播期對黃淮海夏大豆新品種圣豆18干物質(zhì)積累、分配及產(chǎn)量的影響

田藝心，高鳳菊，曹鵬鵬，高祺

（德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東 德州 253015）

黃淮海地處平原地帶，屬半干旱半濕潤地區(qū)，為溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，光、溫、水、熱等資源豐富，十分有利于小麥［1］、玉米［2］、大豆［3］等作物生長。黃淮海地區(qū)耕地資源占我國總耕地面積的25%，是我國眾多農(nóng)業(yè)區(qū)中耕地面積最多的地區(qū)，一直是我國重要的糧食生產(chǎn)基地和儲備基地，也是我國最為重要的夏大豆主產(chǎn)區(qū)，對我國大豆生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。

近年來我國大豆國內(nèi)產(chǎn)需缺口不斷擴(kuò)大［4，5］，大豆產(chǎn)業(yè)形勢嚴(yán)峻。為保障國家糧食安全，2019年中央一號文件提出實(shí)施大豆振興計(jì)劃，其中指出黃淮海夏播區(qū)要大力推廣高產(chǎn)高蛋白優(yōu)質(zhì)食用大豆品種，因此該類夏大豆品種的選育和栽培研究成為黃淮海地區(qū)大豆研究者關(guān)注的重點(diǎn)。

大豆是喜溫作物，對溫度要求極高，其播期不同植株生長所處環(huán)境的光、熱、水、溫等氣候資源均發(fā)生變化，植株生長狀況受到影響，進(jìn)而影響到最終籽粒產(chǎn)量，因此開展播期研究就顯得尤為重要。針對播期對大豆的影響，目前已有較多報(bào)道，但多數(shù)研究主要集中在成熟期大豆產(chǎn)量［6-8］及相關(guān)植株農(nóng)藝性狀［9，10］方面，鮮有針對大豆不同生育期干物質(zhì)積累方面的研究。干物質(zhì)積累和分配是大豆產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，對其進(jìn)行研究有利于深入了解產(chǎn)量形成過程及機(jī)理。因此，本試驗(yàn)選用黃淮海高蛋白大豆新品種圣豆18為材料，研究不同播期下其植株不同發(fā)育時(shí)期的干物質(zhì)積累、分配及產(chǎn)量變化，旨在為該品種在黃淮海地區(qū)的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試大豆品種圣豆18，由山東圣豐種業(yè)科技有限公司選育，其父本為菏豆12，母本為徐豆18，經(jīng)系譜選育而成，屬黃淮海夏播中熟品種。該品種株型收斂、白花、灰毛、橢圓葉、有限結(jié)莢習(xí)性，其種皮和子葉均為黃色，種臍褐色，籽粒為扁圓粒。農(nóng)業(yè)部谷物品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)中心測定結(jié)果：其籽粒蛋白質(zhì)平均含量為45.14%，脂肪平均含量為18.48%，蛋脂總量達(dá)到63%以上，屬高蛋白大豆品種。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

試驗(yàn)于2019年6—11月在山東省德州市德城區(qū)黃河涯鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)科技示范園（37°27′N，116°18′E）進(jìn)行。該地屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，常年有效積溫在4 600℃左右。

采取以播期為單因子的隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)3個(gè)播期，分別為6月5日（6／5）、6月15日（6／15）、6月25日（6／25）。小區(qū)為6行區(qū)，行長5 m，壟距0.5 m，播種密度為19.5萬株／hm2，重復(fù)3次。各重復(fù)間設(shè)1 m調(diào)查道，四周設(shè)2 m保護(hù)行。

人工起壟，穴播。大豆苗真葉展開后定苗，保證苗齊苗全。依據(jù)當(dāng)?shù)卮蠖垢弋a(chǎn)管理水平進(jìn)行田間管理，各小區(qū)田間操作保持一致。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 干物質(zhì)積累與分配 于大豆開花期、結(jié)莢期、鼓粒期、成熟期，選擇長勢均勻一致的重復(fù)點(diǎn)3個(gè)，每點(diǎn)各選取具有代表性的植株5株進(jìn)行整株取樣并整凈雜物、洗凈根部泥土，繼而按照根、莖、葉片、葉柄、豆莢等器官分樣。將分樣后各器官置于105℃烘箱中殺青30 min，后80℃烘至恒重，稱量各器官干物質(zhì)重，并計(jì)算單株各器官干物質(zhì)積累平均值及單株干物質(zhì)總量。由于成熟期大豆葉片逐漸脫落，無法完全有效計(jì)算葉片干重，因此成熟期植株干重主要以根、莖及豆莢干重來表示。

