行株距對夏大豆干物質(zhì)積累、光合特性及產(chǎn)量的影響

李長紅

（駐馬店市農(nóng)業(yè)綜合行政執(zhí)法支隊，河南 駐馬店 463000）

大豆起源于我國，目前國內(nèi)大豆供不應求，主要依賴進口[1-2]。黃淮海區(qū)是我國大豆的主要生產(chǎn)區(qū)域，生產(chǎn)的大豆具有蛋白質(zhì)含量高的特點，其種植方式多樣[3]。通過種植方式的調(diào)節(jié)能夠協(xié)調(diào)大豆群體內(nèi)通風透光性狀，有益于大豆單株的生長發(fā)育，是對最終產(chǎn)量產(chǎn)生作用的重要因素之一[4]。株距與行距的改變對大豆個體在空間的分布及生長發(fā)育產(chǎn)生影響，可以改善大豆生長發(fā)育空間均勻度，降低了肥、水、光、熱資源的浪費[5]。

前人研究已證實，大豆產(chǎn)量既與行距密切相關(guān)，又會受到株距的影響，行距與株距的空間變化可提高大豆空間的均勻性，直接影響產(chǎn)量的形成[6]。焦浩等[7]研究發(fā)現(xiàn)，濉科998種植密度最佳為22.5萬株/hm2，行距40 cm、株距11 cm或者寬窄行20～40 cm、株距14.8 cm的種植方式，可使大豆的空間分布更趨合理，益于改良生育后期透光通風條件，植株之間透光通風性好，讓植株上中下均可接受良好光照，使大豆單株發(fā)育健壯。李麗等[6]研究表明，在同一大豆密度條件下，適當減小行距、增加行數(shù)，擴大株距，大豆單株生長發(fā)育過程中長勢更旺，更能挖掘出大豆品種的產(chǎn)量潛力。彭姜龍[8]采取灰色關(guān)聯(lián)度及田間試驗方法研究了8個夏大豆品種產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性，結(jié)果表明，等行距條件下大豆葉面積指數(shù)（LAI）、葉綠素含量（SPAD值）及光合速率（Pn）隨行距的縮小、株距的擴大而增大，寬窄行種植大株距處理的LAI、SPAD值、Pn均較高；而劉麗君等[9]通過密植窄行平播研究大豆干物質(zhì)累積規(guī)律時發(fā)現(xiàn)，在22.0萬~45.0萬株/hm2范圍內(nèi)，密植窄行可增加大豆群體的產(chǎn)量潛力，但過密倒伏嚴重，產(chǎn)量降低，密植窄行沒有改變大豆群體LAI消長動態(tài)，而顯著提高了大豆生育前期冠層的光截獲率。何景新等[10]采用不同寬窄行方式研究了大豆的生長發(fā)育、光合利用及產(chǎn)量，結(jié)果表明，50∶20寬窄行種植模式增加了株間距，透光通風性能好，有益于大豆葉片伸展，提升了光合利用率，鼓粒加快，產(chǎn)量得以提高。

構(gòu)建合理的群體結(jié)構(gòu)有益于大豆群體內(nèi)氣體的交換和對光能的有效利用，從而提高夏大豆產(chǎn)量，在一定密度范圍內(nèi)，適宜行株距已成為調(diào)節(jié)夏大豆群體合理分布的主要措施與手段[11-13]。目前眾多學者關(guān)于大豆種植方式的研究多集中在農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量、種植密度等方面[3,7]，而河南省固有生態(tài)區(qū)有關(guān)行株距變化對夏大豆干物質(zhì)積累、光合特性及產(chǎn)量的影響研究甚少，大豆的種植生產(chǎn)中還存在較多問題，尤其是大豆機械化播種時行距和株距的配置方式將會對大豆產(chǎn)量構(gòu)成因子及產(chǎn)量潛力的挖掘產(chǎn)生重要影響。

本試驗通過研究行株距變化條件下夏大豆干物質(zhì)積累動態(tài)、光合特性及產(chǎn)量性狀有關(guān)指標變化的差異，探討不同行株距（等行距和寬窄行）種植方式對河南省夏大豆高產(chǎn)高效生產(chǎn)的影響機制，以期為探明河南省大豆生產(chǎn)的行株距合理變化范圍，為大豆機械化播種調(diào)節(jié)適宜的行距和株距提供依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020年在河南省駐馬店市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局試驗地進行。試驗地前茬作物為小麥，地勢較為平整，土壤肥力屬于中上等水平，質(zhì)地屬于黏壤類型，0~20 cm耕層土壤養(yǎng)分：有機質(zhì)含量為16.41 g/kg，全氮含量為7.29 g/kg，堿解氮含量為68.62 mg/kg，有效磷含量為32.55 mg/kg，有效鉀含量為83.06 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試大豆品種為河南省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所選育的鄭1307。

