<114天时显著增加。

讨论部分指出，该研究首次揭示了亚热带环境下大豆生育期与氮限制的定量关系：短生育期品种因快速生长导致生物固氮(BNF)与土壤氮(Ns)供应不同步，而长生育期品种有更长的营养生长期积累氮素。这一发现解释了以往研究中氮肥响应不一致的现象，并为优化种植制度提供了新视角——在复种系统中，需通过覆盖作物或精准施肥提升土壤氮库。

研究意义深远：一方面证实短生育期大豆的高产潜力受氮限制制约，打破了过去认为"大豆无需追氮"的传统认知；另一方面为全球38万公顷亚热带大豆产区的可持续集约化提供了理论支撑。未来需进一步探索经济可行的氮管理策略，如优化接种菌株、开发缓释肥料等，以协同实现产量、品质和环境效益的提升。