1.3.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素 成熟期選取具有代表性的大豆植株10株，進(jìn)行室內(nèi)考種，調(diào)查測定植株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重等指標(biāo)，并對各小區(qū)中間4行實(shí)收計(jì)產(chǎn)（計(jì)產(chǎn)面積10 m2），脫粒后自然曬干，稱量小區(qū)籽粒產(chǎn)量并折合成公頃產(chǎn)量（kg／hm2）。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

用Microsoft Excel 2007和DPS 7.50軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、作圖和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期對圣豆18干物質(zhì)積累量的影響

由圖1可以看出，不同播期下，隨著大豆植株生長發(fā)育進(jìn)程，植株干物質(zhì)積累量逐漸增加，尤其是開花期至鼓粒期表現(xiàn)最為明顯，成熟期干物質(zhì)積累量表現(xiàn)較低（成熟期植株葉片及葉柄已脫落，未計(jì)在內(nèi)）。開花期、結(jié)莢期、鼓粒期和成熟期大豆植株干物質(zhì)積累量均以6月15日播種處理表現(xiàn)最高，其次為6月5日、6月25日。且開花期、結(jié)莢期6月15日播期處理植株干物質(zhì)積累量顯著高于另兩個(gè)播期，6月5日、6月25日播期之間無顯著差異；鼓粒期和成熟期，3個(gè)播期處理植株干物質(zhì)積累量兩兩之間均差異顯著。這表明，圣豆18植株干物質(zhì)積累的最佳播期為6月中旬，早播或晚播均不利于植株干物質(zhì)積累量的增加。另外，各播期下結(jié)莢期至鼓粒期干物質(zhì)量增長速率最高，增值范圍為67.86%～81.10%，其次為開花期至結(jié)莢期，增值范圍為49.91%～62.53%。

圖1 不同播期處理圣豆18干物質(zhì)積累量

2.2 播期對圣豆18各器官干物質(zhì)積累及分配的影響

由表1可以看出，播期對圣豆18不同生育期各器官干物質(zhì)積累量均產(chǎn)生顯著影響：6月15日播期處理各器官干物質(zhì)積累量均顯著高于6月5日和6月25日播期處理，且6月5日播期處理各器官干物質(zhì)積累量均顯著高于6月25日播期處理。

表1 不同播期處理圣豆18各器官干物質(zhì)積累及分配情況

不同播期處理下，開花期至成熟期根干物質(zhì)積累量均逐漸增大；開花期至鼓粒期莖干物質(zhì)積累量均逐漸增大，鼓粒期達(dá)到峰值，成熟期略有降低；開花期至鼓粒期葉片及葉柄干物質(zhì)積累量逐漸增大；結(jié)莢期至成熟期豆莢干物質(zhì)積累量逐漸增大，成熟期達(dá)到峰值。

不同生育期植株干物質(zhì)在各器官的積累及分配表現(xiàn)不同：開花期表現(xiàn)為葉＞莖＞葉柄＞根；結(jié)莢期表現(xiàn)為莖＞葉＞葉柄＞根＞豆莢；鼓粒期表現(xiàn)為豆莢＞莖＞葉＞葉柄＞根；成熟期表現(xiàn)為豆莢＞莖＞根，且受播期影響較小，表明植株生長發(fā)育后期，營養(yǎng)物質(zhì)逐漸向豆莢及籽粒轉(zhuǎn)移。另外，開花期至結(jié)莢期、結(jié)莢期至鼓粒期、鼓粒期至成熟期，不同播期下各器官干物質(zhì)積累增長速率表現(xiàn)不一，無規(guī)律性，這可能與不同播期造成的生育期差異有關(guān)。

