種植密度和灌水量對商豆151產量的影響

摘要 為探究大豆品種商豆151在豫東地區(qū)的高效栽培技術，開展田間試驗，設置3個種植密度（E1處理為18.0萬株/hm2、E2處理為22.5萬株/hm2、E3處理為27.0萬株/hm2）和3個灌溉定額（W1處理為70 mm、W2處理為100 mm、W3處理為130 mm），研究其對商豆151的水分利用效率和產量及構成因素的影響。結果表明，種植密度與灌水量均顯著影響商豆151產量，當種植密度為E3處理且灌溉定額為W1處理時，產量與水分利用效率均達最大值2 491.77 kg/hm2、8.27 kg/（hm2·mm）。方差分析結果表明，種植密度與灌水量及二者互作對單株莢數、單株粒數、單株粒重等產量性狀的影響均達到顯著水平。

關鍵詞 種植密度；灌水量；產量；商豆151

中圖分類號 S565.1 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2024）13-0027-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.13.007

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effects of Planting Density and Irrigation Amount on the Yield of Shangdou 151

ZOU Lu-yang， YAN Xiang-qian， FU Ru-hong et al

（Henan Shangqiu Academy of Agricultural and Forestry Sciences，Shangqiu，Henan 476000）

Abstract In order to explore the efficient cultivation techniques of soybean variety Shangdou 151 in the eastern region of Henan， field experiments were conducted. Three planting densities （180 000， 225 000， 270 000 plants/hm2） and three irrigation quotas （70， 100， 130 mm） were set up to investigate their effects on the water use efficiency， yield and composition factors of Shangdou 151. The results showed that both planting density and irrigation amount significantly affected the yield. When the planting density was E3 and the irrigation quota was W1， the yield and water use efficiency both reached the maximum values of 2 491.77 kg/hm2 and 8.27 kg/（hm2·mm）. The analysis of variance results showed that the effects of planting density， irrigation amount and their interaction on yield traits reached a significant level， such as pod number per plant， grain number per plant and grain weight per plant.

Key words Planting density;Irrigation volume;Yield;Shangdou 151

基金項目 現代農業(yè)產業(yè)技術體系建設專項（CARS-04-CES16）。

作者簡介 鄒露陽（1994—），女，河南商丘人，研究實習員，碩士，從事大豆育種與栽培技術研究。*通信作者，副研究員，從事大豆遺傳育種研究。

收稿日期 2023-07-25

大豆作為我國重要的糧油飼經濟作物，是重要的脂肪和蛋白質來源［1］。河南是我國商豆151主產區(qū)，大豆產量占全國5%左右，但近20年間大豆播種面積顯著降低［2］。大豆的品質和產量受遺傳控制，也受耕種條件和管理方式的影響［3-4］。已有研究表明，種植密度對大豆單位面積產量影響顯著，合理的種植密度可同時影響大豆單株生產潛力與植株群體產量［5］。大豆全生育期生長需要消耗大量水分［6］，而且大豆相較于其他作物水分利用效率較低，為提高產量及改善品質［7-8］，需保證合適的灌水量。

商豆151是商丘市農林科學院選育的高產商豆151品種，筆者以商豆151為試驗材料，研究不同種植密度和灌水量對其土壤水分利用效率和產量的影響，為豫東地區(qū)大豆高產栽培技術和科學灌水提供理論數據參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

田間試驗于2021年在河南省商丘市雙八鎮(zhèn)商丘市農林科學院試驗示范中心（34°53′N，115°72′E）進行。試驗地海拔49.2 m。商丘市地處河南省東部，屬于溫帶大陸性季風氣候，春季干旱夏季多雨，多年平均氣溫13.7～14.2 ℃，年降雨量平均值622 mm，日照時數2 212 h，無霜期為214 d，前茬作物為冬小麥。

1.2 試驗材料

供試品種是商豆151，為商丘市農林科學院2009年以商8480為母本、商8653為父本進行有性雜交，經系譜法選育而成的大豆新品種，屬高產、優(yōu)質、多抗、中熟大豆品種。

