播期對高蛋白大豆新品種(系)農藝性狀、品質及產量的影響

田藝心 高鳳菊 曹鵬鵬 高 祺 夏文榮

(1德州市農業科學研究院，山東德州 253015；2德州學院，山東德州 253015)

播期作為大豆種植的首要栽培措施，與光、熱、水等生態環境密切相關。已有研究表明，播期不同，大豆生態環境不同，會直接導致大豆生長發育[1－2]、干物質積累[3－4]、籽粒品質及產量[5－6]產生較大差異，尤其是早播或遲播，均不利于大豆營養體的合理構建，進而不利于大豆群體結構優化，導致大豆產量和質量降低。我國大豆產區主要集中在東北、黃淮海、長江流域及西南地區，生態環境差異大，品種(系)資源類型多，播期研究結果不盡相同，因此對特定區域大豆生產指導意義不大，尤其是新選育出的大豆品種(系)，需獨立進行特定區域的播期研究，才能確定其在該區域的適宜播期，進而指導生產。本研究采用的供試大豆品種(系)均為黃淮海區域新選育出的高蛋白大豆品種(系)，鮮見其播期相關研究報道。基于此，本研究依據實際田間試驗，研究不同播期對各大豆品種(系)生育期、農藝性狀、干物質積累、籽粒品質及產量的影響，以期確定各大豆品種在該區域的適宜播期，為高蛋白大豆新品種(系)的推廣應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年在德州市農業科技園試驗基地(37°27′N，116°18′E)進行。該地區屬于溫帶大陸性季風氣候，年均日照時數2 598～2 621 h，年均降雨量500～515 mm，主要集中在7 ―9月份，年均積溫4 529.5～4 635.7℃(≥10℃)。試驗區供試土壤為多年耕作壤土，主要為褐化潮土，其0～20 cm 土壤基礎理化性質為:有機質含量15.71 g·kg－1，全氮含量1.29 g·kg－1，速效氮含量71.50 mg·kg－1，有效磷含量42.06 mg·kg－1，速效鉀含量102.25 g·kg－1，pH 值7.95。前茬作物為冬小麥，小麥機收后秸稈還田。

1.2 試驗材料

供試高蛋白大豆新品種(系)主要有圣豆18、圣豆24、菏豆37、菏豆38，其中圣豆18 生育期110 d 左右，小葉形狀圓形、白花、主莖絨毛灰色；圣豆24 生育期108.3 d 左右，小葉形狀圓形、白花、主莖絨毛灰色；菏豆37 生育期110 d 左右，小葉形狀橢圓形、白花、主莖絨毛灰色；菏豆38 生育期105 d 左右，小葉形狀橢圓形、紫花、主莖絨毛灰色。這4 個品種(系)均屬于黃淮海夏大豆中熟新品種(系)，有限結莢習性，其蛋白質含量均在45%以上，其中圣豆18 和圣豆24 均由山東省圣豐種業科技有限公司提供，菏豆37 和菏豆38均由菏澤市農業科學研究院提供。

1.3 試驗設計

試驗采用兩因素完全隨機區組設計。兩因素分別為品種(系)和播期，共設4 個品種、3 個播期，品種(系)分別記作P1(圣豆18)、P2(圣豆24)、P3(菏豆37)、P4(菏豆38)；播期分別記作B1(6月5日播種)、B2(6月15日播種)、B3(6月25日播種)。3 次重復，共36 個小區，小區面積15 m2(5 m×3 m)，區內行距0.5 m，6 行區，人工起壟穴播，播種密度為19.5 萬株·hm－2。重復間設1 m 調查道，四周設2 m 保護行。依據當地生產管理水平進行生育期內的田間管理，各小區田間操作保持一致。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 生育期 出苗后選取小區中間兩行1 m2具有代表性的大豆植株，定點觀察連續的15 株，分別記載各處理出苗期、始花期、完熟期，并計算各生育期。

1.4.2 農藝性狀調查 完熟期從各小區隨機連續選取10 株植株進行室內考種，分別調查株高、底莢高、主莖節數、有效分枝、有效莢數、有效莢粒數等性狀。

1.4.3 各器官及植株干重測量 由于完熟期大豆葉片逐漸脫落，難以完全有效計算葉片干重，因此完熟期植株干重主要以根、莖及豆莢干重來表示。連續選取10 株植株，將各器官(根、莖、豆莢)分開，分別置入袋中，105℃條件下殺青30 min，然后80℃烘干至恒重，稱量各器官干重并計算植株總干重。

