干旱脅迫對(duì)大豆品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

曹秀清　蔣尚明

摘要 采用盆栽試驗(yàn)，研究了不同生育階段不同干旱脅迫條件下對(duì)大豆品質(zhì)及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，大豆蛋白質(zhì)含量在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段干旱脅迫呈上升的趨勢(shì)，在生殖生長(zhǎng)階段呈下降的趨勢(shì)，而大豆脂肪含量在各生育階段干旱脅迫都有所提高。大豆各生育期干旱脅迫除苗期輕旱處理產(chǎn)量有所增加外，其他各生育期干旱處理大豆的產(chǎn)量都顯著降低，特別是花莢期、鼓粒成熟期重旱處理減產(chǎn)幅度分別達(dá)77.9%、83.0%基本絕收；各生育期干旱脅迫對(duì)大豆產(chǎn)量影響程度表現(xiàn)為鼓粒成熟期>花莢期>分枝期>苗期。

關(guān)鍵詞 大豆；干旱脅迫；品質(zhì)；產(chǎn)量

中圖分類(lèi)號(hào) S27；S565.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）16-0003-02

Abstract Using pot experiments，the effects of drought stress on yield and quality of soybean at different growth stages in pot culture test were studied. The results showed that under drought stress，the contents of protein increased in the vegetative growth phase and decreased in the reproductive growth phase，the contents of oil increased at different growth stages. For all the stages except seedling stage were found to decrease the yield of soybean in significantly，especially severe drought stress in flowering-podding stage and seed-filling and maturation stage yield reduction were 77.9% and 83.0% respectively. The negative effect of drought stress at different stages on soybean yield showed in the order：seed-filling and maturation stage>flowering-podding stage>branching stage>seedling stage.

Key words soybean；drought stress；quality；yield

安徽省淮北地區(qū)地處黃淮海南部，地勢(shì)平坦，屬南北氣候的過(guò)渡地帶，多年來(lái)一直延續(xù)著一麥一豆的種植習(xí)慣，其中夏大豆的播種面積占該地區(qū)夏種總面積的70%，占全省大豆面積的90%左右，是安徽省大豆的主要產(chǎn)區(qū)，也是我國(guó)高蛋白大豆主要產(chǎn)區(qū)之一[1-2]。大豆需水量較多，是豆類(lèi)作物中對(duì)缺水最敏感的一種，對(duì)水分敏感性的程度與其生育期密切相關(guān)[3]。在影響大豆品質(zhì)的諸多因素中，水分是很重要的一個(gè)因素[4]。近年來(lái)，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和人口的增長(zhǎng)，導(dǎo)致對(duì)水資源的需求量不斷增加，淮北地區(qū)地下水的開(kāi)采量呈逐年上升的趨勢(shì)，而地表水的蓄水載體容量不大，調(diào)蓄能力差，地下水得不到及時(shí)足量的補(bǔ)給，使得本區(qū)水資源供需矛盾不斷加劇，淺層地下水位有逐年下降的趨勢(shì)；加之一些地方開(kāi)發(fā)利用中深層地下水資源，已經(jīng)造成了區(qū)域性的地下漏斗區(qū)不斷擴(kuò)大，進(jìn)而導(dǎo)致地面下沉和建筑物破壞等環(huán)境惡化現(xiàn)象，農(nóng)作物旱災(zāi)相對(duì)突出。本文從水分脅迫的角度探討大豆生育期不同干旱處理對(duì)大豆產(chǎn)量和品質(zhì)的影響具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義，它將為提高大豆產(chǎn)量與品質(zhì)和合理配置水資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2015年6—9月在安徽省水利部淮河水委員會(huì)水利科學(xué)研究院新馬橋農(nóng)水綜合試驗(yàn)站進(jìn)行，該站位于淮北平原中南部，海拔19.7 m（北緯33°09′，東經(jīng)117°22′），屬半干旱半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降雨量917 mm，6—9月降雨量占全年總雨量的60%～70%，蒸發(fā)量916 mm，地下水埋深在1.0～3.0 m范圍內(nèi)變動(dòng)，多年平均氣溫15.0 ℃。供試土壤為淮北平原典型的砂姜黑土，采自試驗(yàn)站內(nèi)0～20 cm耕層土，土壤肥料中等，前茬作物為小麥，其中有機(jī)質(zhì)含量為26.6 g/kg、全氮0.91 g/kg、堿解氮43.49 mg/kg、全磷0.32 g/kg、有效磷2.01 mg/kg、土壤容重1.36 g/cm3，田間持水含水率28.0%（質(zhì)量含水率），凋萎含水率12.0%（質(zhì)量含水率）。

