干旱脅迫對大豆品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

曹秀清　蔣尚明

摘要 采用盆栽試驗(yàn)，研究了不同生育階段不同干旱脅迫條件下對大豆品質(zhì)及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，大豆蛋白質(zhì)含量在營養(yǎng)生長階段干旱脅迫呈上升的趨勢，在生殖生長階段呈下降的趨勢，而大豆脂肪含量在各生育階段干旱脅迫都有所提高。大豆各生育期干旱脅迫除苗期輕旱處理產(chǎn)量有所增加外，其他各生育期干旱處理大豆的產(chǎn)量都顯著降低，特別是花莢期、鼓粒成熟期重旱處理減產(chǎn)幅度分別達(dá)77.9%、83.0%基本絕收；各生育期干旱脅迫對大豆產(chǎn)量影響程度表現(xiàn)為鼓粒成熟期>花莢期>分枝期>苗期。

關(guān)鍵詞 大豆；干旱脅迫；品質(zhì)；產(chǎn)量

中圖分類號 S27；S565.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）16-0003-02

Abstract Using pot experiments，the effects of drought stress on yield and quality of soybean at different growth stages in pot culture test were studied. The results showed that under drought stress，the contents of protein increased in the vegetative growth phase and decreased in the reproductive growth phase，the contents of oil increased at different growth stages. For all the stages except seedling stage were found to decrease the yield of soybean in significantly，especially severe drought stress in flowering-podding stage and seed-filling and maturation stage yield reduction were 77.9% and 83.0% respectively. The negative effect of drought stress at different stages on soybean yield showed in the order：seed-filling and maturation stage>flowering-podding stage>branching stage>seedling stage.

Key words soybean；drought stress；quality；yield

安徽省淮北地區(qū)地處黃淮海南部，地勢平坦，屬南北氣候的過渡地帶，多年來一直延續(xù)著一麥一豆的種植習(xí)慣，其中夏大豆的播種面積占該地區(qū)夏種總面積的70%，占全省大豆面積的90%左右，是安徽省大豆的主要產(chǎn)區(qū)，也是我國高蛋白大豆主要產(chǎn)區(qū)之一[1-2]。大豆需水量較多，是豆類作物中對缺水最敏感的一種，對水分敏感性的程度與其生育期密切相關(guān)[3]。在影響大豆品質(zhì)的諸多因素中，水分是很重要的一個因素[4]。近年來，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和人口的增長，導(dǎo)致對水資源的需求量不斷增加，淮北地區(qū)地下水的開采量呈逐年上升的趨勢，而地表水的蓄水載體容量不大，調(diào)蓄能力差，地下水得不到及時足量的補(bǔ)給，使得本區(qū)水資源供需矛盾不斷加劇，淺層地下水位有逐年下降的趨勢；加之一些地方開發(fā)利用中深層地下水資源，已經(jīng)造成了區(qū)域性的地下漏斗區(qū)不斷擴(kuò)大，進(jìn)而導(dǎo)致地面下沉和建筑物破壞等環(huán)境惡化現(xiàn)象，農(nóng)作物旱災(zāi)相對突出。本文從水分脅迫的角度探討大豆生育期不同干旱處理對大豆產(chǎn)量和品質(zhì)的影響具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義，它將為提高大豆產(chǎn)量與品質(zhì)和合理配置水資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2015年6—9月在安徽省水利部淮河水委員會水利科學(xué)研究院新馬橋農(nóng)水綜合試驗(yàn)站進(jìn)行，該站位于淮北平原中南部，海拔19.7 m（北緯33°09′，東經(jīng)117°22′），屬半干旱半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降雨量917 mm，6—9月降雨量占全年總雨量的60%～70%，蒸發(fā)量916 mm，地下水埋深在1.0～3.0 m范圍內(nèi)變動，多年平均氣溫15.0 ℃。供試土壤為淮北平原典型的砂姜黑土，采自試驗(yàn)站內(nèi)0～20 cm耕層土，土壤肥料中等，前茬作物為小麥，其中有機(jī)質(zhì)含量為26.6 g/kg、全氮0.91 g/kg、堿解氮43.49 mg/kg、全磷0.32 g/kg、有效磷2.01 mg/kg、土壤容重1.36 g/cm3，田間持水含水率28.0%（質(zhì)量含水率），凋萎含水率12.0%（質(zhì)量含水率）。

