播期對夏大豆干物質(zhì)生產(chǎn)、光合特性及品質(zhì)的影響

江琳，李新梅

（1.正陽縣園藝站，河南 正陽 463600；2.正陽縣永興鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村服務(wù)中心，河南 正陽 463600）

大豆起源于我國，屬典型的短日照作物，富含植物蛋白，是世界重要的高蛋白糧飼兼用及油料作物，是我國養(yǎng)殖業(yè)和畜牧業(yè)重要的原料來源[1-2]。目前國內(nèi)大豆需求量較大，大豆供應(yīng)不足，嚴(yán)重依賴進口[3]。大豆品質(zhì)、產(chǎn)量、光合效應(yīng)不僅受遺傳特性的影響，而且與氣候條件、生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)[4]。氣候變化是阻礙河南大豆產(chǎn)量形成的主要氣象因素之一，有效利用大豆生長發(fā)育期間光、熱、水等生態(tài)資源是挖掘其產(chǎn)量潛力的關(guān)鍵措施[5]。大豆不同時期播種使植株生長發(fā)育及籽粒形成所受光、熱、水、氣資源條件各有差異，對大豆生長發(fā)育過程將產(chǎn)生直接影響[6]。在適宜種植大豆區(qū)域內(nèi)，合理確定大豆品種播期，可充分利用光、熱、水、氣等氣候資源，使大豆生育進程與光、熱、水、氣協(xié)調(diào)同步，確保滿足各生育指標(biāo)的要求，實現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)[7]。通過調(diào)整大豆播種期，提高夏大豆生長發(fā)育期間的積溫，能夠改善其植株農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量構(gòu)成因子。王暢等[8]研究認(rèn)為，2個生態(tài)區(qū)大豆植株干物質(zhì)累積量與播種至開花期間的光熱資源利用效率呈極顯著正相關(guān)，而與開花至結(jié)莢期間光熱資源利用效率呈顯著正相關(guān)。李金花等[9]研究指出，隨著大豆播期的推遲，生育日數(shù)呈現(xiàn)縮短趨勢，蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)增加趨勢，脂肪含量呈現(xiàn)降低趨勢，但蛋脂總量變化不大。杜亞敏[10]研究了播期對春大豆的影響，結(jié)果表明，隨著播期的推遲春大豆干物質(zhì)積累量、光合勢、葉面積指數(shù)均呈現(xiàn)先升高后下降的變化趨勢，而成熟期春大豆籽粒占地上干物質(zhì)量的比例隨著播期的推遲下降顯著。前人研究多集中在[11-12]大豆農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀方面，而對河南省南部生態(tài)區(qū)有關(guān)播期對大豆干物質(zhì)生產(chǎn)、光合特性和品質(zhì)的影響研究甚少。

本研究通過對夏大豆進行分期播種，形成生育期間不同光、熱、水、氣等微生態(tài)環(huán)境，系統(tǒng)分析夏大豆干物質(zhì)生產(chǎn)、光合特性與品質(zhì)變化特征，以期探明不同播期條件下夏大豆干物質(zhì)生產(chǎn)、光合特性與品質(zhì)形成規(guī)律，為河南省大豆生態(tài)區(qū)適宜播期的選擇和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗在正陽縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局試驗地進行，地勢較為平坦，中上等肥力。質(zhì)地為粘壤，0～20 cm耕層土壤的有機質(zhì)20.51 g/kg，全氮8.90 g/kg，堿解氮74.06 mg/kg，有 效鉀91.37 mg/kg，有 效 磷39.54 mg/kg。前茬作物為小麥。

