株行配置對南疆復(fù)播大豆籽粒灌漿特性及產(chǎn)量的影響

冉新月，吳樹，黃興軍，陳國棟，吳全忠，王德勝，翟云龍

(塔里木大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300)

種植密度對大豆產(chǎn)量的形成具有重要作用，改變種植密度可調(diào)整大豆的群體結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)群體的通風(fēng)透光能力。合理增加密度會增加大豆產(chǎn)量[1]。受光照氣溫等環(huán)境因素影響，不同地區(qū)種植的最佳行距與密度一般較為穩(wěn)定。低密度有利于植株個體發(fā)育和單株產(chǎn)量提升，但單位面積群體量小，不能發(fā)揮出群體產(chǎn)量潛力；高密度種植會導(dǎo)致個體發(fā)育不良，單位面積群體量大，群體通風(fēng)透光能力下降甚至?xí)械狗l(fā)生，不能高產(chǎn)[2，3]。前人研究顯示，通過構(gòu)建合理的株行距，使其在保證單位面積群體數(shù)量的前提下保證個體發(fā)育質(zhì)量，以此來獲得高產(chǎn)[4，5]。

行距會對籽粒干物質(zhì)積累動態(tài)、灌漿速率、灌漿持續(xù)時間和最終粒重產(chǎn)生影響[6]。陳傳信等[7]研究表明，隨著行距縮小株距增大，復(fù)播大豆各階段籽粒干重、階段灌漿速率、最大灌漿速率、平均灌漿速率均有所增加，最大灌漿速率的出現(xiàn)時間有所延后。王甜等[8]通過研究不同株行配置對大豆灌漿特性的影響表明，帶寬增加，大豆最大籽粒灌漿速率時間、籽粒灌漿速率最大時間生長量、平均籽粒灌漿速率均顯著增加，說明大豆最大籽粒灌漿速率時間推遲，平均籽粒灌漿速率增加，有利于大豆的籽粒發(fā)育，能夠增加大豆籽粒質(zhì)量。大豆單株產(chǎn)量與最大灌漿速率呈顯著相關(guān)，與平均灌漿速率、灌漿高峰持續(xù)期、漸增期累積籽粒重、快增期累積籽粒重和緩增期累積籽粒重達(dá)到極顯著相關(guān)[9]。

近些年來新疆南疆氣候也向暖濕化發(fā)展[10]，溫度上升[11]，無霜期時間延長，麥后復(fù)播大豆面積逐漸擴(kuò)大[12]。目前新疆南疆對大豆種植研究多為種植密度[13]、氮[14]、根瘤菌[15]等方面，對于株行配置的研究較少[16]，特別是關(guān)于株行配置對南疆復(fù)播大豆籽粒灌漿特性的研究鮮有報道。為此，本試驗(yàn)開展株行配置對南疆復(fù)播大豆籽粒灌漿特性及產(chǎn)量影響的研究，以期為南疆復(fù)播大豆高產(chǎn)栽培選擇適宜的株行配置及密度提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2021年6－10月在新疆維吾爾自治區(qū)阿拉爾市塔里木大學(xué)農(nóng)學(xué)試驗(yàn)站(40°32′20″N，81°17′57″E)進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)位于塔里木盆地北緣，屬暖溫帶大陸性干旱荒漠區(qū)，日照時間長，海拔1 015 m，無霜期220 d。前茬作物為冬小麥。試驗(yàn)田地勢平坦，質(zhì)地壤土，有機(jī)質(zhì)含量為8.06 g·kg－1、速效磷19.6 mg·kg－1、速效鉀117.6 mg·kg－1、堿解氮34.7 mg·kg－1，pH 7.8。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計，主區(qū)為行距處理(H)，副區(qū)為種植密度(M)，共9個處理組合，重復(fù)3次。行距設(shè)3個處理:15 cm(H1)、30 cm(H2)、45 cm(H3)；種植密度設(shè)3個處理:52.56萬株·hm－2(M1)、55萬株·hm－2(M2)、60萬株·hm－2(M3)。小區(qū)面積4.5 m×2 m＝9.0 m2。大豆品種選用綏農(nóng)35。試驗(yàn)基施有機(jī)肥(向新國際伊犁田利生物有機(jī)肥制造有限責(zé)任公司)1 000 kg·hm－2，盛花期追施復(fù)合肥120 kg·hm－2、尿素10 kg·hm－2、磷酸二氫鉀1.5 kg·hm－2。其它管理措施同大田一致。6月29日播種，10月7日收獲。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 籽粒灌漿特征參數(shù)測定 于大豆盛花期各處理選擇長勢一致且具代表性植株80株掛牌，灌漿后7 d開始取樣，每隔5 d取樣一次。每次各處理選10株取樣，全部剝粒后混勻，隨機(jī)選取100粒，105℃殺青0.5 h后80℃烘干至恒重，用千分之一天平稱重。

