綠豆不同生長階段各器官干物質(zhì)積累動態(tài)及分配規(guī)律

丁 婉，邢寶龍，王桂梅

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)高寒區(qū)作物研究所，山西大同037008）

綠豆（Vigna radiataL.），別名青小豆，菜豆族豇豆屬（Vigna），是我國重要的雜糧經(jīng)濟作物之一[1-2]，多種植在缺少灌溉條件的干旱、半干旱地區(qū)，在晉北高寒區(qū)適合種植。綠豆具有適應(yīng)性強、耐干旱、耐貧瘠、固氮養(yǎng)地[3-4]等特性；另外，綠豆?fàn)I養(yǎng)豐富，高蛋白，低脂肪，擁有較高的維生素及礦物質(zhì)含量[3]。近幾年隨著人們對飲食結(jié)構(gòu)的重視，導(dǎo)致消費者對綠豆的需求越來越大[5]。然而，我國綠豆生產(chǎn)也面臨著一系列問題和挑戰(zhàn)，由于大部分綠豆多種植在干旱半干旱地區(qū)的瘠薄地，產(chǎn)量和質(zhì)量難以保證，因此，選育更加耐旱的綠豆品種對提高綠豆產(chǎn)量具有非常重要的意義。

干物質(zhì)是光合作用產(chǎn)物在植株不同器官中積累與分配的結(jié)果[6]，又是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[7]，干物質(zhì)積累與分配是提高作物產(chǎn)量的關(guān)鍵[8]。前人對作物播后籽粒萌發(fā)過程中干物質(zhì)積累和分配規(guī)律的研究，在小麥、玉米等多種作物上進行了廣泛探討和研究[9-12]，結(jié)果表明，不同品種干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運都存在著一定差異，產(chǎn)量高的品種植株能積累較多的光合產(chǎn)物，并能在花后有效運轉(zhuǎn)至籽粒。但有關(guān)綠豆干物質(zhì)積累與分配特性，尚未見系統(tǒng)研究報道。

本研究選用晉綠9號、冀綠0816為試驗材料，研究綠豆不同生長階段各器官干物質(zhì)積累動態(tài)變化及分配規(guī)律，為山西高寒地區(qū)綠豆的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試綠豆品種為晉綠9號、冀綠0816，由山西省農(nóng)科院高寒區(qū)作物研究所食用豆課題組提供。

1.2 試驗方法

分別在綠豆開花期、結(jié)莢期、成熟期選取同一天長勢均勻的代表性植株進行標(biāo)記取樣，每個小區(qū)取植株5株，小心除去根際基質(zhì)土壤，確保植株形態(tài)完整，將植株樣品分為根、莖、葉片、籽粒4個部分進行處理，測定其每個時期各器官的干物質(zhì)量，計算各時期各器官在總干物質(zhì)積累中所占的比例，分析各時期各器官的分配地位。將所有樣品先在105℃下殺青30 min，然后在80℃下烘干至恒質(zhì)量，分別稱干質(zhì)量，計算總干物質(zhì)量。

干物質(zhì)分配比例＝根（莖、葉、籽粒）干物質(zhì)量/單株總干物質(zhì)量×100% （1）

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2011及SPSS 17.0軟件進行方差分析，數(shù)據(jù)用均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

從表1可以看出，開花后，綠豆單株葉片干物質(zhì)量均呈現(xiàn)先快速下降后緩慢下降的變化趨勢，而綠豆單株莖稈干物質(zhì)量表現(xiàn)出先緩慢降低再迅速下降的變化趨勢；品種間單株干物質(zhì)量也存在顯著差異，晉綠9號單株各器官干物質(zhì)量明顯高于冀綠0816。隨著生育時期的推進，綠豆單株籽粒干物質(zhì)量均呈近“S”型增長趨勢，其中，開花初期籽粒干物質(zhì)量含量最少，綠豆結(jié)莢期為快速增長期，籽粒干物質(zhì)量迅速增加，到成熟期緩慢上升，達到最大值，說明此時籽粒干物質(zhì)積累基本完成。

表1 不同生育時期各器官單株干物質(zhì)積累動態(tài)變化 g

從表2可以看出，晉綠9號和冀綠0816在生長過程中干物質(zhì)在各器官中的分配比例隨著生長中心的轉(zhuǎn)變而發(fā)生變化。開花期，干物質(zhì)主要分配在葉片和莖稈，各植株葉片和莖稈干物質(zhì)量占全株總干物質(zhì)量的80%以上，其中，葉片干物質(zhì)量占全株總干物質(zhì)量比例大于50%，開花期各器官干物質(zhì)量占全株的比例從大到小排序為：葉＞莖＞根＞籽粒。結(jié)莢期后隨著植株的生長，莖稈干物質(zhì)量迅速增加，葉片和莖稈成為光合產(chǎn)物的主要分配中心[13]，也是植株的生長中心。進入成熟期后，植株的生長中心逐漸轉(zhuǎn)向生殖器官，生殖器官成為光合產(chǎn)物的主要分配中心，在莖、葉干物質(zhì)分配比例逐漸下降的同時，籽粒的干物質(zhì)分配比例不斷增大，并占主導(dǎo)地位。

表2 不同生育時期綠豆干物質(zhì)在各器官中的分配比例比較 %

3 結(jié)論與討論

一般情況下，作物適度干旱在一定程度上可促進根的增長，抗旱性強的綠豆品種胚根生長速度較快，利用較深的根系可以使植物從深層土壤中吸收水分，在水分脅迫下能保持較高的根冠比[14-15]，從而有效抵御干旱脅迫的危害。有研究表明，植株根系與抗旱性具有密切關(guān)系，是植物適應(yīng)抗旱性評價的一個重要指標(biāo)[16]。

本研究在植株生長過程中，開花期各植株葉片和莖稈干物質(zhì)量占全株地上部總干物質(zhì)量的80%以上，尤其葉片干物質(zhì)量占全株總干物質(zhì)量的50%，進入花莢盛期，植株的生長中心逐漸轉(zhuǎn)向籽粒，葉片干物質(zhì)量逐漸下降，籽粒的干物質(zhì)分配比例不斷增大[17]。段君君等[18]研究表明，蕓豆在生育后期莖和葉片的干物質(zhì)量均逐漸降低，而籽粒干物質(zhì)量逐漸增加，并占主導(dǎo)地位，這與本試驗結(jié)果相一致。

在綠豆整個生育時期內(nèi)，隨著生長中心的轉(zhuǎn)移，根、莖、葉的干物質(zhì)分配比例隨著生長中心的轉(zhuǎn)變而變化。綠豆單株葉片干物質(zhì)量均呈現(xiàn)先快速下降后緩慢下降的變化趨勢，而莖稈干物質(zhì)量表現(xiàn)出先緩慢降低再迅速下降趨勢。綠豆單株籽粒干物質(zhì)量均呈近“S”型增長趨勢，在開花初期到結(jié)莢期為快速增長期，到成熟期緩慢上升，達到最高值。

王寶強等[19]對5個不同綠豆品種籽粒干物質(zhì)積累動態(tài)的分析發(fā)現(xiàn)，綠豆籽粒干物質(zhì)量均呈S型增長趨勢，其中，花后7 d內(nèi)籽粒干物質(zhì)量變化較小，而花后8～17 d籽粒干物質(zhì)量增加明顯，到成熟期干物質(zhì)積累仍在進行，這與本試驗結(jié)論相一致。