種植模式與施磷深度對(duì)蠶豆群體冠層結(jié)構(gòu)及其產(chǎn)量的影響

邵 揚(yáng)，郭延平，馬玉華，何小琴，范建祥，馬 斌

(臨夏州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院， 甘肅 臨夏 731100)

種植模式與施磷深度對(duì)蠶豆群體冠層結(jié)構(gòu)及其產(chǎn)量的影響

邵 揚(yáng)，郭延平，馬玉華，何小琴，范建祥，馬 斌

(臨夏州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院， 甘肅 臨夏 731100)

在小區(qū)試驗(yàn)與大田生產(chǎn)試驗(yàn)條件下，采用三個(gè)種植密度(12 000株·667m-2，13 000株·667m-2，14 000株·667m-2)、兩個(gè)留苗方式(一穴單株,一穴雙株)及三個(gè)施磷深度(10 cm，15 cm，20 cm)處理，通過(guò)裂區(qū)試驗(yàn)研究了高產(chǎn)蠶豆群體冠層結(jié)構(gòu)指標(biāo)及其對(duì)產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，13 000株·667m-2、15 cm施磷深度、雙株三角留苗種植模式下，盛花期蠶豆群體葉面積指數(shù)、葉綠素SPAD值，主根長(zhǎng)均維持在較高水平，冠層結(jié)構(gòu)較優(yōu)，產(chǎn)量最高，達(dá)到275.2 kg·667m-2；生產(chǎn)試驗(yàn)顯示，“一穴雙株”能有效提高蠶豆結(jié)莢率，提高產(chǎn)量，較常規(guī)栽培增產(chǎn)14%以上。提出以“深松增密，減穴加距，中層施磷”為主要內(nèi)容的蠶豆高產(chǎn)栽培技術(shù)。

蠶豆；冠層結(jié)構(gòu)；種植模式；施磷深度；產(chǎn)量

蠶豆是我國(guó)主要的雜糧作物之一，其獨(dú)特的養(yǎng)地效果在北方農(nóng)牧交錯(cuò)地帶農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，一直受到蠶豆研究者的重視。蠶豆產(chǎn)量是指在群體條件下所獲得的產(chǎn)量。研究發(fā)現(xiàn)，作物產(chǎn)量的形成主要來(lái)自葉片的光合作用積累，其生產(chǎn)力的形成受群體冠層結(jié)構(gòu)的影響[1]，因此構(gòu)建高效的作物群體冠層結(jié)構(gòu)，有利于群體對(duì)光能利用和群體的通風(fēng)透光，對(duì)高產(chǎn)具有重要作用[2]，作物生產(chǎn)中常通過(guò)種植方式的改變調(diào)節(jié)株型等改善群體冠層結(jié)構(gòu)，提高群體產(chǎn)量[3]。王俊秀[4]等研究高產(chǎn)玉米群體時(shí)發(fā)現(xiàn)葉面積指數(shù)大、葉片功能期長(zhǎng)、葉傾角小、株型緊湊是構(gòu)建高效群體的重要因素，群體冠層合理，產(chǎn)量較高。

磷作為作物生長(zhǎng)的重要元素，對(duì)根系生長(zhǎng)發(fā)育和形態(tài)有重要影響[5-8]。研究發(fā)現(xiàn)，較多的磷肥能促進(jìn)蠶豆結(jié)瘤并保持較高固氮酶活性；大豆中研究發(fā)現(xiàn)，磷肥能增加根瘤數(shù)目，植株固氮能力較強(qiáng)[9-11]。