1.3.2 產(chǎn)量測定 完熟期每處理選取中間1 m2進(jìn)行實(shí)收測產(chǎn)，重復(fù)3次。各處理選取長勢一致且具有代表性大豆10株進(jìn)行考種，測定大豆單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重等指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用DPS 7.05對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性差異分析，顯著性水平為α＝0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理大豆籽粒灌漿的Logistic方程模擬及其特征參數(shù)

大豆鼓粒期是籽粒形成和影響產(chǎn)量的關(guān)鍵時期。由不同處理復(fù)播大豆鼓粒期籽粒灌漿進(jìn)程擬合Logistic方程(表1)可知，各處理R2均大于0.97，說明Logistic方程擬合度較高，利用該方程能夠很好地描述大豆籽粒灌漿全過程。

表1 不同處理大豆籽粒灌漿Logistic方程模擬及其特征參數(shù)

不同處理的理論最大百粒重(K)，行距為H1、H2時密度較小的M1理論最大百粒重(K)最大，分別達(dá)到20.33、17.98 g。行距為H3時，種植密度最高的M3理論最大百粒重最高，達(dá)到21.27 g。說明H1M1、H2M1、H3M3處理籽粒灌漿進(jìn)程能有效促進(jìn)籽粒產(chǎn)量增加。分析不同行距處理平均K值可知，H1處理最佳，H3處理次之，具體表現(xiàn)為H1＞H3＞H2，其中H1處理達(dá)到19.28，較H2、H3處理分別高15.32%、7.82%。密度處理平均K值為M3處理最佳，3種密度處理具體表現(xiàn)為M3＞M1＞M2。

不同處理的灌漿特征參數(shù)，行距H1時，M2處理的平均灌漿速率(Va)和最大灌漿速率(Vm)達(dá)到最大，且M2處理達(dá)到最大灌漿速率的天數(shù)(Tm)最短，灌漿總天數(shù)(T)最少。行距H2時，M3處理的Va和Tm最大，且M3處理達(dá)到Tm的時間最短，T最少。行距H3時，M3處理的Va和Tm最大，但其達(dá)到Tm的時間最長，達(dá)到29.11 d，T最長，達(dá)到63.15 d；M1處理達(dá)到Tm時間最短，為26.82 d，T最短，為57.41 d；M3處理Tm與T較M1處理分別高8.56%、10.00%。

進(jìn)一步分析不同處理灌漿特征參數(shù)均值可知，H1處理的平均Va與Vm最大，分別為0.36、0.78 g·grain－1·d－1，H2處理次之，H3處理最低，具體表現(xiàn)為H1＞H2＞H3。H3處理達(dá)到Tm的時間最長，T最長，分別為27.6、59.57 d。M3處理平均Va與Vm最大，但M1處理達(dá)到Tm的時間最長，T最長。

2.2 不同處理大豆不同階段籽粒灌漿特征參數(shù)

根據(jù)Logistic模型計算不同階段籽粒灌漿特征參數(shù)可知，不同行距與密度對大豆籽粒灌漿各階段均有一定的影響。由表2可以看出，各處理灌漿持續(xù)時間表現(xiàn)均為T3最大，灌漿速率表現(xiàn)均為V2＞V1＞V3，階段籽粒產(chǎn)量為W2＞W(wǎng)1＞W(wǎng)3。

表2 不同處理大豆不同階段籽粒灌漿特征參數(shù)

