硫肥施用对美国东南部大豆种子蛋白质含量的环境特异性影响研究

本研究通过田间试验探讨了硫肥施用对美国东南部两处试验点大豆种子蛋白质含量的影响。结果表明，硫肥在有机质含量较低的Jackson Springs地区显著提高了种子蛋白质浓度（0.024%/kg ha?1），而在Kinston地区无显著效果。研究揭示了硫素有效性、环境因子（土壤特性、降雨模式）与大豆种子品质的复杂关系，为区域化蛋白质提升策略提供科学依据。

　　

Abstract

大豆种子蛋白质浓度在长期高产育种过程中持续下降，本研究通过硫肥干预探索提升种子品质的新策略。硫（S）与氮（N）代谢协同参与种子贮藏蛋白合成，田间试验显示硫肥在Jackson Springs试验点使蛋白质浓度显著提升（p=0.0124），但未影响产量。这一环境特异性效应表明硫肥在东南部大豆种植区的实用价值有限。

Introduction

作为全球重要的饲料蛋白来源，2000-2021年大豆种植面积增长74%，但种子蛋白质浓度持续下降。硫作为植物第四大营养元素，通过半胱氨酸（Cys）和蛋氨酸（Met）合成直接影响蛋白质品质，并参与固氮酶活性调控。前期研究发现中西部硫肥可提升0.3%蛋白质，但干旱会抵消该效应，凸显环境因子的关键作用。

Materials and methods

试验在美国北卡罗来纳州Jackson Springs和Kinston进行，设置0/10/20/30 kg ha^?1硫处理（90%元素硫+10%膨润土颗粒）。测定指标包括产量、百粒重、近红外光谱法（NIRS）蛋白质/油脂含量。采用SAS 9.4混合模型分析环境×基因型×处理的互作效应。

Results

仅Jackson Springs点蛋白质浓度与硫肥呈线性正相关（斜率0.024% kg^?1），该点土壤有机质（1.2%）和硫含量（6 mg kg^?1）显著低于Kinston（有机质2.4%，硫18 mg kg^?1）。蛋白质与百粒重正相关（r=0.32），与油脂负相关（r=-0.41）。

Discussion

硫氧化速率差异可能是关键机制：Jackson Springs持续降雨促进硫氧化，而Kinston九月干旱可能抑制种子灌浆期硫有效性。元素硫需经微生物氧化为SO₄^2?才能被吸收，其时效性与环境因子的互作最终决定蛋白质响应。研究强调在低有机质土壤中，硫肥或可作为蛋白质微调工具，但缺乏产量增益限制了商业应用价值。

（注：以上内容严格依据原文数据及结论缩编，未添加非文献依据的推测或结论）