種植模式與施磷深度對蠶豆群體冠層結構及其產量的影響

邵 揚，郭延平，馬玉華，何小琴，范建祥，馬 斌

(臨夏州農業科學研究院， 甘肅 臨夏 731100)

種植模式與施磷深度對蠶豆群體冠層結構及其產量的影響

邵 揚，郭延平，馬玉華，何小琴，范建祥，馬 斌

(臨夏州農業科學研究院， 甘肅 臨夏 731100)

在小區試驗與大田生產試驗條件下，采用三個種植密度(12 000株·667m-2，13 000株·667m-2，14 000株·667m-2)、兩個留苗方式(一穴單株,一穴雙株)及三個施磷深度(10 cm，15 cm，20 cm)處理，通過裂區試驗研究了高產蠶豆群體冠層結構指標及其對產量的影響，結果表明，13 000株·667m-2、15 cm施磷深度、雙株三角留苗種植模式下，盛花期蠶豆群體葉面積指數、葉綠素SPAD值，主根長均維持在較高水平，冠層結構較優，產量最高，達到275.2 kg·667m-2；生產試驗顯示，“一穴雙株”能有效提高蠶豆結莢率，提高產量，較常規栽培增產14%以上。提出以“深松增密，減穴加距，中層施磷”為主要內容的蠶豆高產栽培技術。

蠶豆；冠層結構；種植模式；施磷深度；產量

蠶豆是我國主要的雜糧作物之一，其獨特的養地效果在北方農牧交錯地帶農業生產中發揮著重要作用，一直受到蠶豆研究者的重視。蠶豆產量是指在群體條件下所獲得的產量。研究發現，作物產量的形成主要來自葉片的光合作用積累，其生產力的形成受群體冠層結構的影響[1]，因此構建高效的作物群體冠層結構，有利于群體對光能利用和群體的通風透光，對高產具有重要作用[2]，作物生產中常通過種植方式的改變調節株型等改善群體冠層結構，提高群體產量[3]。王俊秀[4]等研究高產玉米群體時發現葉面積指數大、葉片功能期長、葉傾角小、株型緊湊是構建高效群體的重要因素，群體冠層合理，產量較高。

磷作為作物生長的重要元素，對根系生長發育和形態有重要影響[5-8]。研究發現，較多的磷肥能促進蠶豆結瘤并保持較高固氮酶活性；大豆中研究發現，磷肥能增加根瘤數目，植株固氮能力較強[9-11]。

蠶豆是全冠層具有生產力的作物，盛花期是群體最郁蔽的時期，此時期冠層結構對結莢有顯著的影響，也是產量形成的關鍵時期。調查發現，當前蠶豆生產中種植密度偏小，耕層過淺，土壤緊實，淺層施磷等粗放耕作是影響高效群體冠層結構、限制產量的重要因素，本文旨在研究不同種植方式與施磷深度條件下，盛花期蠶豆群體冠層結構指標的變化規律，為構建蠶豆高效冠層結構、提高群體產量提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗在總結蠶豆栽培技術的基礎上，2015年在曾家村試驗田開展小區試驗，在和政縣買家集鎮，臨夏縣掌子溝鄉，康樂縣八松鄉開展多點生產試驗。試驗田地平整，肥力均勻，土壤類型為黃壤土。試驗地0～20 cm土層pH值7.8，含堿解氮55.2～93 mg·kg-1，有機質1.33%～1.76%，速效磷70.2～73.3 mg·kg-1，速效鉀112～154 mg·kg-1；供試品種為臨夏州農科院選育的蠶豆品種臨蠶6號，該品種生育期125 d左右，株高100～150 cm，淺紫花，橢圓葉，無限結莢習性，耐根腐病，抗葉部病害，適宜在甘肅、青海、四川等春蠶豆主產區種植。

