不同綠豆品種生育期土壤水分變化及干物質(zhì)積累的研究

王桂梅，邢寶龍，丁 婉

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

綠豆屬一年生草本植物，在我國已有兩千余年的栽培歷史，綠豆適應(yīng)性廣，抗逆性強，耐干旱，耐瘠薄，耐蔭蔽。綠豆生育期短，并具有共生固氮、培肥土壤的能力，是補種、填閑和救荒的優(yōu)良作物[1]。綠豆的營養(yǎng)價值較高，富含蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、多種維生素以及鈣、磷、鐵等微量元素。綠豆中含有的膳食纖維、生物堿、單寧和黃酮類等生物活性物質(zhì)可促進人體生理代謝活動。還有研究表明，綠豆提取物有較好的放射保護作用。豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和獨特的保健功效使綠豆日漸成為消費者青睞的的重要產(chǎn)品。然而，由于我國綠豆基礎(chǔ)性研究還比較薄弱，生產(chǎn)水平普遍較低，嚴(yán)重制約了綠豆產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

干物質(zhì)生產(chǎn)是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，干物質(zhì)積累與合理分配是提高作物產(chǎn)量的關(guān)鍵[2-3]。近年來，人們從不同角度研究了蕓豆、小豆、水稻等多種作物植株干物質(zhì)積累和分配的規(guī)律[4-6]，結(jié)果表明，不同作物干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運存在一定差異，筆者選用不同品種綠豆為試驗材料，探討綠豆從出苗期到成熟期植株土壤含水量變化，莖、葉、莢各器官的干物質(zhì)積累動態(tài)變化，旨在為綠豆高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試綠豆品種共6 個，分別為晉綠9 號、冀綠0816、科綠2 號、中綠10 號、同111411、112752-1-黑莢。

1.2 試驗地概況

試驗地位于懷仁市毛家皂鎮(zhèn)高寒所試驗基地，試驗地土壤為沙壤土，地勢平坦，茬口一致，地力均勻，肥力中上等，前茬為黍子。

1.3 試驗設(shè)計

采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3 次，小區(qū)長5 m，寬2 m，面積10 m2，試驗于2019 年5 月18 日采用點播器精量穴播，行距、株距均為25 cm，種植密度為180 000 株/hm2，6 月6 日出苗，6 月18 日定苗，每穴留苗2 株。田間管理略高于當(dāng)?shù)卮筇锼健?/p>

1.4 測定項目與方法

1.4.1 土壤含水量的測定 分別在綠豆出苗期、開花期、結(jié)莢期和成熟期4 個生育時期，用鋁盒烘干法進行土壤含水量測定，每個小區(qū)取樣時，采用“S”形取樣法選擇3 個點，每個點用土鉆分層取樣，深度分 別 為0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm，將取得的每一個土樣分別放入鋁盒，封好蓋后，帶回實驗室，稱重后，放入105℃烘箱烘干，計算土壤含水量，計算公式如下。

土壤水分含量（%）=（原土重-烘干土重）/烘干土重×100

1.4.2 干物質(zhì)積累量的測定 在綠豆出苗期、開花期、結(jié)莢期和成熟期4 個生育時期分別進行干物質(zhì)積累量測定，每個小區(qū)取樣3 株，取樣后立即裝入塑料袋密封后，帶回實驗室，將帶回的樣株自子葉節(jié)處剪去根系，將地上部分分為葉片、主莖、花、豆莢等器官，分別裝入紙袋，然后將分裝好的樣品放入105℃烘箱中殺青30 min，降至80℃烘干至恒重，冷卻后取出，迅速測定各器官的干物質(zhì)重量，計算公式如下。

干物質(zhì)積累量（%）=（烘干重/鮮重）×100

1.4.3 產(chǎn)量的測定 綠豆成熟后，每個小區(qū)分別進行收獲和脫粒，單獨測定產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 和SPSS 19.0 軟件對試驗數(shù)據(jù)進行整理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 綠豆不同生育時期土壤含水量的變化

由表1 可知，不同品種在相同的生育期土壤含水量不同，相同品種在不同的生育期土壤含水量也不同，6 個綠豆品種在出苗期到開花結(jié)莢期，土壤含水量在20～100 cm 隨著土層的加深呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，40 cm 土層土壤含水量相對其他土層較高。晉綠9 號出苗期40 cm 土壤含水量為11.39%，開花期40 cm 土壤含水量為12.29%，結(jié)莢期40 cm 土壤含水量為10.58%。冀綠0816 出苗期40 cm 土壤含水量為11.57%，開花期40 cm 土壤含水量為12.74%，結(jié)莢期40 cm 土壤含水量為10.69%?？凭G2 號出苗期40 cm 土壤含水量為11.61%，開花期40 cm 土壤含水量為12.54%，結(jié)莢期40 cm 土壤含水量為10.86%。中綠10號出苗期40 cm 土壤含水量為11.43%，開花期40 cm 土壤含水量為11.78%，結(jié)莢期40 cm 土壤含水量為 10.90%。同111411出苗期40 cm土壤含水量為11.48%， 開花期40 cm 土壤含水量為12.93%，結(jié)莢期40 cm土壤含水量為10.98%。112752-1-黑莢出苗期40 cm土壤含水量為11.08%，開花期40 cm 土壤含水量為12.14%，結(jié)莢期40 cm 土壤含水量為10.70%。從出苗期到開花結(jié)莢期，6 個不同品種均在開花期40 cm 土壤含水量最高，這是由于開花期綠豆生長發(fā)育加快，其根部活動能力增強，蓄水效果相比出苗期和結(jié)莢期要好。在成熟期6 個不同品種20～100 cm 土壤含水量整體呈下降趨勢，表明綠豆根系生長變緩，轉(zhuǎn)為地上部營養(yǎng)器官的積累。

