不同種植參數對夏大豆產量及光合效能的影響

屈洋 王可珍 劉洋 羅艷 楊清華 梁福琴

摘要：為了研究不同種植參數對夏大豆產量和光合特性的影響，以夏大豆品種‘寶豆6號’和‘秦豆10號’為試驗材料，采用4因素3水平的正交試驗設計。結果表明：不同處理對夏大豆產量和光合性能的影響存在差異（P<0.05），處理3產量達最高，較其他處理高2.24%～24.27%，且凈光合速率、胞間CO2濃度、蒸騰速率優勢明顯，較其他處理分別高17.31%～61.44%、5.26%～28.62%和6.8%～9.36%；處理3葉片水分利用效率最高，其次是處理6，處理7最低，且花期的水分利用效率要優于鼓粒期；播期6月20日、密度15萬株/hm2、復合肥225 kg/hm2和硼肥3.0 kg/hm2分別具有較高的葉片水分利用效率。種植參數組合對夏大豆產量和光合性能具有顯著影響，處理3為適宜的種植參數組合。

關鍵詞：種植參數；正交設計；產量；光合特性；水分利用效率；夏大豆

中圖分類號：S318文獻標志碼：A論文編號：cjas19040010

Different Planting Parameters： Effects on Yield and Photosynthetic Efficiency of Summer Soybean

Qu Yang1， Wang Kezhen1， Liu Yang1， Luo Yan2， Yang Qinghua2， Liang Fuqin3

（1Baoji Academy of Agricultural Sciences， Qishan 722499， Shaanxi， China；2College of Agronomy， Northwest A& F University， Yangling 712100， Shaanxi， China；3Yanan Institute of Agricultural Sciences， Yanan 716000， Shaanxi， China）

Abstract： To study the effects of different planting parameters on yield and photosynthetic characteristics of summer soybean， taking‘Baodou 6’and‘Qindou 10’as experimental materials， we set the orthogonal design（L934） with 4 factors and 3 levels. The results showed that： different treatments had different effects on yield and photosynthetic characteristics （P<0.05）， the yield of treatment 3 was the highest which increased by 2.24%-24.27% compared with that of others； moreover， Pn， Ci， and Tr of treatment 3 were the highest， and they increased by 17.31%-61.44%， 5.26%-28.62%， 6.8%-9.36% compared with that of others， respectively； leaf WUE of treatment 3 was the highest， the next was treatment 6， and the last was treatment 7； leaf WUE of blooming period was higher than that of seed- filling phase； the planting date （20 June）， planting density（150000 plants/hm2）， compound fertilizer （225 kg/hm2）， and boric fertilizer （3.0 kg/hm2） had the highest leaf WUE in tested phase. The combination of planting parameters has a significant effect on the yield and photosynthesis performance of summer soybean， and treatment 3 is an optimal planting group.

Keywords： Planting Parameter； Orthogonal Design； Yield； Photosynthetic Characteristics； Water Use Efficiency； Summer Soybean

0引言

播種期、種植密度、基肥等種植參數是作物形成高產群體的基礎，不同的種植參數組合對作物產量具有重要的影響。夏大豆是黃淮海地區重要的經濟作物[1]，通過不同的種植參數組合構建夏大豆最優的生長條件和群體結構，對夏大豆生產和產量水平提升具有重要意義。播期是夏大豆利用光、熱、水資源的基礎，并能影響大豆的生長發育[2-3]、農藝特性，最終影響大豆產量[4]，且以黃淮海地區夏大豆6月下旬播種最為適宜[5]；密度是作物高產形成的條件，不同夏大豆品種獲得高產的最優密度存在差異，‘魯黃1號’最佳密度為18萬株/hm2[6]，‘周豆21’最佳密度為25.05萬株/hm2[7]；施肥水平是作物營養成分來源的重要途徑，N、P、K配施及優化施肥對夏大豆產量形成具有重要影響[8-9]，且硼肥對夏大豆增產具有一定的作用[10-11]。種植參數組合是有效利用自然資源為作物創造最優的生長發育條件用以獲得最高的經濟或者生物學產量，播期和密度是夏大豆重要的種植參數，播期、密度（株、行距配置）的最優組合可以創造最佳的夏大豆群體結構，并最終獲得高產[12-13]，同時密度與施肥[14]、播期與施肥[15]以及施肥、密度與化控[16]等種植參數組合均能對夏大豆產量形成影響。

