不同種植參數(shù)對夏大豆產(chǎn)量及光合效能的影響

屈洋 王可珍 劉洋 羅艷 楊清華 梁福琴

摘要：為了研究不同種植參數(shù)對夏大豆產(chǎn)量和光合特性的影響，以夏大豆品種‘寶豆6號(hào)’和‘秦豆10號(hào)’為試驗(yàn)材料，采用4因素3水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。結(jié)果表明：不同處理對夏大豆產(chǎn)量和光合性能的影響存在差異（P<0.05），處理3產(chǎn)量達(dá)最高，較其他處理高2.24%～24.27%，且凈光合速率、胞間CO2濃度、蒸騰速率優(yōu)勢明顯，較其他處理分別高17.31%～61.44%、5.26%～28.62%和6.8%～9.36%；處理3葉片水分利用效率最高，其次是處理6，處理7最低，且花期的水分利用效率要優(yōu)于鼓粒期；播期6月20日、密度15萬株/hm2、復(fù)合肥225 kg/hm2和硼肥3.0 kg/hm2分別具有較高的葉片水分利用效率。種植參數(shù)組合對夏大豆產(chǎn)量和光合性能具有顯著影響，處理3為適宜的種植參數(shù)組合。

關(guān)鍵詞：種植參數(shù)；正交設(shè)計(jì)；產(chǎn)量；光合特性；水分利用效率；夏大豆

中圖分類號(hào)：S318文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A論文編號(hào)：cjas19040010

Different Planting Parameters： Effects on Yield and Photosynthetic Efficiency of Summer Soybean

Qu Yang1， Wang Kezhen1， Liu Yang1， Luo Yan2， Yang Qinghua2， Liang Fuqin3

（1Baoji Academy of Agricultural Sciences， Qishan 722499， Shaanxi， China；2College of Agronomy， Northwest A& F University， Yangling 712100， Shaanxi， China；3Yanan Institute of Agricultural Sciences， Yanan 716000， Shaanxi， China）

Abstract： To study the effects of different planting parameters on yield and photosynthetic characteristics of summer soybean， taking‘Baodou 6’and‘Qindou 10’as experimental materials， we set the orthogonal design（L934） with 4 factors and 3 levels. The results showed that： different treatments had different effects on yield and photosynthetic characteristics （P<0.05）， the yield of treatment 3 was the highest which increased by 2.24%-24.27% compared with that of others； moreover， Pn， Ci， and Tr of treatment 3 were the highest， and they increased by 17.31%-61.44%， 5.26%-28.62%， 6.8%-9.36% compared with that of others， respectively； leaf WUE of treatment 3 was the highest， the next was treatment 6， and the last was treatment 7； leaf WUE of blooming period was higher than that of seed- filling phase； the planting date （20 June）， planting density（150000 plants/hm2）， compound fertilizer （225 kg/hm2）， and boric fertilizer （3.0 kg/hm2） had the highest leaf WUE in tested phase. The combination of planting parameters has a significant effect on the yield and photosynthesis performance of summer soybean， and treatment 3 is an optimal planting group.

Keywords： Planting Parameter； Orthogonal Design； Yield； Photosynthetic Characteristics； Water Use Efficiency； Summer Soybean

0引言

播種期、種植密度、基肥等種植參數(shù)是作物形成高產(chǎn)群體的基礎(chǔ)，不同的種植參數(shù)組合對作物產(chǎn)量具有重要的影響。夏大豆是黃淮海地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)作物[1]，通過不同的種植參數(shù)組合構(gòu)建夏大豆最優(yōu)的生長條件和群體結(jié)構(gòu)，對夏大豆生產(chǎn)和產(chǎn)量水平提升具有重要意義。播期是夏大豆利用光、熱、水資源的基礎(chǔ)，并能影響大豆的生長發(fā)育[2-3]、農(nóng)藝特性，最終影響大豆產(chǎn)量[4]，且以黃淮海地區(qū)夏大豆6月下旬播種最為適宜[5]；密度是作物高產(chǎn)形成的條件，不同夏大豆品種獲得高產(chǎn)的最優(yōu)密度存在差異，‘魯黃1號(hào)’最佳密度為18萬株/hm2[6]，‘周豆21’最佳密度為25.05萬株/hm2[7]；施肥水平是作物營養(yǎng)成分來源的重要途徑，N、P、K配施及優(yōu)化施肥對夏大豆產(chǎn)量形成具有重要影響[8-9]，且硼肥對夏大豆增產(chǎn)具有一定的作用[10-11]。種植參數(shù)組合是有效利用自然資源為作物創(chuàng)造最優(yōu)的生長發(fā)育條件用以獲得最高的經(jīng)濟(jì)或者生物學(xué)產(chǎn)量，播期和密度是夏大豆重要的種植參數(shù)，播期、密度（株、行距配置）的最優(yōu)組合可以創(chuàng)造最佳的夏大豆群體結(jié)構(gòu)，并最終獲得高產(chǎn)[12-13]，同時(shí)密度與施肥[14]、播期與施肥[15]以及施肥、密度與化控[16]等種植參數(shù)組合均能對夏大豆產(chǎn)量形成影響。