1.3 試驗設計

試驗共設置5個處理，即T 1.等行距，行距30.0 cm，株距18.4 cm；T 2.等行距，行距40.0 cm，株距13.8 cm；T 3.等行距，行距50.0 cm，株距11.1 cm；T 4.寬窄行，寬行40.0 cm、窄行30.0 cm，株距15.8 cm；T 5.寬窄行，寬行50.0 cm、窄行40.0 cm，株距12.3 cm。采用隨機區(qū)組排列設計，3次重復，行長6 m，8行區(qū)，T 1、T 2、T 3、T 4、T 5處理小區(qū)面積分別為14.4、19.2、24.0、16.8、21.6 m2，各處理種植密度均為18.0萬株/hm2，T 2處理為當?shù)爻Ｒ?guī)種植。2020年6月12日人工開溝播種，每穴3粒，出苗后定苗成1株，播種前施大豆專用復合肥（氮磷鉀總養(yǎng)分≥45%，N︰P2O5︰K2O=15︰15︰15，史丹利化肥股份有限公司生產(chǎn)）450 kg/hm2。管理同當?shù)卮筇锷a(chǎn)措施。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 單株干物質(zhì)指標測定 在大豆分枝期、開花期、結(jié)莢期、鼓粒期、成熟期選取株型大小、生長勢基本相同的植株，每次取樣5株，經(jīng)過105℃殺青0.5 h后，放置于干燥箱內(nèi)65℃烘干至恒質(zhì)量，再稱量單株干物質(zhì)質(zhì)量。

1.4.2 光合特性測定 采取打孔稱重法[4]測定大豆葉面積，用直徑2 cm單孔打孔器對大豆葉片打孔取樣，每株取樣10次，用天平稱取10次圓形葉片的鮮質(zhì)量，求其平均值。

其中，r為打孔器的半徑；S1、S2分別為T1、T2時間測定的葉面積，T2-T1為間隔的天數(shù)。

1.4.3 葉綠素相對含量（SPAD值）測定 采用便攜式葉綠素儀SPAD-502PLUS選擇晴好天氣，于10：00—14：00間選取生長勢基本一致植株5株，避開葉脈每隔10 d測量上中下大豆葉片的SPAD值，求其平均值。

1.4.4 產(chǎn)量性狀測定 成熟后每小區(qū)連續(xù)選取植株10株進行室內(nèi)考種，測定株高、底莢高、單株有效分枝、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒質(zhì)量。收獲中間2行脫粒自然風干后測量產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS 11進行分析與處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 夏大豆行株距變化對干物質(zhì)積累的影響

植株干物質(zhì)積累量是大豆產(chǎn)量建成的物質(zhì)基礎，種植方式對大豆植株干物質(zhì)積累均可產(chǎn)生一定影響[14]。由圖1可知，隨生育進程的推進，不同行株距變化對大豆干物質(zhì)積累的影響呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，不同生育時期差異均達顯著水平，生育前期干物質(zhì)積累緩慢，開花后隨著莢的出現(xiàn)，營養(yǎng)生長迅速向生殖生長轉(zhuǎn)變，干物質(zhì)積累快速增長，鼓粒后期干物質(zhì)積累增長漸緩，至成熟期時干物質(zhì)積累量略有降低，究其原因可能與后期葉柄、葉片逐漸脫落相關(guān)[15]。分枝期干物質(zhì)積累量變幅為1.64~2.67 g/株，等行距處理隨著行距的增大、株距的縮小植株干物質(zhì)積累量呈現(xiàn)降低趨勢，而寬窄行處理隨著行距的增大、株距的縮小植株干物質(zhì)積累量呈現(xiàn)增加趨勢，T 1、T 5處理比T 2處理當?shù)爻Ｒ?guī)種植干物質(zhì)積累量分別增加了14.59%、10.73%，T 3、T 4處理比T 2處理干物質(zhì)積累量分別降低了9.01%、29.61%，寬窄行T 4處理干物質(zhì)積累量最低，寬窄行種植時縮小行距增大株距配置可能降低了光合利用效率，不利于干物質(zhì)的積累。開花后隨著植株個體的增長，干物質(zhì)積累量迅速增加，鼓粒期達到高峰值后又緩慢降低，植株干物質(zhì)積累量等行距處理隨著行距的增加、株距的縮小呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，寬窄行種植寬行距低株距更有利于干物質(zhì)的積累，鼓粒期干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為處理T 2＞T 5＞T 3＞T 4＞T 1，成熟期時干物質(zhì)積累量又表現(xiàn)為處理T 3＞T 5＞T 2＞T 4＞T 1，成熟期寬行距短株距處理更有益于生育后期干物質(zhì)的積累，使干物質(zhì)向籽粒中轉(zhuǎn)移，成熟期干物質(zhì)積累量T 1、T 4處理比T 2處理當?shù)爻Ｒ?guī)種植分別降低11.27%、8.35%，T 3、T 5處理比T 2處理分別增加了8.30%、5.78%。說明本試驗條件下等行距增大行距、縮小株距，可使植株個體間資源的競爭降低，寬窄行種植提高了群體植株個體間的通透性，促進了大豆單株的生長發(fā)育，有利積累更多的干物質(zhì)。