目前，夏大豆種植參數的組合研究多集中在2個參數或者措施的最優配置，而涉及播期、密度、施肥和微肥的4個種植參數的組合研究鮮見報道。通過播期、種植密度、復合肥、硼肥的4個種植參數組合下夏大豆產量和光合性能研究，探索不同種植參數對夏大豆產量和水分利用的影響，以期為夏大豆高產創建及高產高效種植技術提供理論及技術實踐支撐。

1材料與方法

1.1試驗時間、地點

試驗于2018年在寶雞市農業科學研究院試驗基地進行（北緯34.44°，東經107.56°），海拔高度669.6 m，土壤為塿土，肥力中等，保水保肥性好，屬大陸性季風半濕潤氣候，年均日照2066.6 h，年均氣溫11.9℃，年均降水631.4 mm，無霜期年均209天。

1.2試驗材料

供試大豆品種為‘寶豆6號’和‘秦豆10號’，均來自寶雞市農業科學研究院豆類研究室。

1.3試驗方法

1.3.1試驗設計試驗參照3水平4因素正交L9（34）設計，采用隨機區組排列，3次重復，小區面積13.2 m2（5.5 m×2.4 m），6行區，行距40 cm。

設A：播期（A1：5月31日、A2：6月10日、A3：6月20日），B：密度（B1：12萬株/hm2、B2：15萬株/hm2、B3：18萬株/hm2），C：N：P2O5：K2O=15：15：15復合肥（C1：225 kg/hm2、C2：300 kg/hm2、C3：375 kg/hm2），D：硼肥（D1：2.25 kg/hm2、D2：3.00 kg/hm2、D3：3.75 kg/hm2），組合方式見表1。其他田間管理等同于大田種植。

1.3.2測定項目及方法

（1）產量及產量構成因素。在大豆成熟后，每小區收取中間4行進行測產，同時每小區隨機選取10株進行室內拷種，籽粒產量按含水量13%計。

（2）葉片光合能力。利用美國LI-COR公司生產的LI-6400便捷式光合測定系統，選擇晴朗無云天氣（9：00—11：00）測定凈光合速率Pn[μmol/（m2·s）]、胞間CO2濃度Ci[μmol CO2/mol]、蒸騰速率Tr[mmol H2O/（m2·s）]和氣孔導度Gs[mol/（m2·s）]，水分利用效率WUE（μmol CO2/mmol H2O）=Pn/Tr[17-19]。每小區選10株具有代表性的個體，測量位置為冠層3片葉，每片葉重復測量3次，取平均值。測定時，光強為1000μmol/（m2·s），CO2濃度控制在380±20μmol/mol，濕度控制在75%±5%，葉室溫度為環境溫度。

1.3.3數據處理采用Microsoft Excel 2010進行數據整理和圖表制作，DPS 7.05軟件進行Duncan法差異顯著檢驗（P<0.05）。

2結果與分析

2.1不同處理對大豆籽粒產量的影響

由表2可知，各處理對‘寶豆6號’和‘秦豆10號’產量影響存在差異（P<0.05），其中處理3產量達到最高，產量分別為2947.87 kg/hm2和2648.98 kg/hm2，平均產量為2798.43kg/hm2，并與其他處理差異顯著（P<0.05）；處理6產量其次，平均產量為2730.63 kg/hm2，較處理3低2.42%；處理7產量最低，平均產量為2119.23 kg/hm2，較處理3和處理6分別低24.27%和22.39%。