目前，夏大豆種植參數(shù)的組合研究多集中在2個(gè)參數(shù)或者措施的最優(yōu)配置，而涉及播期、密度、施肥和微肥的4個(gè)種植參數(shù)的組合研究鮮見報(bào)道。通過播期、種植密度、復(fù)合肥、硼肥的4個(gè)種植參數(shù)組合下夏大豆產(chǎn)量和光合性能研究，探索不同種植參數(shù)對夏大豆產(chǎn)量和水分利用的影響，以期為夏大豆高產(chǎn)創(chuàng)建及高產(chǎn)高效種植技術(shù)提供理論及技術(shù)實(shí)踐支撐。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

試驗(yàn)于2018年在寶雞市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)基地進(jìn)行（北緯34.44°，東經(jīng)107.56°），海拔高度669.6 m，土壤為塿土，肥力中等，保水保肥性好，屬大陸性季風(fēng)半濕潤氣候，年均日照2066.6 h，年均氣溫11.9℃，年均降水631.4 mm，無霜期年均209天。

1.2試驗(yàn)材料

供試大豆品種為‘寶豆6號(hào)’和‘秦豆10號(hào)’，均來自寶雞市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院豆類研究室。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)參照3水平4因素正交L9（34）設(shè)計(jì)，采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積13.2 m2（5.5 m×2.4 m），6行區(qū)，行距40 cm。

設(shè)A：播期（A1：5月31日、A2：6月10日、A3：6月20日），B：密度（B1：12萬株/hm2、B2：15萬株/hm2、B3：18萬株/hm2），C：N：P2O5：K2O=15：15：15復(fù)合肥（C1：225 kg/hm2、C2：300 kg/hm2、C3：375 kg/hm2），D：硼肥（D1：2.25 kg/hm2、D2：3.00 kg/hm2、D3：3.75 kg/hm2），組合方式見表1。其他田間管理等同于大田種植。

1.3.2測定項(xiàng)目及方法

（1）產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素。在大豆成熟后，每小區(qū)收取中間4行進(jìn)行測產(chǎn)，同時(shí)每小區(qū)隨機(jī)選取10株進(jìn)行室內(nèi)拷種，籽粒產(chǎn)量按含水量13%計(jì)。

（2）葉片光合能力。利用美國LI-COR公司生產(chǎn)的LI-6400便捷式光合測定系統(tǒng)，選擇晴朗無云天氣（9：00—11：00）測定凈光合速率Pn[μmol/（m2·s）]、胞間CO2濃度Ci[μmol CO2/mol]、蒸騰速率Tr[mmol H2O/（m2·s）]和氣孔導(dǎo)度Gs[mol/（m2·s）]，水分利用效率WUE（μmol CO2/mmol H2O）=Pn/Tr[17-19]。每小區(qū)選10株具有代表性的個(gè)體，測量位置為冠層3片葉，每片葉重復(fù)測量3次，取平均值。測定時(shí)，光強(qiáng)為1000μmol/（m2·s），CO2濃度控制在380±20μmol/mol，濕度控制在75%±5%，葉室溫度為環(huán)境溫度。

1.3.3數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和圖表制作，DPS 7.05軟件進(jìn)行Duncan法差異顯著檢驗(yàn)（P<0.05）。