分析各處理不同階段籽粒灌漿持續(xù)時間可知，行距H1時，M1處理漸增期持續(xù)時間最長，M3處理快增期與緩增期持續(xù)時間最長。行距H2時，M1處理漸增期持續(xù)時間最長，M2處理快增期與緩增期持續(xù)時間最長。籽粒灌漿速率，H1條件下M3處理漸增期灌漿速率最快，M2處理快增期與緩增期灌漿速率最快；H2條件下M3處理漸增期、快增期、緩增期灌漿速率均為最快。各階段籽粒產(chǎn)量，H1、H2條件下M1處理在漸增期、快增期和緩增期籽粒產(chǎn)量均最高，說明M1處理能有效提高大豆籽粒產(chǎn)量。H3M3處理灌漿持續(xù)時間、階段籽粒產(chǎn)量在各階段表現(xiàn)均為最大。

進(jìn)一步分析不同行距和密度處理各階段籽粒產(chǎn)量參數(shù)均值可知，3種行距處理中H1為3個階段籽粒積累量最多處理，H3處理次之，H2最低，具體表現(xiàn)為H1＞H3＞H2。3種密度處理中M3處理各階段籽粒積累量最多，具體表現(xiàn)為M3＞M1＞M2。說明H1處理與M3處理更有利于提高大豆籽粒干重，對籽粒灌漿進(jìn)程貢獻(xiàn)最大，H1M3處理產(chǎn)量最高。

2.3 不同處理大豆產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

行距和密度主要通過影響產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)而影響大豆產(chǎn)量。由表3可知，不同行距與密度處理對大豆產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均有不同影響。

表3 不同處理大豆產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

不同行距條件下各密度處理產(chǎn)量及其構(gòu)成因素，M2與M1、M3處理間差異均達(dá)顯著水平，且3種行距下均為最低。H1條件下M3處理單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒重及產(chǎn)量均為最高，M1次之，M1單株粒重較M3高。H2、H3條件下，M3處理單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒重及產(chǎn)量均為最高，M1處理次之，具體表現(xiàn)為M3＞M1＞M2，單株粒重具體表現(xiàn)為M1＞M3＞M2。H2M3處理單株莢數(shù)和單株粒數(shù)為各處理最高，分別達(dá)到40個、85粒。H2M2處理單株莢數(shù)最低，為26.4個，較H2M3處理少13.6個。H3M2處理單株粒數(shù)最低，為55.7粒，較H2M3處理少29.3粒。H1M1處理單株粒重最高，達(dá)到15.4 g，H3M2單株粒重最低，為10.8 g。H3M3處理百粒重最高，H1M2最低，分別為19.9、18.1 g。各密度處理大豆產(chǎn)量均為M3＞M1＞M2，說明高密度能夠增加大豆產(chǎn)量。其中H1M3處理大豆產(chǎn)量最佳，達(dá)到6 155.8 kg·hm－2；H2M3次之，達(dá)到5 850.6 kg·hm－2。

進(jìn)一步分析不同處理大豆產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均值可知，隨著行距增加，大豆平均單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、及產(chǎn)量均逐漸降低，百粒重逐漸增加。其中H1處理大豆產(chǎn)量為5 626.7kg·hm－2，較H2、H3處理分別高7.84%、18.30%。從密度處理平均值看，M3大豆單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒重及產(chǎn)量最高，M1次之，M2最低，具體表現(xiàn)為M3＞M1＞M2。M1處理單株粒重最高，M3次之，具體表現(xiàn)為M1＞M3＞M2。M3處理大豆產(chǎn)量為5 763.3 kg·hm－2，較M1、M2處理分別高8.26%、27.44%。