2.2不同處理對大豆光合性能的影響

2.2.1凈光合速率‘寶豆6號’和‘秦豆10號’花期和鼓粒期的不同處理的凈光合速率見表3。‘寶豆6號’和‘秦豆10號’花期和鼓粒期平均凈光合速率存在差異（P<0.05），處理3凈光合速率較高，分別為37.24μmol/（m2·s）和40.50μmol/（m2·s），平均38.87μmol/（m2·s），與其他處理差異顯著（P<0.05）；處理6其次，2個品種的平均光合速率為32.14μmol/（m2·s），較處理1低17.31%；處理7光合速率最低，平均光合速率為14.99μmol/（m2·s），較處理1和處理6分別低61.44%和53.36%。

2.2.2胞間CO2濃度由表4可知，不同處理對2個大豆品種的胞間CO2濃度影響存在差異。‘寶豆6號’和‘秦豆10號’花期和鼓粒期平均胞間CO2濃度存在差異（P< 0.05），其處理3最高，平均為426.89μmol CO2/mol，與其他處理差異顯著（P<0.05）；處理6其次，平均為405.54μmol CO2/mol，較處理1低5.26%；處理7平均胞間CO2濃度最低為304.72μmol CO2/mol，較處理1和處理6分別低28.62%和24.86%。

2.2.3蒸騰速率不同處理對‘寶豆6號’和‘秦豆10號’花期和鼓粒期的蒸騰速率影響存在差異（P<0.05），其中處理3最高，平均為19.41 mmol H2O/（m2·s），與其他處理差異顯著（P<0.05）；處理6其次，平均為18.09 mmol H2O/（m2·s），較處理1低6.80%；處理7平均蒸騰速率最低，達11.77 mmol H2O/（m2·s），較處理1和處理6分別低39.36%和34.94%（見表5）。

2.3不同處理對大豆水分利用的影響

2.3.1不同處理對大豆水分利用效率的影響由圖1可知，不同處理的不同時期的水分利用效率存在差異，其中花期和鼓粒期不同處理的水分利用效率變化規律一致，順序為處理3>處理6>處理2>處理8>處理9>處理4>處理5>處理1>處理7；‘寶豆6號’和‘秦豆10號’花期的平均水分利用效率要高于鼓粒期（圖1a和圖1b），其中‘寶豆6號’花期各處理的平均WUE為1.98μmol CO2/mmolH2O，較鼓粒期的WUE高37.89%，‘秦豆10號’花期各處理的平均WUE為1.76μmol CO2/ mmol H2O，較鼓粒期的WUE高10.80%。

2.3.2不同種植參數水平對水分利用效率的影響播期對花期葉片的平均WUE的影響存在差異（P<0.05），隨著播種時間的推遲，WUE呈先降低后升高的趨勢，其中6月10日播期WUE最低，6月20日播期WUE最高（圖2a）；種植密度對花期葉片的平均WUE的影響存在差異（P<0.05），隨著種植密度的升高，WUE呈先升高后降低的趨勢，其15萬株/hm2的種植密度具有較高的葉片WUE（圖2b）；復合肥對花期葉片的平均WUE的影響存在差異（P<0.05），隨著施肥水平的增加，WUE呈先降低后升高的趨勢，其225 kg/hm2的施肥水平具有較高的葉片WUE（圖2c）；硼肥對花期葉片的平均WUE的影響存在差異（P<0.05），隨著施硼水平的增加WUE呈先升高后降低的趨勢，其3 kg/hm2的施肥水平具有較高的葉片WUE（圖2d）。不同種植參數水平下的水分利用效率，‘寶豆6號’和‘秦豆10號’表現趨勢一致。