1.2 供試材料

供試大豆品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N中黃13。試驗(yàn)采用普通塑料盆，上部?jī)?nèi)徑28 cm，底部?jī)?nèi)徑20 cm，高27 cm，每盆裝干土15 kg。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過(guò)控制各生育期土壤含水率下限設(shè)置不同干旱脅迫處理。4個(gè)生育期均設(shè)置輕度、重度2個(gè)干旱脅迫水平，根據(jù)新馬橋農(nóng)水綜合試驗(yàn)站多年作物干旱脅迫試驗(yàn)成果與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定對(duì)應(yīng)的土壤含水率下限分別為55%和35%（這里指土壤含水率占田間持水含水率的百分比），另設(shè)全生育期無(wú)干旱脅迫作對(duì)照處理（CK），其對(duì)應(yīng)的土壤含水量下限為田間持水含水率的75%，共設(shè)置9個(gè)處理，5次重復(fù)，具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案見(jiàn)表1。為更加符合實(shí)際灌溉情況，同時(shí)結(jié)合相關(guān)控制灌溉研究的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)定當(dāng)大豆盆栽土壤含水率達(dá)到相應(yīng)控制下限時(shí)灌水至田間持水含水率的90%。每天定時(shí)用電子稱測(cè)定土壤水分，補(bǔ)充至設(shè)計(jì)值。各處理除土壤含水率控制外，其他管理方式完全一致，保證大豆正常生長(zhǎng)發(fā)育，無(wú)病蟲(chóng)害影響。endprint

1.4 試驗(yàn)實(shí)施

所有供試測(cè)盆均布置于大型啟閉式防雨棚內(nèi)，試驗(yàn)全過(guò)程隔絕降雨，土壤含水率完全受人工灌水控制。播種前每盆施復(fù)合肥4.0 g，大豆生長(zhǎng)期內(nèi)不再追施其他肥料。每盆播6粒種子，出苗后定苗3株，于2015年6月20日播種，2015年9月20日收獲。

1.5 測(cè)定內(nèi)容與方法

1.5.1 產(chǎn)量。待大豆成熟后，收獲時(shí)將大豆植株各器官分開(kāi)，分別洗凈后用吸水紙擦干，置于烘箱中105 ℃殺青30 min，然后降溫至75 ℃恒溫烘至質(zhì)量恒定，再放入干燥器中冷卻，之后用1/10 000電子天平稱重，測(cè)定各部位干物質(zhì)量。

1.5.2 品質(zhì)。粗蛋白用凱氏半微量定氮法，粗脂肪用無(wú)水乙醚浸提索氏殘?jiān)ǎ家愿芍匕俜致时硎尽?/p>

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)大豆品質(zhì)的影響

干旱脅迫對(duì)大豆品質(zhì)影響的報(bào)道不多，且多在大豆開(kāi)花期以后設(shè)置一個(gè)干旱水平進(jìn)行試驗(yàn)。如王芳[5]、張敬榮[6]等報(bào)道，大豆結(jié)莢鼓粒期在水分脅迫下，籽粒蛋白質(zhì)含量比對(duì)照提高，脂肪含量下降；而萬(wàn)超文[7]等報(bào)道，大豆鼓粒期嚴(yán)重水分脅迫下，籽粒蛋白質(zhì)含量較對(duì)照下降，脂肪含量較對(duì)照增加；Rose[8]報(bào)道，水分脅迫對(duì)大豆蛋白質(zhì)和油分的影響，5年試驗(yàn)中1年在鼓粒期嚴(yán)重水分脅迫下造成蛋白質(zhì)含量下降、脂肪含量增加；另外，3年蛋白質(zhì)提高、脂肪含量下降；而降雨充足的1年無(wú)顯著變化。