2結(jié)果與分析

2.1不同處理對大豆籽粒產(chǎn)量的影響

由表2可知，各處理對‘寶豆6號(hào)’和‘秦豆10號(hào)’產(chǎn)量影響存在差異（P<0.05），其中處理3產(chǎn)量達(dá)到最高，產(chǎn)量分別為2947.87 kg/hm2和2648.98 kg/hm2，平均產(chǎn)量為2798.43kg/hm2，并與其他處理差異顯著（P<0.05）；處理6產(chǎn)量其次，平均產(chǎn)量為2730.63 kg/hm2，較處理3低2.42%；處理7產(chǎn)量最低，平均產(chǎn)量為2119.23 kg/hm2，較處理3和處理6分別低24.27%和22.39%。

2.2不同處理對大豆光合性能的影響

2.2.1凈光合速率‘寶豆6號(hào)’和‘秦豆10號(hào)’花期和鼓粒期的不同處理的凈光合速率見表3?！畬毝?號(hào)’和‘秦豆10號(hào)’花期和鼓粒期平均凈光合速率存在差異（P<0.05），處理3凈光合速率較高，分別為37.24μmol/（m2·s）和40.50μmol/（m2·s），平均38.87μmol/（m2·s），與其他處理差異顯著（P<0.05）；處理6其次，2個(gè)品種的平均光合速率為32.14μmol/（m2·s），較處理1低17.31%；處理7光合速率最低，平均光合速率為14.99μmol/（m2·s），較處理1和處理6分別低61.44%和53.36%。

2.2.2胞間CO2濃度由表4可知，不同處理對2個(gè)大豆品種的胞間CO2濃度影響存在差異?！畬毝?號(hào)’和‘秦豆10號(hào)’花期和鼓粒期平均胞間CO2濃度存在差異（P< 0.05），其處理3最高，平均為426.89μmol CO2/mol，與其他處理差異顯著（P<0.05）；處理6其次，平均為405.54μmol CO2/mol，較處理1低5.26%；處理7平均胞間CO2濃度最低為304.72μmol CO2/mol，較處理1和處理6分別低28.62%和24.86%。

2.2.3蒸騰速率不同處理對‘寶豆6號(hào)’和‘秦豆10號(hào)’花期和鼓粒期的蒸騰速率影響存在差異（P<0.05），其中處理3最高，平均為19.41 mmol H2O/（m2·s），與其他處理差異顯著（P<0.05）；處理6其次，平均為18.09 mmol H2O/（m2·s），較處理1低6.80%；處理7平均蒸騰速率最低，達(dá)11.77 mmol H2O/（m2·s），較處理1和處理6分別低39.36%和34.94%（見表5）。

2.3不同處理對大豆水分利用的影響

2.3.1不同處理對大豆水分利用效率的影響由圖1可知，不同處理的不同時(shí)期的水分利用效率存在差異，其中花期和鼓粒期不同處理的水分利用效率變化規(guī)律一致，順序?yàn)樘幚?>處理6>處理2>處理8>處理9>處理4>處理5>處理1>處理7；‘寶豆6號(hào)’和‘秦豆10號(hào)’花期的平均水分利用效率要高于鼓粒期（圖1a和圖1b），其中‘寶豆6號(hào)’花期各處理的平均WUE為1.98μmol CO2/mmolH2O，較鼓粒期的WUE高37.89%，‘秦豆10號(hào)’花期各處理的平均WUE為1.76μmol CO2/ mmol H2O，較鼓粒期的WUE高10.80%。

2.3.2不同種植參數(shù)水平對水分利用效率的影響播期對花期葉片的平均WUE的影響存在差異（P<0.05），隨著播種時(shí)間的推遲，WUE呈先降低后升高的趨勢，其中6月10日播期WUE最低，6月20日播期WUE最高（圖2a）；種植密度對花期葉片的平均WUE的影響存在差異（P<0.05），隨著種植密度的升高，WUE呈先升高后降低的趨勢，其15萬株/hm2的種植密度具有較高的葉片WUE（圖2b）；復(fù)合肥對花期葉片的平均WUE的影響存在差異（P<0.05），隨著施肥水平的增加，WUE呈先降低后升高的趨勢，其225 kg/hm2的施肥水平具有較高的葉片WUE（圖2c）；硼肥對花期葉片的平均WUE的影響存在差異（P<0.05），隨著施硼水平的增加WUE呈先升高后降低的趨勢，其3 kg/hm2的施肥水平具有較高的葉片WUE（圖2d）。不同種植參數(shù)水平下的水分利用效率，‘寶豆6號(hào)’和‘秦豆10號(hào)’表現(xiàn)趨勢一致。