1.3 試驗設計

商豆151于2021年6月12日播種，2021年10月4日收獲。試驗選取種植密度和灌水量為試驗因素，采用雙因素完全隨機區(qū)組設計。種植密度設置3個水平：E1處理（18.0萬株/hm2）、E2處理（22.5萬株/hm2）和E3處理（27.0萬株/hm2），灌溉定額設置3個水平：W1處理（70 mm）、W2處理（100 mm）、W3處理（130 mm），共9個處理（W1E1、W1E2、W1E3、W2E2、W2E3、W2E1、W3E3、W3E1、W3E2），分別記為T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9處理。每個處理重復3次，設27個小區(qū)，各小區(qū)面積為28 m2（4 m×7 m），小區(qū)間設置0.5 m的人行道。采取人工播種，每穴播3粒，留2株苗。根據當地生產管理水平進行田間管理，各小區(qū)保持一致。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 土壤含水量。

播前至收獲每個關鍵生育均測定各小區(qū)土壤含水量。每小區(qū)隨機設置3個取樣點，用土鉆取0～100 cm土層土樣混勻后裝入鋁盒，用烘干法進行測定。

1.4.2 農田耗水量。

ETa＝P＋I＋ΔW

采用水量平衡法計算，式中：ETa為作物耗水量（mm），主要由植株蒸騰量與棵間蒸發(fā)量組成；P為降水量（mm）；I為灌溉量（mm）；ΔW為計算時段初與計算時段末土壤貯水的變化量。

1.4.3 土壤貯水量。

W＝0.1×r×v×h

式中：W為土壤貯水量（mm）；r為土壤質量含水量（%）；v為土壤平均干容重（g/cm3）；h為土層深度（cm）。

1.4.4 產量及其構成因素。

大豆成熟后測產，每小區(qū)隨機選擇10株植株進行考種，記錄每株的單株莢數、單株粒數、百粒重。各小區(qū)進行實收測產，3次重復平均值計為產量。

1.4.5 水分利用效率。

WUE = Y/ET

式中：Y為作物籽粒產量（kg）；ET為作物生育期耗水量（mm）。

1.5 數據分析

采用Microsoft Excel 2013和SPSS 15.0軟件進行數據處理與統計分析，用LSD 法進行差異顯著性檢驗（α=0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同密度與灌水量對商豆151耗水量的影響

表2列出了不同處理下商豆151貯水量和總耗水量情況。各個處理成熟期貯水量均高于播前貯水量，成熟期貯水量由高到低表現為T7處理＞T4處理＞T2處理＞T3處理＞T5處理＞T6處理＞T9處理＞T1處理＞T8處理，最大值為259.50 mm，最小值為221.26 mm。種植密度E1、E2條件下，隨灌水量增大，成熟期貯水量先增大后減小，灌水量為W2處理時成熟期貯水量最大；灌水量為W3處理時，隨種植密度的增大，成熟期貯水量增大。

各處理商豆151全生育期降雨量占比為27.34%～38.37%，灌水量占比為43.07%～61.58%。大豆全生育期總耗水量各個處理間有差異，T7、T8、T9處理的總耗水量顯著高于其他處理，表明灌水量是造成商豆151總耗水量差異的主要因素。對比T1、T6、T8處理可以看出，相同的種植密度下，隨灌水量的增大，總耗水量增加，降雨量占比減少；在W1、W2處理條件下，隨著種植密度的增大，總耗水量先減小后增大。

2.2 不同密度與灌水量對商豆151水分利用效率的影響

9個處理的水分利用效率由高到低表現為T3處理＞T2處理＞T5處理＞T4處理＞T1處理＞T7處理＞T9處理＞T6處理＞T8處理，最大值T3處理為8.27 kg/（hm2·mm），最小值T8處理為3.25 kg/（hm2·mm）。當灌水量相同時，T1、T2、T3處理的水分利用效率分別為5.08、8.07、8.27 kg/（hm2·mm），T3和T2處理較T1處理分別提高62.80%、58.86%，T2和T3處理間差異不顯著；T6、T4、T5處理的水分利用效率分別為4.29、6.13、6.18 kg/（hm2·mm），T5和T4處理較T6處理分別提高44.06%、42.89%，T4和T5處理間差異不顯著；T8、T9、T7處理的水分利用效率分別為3.25、4.91、5.03 kg/（hm2·mm），T7和T9處理較T8處理分別提高51.08%、54.77%，T7和T9處理間差異不顯著，這表明水分利用效率隨種植密度的增加而增加。

