高蛋白大豆不同密度處理的葉面積指數、干物質積累分配及其與產量的關系

田藝心　高鳳菊　曹鵬鵬　王樂政　華方靜

摘要：以高蛋白大豆齊黃34為試驗材料，研究了高蛋白大豆在不同密度條件下的葉面積指數（LAI）及干物質積累分配動態與產量的關系。結果表明：單株及各器官干物質積累量均隨密度增加而減小；干物質前期主要用于營養器官生長，后期主要向生殖器官轉運；群體干物質積累量隨生育時間延長呈增加趨勢，鼓粒期達到峰值；群體及各器官干物質積累量隨密度增大先增加后減少，以密度22.5萬株/hm2處理最大；群體產量在密度為22.5萬株/hm2時最高，為3 916.67 kg/hm2；群體LAI的變化趨勢大致呈一拋物線，LAI與產量在R2、R4、R7期達顯著正相關，在R6期達極顯著正相關；大豆群體干物質積累量與產量在R2和R4期呈顯著正相關，在R6和R8期呈極顯著正相關。

關鍵詞：高蛋白大豆；密度；葉面積指數；干物質積累；產量

中圖分類號：S565.101 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2018）08-0058-05

Relationships of LAI and Dry Matter

Accumulation and Distribution with Yield in High-Protein Soybean

Tian Yixin， Gao Fengju， Cao Pengpeng， Wang Lezheng， Hua Fangjing

（Dezhou Academy of Agricultural Sciences， Dezhou 253015， China）

Abstract Using the high-protein soybean cultivar Qihuang 34 as test material， the relationship among leaf area index （LAI）， dry matter accumulation and distribution and yield of high protein soybean under different densities were studied in this experiment. The results showed that the dry matter accumulation of single plant and that in each organ were reduced with the increase of density. The distribution of dry matter was mainly used for vegetative organ growth at early stage and was assigned to reproductive organs at later stage. The dry matter accumulations of population were increased with the extension of growth period， and reached the peak at seed filling stage. As the density increasing， the dry matter accumulation of population and each organ were all firstly increased and then decreased， and the maximum was obtained at 225 thousand plants per hectare.The population yield was the highest when the density was 225 thousand per hectare with the yield of 3 916.67 kg/hm2. The change trend of population LAI was roughly a parabola， and it was significantly positively correlated with yield at R2， R4 and R7 stages， and very significantly positively correlated with yield at R6. The population dry matter accumulation had significantly positive correlation with yield at R2 and R4， and highly significantly positive correlation with yield at R6 and R8.

Keywords High-protein soybean； Density； Leaf area index； Dry matter accumulation； Yield

高蛋白質含量是食用大豆及飼料加工大豆的重要目標性狀之一[1]。有研究指出，品種的遺傳特性對大豆籽粒蛋白質含量起決定作用，影響約占70%～80%，環境條件和栽培措施對蛋白質含量的影響約占20%～30%[2]。因此，在目前國內外大豆蛋白急需供求的發展趨勢下，研究優異高蛋白大豆高產高效配套栽培技術至關重要。葉面積指數（leaf area index，LAI）和干物質積累均是大豆植株群體結構的重要量化指標。有研究發現，葉面積減小會制約光的截獲和干物質積累[3-6]，適當增大群體LAI可提高大豆單產，而干物質的積累分配狀況則直接影響大豆產量高低[7-9]。

齊黃34是近年國審的大豆新品種，蛋脂含量總和高達64%，且具有抗逆、抗病、廣適和便于機械化收獲等多個突出優點，是黃淮海和長江中下游地區一個突破性大豆品種，具有廣闊推廣應用前景。雖然前人對齊黃34一些基礎栽培措施進行了研究，但在葉面積指數、干物質積累與產量關系等方面的研究未見報道。因此，結合目前國家“調減玉米、增加大豆”農業供給側結構改革，本試驗以齊黃34為材料，研究高蛋白大豆葉面積指數、干物質積累分配動態與產量的關系，旨在為進一步優化黃淮海及相似生態區高蛋白大豆栽培措施提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種齊黃34，屬有限結莢類型大豆品種，由山東省農業科學院作物研究所以誘處四號/86573-16雜交、系譜選育而成，籽粒粗蛋白質含量42.58%，粗脂肪含量21.77%。

1.2 試驗設計

試驗于2016年在德州市農業科學研究院試驗基地進行。采用隨機區組設計，設置4個密度水平：M1（16.5萬株/hm2）、M2（19.5萬株/hm2）、M3（22.5萬株/hm2）和M4（25.5萬株/hm2）。每處理重復3次，共12個小區。每個小區種植6行，行長6 m，行距0.4 m，面積15 m2。各重復間設1 m走道，四周設置保護行。每小區固定10株，分別在R2（盛花期）、R4（結莢期）、R6（鼓粒期）、R7（初熟期）期測定葉面積并計算葉面積指數。同時于R2、R4、R6、R8（完熟期）期在各小區連續選取10株，將葉片、葉柄、莖稈等各器官分開，烘干后計算單株及各器官干物質積累量。成熟期分別對試驗小區實收測產，脫粒后自然曬干，稱量小區籽粒產量然后折合成公頃產量（kg/hm2）。

1.3 數據分析

利用Microsoft Excel 2007及DPS 20.0數據處理系統對所得數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 高蛋白大豆群體葉面積指數動態變化