大豆各生育時(shí)期干旱脅迫處理蛋白質(zhì)、脂肪平均含量分別見(jiàn)圖1、圖2。方差分析結(jié)果表明，蛋白質(zhì)平均含量?jī)H在鼓粒成熟期輕旱和重旱處理間達(dá)到顯著差異水平，輕旱蛋白質(zhì)含量（40.19%）較重旱（38.12%）提高5.4%，其他各生育期間不同干旱脅迫蛋白質(zhì)含量變化不顯著；各生育時(shí)期隨著干旱脅迫程度的加大，蛋白質(zhì)含量的變化趨勢(shì)為苗期時(shí)逐漸加大，分枝期、鼓粒成熟期先增加后下降，而花莢期先下降后增加，總的趨勢(shì)是為在大豆?fàn)I養(yǎng)生長(zhǎng)階段干旱脅迫蛋白質(zhì)含量有上升的趨勢(shì)，在生殖生長(zhǎng)階段干旱脅迫有下降的趨勢(shì)。脂肪平均含量也僅在花莢期對(duì)照和重旱處理間達(dá)到顯著差異水平，重旱處理脂肪含量（22.99%）較CK（21.97%）提高4.6%，其他各生育期間不同干旱脅迫脂肪含量變化不顯著；各生育時(shí)期隨著干旱脅迫程度的加大脂肪含量都有升高的趨勢(shì)。本試驗(yàn)進(jìn)一步證明和補(bǔ)充萬(wàn)超文等[7]和Rose[8]的報(bào)道結(jié)果。

2.2 干旱脅迫對(duì)大豆產(chǎn)量的影響

由表2可以看出，各生育時(shí)期干旱脅迫對(duì)大豆干物質(zhì)積累均有影響，但影響效果不同。苗期輕度干旱脅迫有利于植株各部位干物質(zhì)的積累，重度干旱脅迫各部位干物質(zhì)的積累則有所降低，但方差分析結(jié)果表明，苗期干旱脅迫對(duì)大豆產(chǎn)量的影響達(dá)不到顯著差異水平。分枝期隨著干旱脅迫程度的加大，根、莖、籽粒的干物重以及經(jīng)濟(jì)系數(shù)都呈下降的趨勢(shì)，對(duì)大豆產(chǎn)量影響達(dá)到顯著差異水平，輕旱處理籽粒干物重（51.44 g）較CK（59.93 g）減產(chǎn)14.2%，重旱處理（42.19 g）較CK減產(chǎn)29.6%。花莢期與鼓粒成熟期隨著干旱脅迫程度的加大根、莖、籽粒的干物重以及經(jīng)濟(jì)系數(shù)也都呈下降的趨勢(shì)，生育期間各處理對(duì)大豆產(chǎn)量的影響同樣達(dá)到顯著差異水平；花莢期輕旱處理籽粒干物重（52.69 g）較CK減產(chǎn)12.1%，重旱處理（13.2 g）較CK減產(chǎn)達(dá)78.0%；而鼓粒成熟期輕旱處理籽粒干物重（42.70 g）較CK減產(chǎn)28.8%，重旱處理（10.16 g）較CK減產(chǎn)達(dá)83.0%。各生育期干旱脅迫對(duì)大豆產(chǎn)量影響程度為鼓粒成熟期>花莢期>分枝期>苗期，特別是鼓粒成熟期和花莢期嚴(yán)重干旱處理大豆產(chǎn)量基本絕收。

3 結(jié)論與討論

各生育期干旱脅迫蛋白質(zhì)平均含量?jī)H在鼓粒成熟期輕旱和重旱處理間達(dá)到顯著差異水平，脂肪平均含量也僅在花莢期對(duì)照和重旱處理間達(dá)到顯著差異水平。大豆蛋白質(zhì)含量在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段干旱脅迫呈上升的趨勢(shì)，在生殖生長(zhǎng)階段呈下降的趨勢(shì)，而大豆脂肪含量在各生育階段干旱脅迫都有升高的趨勢(shì)。這與萬(wàn)超文等[7]、Rose[8]鼓粒期嚴(yán)重水分脅迫下試驗(yàn)結(jié)果一致，與王芳[5]、張敬榮等[6]鼓粒期水分脅迫下蛋白質(zhì)含量升高、脂肪含量下降的結(jié)果相反。大豆各生育期干旱脅迫除苗期輕旱處理產(chǎn)量有所增加外，其他各生育期干旱處理都顯著降低了大豆的產(chǎn)量，特別是花莢期、鼓粒成熟期重旱處理減產(chǎn)幅度分別達(dá)78.0%、83.0%（基本絕收）。各生育期干旱脅迫對(duì)大豆產(chǎn)量影響程度表現(xiàn)為鼓粒成熟期>花莢期>分枝期>苗期。這與閆春娟等[3]研究結(jié)果（干旱引起的減產(chǎn)程度表現(xiàn)為結(jié)莢期>開(kāi)花期>營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期）及韓曉增等[9]研究結(jié)果（在干旱條件下，不同生育期處理產(chǎn)量損失大小結(jié)果為鼓粒期>莢期>花期>營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期）基本一致。

4 參考文獻(xiàn)

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