高蛋白大豆不同密度處理的葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累分配及其與產(chǎn)量的關(guān)系

田藝心　高鳳菊　曹鵬鵬　王樂政　華方靜

摘要：以高蛋白大豆齊黃34為試驗(yàn)材料，研究了高蛋白大豆在不同密度條件下的葉面積指數(shù)（LAI）及干物質(zhì)積累分配動(dòng)態(tài)與產(chǎn)量的關(guān)系。結(jié)果表明：?jiǎn)沃昙案髌鞴俑晌镔|(zhì)積累量均隨密度增加而減?。桓晌镔|(zhì)前期主要用于營養(yǎng)器官生長，后期主要向生殖器官轉(zhuǎn)運(yùn)；群體干物質(zhì)積累量隨生育時(shí)間延長呈增加趨勢(shì)，鼓粒期達(dá)到峰值；群體及各器官干物質(zhì)積累量隨密度增大先增加后減少，以密度22.5萬株/hm2處理最大；群體產(chǎn)量在密度為22.5萬株/hm2時(shí)最高，為3 916.67 kg/hm2；群體LAI的變化趨勢(shì)大致呈一拋物線，LAI與產(chǎn)量在R2、R4、R7期達(dá)顯著正相關(guān)，在R6期達(dá)極顯著正相關(guān)；大豆群體干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量在R2和R4期呈顯著正相關(guān)，在R6和R8期呈極顯著正相關(guān)。

關(guān)鍵詞：高蛋白大豆；密度；葉面積指數(shù)；干物質(zhì)積累；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S565.101 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2018）08-0058-05

Relationships of LAI and Dry Matter

Accumulation and Distribution with Yield in High-Protein Soybean

Tian Yixin， Gao Fengju， Cao Pengpeng， Wang Lezheng， Hua Fangjing

（Dezhou Academy of Agricultural Sciences， Dezhou 253015， China）

Abstract Using the high-protein soybean cultivar Qihuang 34 as test material， the relationship among leaf area index （LAI）， dry matter accumulation and distribution and yield of high protein soybean under different densities were studied in this experiment. The results showed that the dry matter accumulation of single plant and that in each organ were reduced with the increase of density. The distribution of dry matter was mainly used for vegetative organ growth at early stage and was assigned to reproductive organs at later stage. The dry matter accumulations of population were increased with the extension of growth period， and reached the peak at seed filling stage. As the density increasing， the dry matter accumulation of population and each organ were all firstly increased and then decreased， and the maximum was obtained at 225 thousand plants per hectare.The population yield was the highest when the density was 225 thousand per hectare with the yield of 3 916.67 kg/hm2. The change trend of population LAI was roughly a parabola， and it was significantly positively correlated with yield at R2， R4 and R7 stages， and very significantly positively correlated with yield at R6. The population dry matter accumulation had significantly positive correlation with yield at R2 and R4， and highly significantly positive correlation with yield at R6 and R8.

Keywords High-protein soybean； Density； Leaf area index； Dry matter accumulation； Yield

高蛋白質(zhì)含量是食用大豆及飼料加工大豆的重要目標(biāo)性狀之一[1]。有研究指出，品種的遺傳特性對(duì)大豆籽粒蛋白質(zhì)含量起決定作用，影響約占70%～80%，環(huán)境條件和栽培措施對(duì)蛋白質(zhì)含量的影響約占20%～30%[2]。因此，在目前國內(nèi)外大豆蛋白急需供求的發(fā)展趨勢(shì)下，研究優(yōu)異高蛋白大豆高產(chǎn)高效配套栽培技術(shù)至關(guān)重要。葉面積指數(shù)（leaf area index，LAI）和干物質(zhì)積累均是大豆植株群體結(jié)構(gòu)的重要量化指標(biāo)。有研究發(fā)現(xiàn)，葉面積減小會(huì)制約光的截獲和干物質(zhì)積累[3-6]，適當(dāng)增大群體LAI可提高大豆單產(chǎn)，而干物質(zhì)的積累分配狀況則直接影響大豆產(chǎn)量高低[7-9]。