1.2 試驗設計

試驗為寬窄行種植，寬行距40 cm，窄行距20 cm，采用裂裂區設計，主區種植密度分別為：12 000株·667m-2，13 000株·667m-2，14 000株·667m-2，分別用A1，A2，A3表示；副區留苗方式分別為：一穴單株留苗(每穴一株，同一密度處理每行株距相同)，一穴雙株三角留苗(每穴兩株，同一穴內兩株株距小于1.5 cm，每兩行間穴距采用三角形種植)，分別用B1，B2表示；副副區為施磷深度，分別為10 cm、15 cm、20 cm，分別用C1、C2、C3表示。每小區種植10行，小區長5 m，寬3 m；A1～A3處理，株距依次為13.9、12.8、11.9 cm；雙株留苗處理時穴距在單株穴距基礎上依次加倍，即為27.8、25.6、23.8 cm。共18個處理，重復3次。施肥及其它田間管理同一般高產田。生產試驗按照15 cm深度施磷，一穴雙株三角留苗種植，對照為農戶常規種植方法(等行距單株留苗，地表撒施磷肥)。種植示意圖如圖1所示。

1.3 測定指標與方法1.3.1 葉面積指數 采用紙樣稱重法測定，葉面積指數(LAI)=單位土地上的總葉面積/單位土地面積。1.3.2 葉綠素SPAD值 葉綠素SPAD值采用SPAD502葉綠素測定儀測定，在盛花期選取具有代表性植株5株，分別測定其中、上、下部葉片葉綠素SPAD值，取其平均數。

1.3.3 主根長 每小區挑選長勢一致，有代表性的植株5株，測定其主根長度，取其平均數。

1.3.4 冠層結構 冠層結構指標采用TOP-1300植物數字式冠層結構分析儀測定，測定時期為盛花期。每處理選取4點，寬窄行包括2個寬行點和2個窄行點，選擇陰天或多云天氣于早晨或傍晚測定，以減少太陽光的干擾。將安裝有魚眼探頭的觀測棒分別定點在行間和株間中央，距地表約1 cm，調整水平，從計算機顯示屏上觀察，當無人影等其它外界影響時開始拍照。通過計算機進行圖像數字化處理，得到平均葉簇傾斜角度(mean leaf inclination angle，MLIA)、消光系數(extinction coefficient，EC)、散射輻射透過系數(transmission coefficient for diffuse penetration，TCDP)等參數，取4點的平均值作為該處理冠層結構特征參數結果。

1.3.5 考種及測產 收獲時，每小區挑選5株代表性的植株，測定株高、始莢高度、始莢節數、單株結莢數、莢粒數、產量。

1.4 數據處理與分析

文中所有圖表均采用Excel制作，數據分析采用Excel軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同群體葉面積指數的變化

圖2所示，葉面積指數隨著施磷深度的增加出現先增后降的趨勢。同一施磷深度下，葉面積指數隨著密度的增大而增大，留苗方式上表現為一穴雙株三角留苗大于一穴單株留苗，C2A2B2種植模式下葉面積指數最大，達到0.79。方差分析表明，葉面積指數在施磷深度上差異顯著。由此說明，中層施磷條件下，采用雙株三角留苗能有效增加群體葉面積指數，在蠶豆生育關鍵時期，蠶豆群體保持較大葉面積指數，增加光合源，這對增加群體光合同化物質積累，增加群體產量具有重要意義。

2.2 不同群體葉綠素SPAD值的變化

圖3所示，葉綠素SPAD值隨著施磷深度的增加出現先增加后降低的趨勢，同一深度下，隨著密度增大而減小，留苗方式上表現為雙株三角留苗大于單株留苗。方差分析表明，C1處理與C2、C3處理差異顯著，C2與C3處理間差異不顯著，密度間差異在0.05水平上差異顯著。由此說明，通過密度、施磷深度與留苗方式的調節可有效改變群體葉片葉綠素SPAD值，通過種植方式與施磷深度的調節，能夠延長蠶豆群體葉片保綠期，延緩植株葉片衰老，延長葉片光合時間，在蠶豆獲得高產的過程中有較大的意義。

2.3 不同群體主根長的變化

圖4所示，同一施磷深度下，隨著密度的增加，主根長表現為增加的趨勢，同一密度種植條件下，隨著施磷深度的增加主根長表現為先增加后遞減的趨勢，留苗方式上表現為雙株三角留苗大于單株留苗，各個處理條件下，C2A2B2種植模式下主根長最長，達到26.5 cm；方差分析表明根長在施磷深度上差異顯著，其它處理差異不顯著。由此說明，在15 cm施磷深度下能顯著增加蠶豆群體主根長，群體根系較發達，能夠有效提高群體對養分的吸收能力，提高蠶豆群體養分利用效率，是蠶豆群體獲得高產的重要保證。