2.2 夏大豆行株距變化對葉面積指數(shù)（LAI）的影響

葉面積指數(shù)（LAI）可以用來評價大豆群體光合利用效率的高低，大豆產(chǎn)量在一定群體范圍內(nèi)隨葉面積指數(shù)提高而增加[14]。從圖2可以看出，夏大豆葉面積指數(shù)（LAI）隨生育進程的推進呈現(xiàn)拋物線曲線變化趨勢，葉面積指數(shù)（LAI）出苗后15 d開始逐漸增加，55 d時達最大值，后又迅速下降，這與生育后期葉片變黃脫落葉面積降低密切相關(guān)，生育前期葉面積指數(shù)（LAI）對行株距變化的反應不明顯，出苗25 d后差距逐漸加大，等行距和寬窄行種植葉面積指數(shù)（LAI）隨著行距的增加、株距的降低呈現(xiàn)下降趨勢，總體表現(xiàn)為T 4＞T 5＞T 1＞T 2＞T 3。葉面積指數(shù)（LAI）出苗后55 d T 1、T 4、T 5處理比T 2處理當?shù)爻Ｒ?guī)種植分別增加14.42%、16.14%、12.23%，T 3處理較T 2處理降低3.61%；出苗后75 d乳熟期T 1、T 4、T 5處理比T 2處理當?shù)爻Ｒ?guī)種植分別增加了4.52%、17.51%、11.30%，T 3處理較T 2處理降低9.04%。說明寬窄行處理夏大豆葉面積指數(shù)（LAI）明顯高于等行距處理，生育后期等行距處理夏大豆葉面積指數(shù)（LAI）下降速度遠高于寬窄行處理，可能由于寬窄行處理使大豆植株的分布趨于更加完善，能夠合理利用自然空間，田間透光通風性更加暢通，葉片持綠時間更長，有益于夏大豆葉片的茁壯生長，增加土壤的有效利用面積。

2.3 夏大豆行株距變化對葉綠素相對含量（SPAD值）的影響

葉綠素是影響夏大豆葉片光合速率的關(guān)鍵內(nèi)在因素之一，葉綠素含量在一定條件下與光合速率呈正相關(guān)性，其含量的高低可作為衡量光合器官對夏大豆籽粒充實及貢獻大小的關(guān)鍵依據(jù)[14-16]。由圖3可知，葉綠素相對含量（SPAD值）與葉面積指數(shù)（LAI）變化趨勢基本相同，隨生育進程的推進呈現(xiàn)拋物線曲線變化趨勢，葉綠素相對含量（SPAD值）在出苗后15 d開始逐漸增加，55 d達最大值后又緩慢下降。出苗后15～35 d等行距種植處理隨著行距的增加、株距的降低葉綠素相對含量（SPAD值）呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，出苗后45～75 d則呈現(xiàn)出逐漸降低趨勢，寬窄行種植處理葉綠素相對含量（SPAD值）隨著行距的增加、株距的降低而呈現(xiàn)降低趨勢，葉綠素相對含量（SPAD值）基本表現(xiàn)為T 4＞T 5＞T 1＞T 2＞T 3，這與葉面積指數(shù)（LAI）變化表現(xiàn)基本一致。出苗后55 d葉綠素相對含量（SPAD值）達最大值時T 1、T 4、T 5處理比T 2處理當?shù)爻Ｒ?guī)種植分別增加1.17%、3.03%、1.23%，T 3處理較T 2處理降低5.26%；出苗后75 d葉綠素相對含量（SPAD值）T 1、T 4、T 5處理比T 2處理當?shù)爻Ｒ?guī)種植分別增加了3.22%、9.76%、8.89%，T 3處理較T 2處理降低1.56%。說明夏大豆行距的減小、株距的增大能夠增加大豆功能葉片的葉綠素相對含量（SPAD值），而寬窄行種植處理比等行距種植處理更有利于葉綠素相對含量（SPAD值）維持較高的水平，穩(wěn)定時期較長，可更好地促進大豆葉片生長發(fā)育，延緩生育后期葉片衰老脫落，促進葉片進行有效的光合作用，能夠進一步提高夏大豆干物質(zhì)積累與籽粒的充實灌漿，為大豆產(chǎn)量構(gòu)建奠定基礎。

