種植密度和噴施乙烯利對大豆產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

屈洋 馬雯 劉曉婷 薛玉瑩 王可珍

摘要 為了解種植密度和噴施乙烯利對大豆產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以提高大豆高密度種植下的產(chǎn)量。本試驗以寶豆10號為材料，設(shè)置了4個栽培密度：22.5萬株/hm2（D1）、24.0萬株/hm2（D2）、25.5萬株/hm2（D3）和27.0萬株/hm2（D4），于大豆4～5片復(fù)葉期設(shè)置噴施清水（E0）和稀釋500倍乙烯利（E1）處理，研究種植密度和乙烯利對大豆光合特性、產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，較高種植密度下（D3、D4），E1處理的大豆葉片SPAD值和Pn優(yōu)于E0處理；E1處理的株高、節(jié)間長較E0處理有所降低；E1處理的產(chǎn)量水平較E0處理分別提高6.51%和30.19%。大豆品質(zhì)性狀方面，噴施乙烯利對籽粒的粗蛋白含量的影響存在統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）；種植密度對大豆籽粒粗蛋白質(zhì)、粗脂肪和異黃酮含量的影響存在統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。綜合來看，寶豆10號種植密度為27.0萬株/hm2時噴施乙烯利可改善葉片的光合性能和莖稈性狀，其產(chǎn)量最高。

關(guān)鍵詞 種植密度；乙烯利；大豆；凈光合速率；粗蛋白含量；大豆產(chǎn)量

中圖分類號 S565.1；Q946.885? ?文獻標(biāo)志碼 A

文章編號 1007-7731（2024）09-0020-05

Effects of planting density and spraying ethylene on soybean yield and quality

Abstract Understand the effects of planting density and spraying ethylene on soybean yield and quality to increase the yield of soybean under high-density cultivation. This study used Baodou 10 as the experimental material and set four cultivation densities： 225 000 plants/hm2 （D1）， 240 000 plants/hm2 （D2）， 255 000 plants/hm2 （D3）， and 270 000 plants/hm2 （D4）. Water （E0） and diluted 500 times ethylene （E1） were sprayed during the compound leaf stage of 4-5 soybean leaves to study the effects of planting density and ethylene on soybean photosynthetic characteristics， yield， and grain quality. The results showed that under higher density planting （D3， D4），the SPAD value and Pn of soybean leaves treated with E1 were better than those treated with E0; The plant height and internode length of E1 treatment decreased compared to E0 treatment; The yield level of E1 treatment increased by 6.51% and 30.19% compared to E0 treatment， respectively. In terms of soybean quality traits， the effect of spraying ethephon on the crude protein content of seeds was statistically significant （P<0.01）， while the effect of planting density on the crude protein，crude fat，and isoflavone content of soybean seeds was statistically significant （P<0.01）. Overall， when the planting density of Baodou 10 was 270 000 plants/hm2， spraying ethephon could improve the photosynthetic performance of leaves and stem traits， resulting in the highest yield.

Keywords planting density; ethephon; soybean; net photosynthetic rate; crude protein content;? soybean yields