1.2 試驗材料

供試大豆品種為濮豆820，由濮陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育（國審豆20200030）。肥料為嘉旺牌大豆專用多肽全離子摻混肥料（營口嘉吉肥業(yè)有限公司生產(chǎn)），總養(yǎng)分≥48%，N-P2O5-K2O=13-25-10。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置5個播期，分別為S1（5月27日）、S2（6月5日）、S3（6月15日）、S4（6月25日）、S5（7月5日），S2處理與當(dāng)?shù)叵拇蠖钩Ｒ?guī)播種日期接近，作為對照。小區(qū)面積14.4 m2，隨機區(qū)組排列，行長6 m，行距40 cm，株距13.8 cm，6行區(qū)，3次重復(fù)，重復(fù)間走道1 m，四周設(shè)置2 m保護行。旋耕前施大豆專用復(fù)合肥450 kg/hm2，播種前澆水人工造足底墑。2020年按照試驗方案規(guī)定播期進行人工開溝點播，溝深5 cm，每穴3粒，定苗保留1株，每小區(qū)留苗密株18.0萬株/hm2。管理措施同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 干物質(zhì)積累量的測定分別于苗期、盛花期、盛莢期、鼓粒盛期、成熟始期各小區(qū)選取生長基本一致、具有代表性的植株5株，從大豆子葉節(jié)處截取地上部植株，105℃殺青0.5 h，干燥箱內(nèi)80℃烘干到恒質(zhì)量后，測定單株干物質(zhì)質(zhì)量。

1.4.2 葉面積指數(shù)（LAI）的測定采用文獻[13]的方法測定大豆葉面積，計算葉面積指數(shù)。

1.4.3 葉綠素相對含量（SPAD值）的測定在晴天的9：00—14：00，選取有代表性植株5株，避開大豆葉脈測定SPAD值。

1.4.4 蛋白質(zhì)和脂肪含量的測定考種后選取完整、無病斑、無蟲食大豆籽粒，采用DA7200多功能近紅外分析儀測定蛋白質(zhì)和脂肪含量，計算蛋脂總量。

1.4.5 農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的測定成熟期各小區(qū)連續(xù)選取有代表性植株10株，室內(nèi)考種測定株高、底莢高、有效分枝、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量，收獲中間2行進行測產(chǎn)，計算產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003對數(shù)據(jù)進行分析與作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 夏大豆干物質(zhì)積累量對播期變化的響應(yīng)

夏大豆產(chǎn)量是通過植株干物質(zhì)積累量形成的，播期變化對大豆干物質(zhì)積累產(chǎn)生一定的影響[10]。由圖1可知，夏大豆單株干物質(zhì)積累量隨著生育期的推進而逐漸增加，呈現(xiàn)倒“V”型變化曲線，鼓粒盛期達到最大值，成熟時又有所降低，可能與成熟時葉片及柄的脫落密切相關(guān)[14]。苗期單株干物質(zhì)積累量隨著播期的推遲呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，開花后則隨著播期的推遲呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。單株干物質(zhì)積累量苗期S1處理最低，CK最大，S1、S3、S4、S5處理比對照單株干物質(zhì)積累量分別降低37.31%、7.46%、14.93%、19.40%，S1處理降幅最大，可能與過早播種時氣溫較低不利于干物質(zhì)積累有關(guān)，比CK每延播10 d，單株干物質(zhì)積累量平均降低了6.47百分點。開花后隨著夏大豆植株生長其干物質(zhì)積累量快速升高，鼓粒盛期達最大值，之后又逐漸下降，單株干物質(zhì)積累量隨著播期的推遲呈現(xiàn)降低趨勢，干物質(zhì)積累量依次為S1＞S2（CK）＞S3＞S4＞S5，S1處理比對照增加了10.40%，S3、S4、S5處理比對照分別降低了7.22%、14.20%、23.13%，比CK每延播10 d，單株干物質(zhì)積累量平均降低了7.71百分點。成熟始期干物質(zhì)積累量S1處理比對照增加了9.05%，S3、S4、S5處理比對照分別降低了15.91%、23.28%、30.26%，比CK每延播10 d，單株干物質(zhì)積累量平均降低10.09百分點。說明早播及適宜播種有益于夏大豆開花后單株干物質(zhì)積累量的增加，為夏大豆高產(chǎn)的形成奠定重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖1 夏大豆干物質(zhì)積累量對播期變化的響應(yīng)Fig.1 The response of dry matter accumulation of summer soybean to the change of sowing date

2.2 夏大豆葉面積指數(shù)（LAI）對播期變化的響應(yīng)

