大豆設(shè)施加代關(guān)鍵技術(shù)集成及應(yīng)用

李志輝，韓昕君，傅 豪，靳巧玲，劉美茹

（漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 漯河 462300）

2016年我國大豆產(chǎn)量約1 100萬t，消費(fèi)總量達(dá)9 700萬t，需從國外進(jìn)口8 600萬t來填補(bǔ)國內(nèi)市場的巨大缺口[1]。我國大豆品種單產(chǎn)尚有較大的提升空間，大豆育種工作者肩負(fù)著重要使命。常規(guī)育種是大豆育種中應(yīng)用最廣泛、最有效的手段，但在提高大豆產(chǎn)量、改善品質(zhì)、增強(qiáng)抗性等方面存在育種周期長的缺點，因此，迫切需要對大豆育種技術(shù)進(jìn)行升級換代[2]。在前人溫室加代研究的基礎(chǔ)上，通過實踐創(chuàng)新，探索出了在漯河當(dāng)?shù)卦O(shè)施內(nèi)大豆加代的關(guān)鍵技術(shù)措施，極大地提高了大豆加代的成功率和繁殖倍數(shù)。將該技術(shù)與南繁相結(jié)合，可實現(xiàn)大豆一年多代繁殖，加速大豆育種進(jìn)程，對促進(jìn)黃淮海地區(qū)大豆育種具有重要意義，應(yīng)用前景廣闊。

1 大豆加代技術(shù)研究現(xiàn)狀

大豆南繁加代是大豆育種和品種推廣工作中的一個重要環(huán)節(jié)。通過對大豆雜交后代材料的南繁加代，可以加快育種進(jìn)度，縮短育種年限，更快地選育出大豆新品種。黃淮海等地區(qū)的一些大豆育種單位，每年都選擇在海南等地進(jìn)行南繁加代或擴(kuò)繁育種材料，取得了顯著成效[3，4]，但存在人力、物力和資金投入過高等問題，增加了育種工作的負(fù)擔(dān)。在降低繁種成本的同時，為了不影響育種速度，個別大豆育種工作者開始嘗試在當(dāng)?shù)亻_展大豆溫室加代繁育工作[5]。

前人進(jìn)行的當(dāng)?shù)卦O(shè)施加代技術(shù)研究，大多集中在小拱棚、日光薄膜溫室和自建微型溫室內(nèi)進(jìn)行，且關(guān)鍵技術(shù)大多為人工補(bǔ)光、保溫和噴施多效唑控制旺長等，雖然具有可行性，但設(shè)施面積小、透光性差，通風(fēng)和保溫能力弱且不穩(wěn)定，致使幼苗早春易受凍害、后期易發(fā)生高溫?zé)纾蠖垢祷盍Σ?，收獲種子數(shù)量少，晚熟材料不能結(jié)莢，收獲時間過晚[6]，可推廣性差[7]。目前，在日光溫室設(shè)施內(nèi)調(diào)控光溫變化特點，設(shè)施內(nèi)空間利用，大豆加代植株生育特性，以及提高大豆加代植株產(chǎn)量和加繁倍數(shù)等方面的研究甚少。針對以上問題，李志輝等[6]在大型日光溫室內(nèi)進(jìn)行了多年的研究和實踐，總結(jié)形成了設(shè)施大豆加代關(guān)鍵技術(shù)，為當(dāng)?shù)卮蠖乖O(shè)施加代的實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

2 日光溫室內(nèi)大豆設(shè)施加代關(guān)鍵技術(shù)集成

2.1 穴盤內(nèi)單粒加溫育苗覆膜移栽技術(shù)

大豆對溫度和雨水等生態(tài)因子反應(yīng)較敏感[8]。日光溫室加代于早春3月進(jìn)行，此時外界氣溫較低。受外部環(huán)境低溫的影響，溫室內(nèi)溫度較低且濕度大，大豆極易出現(xiàn)爛種和壞種。張建模等[8]研究表明，采用育苗移栽后，大豆根系發(fā)達(dá)，肥水吸收功能增強(qiáng)，葉片變小，有利于通風(fēng)透光，提前進(jìn)入生殖生長，增加莢粒數(shù)。

加代材料極為珍貴，數(shù)量有限，為保證加代種子播種后全部出苗，采用在穴盤內(nèi)單粒加溫育苗的新技術(shù)。具體操作為：將大豆加代種子單粒播種于日光溫室基質(zhì)穴盤中，將穴盤置于苗床內(nèi)，苗床下鋪設(shè)電熱線加熱，苗床上搭建用薄膜覆蓋的小拱棚，以加快出苗；待植株展開1～2片復(fù)葉時，移栽于覆膜室內(nèi)苗床上。采用該項技術(shù)，小拱棚內(nèi)的最低溫度可保持在18℃以上，極大地提高了加代種子的出苗率，且與日光溫室內(nèi)直播相比可提早出苗2～4 d。畦間覆膜處理可有效抑制雜草生長，保持日光溫室內(nèi)的土壤濕度，減少灌溉次數(shù)，降低空氣濕度，提高室內(nèi)溫度。將移栽幼苗種植于覆膜畦間，可為加代大豆植株生長創(chuàng)造良好的生長條件。