2.4 夏大豆行株距變化對光合勢（LAD）的影響

光合勢（LAD）反映了單位土地面積內(nèi)大豆葉面積的持續(xù)時間，大豆群體綠色葉片面積的高低和持綠時間的長短決定了其光合勢強弱，對大豆群體光合效率產(chǎn)生一定影響[14,16]。由圖4可知，光合勢（LAD）隨著生育期延長呈現(xiàn)單峰曲線變化趨勢，光合勢（LAD）逐漸升高，在結(jié)莢—鼓粒期達到最高值后又快速降低，這可能與生育后期葉面積快速減小有關(guān)，光合勢（LAD）也隨之迅速降低，等行距和寬窄行種植處理隨著行距的增加、株距的降低夏大豆光合勢（LAD）基本呈現(xiàn)先降低后增加加的趨勢，光合勢（LAD）表現(xiàn)為T 4＞T 5＞T 1＞T 2＞T 3，這與葉綠素相對含量（SPAD值）變化趨勢相一致。光合勢（LAD）在結(jié)莢—鼓粒期達最大值時，T 1、T 4、T 5處理比T 2處理當?shù)爻Ｒ?guī)種植分別增加17.85%、28.99%、23.99%，T 3處理較T 2處理降低9.74%，而鼓?！墒炱赥 1、T 4、T 5處理比T 2處理當?shù)爻Ｒ?guī)種植分別增加了23.32%、38.69%、28.83%，T 3處理較T 2處理降低12.29%。結(jié)莢—鼓粒期后等行距種植與寬窄行種植處理光合勢（LAD）均呈現(xiàn)降低趨勢，但寬窄行種植處理比等行距種植處理降低速度慢，光合勢（LAD）持續(xù)保持時間長，表明在一定條件下寬窄行種植處理減小行距、增大株距使植株分布更趨于合理性，田間透光通風性良好，促進個體茁壯生長，延緩了大豆葉片的衰老時間，進而維持旺盛的光合勢（LAD），益于產(chǎn)量形成。

2.5 夏大豆行株距變化對產(chǎn)量性狀的影響

夏大豆行株距變化對產(chǎn)量性狀的影響如表1所示。

表1 夏大豆行株距變化對產(chǎn)量性狀的影響Tab.1 Effects of the change of row and plant spacing on yield traits of summer soybean

夏大豆株高、底莢高、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒質(zhì)量及產(chǎn)量受行株距變化的影響差異達顯著水平，而單株有效分枝、百粒質(zhì)量差異不明顯。由表1可知，隨著行距的增加、株距的縮小夏大豆植株株高、底莢高、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒質(zhì)量及產(chǎn)量均呈現(xiàn)出降低趨勢，而百粒質(zhì)量等行距種植處理、單株有效分枝寬窄行種植處理則呈現(xiàn)出相反趨勢，行距增加、株距縮小單株有效分枝增多、百粒質(zhì)量有所提高，寬窄行種植處理的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量均高于等行距種植處理。不同行株距條件下農(nóng)藝性狀的變化幅度分別為株高72.7~80.5 cm、底莢高16.6~20.1 cm、單株有效分枝1.4~1.7枝、單株莢數(shù)51.1~59.5莢，單株粒數(shù)91.2~110.3粒、單株粒質(zhì)量16.19~20.26 g、百 粒 質(zhì) 量17.65~18.26 g，T 1、T 3、T 4、T 5處理比T 2處理當?shù)爻Ｒ?guī)種植株高分別增加了4.44%、-2.15%、8.34%、6.86%，底莢高分別增加了0.57%、-5.68%、14.20%、12.50%，單株有效分枝分別增加了6.67%、0、-6.67%、13.33%，單株莢數(shù)分別增加了3.87%、-5.89%、9.58%、4.60%，單株粒數(shù)分別增加了7.36%、-2.67%、17.72%、13.02%，單株粒質(zhì)量分別增加了4.71%、-2.29%、22.27%、15.15%，百粒質(zhì)量分別增加了-0.90%、0.06%、2.53%、1.63%，說明寬窄行種植處理寬行40 cm、窄行30 cm，株距15.8 cm更有利于平衡農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量間的協(xié)同關(guān)系，單株莢數(shù)和單株粒數(shù)較多、單株粒質(zhì)量較高、百粒質(zhì)量較高，決定了大豆高產(chǎn)量的形成。產(chǎn)量以T 4處理最高，比等行距T 1、T 2、T 3處理分別增產(chǎn)18.21%、22.60%、26.10%，比寬窄行T 5處理增產(chǎn)6.23%，表明T 4處理寬窄行種植（寬行40 cm、窄行30 cm，株距15.8 cm）處理群體結(jié)構(gòu)更有利于提高夏大豆單株生產(chǎn)能力，與其他行株距處理配置相比更能使夏大豆群體產(chǎn)量優(yōu)勢得以表達。