大豆是重要油料作物和高蛋白作物之一，黃淮海等地區(qū)是大豆生產(chǎn)的主要區(qū)域之一。為促進大豆產(chǎn)能提升，生產(chǎn)上提出了增加種植密度、增強肥水管理等一系列舉措。其中，種植密度需要根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境等合理安排，過高密度種植可能導(dǎo)致大豆發(fā)生倒伏，影響大豆產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，提高高密度種植條件下大豆的抗倒伏能力是促進大豆單產(chǎn)提升的措施之一。研究表明，隨著種植密度的升高，大豆株高、底莢高升高，產(chǎn)量構(gòu)成因子呈現(xiàn)減少趨勢[1]。合理的作物種植密度是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，在高密度種植條件下，群體數(shù)量較多，植株群體的增加量可在一定程度上彌補產(chǎn)量構(gòu)成因子的減少量，促使莢、粒和植株協(xié)調(diào)發(fā)展，最終提高產(chǎn)量[2]。但是隨著種植密度的增加，大豆群體可能出現(xiàn)郁閉，導(dǎo)致大豆植株對光、熱和水資源的競爭加劇，根系發(fā)育不良，秕莢增多，進而發(fā)生倒伏[3]。即種植密度過高可能發(fā)生倒伏，種植密度過低不利于群體形成，均無法形成較高的產(chǎn)量[4-5]。乙烯利是一種廣泛應(yīng)用于作物密植抗倒伏和增產(chǎn)的植物生長調(diào)節(jié)劑[6]，能通過降低作物的重心、促進根系發(fā)育來提高作物抗倒伏能力[7]。研究表明，噴施乙烯利可適當(dāng)調(diào)節(jié)大豆株高和植株長勢，最終提高大豆產(chǎn)量[8]，同時噴施乙烯利可使作物的莖稈強度和木質(zhì)素的代謝能力增強，提高作物的抗倒伏能力[9-10]。本研究設(shè)置了不同大豆種植密度，研究乙烯利對大豆生長發(fā)育的影響，探討高密度種植條件下，乙烯利調(diào)控大豆光合特性、產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)的效應(yīng)，為大豆高密度種植和單產(chǎn)提升提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本情況

試驗于2022年在寶雞市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院岐山縣劉家塬試驗基地進行（34°27′N，107°39'E，平均海拔669.6 m）。該地區(qū)屬大陸性季風(fēng)半濕潤氣候，四季冷暖干濕分明，年均日照2 066.6 h，年均氣溫11.9 ℃，年均降水631.4 mm，年均無霜期209 d。供試土壤為黏壤土，耕層（0～20 cm）土壤養(yǎng)分含量：有機質(zhì)18.93 g/kg、全氮0.61 g/kg、堿解氮75.90 mg/kg、速效磷19.73 mg/kg、速效鉀171.6 mg/kg以及pH值8.55。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 試驗材料? 參試大豆品種為寶豆10號，屬中熟大豆品種，亞有限結(jié)莢習(xí)性，株高中等，來自寶雞市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院豆類研究室。乙烯利（濃度40.0%）購自當(dāng)?shù)剞r(nóng)資市場。

1.2.2 試驗方法? 試驗采用二因素裂區(qū)試驗設(shè)計，隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)長×寬為2 m × 6 m，面積12 m2。主處理為乙烯利噴施，在大豆4～5片復(fù)葉期設(shè)置噴清水（E0）和噴施稀釋500倍的乙烯利（E1）處理。副處理為種植密度，分別設(shè)置4個大豆種植密度：22.5萬株/hm2（D1），24.0萬株/hm2（D2），25.5萬株/hm2（D3）和27.0萬株/hm2（D4）。

1.3 試驗管理

基肥結(jié)合整地施入，施三元復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=18∶18∶18）300 kg/hm2。第1片復(fù)葉展開后分小區(qū)定植到留苗密度，生育期間遇旱及時灌溉，花莢期防蟲，其他田間管理方式等同于當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 植株光合特性? 葉綠素相對含量（SPAD值）測定：利用葉綠素儀（SPAD-502plus）在花期、莢期和鼓粒期選擇生長發(fā)育一致、葉片無破損的植株冠層葉片，每小區(qū)選取5株代表性植株，測定每個葉片中心點，每片葉測量3次，取平均值。凈光合速率（Pn）測定：選擇晴朗無云天氣，在9：00—11：00利用便攜式光合測定系統(tǒng)（TARGAS-1）測定大豆冠層葉片的光合性能，于花期、莢期和鼓粒期選擇生長發(fā)育一致、葉片無破損的植株冠層葉片重復(fù)測量3次，取平均值。