葉面積指數反映葉部性狀素質，是大豆生長發育的重要性狀指標[15，16]。如圖1所示，R2～R6期葉面積指數呈增加趨勢，R6期達到峰值，之后開始降低。葉面積指數發展動態大致呈拋物線型，在各生育期隨密度增大先增加后減小，以M3群體葉面積指數最大。R2期各群體之間葉面積指數變化幅度不大，之后各群體之間變化較為明顯，M1和M4群體顯著低于其它群體。

2.2 高蛋白大豆單株干物質積累及分配狀況

由表1可以看出，在不同生育時期，單株及其各器官干物質積累量均隨密度增加而減小。在各個生育時期，單株葉片及豆莢占比隨密度增加而減小，莖及葉柄占比隨密度增加而增大。干物質積累量大小及分配比重在R2期表現為較低密度（M1、M2）葉片最大，其次為莖和葉柄，較高密度（M3、M4）莖最大，其次為葉片和葉柄；R4期表現為莖最大，其次為葉片、葉柄、莢，干物質積累分配由葉片逐漸向莖、葉柄及莢過渡；R6期表現為莢最大，其次為莖、葉片、葉柄，該階段干物質積累主要用于莢果的生長；在成熟期葉片及葉柄變黃脫落，莢果所占比重上升幅度最大，表明干物質積累分配均已轉向莢果。

2.3 高蛋白大豆群體干物質積累及分配

由表2可以看出，無論是隨密度增大還是隨生育期延長，群體及各器官干物質積累量均表現為先增加后減少，其中以密度22.5萬株/hm2處理最多，生育期則在R4～R6期表現最多。如表2所示，在R2～R6期，不同大豆群體單位面積全株重、莖重、葉片重及葉柄重均隨生育期延長逐漸增加。干物質積累量，R2期表現為較低密度（M1、M2）葉片最大，其次為莖和葉柄，較高密度（M3、M4）莖最大，其次為葉片和葉柄；R4期表現為莖最大，其次為葉片、葉柄、莢。R6期表現為莢最大，其次為莖、葉片、葉柄。表明群體植株干物質積累分配與單株情況表現相一致。

2.4 密度對高蛋白大豆產量及構成因素的影響

由表3可以看出，隨種植密度增加，大豆單株莢數、單株粒重逐漸減少；百粒重受密度影響較小，4個處理差異不顯著；群體產量先增加后減少，密度為22.5萬株/hm2時群體產量最高，為3 916.67 kg/hm2，再增加群體株數，產量將有所降低。

2.5 群體葉面積指數與產量的關系

從各生育時期葉面積指數與產量的相關性可以看出，R2、R4、R7期葉面積指數與最終產量相關系數分別為0.9011、0.9452、0.9435，達顯著相關；R6期葉面積指數與最終產量相關系數為0.9700，達極顯著相關（表4）。

2.6 群體干物質積累與產量的關系

從各生育階段干物質積累量與產量的相關分析可以看出，R2、R4干物質積累量與產量相關系數分別為0.9100、0.9200，呈顯著正相關；R6和R8期干物質積累與產量相關系數為0.9814、0.9937，呈極顯著正相關（表5）。

3 討論與結論

3.1 高蛋白大豆群體葉面積指數變化

葉面積指數是影響產量的重要生理指標[10，11]。本研究發現，隨密度增加，LAI從開花盛期到結莢鼓粒期劇增，鼓粒期至成熟期下降，說明適當增加密度可以提高葉面積指數。

3.2 高蛋白大豆群體干物質積累及分配變化

本研究發現，各生育期大豆單株及其各器官干物質積累量均隨密度增加而減小，而群體植株均隨密度升高先增加后減小，密度22.5萬株/hm2處理達到峰值，且高蛋白大豆干物質積累分配受種植密度的影響主要體現在生育中后期。隨密度增加，葉片脫落較早，莖稈所占比重偏大，個體生長量減少。種植密度過大易出現倒伏現象。有研究發現，隨生育期延長積累的干物質可在器官之間轉移[12-17]。本研究發現相似結果，干物質積累量大小及分配比重在始花期為葉片最大，其次為莖和葉柄；結莢期表現為莖最大，其次為葉片、葉柄、莢；鼓粒期表現為莢最大，其次為莖、葉片、葉柄；成熟期葉片葉柄變黃脫落，莖和莢果所占比重均相對上升，隨生育期延長積累的干物質由營養器官逐漸分配至生殖器官。

3.3 高蛋白大豆群體產量與葉面積指數、干物質積累的關系

群體產量在密度為22.5萬株/hm2時最高，為3 916.67 kg/hm2，再增加群體株數，產量降低，說明密度過高或過低均不利于大豆生產，適當增加群體密度，有利于提高大豆產量。R2、R4、R7期葉面積指數與最終產量的相關系數均達顯著水平，相關系數分別為0.9011、0.9452、0.9435；R6期葉面積指數與最終產量相關達極顯著水平，相關系數為0.9700。說明光合產物積累和籽粒產量形成的關鍵時期是鼓粒期，此時期保持較大的葉面積指數有利于促進干物質積累和經濟產量。R2、R4干物質積累量與產量呈顯著正相關，相關系數分別為0.9100、0.9200；R6和R8期干物質積累量與產量呈極顯著正相關，相關系數為0.9814、0.9937。說明在產量形成過程中，生育后期干物質積累及分配起主要作用，在生長后期維持群體較高的干物質積累有利于大豆產量提高。

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