蠶豆是全冠層具有生產(chǎn)力的作物，盛花期是群體最郁蔽的時(shí)期，此時(shí)期冠層結(jié)構(gòu)對(duì)結(jié)莢有顯著的影響，也是產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前蠶豆生產(chǎn)中種植密度偏小，耕層過(guò)淺，土壤緊實(shí)，淺層施磷等粗放耕作是影響高效群體冠層結(jié)構(gòu)、限制產(chǎn)量的重要因素，本文旨在研究不同種植方式與施磷深度條件下，盛花期蠶豆群體冠層結(jié)構(gòu)指標(biāo)的變化規(guī)律，為構(gòu)建蠶豆高效冠層結(jié)構(gòu)、提高群體產(chǎn)量提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)在總結(jié)蠶豆栽培技術(shù)的基礎(chǔ)上，2015年在曾家村試驗(yàn)田開(kāi)展小區(qū)試驗(yàn)，在和政縣買(mǎi)家集鎮(zhèn)，臨夏縣掌子溝鄉(xiāng)，康樂(lè)縣八松鄉(xiāng)開(kāi)展多點(diǎn)生產(chǎn)試驗(yàn)。試驗(yàn)田地平整，肥力均勻，土壤類(lèi)型為黃壤土。試驗(yàn)地0～20 cm土層pH值7.8，含堿解氮55.2～93 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)1.33%～1.76%，速效磷70.2～73.3 mg·kg-1，速效鉀112～154 mg·kg-1；供試品種為臨夏州農(nóng)科院選育的蠶豆品種臨蠶6號(hào)，該品種生育期125 d左右，株高100～150 cm，淺紫花，橢圓葉，無(wú)限結(jié)莢習(xí)性，耐根腐病，抗葉部病害，適宜在甘肅、青海、四川等春蠶豆主產(chǎn)區(qū)種植。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)為寬窄行種植，寬行距40 cm，窄行距20 cm，采用裂裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)種植密度分別為：12 000株·667m-2，13 000株·667m-2，14 000株·667m-2，分別用A1，A2，A3表示；副區(qū)留苗方式分別為：一穴單株留苗(每穴一株，同一密度處理每行株距相同)，一穴雙株三角留苗(每穴兩株，同一穴內(nèi)兩株株距小于1.5 cm，每?jī)尚虚g穴距采用三角形種植)，分別用B1，B2表示；副副區(qū)為施磷深度，分別為10 cm、15 cm、20 cm，分別用C1、C2、C3表示。每小區(qū)種植10行，小區(qū)長(zhǎng)5 m，寬3 m；A1～A3處理，株距依次為13.9、12.8、11.9 cm；雙株留苗處理時(shí)穴距在單株穴距基礎(chǔ)上依次加倍，即為27.8、25.6、23.8 cm。共18個(gè)處理，重復(fù)3次。施肥及其它田間管理同一般高產(chǎn)田。生產(chǎn)試驗(yàn)按照15 cm深度施磷，一穴雙株三角留苗種植，對(duì)照為農(nóng)戶(hù)常規(guī)種植方法(等行距單株留苗，地表撒施磷肥)。種植示意圖如圖1所示。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法1.3.1 葉面積指數(shù) 采用紙樣稱(chēng)重法測(cè)定，葉面積指數(shù)(LAI)=單位土地上的總?cè)~面積/單位土地面積。1.3.2 葉綠素SPAD值 葉綠素SPAD值采用SPAD502葉綠素測(cè)定儀測(cè)定，在盛花期選取具有代表性植株5株，分別測(cè)定其中、上、下部葉片葉綠素SPAD值，取其平均數(shù)。

1.3.3 主根長(zhǎng) 每小區(qū)挑選長(zhǎng)勢(shì)一致，有代表性的植株5株，測(cè)定其主根長(zhǎng)度，取其平均數(shù)。

1.3.4 冠層結(jié)構(gòu) 冠層結(jié)構(gòu)指標(biāo)采用TOP-1300植物數(shù)字式冠層結(jié)構(gòu)分析儀測(cè)定，測(cè)定時(shí)期為盛花期。每處理選取4點(diǎn)，寬窄行包括2個(gè)寬行點(diǎn)和2個(gè)窄行點(diǎn)，選擇陰天或多云天氣于早晨或傍晚測(cè)定，以減少太陽(yáng)光的干擾。將安裝有魚(yú)眼探頭的觀測(cè)棒分別定點(diǎn)在行間和株間中央，距地表約1 cm，調(diào)整水平，從計(jì)算機(jī)顯示屏上觀察，當(dāng)無(wú)人影等其它外界影響時(shí)開(kāi)始拍照。通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像數(shù)字化處理，得到平均葉簇傾斜角度(mean leaf inclination angle，MLIA)、消光系數(shù)(extinction coefficient，EC)、散射輻射透過(guò)系數(shù)(transmission coefficient for diffuse penetration，TCDP)等參數(shù)，取4點(diǎn)的平均值作為該處理冠層結(jié)構(gòu)特征參數(shù)結(jié)果。