2.4 不同群體冠層指標的變化

2.4.1 不同群體平均葉簇傾斜角的變化 圖5所示，平均葉簇傾角在施磷深度、密度上表現為先增加后降低的趨勢，同一深度下，留苗方式上表現為單株留苗大于雙株三角留苗。方差分析表明，平均葉傾角在施磷深度上差異顯著。這種變化說明，雙株三角留苗對冠層太陽光輻射的削弱能力比單株留苗弱，造成漏光損失，但可以改善后期群體的受光環境，在15 cm施磷深度下植株生長旺盛，平均葉傾角較大，能夠截獲更多太陽能，提高單位土地面積光能的利用率，增加光合同化物質積累，對提高群體產量具有重要意義。

圖2 不同群體葉面積指數的變化

圖3 不同群體葉綠素SPAD值的變化

圖4 不同群體主根長的變化

圖5 不同群體平均葉簇傾斜角的變化

2.4.2 不同群體散射輻射透過系數的變化 圖6所示，散射輻射透過系數隨著施磷深度的增加減小，留苗方式上表現為單株留苗大于雙株三角留苗。說明高密度能使群體葉片截獲更多的光能而避免漏光損失，有助于葉片的光合作用。群體散射輻射系數表明寬窄行雙株種植雖然造成了漏光損失，但可以改善中、下部葉片受光環境，能夠有效解決中、下部葉片因光饑餓而造成的早衰，有效延長了中、下部葉片的功能期，在高密度下采用寬窄行雙株留苗種植對蠶豆高產栽培具有重要意義。

2.4.3 不同群體消光系數的變化 由表1可知，群體消光系數隨在天頂角7.5°～67.5°內隨天頂角的增加呈增加的趨勢。各處理群體消光系數在天頂角7.5°～67.5°范圍內表現為隨著種植密度、施磷深度的增加呈逐漸增大的趨勢。由此說明，隨著密度的增大，葉片互相遮蔭，對光照削弱能力強。這說明隨著種植密度的增加群體冠層對光能的截獲率逐漸增加。一穴單株的截獲率大于一穴雙株栽培。說明寬窄行雙株不利于冠層對光的截獲，但這可以使冠層結構疏朗，中、下層光照條件得到改善，更有利于蠶豆植株生長，在高密度栽培中具有重要意義。

圖6 不同群體散射輻射透過系數的變化

表1 不同群體天頂角的變化

注：不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著，下同。

Note: The different small letters indicate the significant difference at 5% level, the same as below.

2.5 不同群體產量及其構成因素的變化

由表2可知，隨著密度的增加，株高、始莢高度、始莢節數逐漸增大，留苗方式上表現為雙株留苗小于單株留苗，同一種植密度下，施磷深度上表現為隨著施磷深度的增加先增加后降低；單株結莢數、莢粒數表現為隨著密度的增加逐漸降低，同一施磷深度下，雙株留苗大于單株留苗， 產量結果表明， 隨著密度的增加先增后降， 這與單株結莢數、莢粒數表現不一致， 這說明適當增加密度時， 群體的增加對產量的貢獻大于個體產量增加對群體產量的貢獻， 試驗結果顯示在A2密度下C2處理產量最高， 達到275.2 kg·667m-2。

2.6 多點生產試驗結果

表3表明，通過15 cm深度施磷，一穴雙株三角留苗種植，較農戶常規種植明顯增產，三點平均產量達到4 559 kg·hm-2，較對照平均增產14.5%，由此說明，通過中層施磷，一穴雙株三角留苗處理能有效增加群體產量，是蠶豆高產高效栽培的重要技術途徑。