2.2 強(qiáng)補(bǔ)光措施及遮陽技術(shù)

大豆是典型的短日照作物，在對光溫綜合條件反應(yīng)中對光照的反應(yīng)是主導(dǎo)因子[9]。不適宜的光溫條件會導(dǎo)致大豆?fàn)I養(yǎng)生長與生殖生長不協(xié)調(diào)，從而影響產(chǎn)量[10]。2015～2016年對日光溫室內(nèi)日間光照強(qiáng)度和光照時數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)果（圖1和圖2）發(fā)現(xiàn)，由于日光溫室保溫使用的透光材料阻攔了部分光照，室內(nèi)日間光照強(qiáng)度較弱（光照強(qiáng)度10～350 lx），尤其是陰雨天時光照強(qiáng)度不足1 lx，無法滿足大豆正常生長的需求，必須在日光溫室內(nèi)采取強(qiáng)補(bǔ)光措施。通過在日光溫室內(nèi)加裝大功率冷光燈，在陰雨天和室內(nèi)大豆快速生長及開花期采取強(qiáng)補(bǔ)光措施（光照強(qiáng)度達(dá)150～300 lx），有助于提高大豆的光合作用，提高大豆的結(jié)莢結(jié)實率[10]。同時，在大豆生長后期的晴日午后采用遮陽技術(shù)，縮短日照時數(shù)，降低室內(nèi)溫度（室溫保持在25～30℃），避免長時高溫對大豆植株生長和葉片功能的影響。

圖1 2015年3～6月日光溫室內(nèi)的光照變化Fig.1 Changes of light in greenhouse from March to June in 2015

圖2 2016年3～6月日光溫室內(nèi)的光照變化Fig.2 Changes of light in greenhouse from March to June in 2016

2.3 空氣流通管理

日光溫室內(nèi)環(huán)境密閉，溫度較高、空氣濕度大，不利于大豆的生長。因此，在大豆植株生長中后期，要及時通風(fēng)，促進(jìn)日光溫室內(nèi)空氣流通，避免溫度過高發(fā)生燒葉等現(xiàn)象。可根據(jù)室外天氣情況，每天8：30～17：30，當(dāng)室外氣溫高于20℃時進(jìn)行通風(fēng)降溫。智能日光溫室可設(shè)定在25℃條件下自動開啟天窗以及外翻窗系統(tǒng)，當(dāng)室內(nèi)溫度高于28℃時打開排風(fēng)扇系統(tǒng)，加強(qiáng)室內(nèi)空氣的流通。有條件的單位可引入Wifi和手機(jī)APP等智能管理手段，減少科技人員每天的專人看護(hù)和值守。

2.4 植株穩(wěn)固措施及生長調(diào)節(jié)

由于溫室的特殊氣候條件，尤其是長日照顯著影響大豆的生育時期及性狀[6]，與夏播大豆相比，日光溫室大豆植株易出現(xiàn)莖變細(xì)，節(jié)間變長，花期變長，一些有限生長型品種變?yōu)閬営邢奚L型、亞有限生長型品種變?yōu)闊o限生長型，生育習(xí)性由直立型變?yōu)槁偷惹闆r[6，11，12]。為了保證植株良好生長并方便管理與收獲，對日光溫室大豆植株采用插桿搭架（也可用吊繩等方式） 的穩(wěn)固措施[6，13，14]。具體措施為：在大豆植株生長至約30 cm高時，在每株大豆植株旁邊插竹竿并搭架，架設(shè)高度為2.5～3.0 m；每隔2～3 d將大豆植株新長出的部分用綁帶固定于竹竿上，防止植株在地上匍匐或相互纏繞。

溫室內(nèi)的管理措施，以促進(jìn)植株生長、收獲更多的加代種子為目的。對部分生長緩慢的植株，需噴施植物生長調(diào)節(jié)劑促進(jìn)其生長，一般噴施1～3次，每次間隔7～10 d以上。噴施操作應(yīng)在早晚進(jìn)行，避開烈日高溫時段。

2.5 液體有機(jī)肥料生產(chǎn)及CO2氣肥使用

日光溫室內(nèi)溫度高，有利于微生物活動，可加速有機(jī)質(zhì)分解，易于產(chǎn)生更多的CO2。而環(huán)境中CO2濃度的升高，對大豆的光合作用、生長發(fā)育和產(chǎn)量形成都具有促進(jìn)作用。在日光溫室內(nèi)創(chuàng)新性設(shè)置了生物秸稈自動反應(yīng)裝置，容器內(nèi)鋪設(shè)自動增濕和通排風(fēng)口，通過設(shè)施內(nèi)微生物分解可續(xù)填的秸稈產(chǎn)生液體有機(jī)肥料和CO2。其中，液體有機(jī)肥料可作為養(yǎng)分供各生育階段的大豆利用，植株生長健壯且可增加結(jié)實率與籽實度，增產(chǎn)10%～30%，效果明顯；CO2氣體濃度的增加可提高大豆的光合作用效率，促進(jìn)植株生長，尤其對促進(jìn)苗期大豆生長效果顯著。CO2濃度每升高100 mL/L，大豆株高約增加10 cm，空莢率降低10%左右，最終可增產(chǎn)近20%[15]。