1.2 供試材料

供試大豆品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N中黃13。試驗(yàn)采用普通塑料盆，上部內(nèi)徑28 cm，底部內(nèi)徑20 cm，高27 cm，每盆裝干土15 kg。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過控制各生育期土壤含水率下限設(shè)置不同干旱脅迫處理。4個生育期均設(shè)置輕度、重度2個干旱脅迫水平，根據(jù)新馬橋農(nóng)水綜合試驗(yàn)站多年作物干旱脅迫試驗(yàn)成果與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定對應(yīng)的土壤含水率下限分別為55%和35%（這里指土壤含水率占田間持水含水率的百分比），另設(shè)全生育期無干旱脅迫作對照處理（CK），其對應(yīng)的土壤含水量下限為田間持水含水率的75%，共設(shè)置9個處理，5次重復(fù)，具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案見表1。為更加符合實(shí)際灌溉情況，同時結(jié)合相關(guān)控制灌溉研究的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)定當(dāng)大豆盆栽土壤含水率達(dá)到相應(yīng)控制下限時灌水至田間持水含水率的90%。每天定時用電子稱測定土壤水分，補(bǔ)充至設(shè)計(jì)值。各處理除土壤含水率控制外，其他管理方式完全一致，保證大豆正常生長發(fā)育，無病蟲害影響。endprint

1.4 試驗(yàn)實(shí)施

所有供試測盆均布置于大型啟閉式防雨棚內(nèi)，試驗(yàn)全過程隔絕降雨，土壤含水率完全受人工灌水控制。播種前每盆施復(fù)合肥4.0 g，大豆生長期內(nèi)不再追施其他肥料。每盆播6粒種子，出苗后定苗3株，于2015年6月20日播種，2015年9月20日收獲。

1.5 測定內(nèi)容與方法

1.5.1 產(chǎn)量。待大豆成熟后，收獲時將大豆植株各器官分開，分別洗凈后用吸水紙擦干，置于烘箱中105 ℃殺青30 min，然后降溫至75 ℃恒溫烘至質(zhì)量恒定，再放入干燥器中冷卻，之后用1/10 000電子天平稱重，測定各部位干物質(zhì)量。

1.5.2 品質(zhì)。粗蛋白用凱氏半微量定氮法，粗脂肪用無水乙醚浸提索氏殘?jiān)ǎ家愿芍匕俜致时硎尽?/p>

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對大豆品質(zhì)的影響

干旱脅迫對大豆品質(zhì)影響的報(bào)道不多，且多在大豆開花期以后設(shè)置一個干旱水平進(jìn)行試驗(yàn)。如王芳[5]、張敬榮[6]等報(bào)道，大豆結(jié)莢鼓粒期在水分脅迫下，籽粒蛋白質(zhì)含量比對照提高，脂肪含量下降；而萬超文[7]等報(bào)道，大豆鼓粒期嚴(yán)重水分脅迫下，籽粒蛋白質(zhì)含量較對照下降，脂肪含量較對照增加；Rose[8]報(bào)道，水分脅迫對大豆蛋白質(zhì)和油分的影響，5年試驗(yàn)中1年在鼓粒期嚴(yán)重水分脅迫下造成蛋白質(zhì)含量下降、脂肪含量增加；另外，3年蛋白質(zhì)提高、脂肪含量下降；而降雨充足的1年無顯著變化。

大豆各生育時期干旱脅迫處理蛋白質(zhì)、脂肪平均含量分別見圖1、圖2。方差分析結(jié)果表明，蛋白質(zhì)平均含量僅在鼓粒成熟期輕旱和重旱處理間達(dá)到顯著差異水平，輕旱蛋白質(zhì)含量（40.19%）較重旱（38.12%）提高5.4%，其他各生育期間不同干旱脅迫蛋白質(zhì)含量變化不顯著；各生育時期隨著干旱脅迫程度的加大，蛋白質(zhì)含量的變化趨勢為苗期時逐漸加大，分枝期、鼓粒成熟期先增加后下降，而花莢期先下降后增加，總的趨勢是為在大豆?fàn)I養(yǎng)生長階段干旱脅迫蛋白質(zhì)含量有上升的趨勢，在生殖生長階段干旱脅迫有下降的趨勢。脂肪平均含量也僅在花莢期對照和重旱處理間達(dá)到顯著差異水平，重旱處理脂肪含量（22.99%）較CK（21.97%）提高4.6%，其他各生育期間不同干旱脅迫脂肪含量變化不顯著；各生育時期隨著干旱脅迫程度的加大脂肪含量都有升高的趨勢。本試驗(yàn)進(jìn)一步證明和補(bǔ)充萬超文等[7]和Rose[8]的報(bào)道結(jié)果。