葉面積指數(shù)可作為衡量作物群體生長發(fā)育狀況的關(guān)鍵指標(biāo)之一，其高低與最終產(chǎn)量的形成高度相關(guān)，作物產(chǎn)量在一定范圍之內(nèi)隨著葉面積指數(shù)的提高而增加[5]。從圖2可以看出，夏大豆不同播期處理葉面積指數(shù)的變化基本趨勢一致，隨著生育進程的持續(xù)推進呈現(xiàn)先增加后降低的拋物線型變化趨勢，苗期不同播期處理葉面積指數(shù)變化不明顯，開花后差異逐漸增大，隨著莢的出現(xiàn)至盛莢期差異達到最大，同時葉面積指數(shù)達到峰值，之后又緩慢降低。隨著播期的推遲，苗期葉面積指數(shù)呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，開花后則隨著播期的推遲呈現(xiàn)降低的趨勢，葉面積指數(shù)苗期S1處理最低，CK最大，S1、S3、S4、S5處理比 對 照 分 別 降 低了74.19%、12.90%、32.26%、41.94%，比CK每延播10 d，葉面積指數(shù)平均降低13.98百分點。開花后隨著夏大豆植株迅速生長、葉片的增加，葉面積指數(shù)也快速增加，盛莢期達最大值，之后又緩慢降低，葉面積指數(shù)隨著播期的推遲呈現(xiàn)降低的趨勢，依次為S1＞S2（CK）＞S3＞S4＞S5，S1處 理 比 對 照 增 加 了13.47%，S3、S4、S5處理比對照分別降低了23.91%、47.63%、59.58%，比CK每延播10 d，葉面積指數(shù)平均降低了19.86百分點。成熟始期葉面積指數(shù)S1處理比對照增加了61.73%，S3、S4、S5處理比對照分別降低了20.99%、48.56%、62.14%，比CK每延播10 d，葉面積指數(shù)平均降低了20.71百分點。夏大豆適早播種有益于增加開花后的葉面積指數(shù)，可形成合理的群體葉面積，晚播夏大豆不利于開花后維持較高葉面積指數(shù)，易產(chǎn)生早衰群體，葉面積較低。

圖2 夏大豆葉面積指數(shù)對播期變化的響應(yīng)Fig.2 The response of leaf area index of summer soybean to the change of sowing date

2.3 夏大豆葉綠素相對含量（SPAD值）對播期變化的響應(yīng)

細(xì)胞內(nèi)葉綠體作為植物光合作用場所，葉片內(nèi)葉綠素含量的高低對植物進行光合作用具有重要的影響[6]。由圖3可知，夏大豆葉綠素相對含量隨生育進程的推進呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，盛莢期達到最大峰值，之后又緩慢降低。苗期夏大豆葉片葉綠素相對含量隨播期的延遲呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，S3、S4處理比對照分別增加了4.23%、0.60%，S1、S5處理比對照分別降低了1.21%、3.32%，說明適期播種可以增加苗期夏大豆葉片葉綠素相對含量，因而能增加苗期夏大豆葉片的光合作用，早播或晚播均不利于提高葉片的葉綠素相對含量。到盛花期早播處理S1、S2葉片葉綠素相對含量迅速升高，晚播處理S4、S5葉綠素相對含量也在持續(xù)上升，可能與夏大豆?fàn)I養(yǎng)生長進入生殖生長群體自我調(diào)節(jié)有關(guān)，葉綠素相對含量S1處理比對照增加了9.73%，而S3、S4、S5處理比對照分別降低了17.48%、2.85%、12.30%。生育后期鼓粒至成熟始期時夏大豆葉片葉綠素相對含量隨播期的延遲則呈現(xiàn)出逐漸降低趨勢，葉綠素相對含量處理S1＞S2（CK）＞S3＞S4＞S5，鼓粒盛期S1處理比對照增加了5.42%，而S3、S4、S5處理比對照分別降低了14.08%、16.61%、22.38%，每晚播10 d葉片葉綠素相對含量平均下降7.46百分點；成熟始期S1處理比對照增加了9.32%，而S3、S4、S5處理比對照分別降低了21.08%、24.86%、65.54%，每晚播10 d葉片葉綠素相對含量平均下降21.85百分點，說明播種越晚生育后期葉綠素相對含量下降幅度越明顯，早播有利于夏大豆葉片葉綠素相對含量保持較高水平，穩(wěn)定期也較長，能夠促進葉片進一步生長發(fā)育，延緩夏大豆生育后期的葉片衰老及脫落，提高葉片有效光合作用，可以增加夏大豆的干物質(zhì)積累及籽粒充實灌漿，為大豆高產(chǎn)奠定重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖3 夏大豆葉綠素相對含量對播期變化的響應(yīng)Fig.3 The response of chlorophyll relative content of summer soybean to the change of sowing date

