新疆麥后復(fù)播大豆適宜滴灌量研究

張永強(qiáng)， 徐文修， 李亞杰， 張 娜， 彭姜龍， 蘇麗麗， 胡春輝

(1 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 新疆烏魯木齊 830052; 2 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所， 烏魯木齊 830091)

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新疆麥后復(fù)播大豆適宜滴灌量研究

張永強(qiáng)1,2， 徐文修1*， 李亞杰1， 張 娜1， 彭姜龍1， 蘇麗麗1， 胡春輝1

(1 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 新疆烏魯木齊 830052; 2 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所， 烏魯木齊 830091)

復(fù)播大豆； 滴灌量； 干物質(zhì)； 品質(zhì)

新疆地處亞歐大陸腹地，氣候干燥，降雨稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，水資源匱乏，是我國典型的綠洲灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，92.4%的耕地為灌溉農(nóng)業(yè)，沒有水就沒有新疆的農(nóng)業(yè)[1]。近年來，在全球氣候急劇變化和溫室效應(yīng)劇增的背景下，北疆地區(qū)秋季氣溫也明顯增高、 初霜期有所推遲，使該區(qū)一年兩熟成為了可能[2]。北疆小麥常年播種面積在6.51×105hm2左右，占全疆的56.61%[3]，是新疆小麥的主產(chǎn)區(qū)，小麥?zhǔn)斋@后仍有較為充足的光熱資源，這為復(fù)播大豆提供了廣闊的空間。然而，在小麥?zhǔn)斋@后正是春播玉米等作物需水高峰期，麥后復(fù)播大豆無疑會(huì)加重農(nóng)業(yè)用水的緊張程度。因此，探索復(fù)播大豆的節(jié)水高產(chǎn)高效栽培技術(shù)，對(duì)北疆麥后復(fù)播大豆的大面積推廣具有重要意義。

1　材料和方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采取單因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)。共設(shè)4個(gè)灌水處理: 3000、 3600、 4200、 4800 m3/hm2， 分別以W1、 W2、 W3、 W4表示， 各處理均重復(fù)3次，共計(jì)12小區(qū)。小區(qū)面積18 m2，各小區(qū)進(jìn)水口均有水表控制進(jìn)水量，為防止水流外滲，不同小區(qū)間設(shè)置1 m寬的隔離帶。大豆品種為黑河43，種植密度52.5×104plant/hm2，30 cm等行距播種(株距約6.3 cm)，每小區(qū)播種12行，毛管采用1管2的鋪設(shè)方式，毛管間距60 cm。播前結(jié)合整地，深施尿素75 kg/hm2，在開花期隨水滴施尿素150 kg/hm2，結(jié)莢期、 鼓粒期各噴施KH2PO4一次，其他田間管理措施同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)方式。

根據(jù)復(fù)播大豆各生育時(shí)期需水特性及當(dāng)?shù)貧夂驐l件，設(shè)定各處理每次滴灌定額依次為375、 450、 525、 600 m3/hm2，全生育期共灌水8次，具體灌水量及分配時(shí)期見表1。

表1　各處理不同生育階段滴灌量(m3/hm2)

1.3測(cè)試項(xiàng)目與方法

1.3.1 生育進(jìn)程調(diào)查各處理達(dá)到四葉期、 初花期、 盛花期、 初莢期、 盛莢期、 鼓粒期、 鼓粒滿期和成熟期的日期。

1.3.3 養(yǎng)分含量測(cè)定植株莖、 葉柄、 葉、 莢、 子粒樣品用H2SO4-H2O2消煮，萘氏比色法測(cè)定氮，釩鉬黃比色法測(cè)定磷，火焰光度計(jì)法測(cè)定鉀[12]。

1.3.4 相關(guān)參數(shù)的計(jì)算 采用Logistic方程擬合復(fù)播大豆干物質(zhì)及養(yǎng)分積累變化，

y=k/[1+e(a-bt)]