2.2 干旱脅迫對大豆產(chǎn)量的影響

由表2可以看出，各生育時期干旱脅迫對大豆干物質(zhì)積累均有影響，但影響效果不同。苗期輕度干旱脅迫有利于植株各部位干物質(zhì)的積累，重度干旱脅迫各部位干物質(zhì)的積累則有所降低，但方差分析結(jié)果表明，苗期干旱脅迫對大豆產(chǎn)量的影響達(dá)不到顯著差異水平。分枝期隨著干旱脅迫程度的加大，根、莖、籽粒的干物重以及經(jīng)濟(jì)系數(shù)都呈下降的趨勢，對大豆產(chǎn)量影響達(dá)到顯著差異水平，輕旱處理籽粒干物重（51.44 g）較CK（59.93 g）減產(chǎn)14.2%，重旱處理（42.19 g）較CK減產(chǎn)29.6%?；ㄇv期與鼓粒成熟期隨著干旱脅迫程度的加大根、莖、籽粒的干物重以及經(jīng)濟(jì)系數(shù)也都呈下降的趨勢，生育期間各處理對大豆產(chǎn)量的影響同樣達(dá)到顯著差異水平；花莢期輕旱處理籽粒干物重（52.69 g）較CK減產(chǎn)12.1%，重旱處理（13.2 g）較CK減產(chǎn)達(dá)78.0%；而鼓粒成熟期輕旱處理籽粒干物重（42.70 g）較CK減產(chǎn)28.8%，重旱處理（10.16 g）較CK減產(chǎn)達(dá)83.0%。各生育期干旱脅迫對大豆產(chǎn)量影響程度為鼓粒成熟期>花莢期>分枝期>苗期，特別是鼓粒成熟期和花莢期嚴(yán)重干旱處理大豆產(chǎn)量基本絕收。

3 結(jié)論與討論

各生育期干旱脅迫蛋白質(zhì)平均含量僅在鼓粒成熟期輕旱和重旱處理間達(dá)到顯著差異水平，脂肪平均含量也僅在花莢期對照和重旱處理間達(dá)到顯著差異水平。大豆蛋白質(zhì)含量在營養(yǎng)生長階段干旱脅迫呈上升的趨勢，在生殖生長階段呈下降的趨勢，而大豆脂肪含量在各生育階段干旱脅迫都有升高的趨勢。這與萬超文等[7]、Rose[8]鼓粒期嚴(yán)重水分脅迫下試驗(yàn)結(jié)果一致，與王芳[5]、張敬榮等[6]鼓粒期水分脅迫下蛋白質(zhì)含量升高、脂肪含量下降的結(jié)果相反。大豆各生育期干旱脅迫除苗期輕旱處理產(chǎn)量有所增加外，其他各生育期干旱處理都顯著降低了大豆的產(chǎn)量，特別是花莢期、鼓粒成熟期重旱處理減產(chǎn)幅度分別達(dá)78.0%、83.0%（基本絕收）。各生育期干旱脅迫對大豆產(chǎn)量影響程度表現(xiàn)為鼓粒成熟期>花莢期>分枝期>苗期。這與閆春娟等[3]研究結(jié)果（干旱引起的減產(chǎn)程度表現(xiàn)為結(jié)莢期>開花期>營養(yǎng)生長期）及韓曉增等[9]研究結(jié)果（在干旱條件下，不同生育期處理產(chǎn)量損失大小結(jié)果為鼓粒期>莢期>花期>營養(yǎng)生長期）基本一致。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 孫洪亮，孫月麗，孫曉麗.安徽淮北地區(qū)大豆長期低產(chǎn)原因反對策[J].中國種業(yè)，2009（6）：27-28.

[2] 李軼群.淮北地區(qū)大豆生產(chǎn)現(xiàn)狀與高產(chǎn)栽培對策[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，17（10）：112-113.

[3] 閆春娟，韓曉增，宋書宏，等.水鉀耦合對大豆產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].中國油料作物學(xué)報(bào)，2009，31（3）：359-364.

[4] 任紅玉，付薇，崔振才，等.大豆品質(zhì)與水分動態(tài)變化的關(guān)系[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，39（1）：1-5.

[5] 王芳.干旱脅迫對大豆產(chǎn)量及品質(zhì)性狀的影響[D].大慶：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，2006.

[6] 張敬榮，高繼國，李辰仁，等.開花至鼓粒期干旱對大豆籽?；瘜W(xué)品質(zhì)的影響[J].大豆科學(xué)，1996，15（1）：85-90.

[7] 萬超文，李舒凡.持續(xù)水分脅迫對大豆鼓粒期抗旱性及籽粒品質(zhì)的影響[J].植物遺傳資源科學(xué)，2000，1（2）：9-14.

[8] ROSE I A.Effect of moisture stress on the oil and protein components of soybean seeds[J].Australian Journal of Agricultural Research，1988，39（2）：163-170.

[9] 韓曉增，喬云發(fā)，張秋英，等.不同土壤水分條件對大豆產(chǎn)量的影響[J].大豆科學(xué)，2003，22（4）：269-272.endprint