2.4 夏大豆品質(zhì)對播期變化的響應(yīng)

從表1可以看出，夏大豆蛋白質(zhì)含量及脂肪含量對播期變化的響應(yīng)差異達顯著水平，蛋脂總量差異不明顯，蛋白質(zhì)含量隨著播期的推遲呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，而脂肪含量則表現(xiàn)出相反的趨勢，隨著播期的推遲呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢。S1處理比對照蛋白質(zhì)含量降低了0.28百分點，脂肪含量增加了0.16百分點，S3、S4、S5處理比對照的蛋白質(zhì)含量分別增加了0.29、1.07、1.58百分點，脂肪含量分別降低了0.75、1.14、1.81百分點，蛋脂總量變化幅度為60.49%～60.95%，對照最高。說明早播有利于夏大豆脂肪含量的提高，晚播則有利于夏大豆蛋白質(zhì)的累積。

表1 夏大豆品質(zhì)對播期變化的響應(yīng)Tab.1 The response of summer soybean quality to the change of sowing date %

2.5 夏大豆產(chǎn)量性狀對播期變化的響應(yīng)

夏大豆產(chǎn)量及其構(gòu)成因素對播期變化的響應(yīng)差異達顯著水平。從表2可以看出，株高、有效分枝、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量及產(chǎn)量均隨播期的推遲呈現(xiàn)降低的趨勢，而底莢高則隨播期的推遲呈現(xiàn)升高的趨勢。不同播期下產(chǎn)量性狀變幅分別為株高78.8～87.6 cm、底莢高20.1～24.7 cm、有 效 分 枝0.7～2.5個、單 株 莢 數(shù)30.6～42.0莢、單株粒數(shù)56.3～81.1粒、單株粒質(zhì)量10.64～18.19 g、百粒質(zhì)量21.26～22.90 g。S1處理比對照的株高、有效分枝、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量分別增加了1.62%、31.58%、4.22%、9.89%、13.90%、1.15%，S3、S4、S5處理株高比對照分別降低了0.81%、4.41%、8.58%，底莢高分別增加了-4.29%、7.14%、17.62%，有效分枝分別降低了42.11%、36.84%、63.16%，單株莢數(shù)分別降低了8.44%、9.68%、24.07%，單株粒數(shù)分別降低了1.76%、7.05%、23.71%，單株粒質(zhì)量分別降低了7.64%、13.46%、33.38%，百粒質(zhì)量分別降低了4.02%、3.49%、6.10%，說明適時早播更有益于產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量之間的協(xié)同關(guān)系，莢與粒較多，單株粒質(zhì)量與百粒質(zhì)量較大，對夏大豆最終產(chǎn)量的形成具有決定作用。早播S1處理產(chǎn)量最高，其次是S2處理，晚播S5處理產(chǎn)量最低，產(chǎn)量對播期變化的響應(yīng)幅度為1 984.07～3 153.09 kg/hm2，S1處理比對照產(chǎn)量增產(chǎn)了14.15%，S3、S4、S5處理比對照產(chǎn)量分別降低了8.18%、13.81%、28.17%，每晚播10 d產(chǎn)量平均降低了9.39百分點，說明適期 早播有利于夏大豆產(chǎn)量性狀的改善及產(chǎn)量的提高。

表2 夏大豆產(chǎn)量性狀對播期變化的響應(yīng)Tab.2 The response of summer soybean yield traits to the change of sowing date