2.3 播期對圣豆18各器官干物質(zhì)分配比例的影響

由圖2可以看出，不同播期處理根干物質(zhì)量占比范圍，開花期為11.77%～13.69%，結(jié)莢期為9.74%～10.06%，鼓粒期為6.24%～7.14%，成熟期為10.22%～10.95%，表明根干物質(zhì)量占比開花期至鼓粒期逐漸降低，成熟期略有上升。莖干物質(zhì)量占比范圍，開花期為27.12%～30.93%，結(jié)莢期為31.95%～34.16%，鼓粒期為22.25%～24.04%，成熟期為27.69%～29.65%，表明莖干物質(zhì)量占比從開花期至成熟期表現(xiàn)趨勢為結(jié)莢期升高，鼓粒期降低，成熟期略有升高。葉片干物質(zhì)量占比范圍，開花期為37.60%～40.19%，結(jié)莢期為29.17%～31.52%，鼓粒期為20.56%～21.46%。葉柄干物質(zhì)量占比范圍，開花期為17.11%～21.59%，結(jié)莢期為17.00%～18.36%，鼓粒期為13.46%～15.83%，與葉片表現(xiàn)趨勢一致，均隨植株生長發(fā)育進(jìn)程而逐漸降低。豆莢干物質(zhì)量占比范圍，結(jié)莢期為6.89%～9.86%，鼓粒期為34.19%～35.15%，成熟期為60.13%～61.36%，表現(xiàn)趨勢為逐漸增大。

圖2 不同播期處理圣豆18各器官干物質(zhì)分配比例

2.4 播期對圣豆18產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表2可以看出，6月15日播種的大豆植株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重及產(chǎn)量表現(xiàn)最好，顯著高于其它處理，其次為6月5日播期處理，6月25日播種的產(chǎn)量性狀及產(chǎn)量表現(xiàn)最差，顯著低于另兩個(gè)處理。

表2 不同播期處理圣豆18產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

對產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果表明：有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)依次為0.91、0.95、0.98和0.96，且6月15日播種的大豆產(chǎn)量比另兩個(gè)處理分別增產(chǎn)13.92%和22.63%。這進(jìn)一步表明，大豆只有適期播種才能充分發(fā)揮植株各因素的生產(chǎn)潛力，確保產(chǎn)量提高。

3 討論

前人對玉米［11］、小麥［12］、水稻［13］等眾多作物的播期研究結(jié)果表明，播期不同，會導(dǎo)致作物干物質(zhì)積累和分配產(chǎn)生變化，最終影響到作物產(chǎn)量形成。本研究結(jié)果也表明，播期對高蛋白大豆圣豆18各生育期干物質(zhì)積累及分配產(chǎn)生顯著影響，6月中旬播種處理（6／15）開花期、結(jié)莢期、鼓粒期和成熟期的單株干物質(zhì)積累量始終顯著高于早播和晚播處理，表明大豆只有適期播種才能達(dá)到最佳干物質(zhì)積累量。安磊［14］對承德6號和冀豆17的研究發(fā)現(xiàn)，播期過早或過晚均會降低大豆開花期和結(jié)莢期的葉綠素含量及葉面積指數(shù)，導(dǎo)致葉片光合作用減弱，干物質(zhì)積累減少。徐婷［15］對南豆12的研究同樣表明，結(jié)莢期大豆葉綠素含量、葉面積指數(shù)及單株干物質(zhì)積累量均會隨播期推遲逐漸降低。因此，對大豆等光溫敏感作物來說，早播光照時(shí)間雖長但溫度低，晚播溫度高但光照時(shí)間縮短，大豆生長所需的光溫最佳組合早播和晚播均難以達(dá)到，加之受水分、土壤等復(fù)雜生態(tài)條件的綜合影響，大豆植株光合、固氮等生理過程均會受到一定程度抑制，干物質(zhì)積累量降低，因此找尋播種適期對增加大豆植株干物質(zhì)積累量、滿足產(chǎn)量形成基礎(chǔ)具有重要意義。另外，本研究結(jié)果表明，開花期至鼓粒期，各播期處理下大豆單株干物質(zhì)積累量逐漸增加，成熟期略有下降，其動態(tài)基本符合植株生長“S”型曲線。這與鹿文成等［16］的研究結(jié)果相似，尤其從始花期到鼓粒期，大豆?fàn)I養(yǎng)生長和生殖生長并進(jìn)，干物質(zhì)積累較快，鼓粒期到成熟期后，營養(yǎng)生長基本停止，葉柄及葉片變黃脫落，單株干物質(zhì)總量相對減少。