式中， y為復(fù)播大豆出苗后t天單株干物質(zhì)(或養(yǎng)分)積累量(g/plant)； t為大豆出苗后的天數(shù)(d)； k表示復(fù)播大豆單株干物質(zhì)(或養(yǎng)分)理論最大積累量(g/plant)； a、 b為待定系數(shù)。

根據(jù)方程計(jì)算得到的幾個(gè)特征值:

最快生長時(shí)間段的起始時(shí)間t1=[ln(ea)-1.317]/b， 終止時(shí)間t2=[ln(ea)+1.317]/b；

最大相對(duì)生長速率Vm=-bk/4， 最大相對(duì)生長速率出現(xiàn)時(shí)間tm=-a/b；

快速增長期持續(xù)的時(shí)間△t= t2-t1；

生長特征值GT指干物質(zhì)(或養(yǎng)分)積累已達(dá)到最大積累量的65%以上，GT=Vm×△t。

1.3.5 產(chǎn)量及品質(zhì)測(cè)定成熟后實(shí)收小區(qū)產(chǎn)量，實(shí)收前每小區(qū)分別隨機(jī)選取連續(xù)的10株進(jìn)行考種，調(diào)查單株有效莢數(shù)、 單株粒數(shù)、 單株粒重和百粒重。大豆子粒品質(zhì)由農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心測(cè)定，其中蛋白質(zhì)含量用8400型全自動(dòng)凱氏定氮儀測(cè)定，脂肪含量用索氏提取法測(cè)定。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003作圖，用DPS 7.05 軟件統(tǒng)計(jì)分析。

2　結(jié)果與分析

2.1滴灌量對(duì)復(fù)播大豆干物質(zhì)積累的影響

表2　大豆地上部分干物質(zhì)積累的Logistic模擬及其特征值

注(Note): t—出苗后天數(shù)Days after emergence； y—干物質(zhì)積累量Dry matter accumulation; Vm—干物質(zhì)積累最大速率Maximum rate of dry matter accumulation； tm—干物質(zhì)積累最大速率出現(xiàn)時(shí)間Days for the maximum dry matter accumulation rate occurred； t1和t2分別為Logistic生長函數(shù)的兩個(gè)拐點(diǎn) t1and t2are two inflexions of the Logistic equations； △t—干物質(zhì)快速積累持續(xù)天數(shù)Lasting days for the rapid dry matter accumulation； GT—快速積累生長特征值—Eigenvalues of the fast growth.

2.2滴灌量對(duì)復(fù)播大豆干物質(zhì)分配的影響

表3　不同處理復(fù)播大豆各生育期干物質(zhì)分配 (g/plant)

注(Note): 同一行中不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different small letters mean significant differences among the treatments (P<0.05).

2.3滴灌量對(duì)復(fù)播大豆養(yǎng)分吸收特征的影響

表4　復(fù)播大豆地上部氮素積累的模擬方程及特征值

注(Note): t—出苗后天數(shù)Days after emergence； y—氮積累量Nitrogen accumulation； Vm—氮最大積累速率Maximum N accumulation rate； tm—氮最大積累速率出現(xiàn)時(shí)間Days for maximum N accumulation rate occurred； t1和t2分別為Logistic生長函數(shù)的兩個(gè)拐點(diǎn) t1and t2are two inflexions of the Logistic equations； △t—氮快速積累持續(xù)天數(shù)Lasting days of rapid N accumulation； GT—快速積累生長特征值Eigenvalues of fast growth.

表5　復(fù)播大豆地上部磷素積累的模擬方程及特征值

注(Note): t—出苗后天數(shù)The days after emergence； y— P2O5積累量P2O5accumulation(mg/plant)； Vm—磷最大積累速率Maximum P2O5accumulation rate； tm—磷最大積累速率出現(xiàn)時(shí)間Days for maximum P2O5accumulation rate occurred； t1和t2分別為Logistic生長函數(shù)的兩個(gè)拐點(diǎn)—t1and t2are two inflexions of the Logistic equations； △t—磷快速積累持續(xù)天數(shù)Lasting days of rapid P2O5accumulation； GT—快速積累生長特征值Eigenralues of fast growth.