3討論

3.1種植參數(shù)組合對產(chǎn)量的影響

大豆產(chǎn)量與群體的生理生態(tài)特征密切相關(guān)[20]，而播期、種植密度、施肥水平直接影響大豆的群體特征，因此獲得高產(chǎn)必須對種植參數(shù)進(jìn)行最優(yōu)的配置。播期和種植密度、密度和施肥水平等不同組合之間對大豆產(chǎn)量影響差異顯著，且最優(yōu)的播期和密度組合、密度和施肥組合是實(shí)現(xiàn)夏大豆高產(chǎn)的基礎(chǔ)[21-22]。本研究表明，不同種植參數(shù)組合形成的處理對‘寶豆6號(hào)’和‘秦豆10號(hào)’的產(chǎn)量影響存在差異，處理3表現(xiàn)出較好的增產(chǎn)效果，說明晚播、中等密度、低肥和高硼是最優(yōu)的種植參數(shù)組合，且2個(gè)大豆品種表現(xiàn)一致，進(jìn)一步說明該種植參數(shù)的組合具有一定的適用性。此結(jié)果與黃淮夏大豆主產(chǎn)區(qū)提倡的適期晚播[23]、增加夏大豆田間通風(fēng)透光[24]可以形成較高大豆產(chǎn)量的結(jié)果一致。同時(shí)，不同的大豆品種對肥料的需求存在差異[25]，且適量硼素水平可有效的減少夏大豆莢而不實(shí)的發(fā)生并最終提高籽粒產(chǎn)量[26]，本研究結(jié)果顯示，低肥水平和高硼種植參數(shù)組合可獲得較高的大豆籽粒產(chǎn)量，可能的原因是參試的2個(gè)大豆品種對復(fù)合肥的需求不高和高硼水平有效的降低了夏大豆群體的空莢率。

3.2種植參數(shù)組合對光合性能的影響

光合性能是作物光合生產(chǎn)力的基礎(chǔ)和產(chǎn)量形成的關(guān)鍵[27]，夏大豆不同器官的光合速率存在差異，其子葉的光合速率要優(yōu)于豆莢和莖稈[28-29]，因此本研究以夏大豆花期和鼓粒期冠層葉片為研究對象，結(jié)果表明不同的種植參數(shù)組合對凈光合速率、胞間CO2濃度和蒸騰速率影響存在差異，處理3具有較高的光合性能，且2個(gè)參試品種表現(xiàn)一致，說明處理3表現(xiàn)的優(yōu)越光合性能對不同大豆品種具有一定的適用性；不同處理對光合性能和產(chǎn)量的影響表現(xiàn)基本一致，說明不同處理產(chǎn)量差異是由于光合性能差異造成的，這與朱保葛等[30]、杜維廣等[31]和Morrison等[32]研究結(jié)果一致；不同處理葉片的WUE存在差異，處理3具有較高的葉片WUE，進(jìn)一步的不同處理種植參數(shù)水平對葉片WUE也存在影響，6月20日的播期、15萬株/hm2的種植密度、225 kg/hm2的復(fù)合肥和3 kg/hm2的硼肥具有較高的WUE，該參數(shù)組合與處理3的組合一致，說明最優(yōu)的種植參數(shù)組合共同影響葉片的光合性能從而影響籽粒產(chǎn)量，并驗(yàn)證了造成不同處理產(chǎn)量差異的原因是不同處理對葉片光合性能和水分利用效率的影響存在差異，此結(jié)果與單獨(dú)種植參數(shù)對夏大豆光合特性的影響存在差異[33-34]，相關(guān)的種植參數(shù)組合對大豆光合特性影響的機(jī)理還需進(jìn)一步研究。

4結(jié)論

不同種植參數(shù)組合對夏大豆產(chǎn)量和光合性能具有一定的影響，處理3（播期6月20日、種植密度15萬株/hm2、復(fù)合肥225 kg/hm2和硼肥3 kg/hm2）具有較高的凈光合速率、胞間CO2濃度、蒸騰速率及葉片水分利用效率，并最終獲得較高的籽粒產(chǎn)量，且不同品種具有一定的適用性。

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