1.4.2 農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量? 在大豆成熟后，每小區(qū)收取中間3行進行測產(chǎn)，同時每小區(qū)從中間1行隨機連續(xù)選取10株進行室內(nèi)考種，主要測定株高、節(jié)間長和百粒重。產(chǎn)量各小區(qū)單獨收獲測產(chǎn)，按13%含水率折合計算。

1.4.3 大豆籽粒品質(zhì)? 收獲后，測定各處理大豆籽粒的粗蛋白含量、粗脂肪含量和異黃酮含量，采用多功能全光譜近紅外光譜分析儀（DA7250）進行測定，隨機選取3次定量樣品（小樣品盤44 cm2），每個樣品測量3次，取平均值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016軟件進行數(shù)據(jù)處理及圖表制作，DPS 7.05軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析（Duncan法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對大豆光合特性的影響

2.1.1 葉綠素相對含量（SPAD值）? 各生育時期不同處理大豆的SPAD值如表1所示。隨著種植密度的增加，E0處理的大豆葉片SPAD值呈下降趨勢，E1處理的大豆葉片SPAD值隨密度變化不明顯。如表1所示，噴施乙烯利對鼓粒期大豆葉片的SPAD值影響存在統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），種植密度對花期大豆葉片的SPAD值影響存在統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。噴施乙烯利×種植密度對花期和莢期大豆葉片的SPAD值影響存在統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。在較低密度種植條件下（D1、D2），E1處理較E0處理的各時期葉片SPAD值有下降趨勢；在較高密度種植條件下（D3、D4），E1處理與E0處理的花期葉片SPAD值基本一致，莢期和鼓粒期有增加趨勢。

2.1.2 凈光合速率? 各生育時期不同處理大豆的Pn如表2所示。隨著種植密度的增加，E0處理的大豆葉片Pn整體呈下降趨勢。噴施乙烯利、種植密度和噴施乙烯利×種植密度均對各時期大豆葉片的Pn影響具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。在較低密度種植條件下（D1、D2），E1處理較E0處理的各時期葉片Pn有下降的趨勢；在較高密度種植條件下（D3、D4），E1處理較E0處理的各時期葉片Pn有提高趨勢。

2.2 不同處理對大豆農(nóng)藝性狀的影響

不同處理的大豆農(nóng)藝性狀如表3所示。隨著種植密度的增加，E0處理和E1處理的株高、節(jié)間長均呈上升趨勢。隨著種植密度的增加，E0處理的百粒重整體呈下降趨勢。由表3可知，噴施乙烯利、種植密度均對大豆株高、節(jié)間長和百粒重影響存在統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）；噴施乙烯利×種植密度對株高影響存在統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），對節(jié)間長、百粒重影響存在統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。

2.3 不同處理對大豆產(chǎn)量的影響

不同處理對大豆產(chǎn)量的影響如圖1所示。隨著種植密度的增加，E0處理的產(chǎn)量呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，E1處理的產(chǎn)量呈逐漸升高的趨勢。在較低密度種植條件下（D1、D2），E1處理的產(chǎn)量較E0處理分別降低19.10%和15.30%。在較高密度種植條件下（D3、D4），E1處理的產(chǎn)量較E0處理分別提高6.51%和30.19%。

2.4 不同處理對大豆籽粒品質(zhì)的影響

不同處理對大豆籽粒品質(zhì)的影響如表4所示。隨著種植密度的增加，E0處理和E1處理的粗蛋白含量呈先升高后下降趨勢。隨著種植密度的增加，E0處理和E1處理的粗脂肪含量變化不明顯，異黃酮含量整體呈升高趨勢。由表4可知，噴施乙烯利對粗蛋白的含量影響具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01），種植密度對粗蛋白、粗脂肪和異黃酮含量的影響均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01），噴施乙烯利×種植密度對粗蛋白含量的影響具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。