齊黃34是近年國審的大豆新品種，蛋脂含量總和高達(dá)64%，且具有抗逆、抗病、廣適和便于機(jī)械化收獲等多個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)，是黃淮海和長江中下游地區(qū)一個(gè)突破性大豆品種，具有廣闊推廣應(yīng)用前景。雖然前人對(duì)齊黃34一些基礎(chǔ)栽培措施進(jìn)行了研究，但在葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累與產(chǎn)量關(guān)系等方面的研究未見報(bào)道。因此，結(jié)合目前國家“調(diào)減玉米、增加大豆”農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革，本試驗(yàn)以齊黃34為材料，研究高蛋白大豆葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累分配動(dòng)態(tài)與產(chǎn)量的關(guān)系，旨在為進(jìn)一步優(yōu)化黃淮海及相似生態(tài)區(qū)高蛋白大豆栽培措施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種齊黃34，屬有限結(jié)莢類型大豆品種，由山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所以誘處四號(hào)/86573-16雜交、系譜選育而成，籽粒粗蛋白質(zhì)含量42.58%，粗脂肪含量21.77%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2016年在德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)基地進(jìn)行。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置4個(gè)密度水平：M1（16.5萬株/hm2）、M2（19.5萬株/hm2）、M3（22.5萬株/hm2）和M4（25.5萬株/hm2）。每處理重復(fù)3次，共12個(gè)小區(qū)。每個(gè)小區(qū)種植6行，行長6 m，行距0.4 m，面積15 m2。各重復(fù)間設(shè)1 m走道，四周設(shè)置保護(hù)行。每小區(qū)固定10株，分別在R2（盛花期）、R4（結(jié)莢期）、R6（鼓粒期）、R7（初熟期）期測(cè)定葉面積并計(jì)算葉面積指數(shù)。同時(shí)于R2、R4、R6、R8（完熟期）期在各小區(qū)連續(xù)選取10株，將葉片、葉柄、莖稈等各器官分開，烘干后計(jì)算單株及各器官干物質(zhì)積累量。成熟期分別對(duì)試驗(yàn)小區(qū)實(shí)收測(cè)產(chǎn)，脫粒后自然曬干，稱量小區(qū)籽粒產(chǎn)量然后折合成公頃產(chǎn)量（kg/hm2）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Excel 2007及DPS 20.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 高蛋白大豆群體葉面積指數(shù)動(dòng)態(tài)變化

葉面積指數(shù)反映葉部性狀素質(zhì)，是大豆生長發(fā)育的重要性狀指標(biāo)[15，16]。如圖1所示，R2～R6期葉面積指數(shù)呈增加趨勢(shì)，R6期達(dá)到峰值，之后開始降低。葉面積指數(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)大致呈拋物線型，在各生育期隨密度增大先增加后減小，以M3群體葉面積指數(shù)最大。R2期各群體之間葉面積指數(shù)變化幅度不大，之后各群體之間變化較為明顯，M1和M4群體顯著低于其它群體。

2.2 高蛋白大豆單株干物質(zhì)積累及分配狀況

由表1可以看出，在不同生育時(shí)期，單株及其各器官干物質(zhì)積累量均隨密度增加而減小。在各個(gè)生育時(shí)期，單株葉片及豆莢占比隨密度增加而減小，莖及葉柄占比隨密度增加而增大。干物質(zhì)積累量大小及分配比重在R2期表現(xiàn)為較低密度（M1、M2）葉片最大，其次為莖和葉柄，較高密度（M3、M4）莖最大，其次為葉片和葉柄；R4期表現(xiàn)為莖最大，其次為葉片、葉柄、莢，干物質(zhì)積累分配由葉片逐漸向莖、葉柄及莢過渡；R6期表現(xiàn)為莢最大，其次為莖、葉片、葉柄，該階段干物質(zhì)積累主要用于莢果的生長；在成熟期葉片及葉柄變黃脫落，莢果所占比重上升幅度最大，表明干物質(zhì)積累分配均已轉(zhuǎn)向莢果。