表6　復(fù)播大豆地上部鉀素積累的模擬方程及特征值

注(Note): t—出苗后天數(shù)The days after emergence； y—K2O積累量K2O accumulation； Vm—鉀最大積累速率Maximum K2O accumulation rate； tm—鉀最大積累速率出現(xiàn)時(shí)間The time for maximum K2O accumulation rate occurred； t1和t2分別為Logistic生長函數(shù)的兩個(gè)拐點(diǎn)—t1and t2are two inflexions of the Logistic equations, respectively； △t—鉀快速積累持續(xù)天數(shù)Lasting days for rapid K2O accumulation； GT—快速積累生長特征值Eigenralues of fast growth.

2.4不同滴灌量對(duì)復(fù)播大豆蛋白質(zhì)、 脂肪及產(chǎn)量的影響

由表7可知，各處理單株莢數(shù)、 單株粒數(shù)、 百粒重及產(chǎn)量均隨著滴灌量的增加呈“先增后降”的變化趨勢(shì)，各項(xiàng)指標(biāo)均以灌水量4200 m3/hm2處理最高，比滴灌量最少的3000 m3/hm2處理單株莢數(shù)增加了17.83%，單株粒數(shù)增多了9.03%，百粒重高出8.34%，且均達(dá)到了顯著差異水平(P<0.05)； 但4200 m3/hm2處理與3600、 4800 m3/hm2兩個(gè)處理間單株莢數(shù)、 單株粒數(shù)以及百粒重差異不顯著。通過對(duì)滴灌量(x)和產(chǎn)量(y)的關(guān)系進(jìn)行模擬可得: y=-0.000484x2+4.1360x-5217.7998，R2=0.9175，為開口向下的拋物線。其中以4200 m3/hm2處理的產(chǎn)量最高，為3741.23 kg/hm2，分別較3000、 3600和4800 m3/hm2三個(gè)處理增產(chǎn)30.42%、 13.98%和8.44%。

不同滴灌量處理，復(fù)播大豆子粒中蛋白質(zhì)與脂肪含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(r= -0.77)，其中子粒中蛋白質(zhì)的含量隨著滴灌量的增大有增加的趨勢(shì)，以4200 m3/hm2處理達(dá)到最大，為35.53%，比3000、 3600 m3/hm2分別高出4.50%和1.69%，滴灌量最大的4800 m3/hm2處理反而比4200 m3/hm2處理降低0.42%，差異不顯著； 子粒中脂肪含量隨滴灌量的增加而降低，3600、 4200、 4800 m3/hm2較滴灌量最小的3000 m3/hm2處理降幅依次為0.56%、 2.29%和5.26%。蛋脂總量以4200 m3/hm2處理最高為53.03%，比滴灌量最小的3000 m3/hm2處理高出1.98%，比滴灌量最大的4800 m3/hm2處理高出1.05%，處理間差異不顯著。綜上說明，適宜的滴灌量不僅可協(xié)調(diào)復(fù)播大豆產(chǎn)量構(gòu)成因素間的關(guān)系，達(dá)到增加產(chǎn)量的目的，還能改善復(fù)播大豆子粒中蛋白質(zhì)和脂肪的比例，提高蛋脂總含量。

表7　不同處理大豆蛋白質(zhì)、 脂肪含量及產(chǎn)量

注(Note): 數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異在5%水平顯著 Values followed by different small letters mean significant different among treatments at 5% level.

3　討論

大豆脂肪和蛋白質(zhì)含量是品種遺傳內(nèi)在屬性和外在生態(tài)環(huán)境共同作用的綜合表現(xiàn)[18-19]。Piper等[20]研究表明，子粒中的蛋白質(zhì)含量與脂肪含量呈負(fù)相關(guān)，張敬榮等[21]研究表明，春大豆在開花、 結(jié)莢及鼓粒期干旱，蛋白質(zhì)含量均上升，脂肪含量及脂蛋總量則下降，這與本研究結(jié)論一致，但本研究還得出，子粒中蛋白質(zhì)含量在滴灌量過小和滴灌灌量過大時(shí)均會(huì)受到影響，只有在適宜的滴灌量條件下才能獲得較高的蛋白質(zhì)含量。