種植密度相同的條件下，密度為E1處理時，T1、T6、T8處理下水分利用效率排序為T1處理＞T6處理＞T8處理，T8處理較T6和T1處理分別降低24.24%、36.02%，各處理間差異顯著；密度為E2處理時，T2、T4、T9處理下水分利用效率排序為T2處理＞T4處理＞T9處理，T9處理較T4和T2處理分別降低19.90%、39.16%，各處理間差異顯著，這表明水分利用效率隨灌水量的增加而降低。

2.3 不同密度與灌水量對商豆151產量及其構成因素的影

響 由表3可知，各處理下商豆151單株莢數差異明顯。

當灌溉定額為W1、種植密度由E1提高到E3時，T1、T2、T3處

理下單株莢數排序為T1處理＞T2處理＞T3處理，T3處理較

T2和T1處理分別減少3.04%、19.88%；當灌溉定額為W2、種植密度由E1提高到E3時，T6、T4、T5處理下單株莢數排序為T6處理＞T4處理＞T5處理，T5處理較T4和T6處理分別減少4.61%、22.32%；當灌溉定額為W3、種植密度由E1提高到E3時，T8、T9、T7處理下單株莢數排序為T8處理＞T9處理＞T7處理，T7處理較T9和T8處理分別減少3.31%、25.28%。3個相同灌水量水平處理下，單株莢數均隨種植密

度的增大而減小，這可能是由于種植密度增大時，大豆受向陽性影響，地上植株的生長發(fā)育消耗了大量營養(yǎng)，使得大豆籽粒生長所需養(yǎng)分減少，從而單株莢數減少。當種植密度為

E1、灌溉定額由W1提高到W3時，T1、T6、T8處理下單株莢數排序為T1處理＞T6處理＞T8處理，T8較T6和T1處理分別減少4.95%、8.35%；當種植密度為E2、灌溉定額由W1提高到W3時，T2、T4、T9處理下單株莢數排序為T2處理＞T4處理＞T9處理，T9處理較T4和T2處理分別減少9.80%、14.29%；當種植密度為E3、灌溉定額由W1提高到W3時，T3、T5、T7處理單株莢數排序為T3處理＞T5處理＞T7處理。這表明種植密度相同時，單株莢數隨灌水量的增大而減少。單株粒數受不同灌水量和密度影響下的變化規(guī)律與單株莢數相同。

單株粒重受不同灌水量和密度影響下的變化規(guī)律與單株莢數和單株粒數不同，各處理間差異不明顯。灌溉定額為W1時，單株粒重隨著種植密度的增大而減??；灌溉定額為W2時，單株粒重隨著種植密度的增大表現為逐漸減??；灌溉定額為W3時，單株粒重隨著種植密度的增大表現為逐漸減小。

2023年，豫東地區(qū)氣溫較常年偏高5.97%，日照時數較常年減少16.37%，且生育期內降雨分布不均。9月持續(xù)出現陰雨天氣，此時正值鼓粒中后期至成熟期，商豆151長時間受低溫寡照影響，導致百粒重偏低，整體產量較往年減少。籽粒產量排序為T3處理＞T5處理＞T9處理＞T7處理＞T2處理＞T4處理＞T6處理＞T8處理＞T1處理，不同的灌水量水平處理下，均有中高密度處理的產量較大、低密度處理的產量較小的現象。T3處理籽粒產量最大，為2 491.77 kg/hm2，即種植密度為E3、灌溉定額為W1時能獲得最高產。

由表4可知，灌水量與種植密度互作對商豆151籽粒產量影響不顯著，除此之外種植密度與灌水量及二者互作對單株莢數、單株粒數、單株粒重等產量性狀的影響均達到顯著或極顯著水平。

3 結論

結果表明，不同處理下商豆151單株粒重差異不顯著，單株莢數和單株莢數變化規(guī)律相同，均隨種植密度和灌水量的增大而減小。種植密度為E3、灌溉定額為W1時能獲得最高產（2 491.77 kg/hm2）。籽粒產量在不同的灌水量水平處理下，均有中高密度處理的產量較大、低密度處理的產量較小的現象，這是因為大豆的籽粒產量是由群體產量構成，雖然種植密度較低時能獲得高產單株，但單位面積下植株數量

少會直接影響最終的產量，這與黃興軍等［9-12］研究結果相同。在E1、E2條件下，商豆151成熟期貯水量隨灌水量增大表現為先增大后減小，灌水量為W2處理時達到最大值；灌水量為W3處理時，隨種植密度的增大，成熟期貯水量逐漸增大。

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