3 日光溫室內(nèi)大豆設(shè)施加代技術(shù)應(yīng)用實例

從2015年大豆育種材料中選擇F0組合25個，按每組合10粒進(jìn)行單粒點播；F1組合13個，按混合法每組合60粒單粒點播，共計930粒。2016年3月6日采用覆膜直播的方式，將以上種子點種于日光溫室內(nèi)，行距40 cm，株距15 cm。試驗期間按需澆水和中耕除草，分枝期后在每株大豆植株旁插桿、綁枝，以穩(wěn)固植株防止倒伏。6月15日采收各材料鼓粒明顯的莢角，自然風(fēng)干3 d后脫粒。溫室加代F0每組合收獲后代種子500～1 300粒，F(xiàn)1每組合收獲后代種子350～500粒，加繁系數(shù)100倍以上，滿足了下季播種的用種量，為夏播創(chuàng)造了條件。6月18日將溫室加代收獲的材料按組合采用混合法，常規(guī)種植密度播種于大田。播種后根據(jù)組合親本特點，對株型、株高、花期、花色等性狀進(jìn)行雜種鑒別，并對田間表現(xiàn)良好的雜種單株進(jìn)行田間選擇，當(dāng)年田間選擇單株773株。

2017～2018年應(yīng)用大豆設(shè)施加代技術(shù)加大擴(kuò)繁，2 a年來總計加代F0組合218個、F1代組合35個、F2代組合38個，極大地豐富了后代雜種變異群體，為加快育種進(jìn)程，提高育種效率發(fā)揮了巨大作用。

4 結(jié)論與討論

日光溫室內(nèi)特殊的小氣候環(huán)境，造成加代的大豆植株與自然條件下的夏大豆生長發(fā)育存在明顯差別[6，7]。本研究通過穴盤內(nèi)單粒加溫育苗、覆膜移栽、強(qiáng)補(bǔ)光措施和遮陽管理、通風(fēng)調(diào)節(jié)、植株穩(wěn)固以及噴施生長調(diào)節(jié)劑等一系列技術(shù)的應(yīng)用，解決了大豆加代過程中爛種、壞種、燒葉、植株匍匐或相互纏繞、結(jié)實率低、晚熟材料不結(jié)莢、繁殖倍數(shù)低等問題；同時，利用日光溫室內(nèi)溫度高有利于微生物活動的條件，創(chuàng)新性地設(shè)置了生物秸稈自動反應(yīng)裝置，生產(chǎn)液體有機(jī)肥料和CO2氣體，可為大豆植株生長提供養(yǎng)分并促進(jìn)其光合作用。

在漯河地區(qū)，正常晴朗天氣情況下日光溫室可以不啟用加溫措施進(jìn)行大豆加代育種[6]，但在陰雨天光照條件達(dá)不到植株要求時要采取補(bǔ)光措施。在日光溫室內(nèi)加代的大豆種子收獲后能在當(dāng)年夏季適宜播期內(nèi)播種，并進(jìn)行當(dāng)季后代植株的田間選擇，使得大豆在當(dāng)?shù)匾荒昕煞N植2代；再結(jié)合南繁技術(shù)，可實現(xiàn)大豆育種材料一年繁殖3代。這對加快大豆育種進(jìn)程，提高育種效率意義重大。大型日光溫室具有一次性資金投入大、可重復(fù)利用、分?jǐn)偤蟪杀据^低的特點，與塑料棚和小拱棚相比具有空間大、通風(fēng)散熱條件好、可控溫等方面的優(yōu)勢。日光溫室內(nèi)的加代植株無需噴施控旺的激素，反而需要根據(jù)實際情況噴施植物生長調(diào)節(jié)劑促進(jìn)其生長，以獲得更多的加代種子。該項研究對提高黃淮海地區(qū)大豆育種效率具有一定的經(jīng)濟(jì)價值和應(yīng)用前景。

在試驗過程中我們發(fā)現(xiàn)，日光溫室加代的一些大豆品種出現(xiàn)有限結(jié)莢的問題，植株生殖生長封頂早，導(dǎo)致繁殖倍數(shù)降低。今后，需探討解決該類問題的辦法。

近年來，在漯河地區(qū)大豆生產(chǎn)中，中后期的高溫高濕導(dǎo)致了一些大豆品種落花落莢、莢角不鼓粒、結(jié)實差，嚴(yán)重影響了大豆產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。在日光溫室特殊的溫濕條件下，是否可以進(jìn)行大豆品種的熱害鑒定和抗熱品種的篩選，值得進(jìn)一步試驗研究。