1.3.5 考種及測(cè)產(chǎn) 收獲時(shí)，每小區(qū)挑選5株代表性的植株，測(cè)定株高、始莢高度、始莢節(jié)數(shù)、單株結(jié)莢數(shù)、莢粒數(shù)、產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

文中所有圖表均采用Excel制作，數(shù)據(jù)分析采用Excel軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同群體葉面積指數(shù)的變化

圖2所示，葉面積指數(shù)隨著施磷深度的增加出現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)。同一施磷深度下，葉面積指數(shù)隨著密度的增大而增大，留苗方式上表現(xiàn)為一穴雙株三角留苗大于一穴單株留苗，C2A2B2種植模式下葉面積指數(shù)最大，達(dá)到0.79。方差分析表明，葉面積指數(shù)在施磷深度上差異顯著。由此說(shuō)明，中層施磷條件下，采用雙株三角留苗能有效增加群體葉面積指數(shù)，在蠶豆生育關(guān)鍵時(shí)期，蠶豆群體保持較大葉面積指數(shù)，增加光合源，這對(duì)增加群體光合同化物質(zhì)積累，增加群體產(chǎn)量具有重要意義。

2.2 不同群體葉綠素SPAD值的變化

圖3所示，葉綠素SPAD值隨著施磷深度的增加出現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，同一深度下，隨著密度增大而減小，留苗方式上表現(xiàn)為雙株三角留苗大于單株留苗。方差分析表明，C1處理與C2、C3處理差異顯著，C2與C3處理間差異不顯著，密度間差異在0.05水平上差異顯著。由此說(shuō)明，通過(guò)密度、施磷深度與留苗方式的調(diào)節(jié)可有效改變?nèi)后w葉片葉綠素SPAD值，通過(guò)種植方式與施磷深度的調(diào)節(jié)，能夠延長(zhǎng)蠶豆群體葉片保綠期，延緩植株葉片衰老，延長(zhǎng)葉片光合時(shí)間，在蠶豆獲得高產(chǎn)的過(guò)程中有較大的意義。

2.3 不同群體主根長(zhǎng)的變化

圖4所示，同一施磷深度下，隨著密度的增加，主根長(zhǎng)表現(xiàn)為增加的趨勢(shì)，同一密度種植條件下，隨著施磷深度的增加主根長(zhǎng)表現(xiàn)為先增加后遞減的趨勢(shì)，留苗方式上表現(xiàn)為雙株三角留苗大于單株留苗，各個(gè)處理?xiàng)l件下，C2A2B2種植模式下主根長(zhǎng)最長(zhǎng)，達(dá)到26.5 cm；方差分析表明根長(zhǎng)在施磷深度上差異顯著，其它處理差異不顯著。由此說(shuō)明，在15 cm施磷深度下能顯著增加蠶豆群體主根長(zhǎng)，群體根系較發(fā)達(dá)，能夠有效提高群體對(duì)養(yǎng)分的吸收能力，提高蠶豆群體養(yǎng)分利用效率，是蠶豆群體獲得高產(chǎn)的重要保證。

2.4 不同群體冠層指標(biāo)的變化

2.4.1 不同群體平均葉簇傾斜角的變化 圖5所示，平均葉簇傾角在施磷深度、密度上表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)，同一深度下，留苗方式上表現(xiàn)為單株留苗大于雙株三角留苗。方差分析表明，平均葉傾角在施磷深度上差異顯著。這種變化說(shuō)明，雙株三角留苗對(duì)冠層太陽(yáng)光輻射的削弱能力比單株留苗弱，造成漏光損失，但可以改善后期群體的受光環(huán)境，在15 cm施磷深度下植株生長(zhǎng)旺盛，平均葉傾角較大，能夠截獲更多太陽(yáng)能，提高單位土地面積光能的利用率，增加光合同化物質(zhì)積累，對(duì)提高群體產(chǎn)量具有重要意義。

圖2 不同群體葉面積指數(shù)的變化

圖3 不同群體葉綠素SPAD值的變化

圖4 不同群體主根長(zhǎng)的變化

圖5 不同群體平均葉簇傾斜角的變化

2.4.2 不同群體散射輻射透過(guò)系數(shù)的變化 圖6所示，散射輻射透過(guò)系數(shù)隨著施磷深度的增加減小，留苗方式上表現(xiàn)為單株留苗大于雙株三角留苗。說(shuō)明高密度能使群體葉片截獲更多的光能而避免漏光損失，有助于葉片的光合作用。群體散射輻射系數(shù)表明寬窄行雙株種植雖然造成了漏光損失，但可以改善中、下部葉片受光環(huán)境，能夠有效解決中、下部葉片因光饑餓而造成的早衰，有效延長(zhǎng)了中、下部葉片的功能期，在高密度下采用寬窄行雙株留苗種植對(duì)蠶豆高產(chǎn)栽培具有重要意義。