3 討 論

合理的群體冠層結構和較高的葉面積指數是提高光能利用率，獲得高產的重要條件[12],研究發現,通過密度、種植方式的調節，構建群體高效冠層，在作物產量形成的關鍵時期保持較高的生產效率是群體高產的基礎[13-15]。本試驗表明，在13 000株·667m-2、15 cm施磷深度、雙株三角留苗種植模式下，盛花期蠶豆群體葉面積指數、葉綠素SPAD值，主根長均維持在較高水平，產量最高，這種變化與玉米等作物中的研究結果一致[16-17],說明在此處理條件下，蠶豆群體冠層結構合理，有較高的群體生產效率。平均葉簇傾斜角在C2處理下較大，可能是蠶豆群體能捕獲更多光能以及群體生長旺盛和植株自我調節的結果，這與王俊秀[4]在高產玉米群體中研究的結果有出入；張瑜等[18]通過磷脅迫蠶豆試驗研究發現，低磷脅迫導致蠶豆根半徑減小，根長增加，但本試驗研究發現中層施磷條件下，蠶豆根長增加，說明磷肥與根接觸緊密，能促進蠶豆根系生長，試驗中主根長變化與其研究結果有出入；本試驗研究春蠶豆不同密度、施磷方式及留苗方式對群體冠層結構及產量的影響，通過調查、小區試驗及多點生產試驗表明，13 000株·667m-2、15 cm施磷深度、雙株三角留苗種植模式下，盛花期蠶豆群體葉面積指數、葉綠素SPAD值，主根長均維持在較高水平，冠層結構較優，產量最高，達到275.2 kg·667m-2；生產試驗顯示，“一穴雙株”能有效提高蠶豆結莢率，提高產量，較常規栽培增產14%以上。總結出“深松增密，減穴加距，中層施磷”是蠶豆高產高效栽培的主要技術手段，發現春蠶豆在高密度條件下，雙株三角留苗處理雖然造成漏光損失，但增加了群體的通風透光能力，提出在蠶豆生產中，通過“深松增密、減穴加距、中層施磷”等手段調節群體冠層結構，是蠶豆高產群體構建的重要途徑，對蠶豆高產高效栽培具有重要意義。因此，在國家提出“改玉米連作為糧豆輪作[19]”的背景下，增強蠶豆高產高效栽培理論研究對輪茬養地、取得蠶豆在高寒山區農牧交錯地帶高產、穩產具有十分重要的作用，但本研究是在調查的基礎上，通過一年的小區試驗與多點生產試驗中得出的結論，今后對蠶豆群體高產高效冠層構建還需要進行進一步驗證。

表2 不同群體產量及其構成因素的變化

表3 生產試驗結果

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Effectofdifferentcropsystemsandphosphorusplacementdepthonthecanopystructureandproductionoffababean

SHAO Yang， GUO Yan-ping， MA Yu-hua， HE Xiao-qin， FAN Jian-xiang， MA Bin

(LinxiaAcademyofAgriculturalSciences,Linxia,Gansu731100，China)

Effect of crop systems and phosphorus placement on the canopy structure and production of faba bean were studied using plot and field experiments of three population densities (12 000 plants·667m-2, 13 000 plants·667m-2, 14 000 plants·667m-2), two patterns of seeding (plant per spot, 2 plants per spot) and three phosphorus placement depths (5 m,10 cm, and 20 cm). The results showed that high yield were obtained under 15cm phosphorus depth, 1.3×104plants·667m-2and wide-narrow row with 2 plants per spot. Under this pattern, leaf area index, chlorophyll SPAD value and taproot length remained higher until flowering. Increasing plant spacing by decreasing unit area increased pod retention rate and yield, with the treatment yield being higher.

faba bean； canopy instruction； crop systems； phosphorus depth； yield

1000-7601(2017)03-0038-05doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2017.03.06

2016-05-16

：2017-03-05

：臨夏州科技計劃支撐項目(2013-N-2-002，2015-N-5-001)；現代農業產業技術體系資金支持(CARS-09-Z23)

邵 揚(1987—)，男，甘肅會寧人，碩士，助理研究員，從事蠶豆育種與高產高效栽培工作。E-mail：shaoyang1201@163.com。

郭延平(1964—)，男，甘肅臨夏人，副研究員，主要從事蠶豆育種與栽培工作。E-mail：lxzgyp@163.com。

S529

： A