3討論

3.1種植參數組合對產量的影響

大豆產量與群體的生理生態特征密切相關[20]，而播期、種植密度、施肥水平直接影響大豆的群體特征，因此獲得高產必須對種植參數進行最優的配置。播期和種植密度、密度和施肥水平等不同組合之間對大豆產量影響差異顯著，且最優的播期和密度組合、密度和施肥組合是實現夏大豆高產的基礎[21-22]。本研究表明，不同種植參數組合形成的處理對‘寶豆6號’和‘秦豆10號’的產量影響存在差異，處理3表現出較好的增產效果，說明晚播、中等密度、低肥和高硼是最優的種植參數組合，且2個大豆品種表現一致，進一步說明該種植參數的組合具有一定的適用性。此結果與黃淮夏大豆主產區提倡的適期晚播[23]、增加夏大豆田間通風透光[24]可以形成較高大豆產量的結果一致。同時，不同的大豆品種對肥料的需求存在差異[25]，且適量硼素水平可有效的減少夏大豆莢而不實的發生并最終提高籽粒產量[26]，本研究結果顯示，低肥水平和高硼種植參數組合可獲得較高的大豆籽粒產量，可能的原因是參試的2個大豆品種對復合肥的需求不高和高硼水平有效的降低了夏大豆群體的空莢率。

3.2種植參數組合對光合性能的影響

光合性能是作物光合生產力的基礎和產量形成的關鍵[27]，夏大豆不同器官的光合速率存在差異，其子葉的光合速率要優于豆莢和莖稈[28-29]，因此本研究以夏大豆花期和鼓粒期冠層葉片為研究對象，結果表明不同的種植參數組合對凈光合速率、胞間CO2濃度和蒸騰速率影響存在差異，處理3具有較高的光合性能，且2個參試品種表現一致，說明處理3表現的優越光合性能對不同大豆品種具有一定的適用性；不同處理對光合性能和產量的影響表現基本一致，說明不同處理產量差異是由于光合性能差異造成的，這與朱保葛等[30]、杜維廣等[31]和Morrison等[32]研究結果一致；不同處理葉片的WUE存在差異，處理3具有較高的葉片WUE，進一步的不同處理種植參數水平對葉片WUE也存在影響，6月20日的播期、15萬株/hm2的種植密度、225 kg/hm2的復合肥和3 kg/hm2的硼肥具有較高的WUE，該參數組合與處理3的組合一致，說明最優的種植參數組合共同影響葉片的光合性能從而影響籽粒產量，并驗證了造成不同處理產量差異的原因是不同處理對葉片光合性能和水分利用效率的影響存在差異，此結果與單獨種植參數對夏大豆光合特性的影響存在差異[33-34]，相關的種植參數組合對大豆光合特性影響的機理還需進一步研究。

4結論

不同種植參數組合對夏大豆產量和光合性能具有一定的影響，處理3（播期6月20日、種植密度15萬株/hm2、復合肥225 kg/hm2和硼肥3 kg/hm2）具有較高的凈光合速率、胞間CO2濃度、蒸騰速率及葉片水分利用效率，并最終獲得較高的籽粒產量，且不同品種具有一定的適用性。

參考文獻

[1]秦君，楊春燕，谷峰，等.黃淮海地區夏大豆產量及其穩定性評價[J].中國農業科學，2013，46（3）：451-462.

[2]王偉東，姜麗麗，洪殿玉.播期對大豆生育進程和產量的影響[J].大豆科技，2012（3）：12-18.

[3]鹿文成，劉英華，閆洪睿，等.播期對大豆生長發育和產量構成因子的影響[J].黑龍江農業科學，2001（3）：17-19.

[4]林貴發.不同播期對“桂夏豆2號”產量及農藝性狀的影響[J].農學學報，2013，3（05）：1-3.

[5]周斌，張麗亞，張磊.播種期對黃淮南部夏大豆品種熟期和產量的影響[J].作物研究，2015，29（5）：482-484.

[6]李倩.不同密度對大豆魯黃1號產量性狀和產量的影響[J].農業科技通訊，2013，2：92-94.

[7]楊新田.不同種植密度對夏大豆周豆21號農藝性狀及產量的影響[J].現代農業科技，2018，8：10-11.

[8]李思同.NPK不同施肥方式對夏大豆產量和脂肪含量的影響[J].山西農業科學，2008，36（9）：47-48.

[9]吳書平，馬永學，紀永民.氮磷鉀優化施肥對夏大豆產量的影響[J].大豆科技，2009，4：37-41.