2.4.3 不同群體消光系數(shù)的變化 由表1可知，群體消光系數(shù)隨在天頂角7.5°～67.5°內(nèi)隨天頂角的增加呈增加的趨勢(shì)。各處理群體消光系數(shù)在天頂角7.5°～67.5°范圍內(nèi)表現(xiàn)為隨著種植密度、施磷深度的增加呈逐漸增大的趨勢(shì)。由此說(shuō)明，隨著密度的增大，葉片互相遮蔭，對(duì)光照削弱能力強(qiáng)。這說(shuō)明隨著種植密度的增加群體冠層對(duì)光能的截獲率逐漸增加。一穴單株的截獲率大于一穴雙株栽培。說(shuō)明寬窄行雙株不利于冠層對(duì)光的截獲，但這可以使冠層結(jié)構(gòu)疏朗，中、下層光照條件得到改善，更有利于蠶豆植株生長(zhǎng)，在高密度栽培中具有重要意義。

圖6 不同群體散射輻射透過(guò)系數(shù)的變化

表1 不同群體天頂角的變化

注：不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平上差異顯著，下同。

Note: The different small letters indicate the significant difference at 5% level, the same as below.

2.5 不同群體產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的變化

由表2可知，隨著密度的增加，株高、始莢高度、始莢節(jié)數(shù)逐漸增大，留苗方式上表現(xiàn)為雙株留苗小于單株留苗，同一種植密度下，施磷深度上表現(xiàn)為隨著施磷深度的增加先增加后降低；單株結(jié)莢數(shù)、莢粒數(shù)表現(xiàn)為隨著密度的增加逐漸降低，同一施磷深度下，雙株留苗大于單株留苗， 產(chǎn)量結(jié)果表明， 隨著密度的增加先增后降， 這與單株結(jié)莢數(shù)、莢粒數(shù)表現(xiàn)不一致， 這說(shuō)明適當(dāng)增加密度時(shí)， 群體的增加對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)大于個(gè)體產(chǎn)量增加對(duì)群體產(chǎn)量的貢獻(xiàn)， 試驗(yàn)結(jié)果顯示在A2密度下C2處理產(chǎn)量最高， 達(dá)到275.2 kg·667m-2。

2.6 多點(diǎn)生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果

表3表明，通過(guò)15 cm深度施磷，一穴雙株三角留苗種植，較農(nóng)戶(hù)常規(guī)種植明顯增產(chǎn)，三點(diǎn)平均產(chǎn)量達(dá)到4 559 kg·hm-2，較對(duì)照平均增產(chǎn)14.5%，由此說(shuō)明，通過(guò)中層施磷，一穴雙株三角留苗處理能有效增加群體產(chǎn)量，是蠶豆高產(chǎn)高效栽培的重要技術(shù)途徑。