4　結(jié)論

2)大豆各器官干物質(zhì)積累變化不同，葉在結(jié)莢期達(dá)到最大，莖、 葉柄在鼓粒期達(dá)到最大； 莢、 子粒隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)而逐漸增大。莖、 葉、 葉柄、 莢及子粒最大值均以滴灌量為4200 m3/hm2最高。不同滴灌量只改變了單株各器官干物質(zhì)總重，但對(duì)其在總干物重所占比例基本無影響。

3)大豆產(chǎn)量在滴灌量為4200 m3/hm2最高。子粒中蛋白質(zhì)含量隨著滴灌量的增加而增大，脂肪含量卻隨著滴灌量的增加而下降，二者呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.77)。

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Suitable drip irrigation amount for summer soybean sown after wheat in Xinjiang

ZHANG Yong-qiang1,2, XU Wen-xiu1*, LI Ya-jie1, ZHANG Na1, PENG Jiang-long1, SU Li-li1, HU Chun-hui1

(1CollegeofAgronomy,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi,Xinjiang830052,China;2ResearchInstituteofGrainCrops,XinjiangAcademyofAgriculturalScience,Urumqi,Xinjiang830091,China)

【Objectives】 In order to ease pressure on agricultural water usage caused by the enlargement of winter wheat-summer soybean cropping system in northern Xinjiang, which exacerbated the contradiction between summer soybean and spring crop, this experiment was carried out to find out an appropriate amount of drip irrigation and provide a theoretical basis with water saving, and high yield and quality cultivation techniques for summer soybean. 【Methods】 The field experiment was conducted in summer soybean (Cultivar Heihe 43) field with 4 drip irrigations: 3000, 3600, 4200 and 4800 m3/hm2by using the randomized block experimental design，and the dry matter accumulation, distribution and nutrient absorption were observed. 【Results】 The results showed that the accumulation amounts of dry matter，N，P2O5and K2O in plants of summer soybean were fitted in the Logistic equations. The accumulation amounts of dry matter per plant of summer soybean were increased first and then decreased with the increasing of drip irrigation amounts, and the same as N, P2O5and K2O contents of summer soybean. The fastest accumulation rate of total dry matter of summer soybean was found from 49.5 to 53.0 d after the emergence with the maximum average accumulation rate of 0.48 g/(plant·d), and the rapid growth period of total dry matter accumulation was from 30.3 to 31.9 d. The fast accumulation rates of N, P2O5and K2O were from 47.1 to 49.9 d, from 44.8 to 45.1 d and from 44.6 to 46.1 d after the emergence，the rapid accumulation periods were from 31.7 to 36.4 d，from 22.2 to 22.4 d and from 28.7 to 31.46 d, respectively, and the average absorption rates were 26.35，8.15 and 9.30 mg/(plant·d). The relationship between the yield and drip irrigation amount at the heading stage could be fitted with a quadratic curve, and the highest yield of 3741.23 kg/hm2was in 4200 m3/hm2treatment, which was 30.42%, 13.98% and 8.44% higher than treatments of 3000, 3600 and 4800 m3/hm2, respectively. The fat content in seed was negatively correlated with protein content in seed, and the highest total content of protein and fat was in treatment of 4200 m3/hm2(53.03%).【Conclusions】 In the 4200 m3/hm2drip irrigation condition, sowing soybean was not only higher in the dry matter accumulation and yield, but also promoted the absorption of soybean plant nutrients and improved the total content of protein and fat in seed, achieving the purpose of high yield and water saving.

summer soybean; drip irrigation amount; dry matter; quality

2015-01-25接受日期: 2016-03-14

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31560372， 31260312)資助。

張永強(qiáng)(1988—)， 男， 河南平輿人, 碩士， 主要從事作物高產(chǎn)栽培與生理研究。 E-mail: zyq988@yeah.net

E-mail: xjxwx@sina.com

S3443; S275.6

A

1008-505X(2016)04-1133-08