3 結(jié)論與討論

干物質(zhì)在植株內(nèi)的積累規(guī)律及對器官組織中的分配直接影響最終產(chǎn)量形成[14]。周勛波等[15]研究表明，大豆干物質(zhì)的累積因株行距差異而產(chǎn)生相應的變化。本試驗研究表明，植株干物質(zhì)積累量等行距處理隨著行距的增加、株距的縮小呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，寬窄行種植寬行距窄株距更有利于干物質(zhì)的積累，這與陳傳信[14]研究結(jié)果一致，進一步證明不同行株距變化對大豆干物質(zhì)積累有顯著影響。趙桂范等[17]也得出相似結(jié)論，認為窄行穴播種方式大豆干物質(zhì)累積量高于其他播種方式（壟上條播、壟上雙條播）。

光合能力是大豆產(chǎn)量形成的重要基礎，大豆較高的葉面積利于對光能的有效利用，適當提高LAI也是大豆增產(chǎn)的主要途徑[18-19]。LAI直接評價大豆群體冠層郁閉的強度，適宜LAI是大豆植株高效利用光能，形成高產(chǎn)的關(guān)鍵條件[5]。前人研究指出[10]，大豆縮小行距增加株距透光通風性好，益于葉片的伸展，利于維持較高的葉面積指數(shù)（LAI），這與本試驗結(jié)論相吻合。張偉等[20]也進一步驗證了種植方式改變后，在空間上行距與株距分布更趨均勻，也明顯影響到葉片生長發(fā)育。

已有較多研究表明，葉片內(nèi)葉綠素含量的高低與光合速率、大豆產(chǎn)量均呈現(xiàn)顯著相關(guān)性[21]。本試驗結(jié)果表明，出苗后15~35 d等行距種植處理隨著行距的增加、株距的降低葉綠素相對含量（SPAD值）呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，出苗后45~75 d則呈現(xiàn)出逐漸降低趨勢，而寬窄行種植處理SPAD值隨著行距的增加、株距的降低呈現(xiàn)降低趨勢，這與陳傳信[14]結(jié)論相同，本試驗寬窄行的SPAD值明顯大于等行距，這可能與寬窄行處理提高了大豆的通風與光照，SPAD值穩(wěn)定期延長，從而維持較高水平。

大豆群體綠葉面積的大小及持綠時長對其群體的光合勢強弱起決定性作用，光合勢（LAD）直接影響到大豆群體光合效能的高低[14]。本試驗光合勢（LAD）等行距和寬窄行種植處理均隨著行距的增加、株距的降低呈現(xiàn)逐漸降低趨勢，LAD與SPAD值變化趨勢相一致，表明在一定條件下寬窄行處理減小行距增大株距，能夠合理利用自然空間，將使植株分布更趨于合理性，田間透光通風性良好，光合性能更趨充分，促進大豆個體茁壯生長，延緩了大豆葉片的衰老時間，進而維持旺盛的LAD，這與前人研究[14]一致。

本試驗結(jié)果表明，寬窄行種植處理的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量均高于等行距種植處理。產(chǎn)量以T 4處理最高，比等行距T 1、T 2、T 3處理分別增產(chǎn)18.21%、22.60%、26.10%，比寬窄行T 5處理增產(chǎn)6.23%，表明T 4處理（寬行40 cm、窄行30 cm，株距15.8 cm）的群體結(jié)構(gòu)更有利于提高夏大豆單株生產(chǎn)能力，更有利于平衡農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量間的協(xié)同關(guān)系，這與陳傳信等[4]研究結(jié)果相同，但與李瓊等[3]結(jié)論不同，這可能與試驗區(qū)域、種植措施、生態(tài)條件、本地氣候、品種特性等差異所致。