3 討 論

合理的群體冠層結(jié)構(gòu)和較高的葉面積指數(shù)是提高光能利用率，獲得高產(chǎn)的重要條件[12],研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)密度、種植方式的調(diào)節(jié)，構(gòu)建群體高效冠層，在作物產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期保持較高的生產(chǎn)效率是群體高產(chǎn)的基礎(chǔ)[13-15]。本試驗(yàn)表明，在13 000株·667m-2、15 cm施磷深度、雙株三角留苗種植模式下，盛花期蠶豆群體葉面積指數(shù)、葉綠素SPAD值，主根長(zhǎng)均維持在較高水平，產(chǎn)量最高，這種變化與玉米等作物中的研究結(jié)果一致[16-17],說(shuō)明在此處理?xiàng)l件下，蠶豆群體冠層結(jié)構(gòu)合理，有較高的群體生產(chǎn)效率。平均葉簇傾斜角在C2處理下較大，可能是蠶豆群體能捕獲更多光能以及群體生長(zhǎng)旺盛和植株自我調(diào)節(jié)的結(jié)果，這與王俊秀[4]在高產(chǎn)玉米群體中研究的結(jié)果有出入；張瑜等[18]通過(guò)磷脅迫蠶豆試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，低磷脅迫導(dǎo)致蠶豆根半徑減小，根長(zhǎng)增加，但本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)中層施磷條件下，蠶豆根長(zhǎng)增加，說(shuō)明磷肥與根接觸緊密，能促進(jìn)蠶豆根系生長(zhǎng)，試驗(yàn)中主根長(zhǎng)變化與其研究結(jié)果有出入；本試驗(yàn)研究春蠶豆不同密度、施磷方式及留苗方式對(duì)群體冠層結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量的影響，通過(guò)調(diào)查、小區(qū)試驗(yàn)及多點(diǎn)生產(chǎn)試驗(yàn)表明，13 000株·667m-2、15 cm施磷深度、雙株三角留苗種植模式下，盛花期蠶豆群體葉面積指數(shù)、葉綠素SPAD值，主根長(zhǎng)均維持在較高水平，冠層結(jié)構(gòu)較優(yōu)，產(chǎn)量最高，達(dá)到275.2 kg·667m-2；生產(chǎn)試驗(yàn)顯示，“一穴雙株”能有效提高蠶豆結(jié)莢率，提高產(chǎn)量，較常規(guī)栽培增產(chǎn)14%以上?？偨Y(jié)出“深松增密，減穴加距，中層施磷”是蠶豆高產(chǎn)高效栽培的主要技術(shù)手段，發(fā)現(xiàn)春蠶豆在高密度條件下，雙株三角留苗處理雖然造成漏光損失，但增加了群體的通風(fēng)透光能力，提出在蠶豆生產(chǎn)中，通過(guò)“深松增密、減穴加距、中層施磷”等手段調(diào)節(jié)群體冠層結(jié)構(gòu)，是蠶豆高產(chǎn)群體構(gòu)建的重要途徑，對(duì)蠶豆高產(chǎn)高效栽培具有重要意義。因此，在國(guó)家提出“改玉米連作為糧豆輪作[19]”的背景下，增強(qiáng)蠶豆高產(chǎn)高效栽培理論研究對(duì)輪茬養(yǎng)地、取得蠶豆在高寒山區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)地帶高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)具有十分重要的作用，但本研究是在調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過(guò)一年的小區(qū)試驗(yàn)與多點(diǎn)生產(chǎn)試驗(yàn)中得出的結(jié)論，今后對(duì)蠶豆群體高產(chǎn)高效冠層構(gòu)建還需要進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。

表2 不同群體產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的變化

表3 生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果

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Effectofdifferentcropsystemsandphosphorusplacementdepthonthecanopystructureandproductionoffababean

SHAO Yang， GUO Yan-ping， MA Yu-hua， HE Xiao-qin， FAN Jian-xiang， MA Bin

(LinxiaAcademyofAgriculturalSciences,Linxia,Gansu731100，China)

Effect of crop systems and phosphorus placement on the canopy structure and production of faba bean were studied using plot and field experiments of three population densities (12 000 plants·667m-2, 13 000 plants·667m-2, 14 000 plants·667m-2), two patterns of seeding (plant per spot, 2 plants per spot) and three phosphorus placement depths (5 m,10 cm, and 20 cm). The results showed that high yield were obtained under 15cm phosphorus depth, 1.3×104plants·667m-2and wide-narrow row with 2 plants per spot. Under this pattern, leaf area index, chlorophyll SPAD value and taproot length remained higher until flowering. Increasing plant spacing by decreasing unit area increased pod retention rate and yield, with the treatment yield being higher.

faba bean； canopy instruction； crop systems； phosphorus depth； yield

1000-7601(2017)03-0038-05doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2017.03.06

2016-05-16

：2017-03-05

：臨夏州科技計(jì)劃支撐項(xiàng)目(2013-N-2-002，2015-N-5-001)；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資金支持(CARS-09-Z23)

邵 揚(yáng)(1987—)，男，甘肅會(huì)寧人，碩士，助理研究員，從事蠶豆育種與高產(chǎn)高效栽培工作。E-mail：shaoyang1201@163.com。

郭延平(1964—)，男，甘肅臨夏人，副研究員，主要從事蠶豆育種與栽培工作。E-mail：lxzgyp@163.com。

S529

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