3 討論

灌漿期是植株籽粒干物質(zhì)積累與產(chǎn)量形成的重要時期，籽粒的形成和灌漿速率及灌漿持續(xù)時間有密切關(guān)系[17]。灌漿速率與灌漿持續(xù)時間是影響籽粒灌漿過程的重要參數(shù)[18]。研究籽粒灌漿特征對于揭示高產(chǎn)形成機(jī)制、實(shí)現(xiàn)良種良法配套具有重要意義[19]。本試驗(yàn)研究表明，各處理大豆籽粒灌漿Logistic方程的決定系數(shù)均大于0.97。說明各處理大豆擬合方程擬合程度較好，運(yùn)用Logistic方程能很好地描述籽粒灌漿過程[20]。H3M3處理擁有最大百粒重，H2M3處理所需灌漿總時間最短、達(dá)到最大灌漿速率所用天數(shù)最短且擁有最大灌漿速率及最大平均灌漿速率，說明M3處理的籽粒灌漿效果最好，產(chǎn)量最高。

快增期灌漿速率、持續(xù)天數(shù)和漸增期灌漿速率是影響粒重的主要參數(shù)[21，22]。陳傳信等[7]在北疆對復(fù)播大豆灌漿特性的研究表明，平均灌漿速率、最大灌漿速率、灌漿持續(xù)期，尤其灌漿中后期的持續(xù)時間及階段灌漿速率的大小對復(fù)播大豆的粒重形成具有顯著影響。王甜等[8]研究表明，緩增期的大豆籽粒灌漿持續(xù)時間最長，遠(yuǎn)高于漸增期和快增期，與本試驗(yàn)結(jié)果基本一致。各處理灌漿持續(xù)時間表現(xiàn)均為T3最大，灌漿速率表現(xiàn)均為V2＞V1＞V3，階段籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)均為W2＞W(wǎng)1＞W(wǎng)3。其中H3M3處理大豆灌漿持續(xù)時間、各階段籽粒產(chǎn)量均最高；H2M3處理各階段灌漿速率均最高，但籽粒產(chǎn)量卻較低，可能原因?yàn)樵撎幚砉酀{時間短、籽粒較小。大豆籽粒產(chǎn)量受單株莢數(shù)、單株粒數(shù)及百粒重等多種因素共同決定，因此在提高籽粒產(chǎn)量方面，還需要考慮其它因素的影響。

作物群體的大小由種植密度決定，而作物群體分布的均勻性則由行距配置決定[23]。作物產(chǎn)量的高低取決于種植密度、單株有效莢數(shù)、莢粒數(shù)及百粒重等因素，提高種植密度有利于提升大豆產(chǎn)量[24]。本研究表明，隨著密度的增加，大豆單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重及產(chǎn)量均呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢，其中M3處理單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒重及產(chǎn)量均最高，各密度處理大豆產(chǎn)量表現(xiàn)均為M3＞M1＞M2。陳傳信等[7]關(guān)于不同種植方式對復(fù)播大豆產(chǎn)量影響的研究表明，寬窄行處理均高于等行距處理，且差異顯著，與本試驗(yàn)研究結(jié)果基本一致。隨著行距增加，大豆平均單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、及產(chǎn)量均逐漸降低，百粒重逐漸增加。H1M3處理產(chǎn)量最高，達(dá)到6 155.8 kg·hm－2，H2M3次之，達(dá)到5 850.6 kg·hm－2，說明H1M3、H2M3處理能顯著增加大豆籽粒產(chǎn)量。

4 結(jié)論

各處理大豆籽粒灌漿Logistic方程的決定系數(shù)均大于0.97，H1M1、H2M1處理K值較高，分別達(dá)到20.33、17.98 g，H3M3處理理論最大百粒重達(dá)到21.27 g；H2M3處理所需灌漿總時間最短，達(dá)到最大灌漿速率用天數(shù)最短，且最大灌漿速率及平均灌漿速率均最大。H3M3處理大豆灌漿持續(xù)時期、各階段籽粒產(chǎn)量均為最高，H2M3處理各階段灌漿速率均最高。

隨著密度的增加，大豆單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重及產(chǎn)量均呈先降低后增加的趨勢，其中M3處理單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒重及產(chǎn)量均為最高。H1M3處理產(chǎn)量最高，達(dá)到6 155.8 kg·hm－2，H2M3次之，達(dá)到5 850.6 kg·hm－2，兩處理顯著增加了大豆籽粒產(chǎn)量，可以作為南疆復(fù)播大豆高產(chǎn)栽培的株行距和密度選擇。