表1 不同綠豆品種土壤含水量測定結(jié)果

2.2 不同生育時期綠豆各器官干物質(zhì)積累量的動態(tài)變化

2.2.1 葉 片 由圖1 可知，從出苗期到開花期晉綠9 號、科綠2 號和中綠10 號這3 個品種葉片干物質(zhì)積累量迅速增加，開花期到成熟期增速變緩，從出苗期到開花期112752-1-黑莢的干物質(zhì)積累量增速較慢，從開花期到結(jié)莢期迅速增加，從結(jié)莢期到成熟期增速變緩，同111411 從出苗期到開花期干物質(zhì)積累增速較慢，從開花期到成熟期快速增加，冀綠0816 從出苗期到結(jié)莢期干物質(zhì)積累量呈“S”形變化，從結(jié)莢期到成熟期快速增加。成熟期葉片干物質(zhì)積累量最大的是中綠10 號為34.92%，最小的是112752-1-黑莢，干物質(zhì)積累量為27.57%。

2.2.2 莖 稈 由圖2 可知，冀綠0816、中綠10 號、同111411 和112752-1-黑莢這4 個品種從出苗期到開花期莖稈干物質(zhì)快速增加，冀綠0816 從開花期到結(jié)莢期干物質(zhì)含量增速變緩，從結(jié)莢期到成熟期直線上升，中綠10 號從開花期到成熟期干物質(zhì)含量平緩增加，科綠2 號從出苗期到成熟期干物質(zhì)含量呈直線上升，晉綠9 號從出苗期到結(jié)莢期干物質(zhì)含量直線上升，從結(jié)莢期到成熟期增速變緩。成熟期莖稈干物質(zhì)積累量最大的為科綠2 號，干物質(zhì)積累量為32.55%，最小的為112752-1-黑莢，干物質(zhì)積累量為24.01%。

圖2 不同綠豆品種莖稈干物質(zhì)積累量變化

2.2.3 豆 莢 由圖3 可知，綠豆豆莢從結(jié)莢期到成熟期6 個品種變化趨勢都是呈直線上升，豆莢的干物質(zhì)積累量明顯升高，達到80%以上，其中晉綠9 號和同111411 達到93.78%和92.17%，科綠2 號在結(jié)莢期干物質(zhì)積累量最小，為30.05%。而葉片和莖稈的干物質(zhì)積累量在20%～30%，這表明在進入花莢盛期后，植株的生長中心逐漸由營養(yǎng)器官轉(zhuǎn)向生殖器官，莖、葉的干物質(zhì)分配比例逐漸下降，成熟期時干物質(zhì)由莖、葉向莢迅速轉(zhuǎn)移，莢殼和籽粒的干物質(zhì)分配比例不斷增大。不同品種間干物質(zhì)的分配狀況存在一定差異，高產(chǎn)品種晉綠9 號和同111411 在花后各階段分配到主莖、葉片、莢和籽粒中的干物質(zhì)顯著高于低產(chǎn)品種科綠2 號，而分配到分枝葉上的干物質(zhì)相對較少。

圖3 不同綠豆品種豆莢干物質(zhì)積累量變化

2.2.4 不同品種綠豆產(chǎn)量的比較 通過比較6 個不同的綠豆品種，結(jié)果經(jīng)過方差分析，品種間產(chǎn)量有顯著差異（圖4），晉綠9 號、同111411 和112752-1-黑莢之間差異不顯著，和其他品種差異顯著，冀綠0816和112752-1-黑莢、中綠10 號差異不顯著，和其他品種差異顯著，中綠10 號和冀綠0816 差異不顯著，和其他品種差異顯著，科綠2 號和所有品種差異顯著；晉綠9 號產(chǎn)量最高，為1 200.60 kg/hm2，其次為同111411，產(chǎn)量為1 190.60 kg/hm2。

圖4 不同品種綠豆產(chǎn)量的比較

3 小結(jié)與討論

試驗結(jié)果表明，高產(chǎn)品種晉綠9 號和同111411各器官在開花后干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運能力強，植株代謝較旺盛，葉片衰老緩慢，單株結(jié)莢數(shù)較多，有較大的庫容量，最終獲得了較高的產(chǎn)量。低產(chǎn)品種科綠2 號綠豆由于分枝生長較旺盛，營養(yǎng)競爭較激烈，單株結(jié)莢數(shù)減少，使同化物較多地分配和滯留在分枝上，產(chǎn)量較低。因此，在綠豆生產(chǎn)中，抓好花莢期的田間管理，延緩主莖開花節(jié)位葉片衰老。

作物的生長環(huán)境對作物生長發(fā)育過程中形態(tài)指標(biāo)和干物質(zhì)積累等指標(biāo)產(chǎn)生影響，最終反映在產(chǎn)量上[7]。該研究表明，綠豆產(chǎn)量的形成過程是干物質(zhì)積累從植株營養(yǎng)器官向生殖器官轉(zhuǎn)移的過程，在一定時期內(nèi)分配到籽粒中的干物質(zhì)量越多，產(chǎn)量就越高。綠豆開花結(jié)莢期是籽粒產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時期，但由于莖、葉與花莢之間存在著激烈的競爭，因此，協(xié)調(diào)好源庫關(guān)系，促進物質(zhì)向庫器官分配是提高產(chǎn)量的關(guān)鍵[8]。進入結(jié)莢盛期，植株的生長中心逐漸轉(zhuǎn)向莢粒，葉片和莖的干物質(zhì)積累比重逐漸下降，籽粒的干物質(zhì)積累比例不斷增大。