[10]黃阿童.多元素微肥在夏大豆上試驗研究[J].安徽農學通報，2006， 12（2）：57.

[11]張進興.夏大豆施硼增產試驗[J].河北農機，1997，4：29.

[12]趙璇，金素娟，牛寧，等.播期與密度對石豆4號主要農藝性狀及產量的影響[J].河北農業科學，2015，19（2）：21-24.

[13]劉健，祁麗敏，劉保才，等.不同播期、行距、株距對大豆生育性狀與產量的影響[J].大豆科技，2014，4：6-8.

[14]高成芳，張光耀，王孟孟，等.麥收后復種夏大豆密度與施肥試驗初報[J].甘肅農業科技，2009，11：17-18.

[15]郭達偉，陳碧玲，郭其茂，等.播期、穴株數，施肥量對大豆性狀及產量的影響[J].福建農業科技，1997，3：1.

[16]耿臻，楊青春，舒文濤，等.栽培措施對周豆19產量及農藝性狀的影響[J].大豆科學，2013，32（5）：718-721.

[17]高聚林，趙濤，王志剛，等.高丹草水分利用效率與葉片生理特性的關系[J].作物學報，2007，33（3）：455-460.

[18]Fisher R A， Turber N C. Plant production in the arid and semiarid zones[J].Annu Rev Plant Phys，1987，29：277-317.

[19]Powel S B. Photo inhibition of photosynthesis induced by visible light[J].Rev Plant Physiol，1984，35：15-44.

[20]金劍，劉曉冰，王光華，等.大豆高產群體的生態生理特征[J].中國油料作物學報，2003，25（3）：109-114.

[21]鄧軍波，楊芳，陳艷，等.播期和種植密度對油春1204大豆產量的影響[J].湖北農業科學，2018，57（17）：15-17.

[22]周敬霄.密度及氮磷鉀施肥量對夏大豆邯豆5號產量的影響[J].大豆科技，2011，2：13-16.

[23]邱永華，王高勤，陳小暉.沿江圩田地區麥茬夏大豆中黃47播期和密度試驗[J].浙江農業科學，2016，57（9）：1397-1398，1461.

[24]劉衛國.黃淮地區夏大豆不同密度對品種產量性狀的影響[J].農業科技通訊，2010，11：38-40.

[25]李永孝，李增祿，李佩珽，等.夏大豆高產群體與施肥量分析及超高產栽培研究[J].中國農業科學，1995，28（增刊）：143-149.

[26]張慎舉，宋忠利，侯樂新.豫東潮土區夏大豆發生莢而不實與硼素營養效應研究[J].河南農業科學，2006，8：59-62.

[27]傅天明，鄭丕堯，王瑞舫.夏大豆生育期間光合特性的研究[J].中國農業科學，1991，24（5）：30-36.

[28]Abrahamsen M， Mayer A M. Photosynthetic and dark fixation of14CO2 in detached soybean cotyledons[J].Physiologia Plantarum， 2010，20（1）：1-5.

[29]Quebedeaux B， Chollet R. Growth and development of soybean pods[J].Plant Physiol，1975，55：745-748.

[30]朱保葛，柏惠俠，張艷，等.大豆葉片凈光合速率、轉化酶活性與籽粒產量的關系[J].大豆科學，2000，19（4）：346-350.

[31]杜維廣，張桂茹，滿為群，等.大豆光合作用與產量關系的研究[J].大豆科學，1999，18（2）：154-159.

[32]Morrison M J， Voldgen H D， Cobber E R. Physiological changes from 58 years of genetics improvement of short- season soybean cultivars in Canada[J].Agronomy Journal，1999，91（4）：685-689.

[33]張永強，張娜，王娜，等.種植密度對夏大豆光合特性及產量構成的影響[J].核農學報，2015，29（7）：1386-1391.

[34]Gan Y， Stulen I， Keulen H V， et al. Physiological resonse of soybean genotypes to plant density[J].Field Crop Research，2002，74：231-241.