大豆發(fā)育過程中，根、莖、葉片、葉柄、豆莢等主要器官不同生育階段干物質(zhì)積累量的高低不僅反映出各器官對同化物的競爭能力，而且直接體現(xiàn)了植株?duì)I養(yǎng)物質(zhì)及光合產(chǎn)物在各器官的分配比重，這對了解大豆植株“源庫流”協(xié)調(diào)互作及產(chǎn)量形成具有重要意義。本研究結(jié)果表明，播期不僅影響大豆單株干物質(zhì)積累總量，而且對各個(gè)器官干物質(zhì)積累量也有影響，各器官干物質(zhì)積累量均以6月15日播期處理表現(xiàn)最高，這與早播或晚播形成的不利綜合生態(tài)環(huán)境有很大關(guān)系。另外，根和豆莢干物質(zhì)積累量隨生育進(jìn)程逐漸增大，成熟期最高；莖、葉、葉柄干物質(zhì)積累量開花至鼓粒期逐漸增大，鼓粒期達(dá)到高峰，成熟期降低，這與成熟期葉片葉柄脫落、莖部水分減少及營養(yǎng)物質(zhì)向莢粒轉(zhuǎn)移有關(guān)。此外，開花、結(jié)莢、鼓粒、成熟期干物質(zhì)積累總量最大的器官分別為葉片、莖、豆莢和豆莢，表明隨生育期延長，干物質(zhì)積累量由葉片、莖等營養(yǎng)器官逐漸分配至生殖器官豆莢。這與國內(nèi)外相關(guān)研究結(jié)果一致［17－19］，證實(shí)某些器官積累的干物質(zhì)隨生育期延長可轉(zhuǎn)移到其它更需要生長的器官，同時(shí)也表明大豆植株各器官“源庫流”是一個(gè)相互聯(lián)系又相互制約的動態(tài)發(fā)展過程。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，開花期至鼓粒期，根、葉片、葉柄干物質(zhì)積累量占比均逐漸降低；莖干物質(zhì)積累量占比，結(jié)莢期升高，鼓粒期降低；豆莢干物質(zhì)積累量占比，結(jié)莢期至成熟期逐漸增大，進(jìn)一步證實(shí)大豆植株?duì)I養(yǎng)物質(zhì)由開花期的根、葉片、葉柄等部位逐漸轉(zhuǎn)移至結(jié)莢期的莖，最后在鼓粒期和成熟期轉(zhuǎn)移給豆莢。大豆植株這種規(guī)律性的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)總體趨勢受播期、密度等［20］栽培措施影響較小，可根據(jù)此特性對大豆某特定生育階段進(jìn)行定向施肥研究，以確保大豆植株整個(gè)生育期“源庫流”系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致，良性發(fā)展，最終提高大豆產(chǎn)質(zhì)量。

干物質(zhì)積累和分配是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)。不同播期通過改變植株各發(fā)育階段的生態(tài)環(huán)境來影響大豆植株的個(gè)體生長和群體建成，造成干物質(zhì)積累及分配比例發(fā)生變化，進(jìn)而影響產(chǎn)量高低。本研究結(jié)果表明，6月15日播種的大豆產(chǎn)量最高，這與該播期下大豆植株各生育階段較高的干物質(zhì)積累量有很大關(guān)系，同時(shí)該處理植株的有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重均表現(xiàn)較好，與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)。這與陸娣［21］、劉明［22］等的研究結(jié)果一致，表明播期對大豆植株形態(tài)、生理生化、干物質(zhì)積累及分配、產(chǎn)量等形成層層遞進(jìn)的綜合影響，早播或晚播難以形成激發(fā)大豆產(chǎn)量潛力因子發(fā)揮的最佳環(huán)境條件，相比適期播種產(chǎn)量要低。

4 結(jié)論

播期不同改變了大豆的綜合生長環(huán)境，導(dǎo)致植株養(yǎng)分吸收及光合作用等生理特性發(fā)生改變，造成干物質(zhì)積累、轉(zhuǎn)運(yùn)及分配差異，表現(xiàn)為最終產(chǎn)量的高低。本研究中，播期對大豆單株干物質(zhì)積累總量、各個(gè)器官干物質(zhì)積累量、大豆產(chǎn)量均有顯著影響，且均以6月15日播期處理表現(xiàn)最高，同時(shí)該處理大豆植株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重均表現(xiàn)較高，且這些性狀與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)。因此，適期播種才能形成有利于植株干物質(zhì)積累的最佳環(huán)境，滿足籽粒對干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)及分配的需求，形成最佳產(chǎn)量因子組合，最終提高大豆產(chǎn)量。