2.3 高蛋白大豆群體干物質(zhì)積累及分配

由表2可以看出，無論是隨密度增大還是隨生育期延長，群體及各器官干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為先增加后減少，其中以密度22.5萬株/hm2處理最多，生育期則在R4～R6期表現(xiàn)最多。如表2所示，在R2～R6期，不同大豆群體單位面積全株重、莖重、葉片重及葉柄重均隨生育期延長逐漸增加。干物質(zhì)積累量，R2期表現(xiàn)為較低密度（M1、M2）葉片最大，其次為莖和葉柄，較高密度（M3、M4）莖最大，其次為葉片和葉柄；R4期表現(xiàn)為莖最大，其次為葉片、葉柄、莢。R6期表現(xiàn)為莢最大，其次為莖、葉片、葉柄。表明群體植株干物質(zhì)積累分配與單株情況表現(xiàn)相一致。

2.4 密度對(duì)高蛋白大豆產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

由表3可以看出，隨種植密度增加，大豆單株莢數(shù)、單株粒重逐漸減少；百粒重受密度影響較小，4個(gè)處理差異不顯著；群體產(chǎn)量先增加后減少，密度為22.5萬株/hm2時(shí)群體產(chǎn)量最高，為3 916.67 kg/hm2，再增加群體株數(shù)，產(chǎn)量將有所降低。

2.5 群體葉面積指數(shù)與產(chǎn)量的關(guān)系

從各生育時(shí)期葉面積指數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)性可以看出，R2、R4、R7期葉面積指數(shù)與最終產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)分別為0.9011、0.9452、0.9435，達(dá)顯著相關(guān)；R6期葉面積指數(shù)與最終產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)為0.9700，達(dá)極顯著相關(guān)（表4）。

2.6 群體干物質(zhì)積累與產(chǎn)量的關(guān)系

從各生育階段干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量的相關(guān)分析可以看出，R2、R4干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)分別為0.9100、0.9200，呈顯著正相關(guān)；R6和R8期干物質(zhì)積累與產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)為0.9814、0.9937，呈極顯著正相關(guān)（表5）。

3 討論與結(jié)論

3.1 高蛋白大豆群體葉面積指數(shù)變化

葉面積指數(shù)是影響產(chǎn)量的重要生理指標(biāo)[10，11]。本研究發(fā)現(xiàn)，隨密度增加，LAI從開花盛期到結(jié)莢鼓粒期劇增，鼓粒期至成熟期下降，說明適當(dāng)增加密度可以提高葉面積指數(shù)。

3.2 高蛋白大豆群體干物質(zhì)積累及分配變化

本研究發(fā)現(xiàn)，各生育期大豆單株及其各器官干物質(zhì)積累量均隨密度增加而減小，而群體植株均隨密度升高先增加后減小，密度22.5萬株/hm2處理達(dá)到峰值，且高蛋白大豆干物質(zhì)積累分配受種植密度的影響主要體現(xiàn)在生育中后期。隨密度增加，葉片脫落較早，莖稈所占比重偏大，個(gè)體生長量減少。種植密度過大易出現(xiàn)倒伏現(xiàn)象。有研究發(fā)現(xiàn)，隨生育期延長積累的干物質(zhì)可在器官之間轉(zhuǎn)移[12-17]。本研究發(fā)現(xiàn)相似結(jié)果，干物質(zhì)積累量大小及分配比重在始花期為葉片最大，其次為莖和葉柄；結(jié)莢期表現(xiàn)為莖最大，其次為葉片、葉柄、莢；鼓粒期表現(xiàn)為莢最大，其次為莖、葉片、葉柄；成熟期葉片葉柄變黃脫落，莖和莢果所占比重均相對(duì)上升，隨生育期延長積累的干物質(zhì)由營養(yǎng)器官逐漸分配至生殖器官。

3.3 高蛋白大豆群體產(chǎn)量與葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累的關(guān)系