3 結(jié)論與討論

夏大豆干物質(zhì)累積量的高低及其動態(tài)變化的過程可評價不同生育時期夏大豆生育速率、光合作用的強弱與籽粒最終產(chǎn)量水平[15]。前人研究表明，遲播與正常播期相比使大豆?fàn)I養(yǎng)生長期縮短，光合時間減少，導(dǎo)致營養(yǎng)生長和生殖生長之間比例產(chǎn)生失調(diào)，單株干物質(zhì)積累量表現(xiàn)出降低的趨勢[16]。本研究表明，夏大豆單株干物質(zhì)積累量隨著生育期的推進而逐漸增加，呈現(xiàn)倒“V”型變化趨勢，鼓粒盛期達到最大值，成熟時又有所降低；苗期單株干物質(zhì)積累量隨著播期的推遲呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，開花后則隨著播期的推遲呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，早播及適宜播種有益于夏大豆開花后單株干物質(zhì)積累量的增加，這與徐婷[15]結(jié)論相一致。

葉片是大豆光合作用的重要場所，張富厚等[17]研究認(rèn)為，葉面積指數(shù)的高低與持續(xù)時間將直接影響至葉片光合性能，鼓粒至成熟前較高的葉面積指數(shù)是確保大豆高產(chǎn)的前提。孫貴荒等[18]研究指出，大豆葉面積指數(shù)隨播種期的推遲呈遞減趨勢，這與本研究結(jié)論基本一致，葉面積指數(shù)隨著生育進程的持續(xù)推進呈現(xiàn)先增加后降低的拋物線型變化趨勢，苗期不同播期處理葉面積指數(shù)變化不明顯，開花后差異逐漸增大，隨著莢的出現(xiàn)盛莢期差異達到最大，同時葉面積指數(shù)達到峰值，之后又緩慢降低，隨著播期的推遲，苗期葉面積指數(shù)呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，開花后則隨著播期的推遲呈現(xiàn)降低的趨勢，表明夏大豆適早播種有益于增加開花后的葉面積指數(shù)，可形成合理的群體葉面積，晚播夏大豆不利于開花后維持較高葉面積指數(shù)，易產(chǎn)生早衰群體葉面積較低。

前人有關(guān)夏大豆葉綠素相對含量研究表明，葉片葉綠素含量的多少和光合速度以及大豆產(chǎn)量均顯著相關(guān)[15]。本研究表明，苗期夏大豆葉片葉綠素相對含量隨播期的延遲呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，鼓粒至成熟始期時夏大豆葉片葉綠素相對含量隨播期的延遲則呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，這與高永剛等[5]研究結(jié)果存在一定差異，可能與試驗地域、生態(tài)環(huán)境、當(dāng)?shù)貧夂?、試驗品種特性及生育時段等條件差異導(dǎo)致。

李金花等[9]研究了播期對大豆品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，蛋白質(zhì)含量隨播種期的延遲而升高，脂肪含量則隨播種期的延遲而降低。薛紅[19]研究表明，播期對大豆品質(zhì)成分的影響程度為蛋脂總量＞蛋白質(zhì)含量＞脂肪含量。本試驗夏大豆蛋白質(zhì)含量及脂肪含量對播期變化的響應(yīng)差異達顯著水平，蛋脂總量差異不明顯，蛋白質(zhì)含量隨著播期的推遲呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，而脂肪含量則表現(xiàn)出相反的趨勢，隨著播期的推遲呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，表明早播有利于夏大豆脂肪含量的提高，晚播則有利于夏大豆蛋白質(zhì)的累積，與李金花等[9]、陳立君[20]研究結(jié)論相同。

李金花等[21]研究認(rèn)為，大豆有效分枝、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒質(zhì)量及產(chǎn)量均隨播期的推遲而降低，株高變化不明顯，底莢高有升高趨勢，與本研究結(jié)果相同，株高、有效分枝、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量及產(chǎn)量均隨播期的推遲呈現(xiàn)降低的趨勢，而底莢高則隨播期的推遲呈現(xiàn)升高的趨勢。因此，本生態(tài)區(qū)夏大豆適宜播期為5月27日至6月5日，在增加夏大豆產(chǎn)量的同時又能夠提高品質(zhì)。