3 結(jié)論與討論

合理的群體結(jié)構(gòu)是大豆產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[11]，群體結(jié)構(gòu)影響大豆光合特性和干物質(zhì)生產(chǎn)能力[12]，過大或過小的群體結(jié)構(gòu)均不利于大豆產(chǎn)量的形成。生長調(diào)節(jié)劑可以一定程度上改善作物的生長發(fā)育和適應(yīng)逆境的能力[13]，有利于產(chǎn)量的形成。本研究結(jié)果表明，隨著種植密度的增加，乙烯利處理的大豆在較高密度條件下（D3、D4），其葉片的SPAD值下降不明顯，且莢期和鼓粒期的葉片SPAD值有所增加；同時，噴施乙烯利增加了高密度條件下（D3、D4）葉片的凈光合速率，表明噴施乙烯利可有效改善高密度種植條件下大豆葉片的光合性能。

合理密植是形成高產(chǎn)的基礎(chǔ)，合理密植可增加作物單位面積有效株數(shù)，進而提高產(chǎn)量。增密是大豆獲得高產(chǎn)的有效途徑之一，但是大豆產(chǎn)量與密度之間并非是完全直線相關(guān)關(guān)系。過大的種植密度可能導(dǎo)致田間郁閉、光合性能降低、病蟲害增加[14]、根系發(fā)育不良、莖稈變細[15]、底莢高度增加[16]和出現(xiàn)倒伏，進而產(chǎn)量和品質(zhì)下降[17]。噴施乙烯利可改善作物的生長和產(chǎn)量因素的構(gòu)成[18]。本研究結(jié)果表明，隨著種植密度的增加，噴施乙烯利處理較未噴施處理的株高、節(jié)間長降低，高密度條件下，噴施乙烯利與未噴施乙烯利的百粒重差距不明顯；噴施乙烯利一定程度降低了D1和D2處理的產(chǎn)量，增加了D3和D4處理的產(chǎn)量；不同種植密度條件下，噴施乙烯利對籽粒粗脂肪含量和異黃酮含量影響無統(tǒng)計學(xué)意義，對粗蛋白含量有一定的影響。在低密度條件下，噴施乙烯利處理的大豆產(chǎn)量降低，可能原因是乙烯利影響了植株的正常發(fā)育，導(dǎo)致其光合能力、百粒重下降，進而降低了籽粒庫容和庫活性[19]；在高密度種植下噴施乙烯利獲得了較高的產(chǎn)量，可能原因是乙烯利改善了高密度種植條件下大豆的莖稈特性，提高了抗倒伏能力，保證了單位面積的有效株數(shù)，一定程度上彌補了百粒重的降低，從而提高了產(chǎn)量[20]。同時，噴施乙烯利導(dǎo)致大豆籽粒的蛋白質(zhì)含量有所降低，這與舒凱等[21]的研究存在一定的差異，可能是乙烯利噴施的時間和作用的機制存在差異，影響了籽粒灌漿和干物質(zhì)的形成[22]。

本研究設(shè)置了不同的大豆種植密度，研究乙烯利對大豆生長發(fā)育的影響，探討不同密度種植條件下，乙烯利調(diào)控大豆光合特性、產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)的效應(yīng)。結(jié)果表明，較高種植密度下（D3、D4），E1處理的大豆葉片SPAD值和Pn優(yōu)于E0處理；E1處理的株高、節(jié)間長較E0處理有所降低；E1處理的產(chǎn)量較E0處理分別提高6.51%和30.19%。大豆品質(zhì)性狀方面，噴施乙烯利對籽粒的粗蛋白含量的影響存在統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01），種植密度對大豆籽粒粗蛋白、粗脂肪和異黃酮含量的影響存在統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。綜合來看，寶豆10號種植密度27.0萬株/hm2時噴施乙烯利可改善葉片的光合性能、莖稈性狀，產(chǎn)量最高。高密度種植條件下噴施乙烯利可促進大豆增強抗倒伏能力、提升光合性能，這種栽培措施可保證大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)，為大豆高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)栽培提供參考。

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