群體產(chǎn)量在密度為22.5萬株/hm2時(shí)最高，為3 916.67 kg/hm2，再增加群體株數(shù)，產(chǎn)量降低，說明密度過高或過低均不利于大豆生產(chǎn)，適當(dāng)增加群體密度，有利于提高大豆產(chǎn)量。R2、R4、R7期葉面積指數(shù)與最終產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)均達(dá)顯著水平，相關(guān)系數(shù)分別為0.9011、0.9452、0.9435；R6期葉面積指數(shù)與最終產(chǎn)量相關(guān)達(dá)極顯著水平，相關(guān)系數(shù)為0.9700。說明光合產(chǎn)物積累和籽粒產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期是鼓粒期，此時(shí)期保持較大的葉面積指數(shù)有利于促進(jìn)干物質(zhì)積累和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。R2、R4干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.9100、0.9200；R6和R8期干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.9814、0.9937。說明在產(chǎn)量形成過程中，生育后期干物質(zhì)積累及分配起主要作用，在生長后期維持群體較高的干物質(zhì)積累有利于大豆產(chǎn)量提高。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1]

王自力，郭呈宇，張吉順，等. 江淮地區(qū)大豆籽粒高蛋白含量新品系的發(fā)掘與遺傳關(guān)系分析[J]. 中國油料作物學(xué)報(bào)，2015，37（6）：780-788.

[2] 楊慶凱，張曉藝，孟祥文，等. 不同蛋白質(zhì)、脂肪含量大豆品種在黑龍江不同地點(diǎn)的品質(zhì)生態(tài)反應(yīng)[J]. 大豆科學(xué)，2003，22（1）：1-5.

[3] 劉建國，帕尼古麗，董志新，等. 單位葉面積負(fù)荷量對(duì)大豆源庫調(diào)節(jié)效應(yīng)的研究[J]. 石河子大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，7（4）：259-262.

[4] Zanon A J，Streck N A，Richter G L，et al. Branches contribution and leaf area index evolution in modern cultivars of soybean[J]. Brgaantia，2015，74（3）：279-290.

[5] Board J E.Soybean cultivar differences on light interception and leaf area index during seed filling[J]. Agronomy Journal，2004，96（1）：305-310.

[6] Chechi A，Boller W，F(xiàn)orcelini C，et al. Interaction among leaf area index，spray volumes and fungicide doses in Asian soybean rust control[J]. Physiopathology，2016，106（12）：65-66.

[7] 田藝心，高鳳菊.高蛋白大豆生長發(fā)育及干物質(zhì)積累分配對(duì)密度的響應(yīng)研究[J]. 作物雜志，2017（2）：121-125.

[8] Yohei K，Yu T，Keisuke K，et al. Yield and dry matter productivity of Japanese and US soybean cultivars[J]. Plant Production Science，2016，19（2）：257-266.

[9] 田藝心，高鳳菊，王樂政，等.密度對(duì)高蛋白大豆生長動(dòng)態(tài)及產(chǎn)量的影響[J].大豆科學(xué)，2017，36（3）：385-390.

[10]Hosseini M，McNairm H，Merzouki A，et al. Estimation of leaf area index（LAI） in corn and soybeans using multi-polarization C-and L-band radar data[J]. Remote Sensing of Environment，2015，170（10）：77-89.

[11]Moreira E N，Vale F X R，Paul P A，et al. Temporal dynamics of soybean rust associated with leaf area index in soybean cultivars of different maturity groups[J]. Plant Disease，2015，99（9）：1216-1226.

[12]孟田. 不同年代育成大豆品種物質(zhì)形成和養(yǎng)分吸收規(guī)律的研究[D]. 沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016：7-9.

[13]李思忠，章建新，李春艷，等. 滴灌大豆干物質(zhì)積累、分配及產(chǎn)量分布特性研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，21（7）：21-28.

[14]Fehr W R，Caviness C E. Stages of soybean development[R]. Cooperative Extension Service Special Report 80，Iowa State University，1977：3-11.

[15]Jin K，Yoshiaki K. Relationship between phosphorus accumulation and dry matter production in soybeans[J]. Plant Production Science，2015，18（3）：344-355.

[16]田藝心，高鳳菊，徐冉.種植密度對(duì)高蛋白大豆經(jīng)濟(jì)性狀及產(chǎn)量的影響[J].中國油料作物學(xué)報(bào)，2017，39（4）：476-482.

[17]唐江華，蘇麗麗，羅家祥，等. 不同耕作方式對(duì)夏大豆干物質(zhì)積累及轉(zhuǎn)運(yùn)特性的影響[J]. 核農(nóng)學(xué)報(bào)，2015，29（10）：2026-2032.