1.4.4 籽粒品質調查 采用Infratec1255 型近紅外整粒谷物快速測定儀(FOSS 公司，丹麥)測定籽粒中蛋白質及脂肪含量。

1.4.5 產量測定 對試驗小區分別實收測產，取中間4 行計產(計產面積10 m2)，脫粒后自然曬干，稱量小區籽粒產量折合成公頃產量。

1.5 數據分析

采用Microsoft Excel 2007 進行數據處理，采用DPS 7.05 數據處理系統進行統計分析，并采用新復極差法進行差異顯著性分析(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 播期對高蛋白大豆新品種(系)生育期的影響

大豆整個生育期可劃分為播種至出苗、出苗至始花、始花至完熟3 個重要生育階段。由表1可知，隨著播期推遲，各大豆品種(系)此3 個生育階段及全生育期均逐漸縮短。其中，播期B1～B2 階段，每推遲10 d，各大豆品種(系)播種至出苗階段生育期變化范圍約1 d 左右，且各品種(系)此階段生育期在B1(6月5日)播期表現較長，均顯著高于B2(6月15日)和B3(6月25日)播期，B2 和B3 播期處理間無顯著差異；出苗至始花階段生育期變化范圍在1～4 d，且各播期均差異顯著；始花至完熟階段生育期變化范圍約在1～2 d，其中圣豆18 和菏豆37 在B1 和B2 播期無顯著差異，但均顯著高于B3，圣豆24 和菏豆38 在B2 和B3 播期無顯著差異，但均顯著低于B1。圣豆18、圣豆24、菏豆37、菏豆38 全生育期縮短范圍分別為3～5 d、4 d、4～5 d、3～4 d，且各品種(系)的生育期在3 個播期處理間均差異顯著。可見播期對各大豆品種(系)生育期的影響主要在營養生長階段，尤其是出苗至始花期，而生殖生長階段受播期影響較小。

表1 播期對高蛋白大豆新品種(系)生育期的影響Table 1 Effect of sowing date on growth period of new soybean varieties (lines) with high protein/d

2.2 播期對高蛋白大豆新品種(系)農藝性狀的影響

不同播期導致大豆植株光、溫、水等生長環境發生改變，進而影響植株的農藝性狀。由表2可知，隨著播期推遲，各大豆品種(系)的株高、底莢高、主莖節數均逐漸減小，其中圣豆18 和菏豆38 的株高、底莢高、主莖節數在3 個播期處理間均差異顯著，圣豆24 和菏豆37 的株高在3 個播期處理間均差異顯著，B1、B2 的底莢高和主莖節數無顯著差異，但均顯著高于B3。隨著播期推遲，大豆有效分枝、有效莢數、單株粒數、單株粒重及百粒重的影響均表現為先升后降，其中各大豆品種(系)在B1、B2 播期的有效分枝均無顯著差異，但均顯著高于B3；各大豆品種(系)有效莢數和單株粒數均表現為B2>B1>B3，且各播期處理間差異顯著，單株粒重和百粒重均在B2 播期達到最大，且顯著高于B1、B3，除圣豆24 的B1 與B3 差異顯著外，其他品種B1與B3 差異不明顯。

表2 播期對高蛋白大豆新品種(系)農藝性狀的影響Table 2 Effect of sowing date on agronomic characters of new soybean varieties (lines) with high protein

2.3 播期對高蛋白大豆各器官干重及分配的影響

由圖1可知，各大豆品種(系)根干重和莖干重均以B2 最高，其次為B1，二者差異不顯著，但均顯著高于B3。各大豆品種(系)植株總干重與豆莢總干重趨勢一致，均表現為B2>B1>B3，且各播期處理間差異顯著。可見B1 與B2 植株總干重的差異主要體現在豆莢干重，說明相比根干重和莖干重，播期對豆莢干重的影響更大。此外，完熟期大豆品種(系)植株各器官干重均表現為豆莢干重>莖干重>根干重，表明后期植株干重主要集中在豆莢上，且隨著播期推遲，根、莖干重所占比例均逐漸縮小，豆莢干重所占比例均逐漸增大。

2.4 播期對高蛋白大豆籽粒品質的影響

由圖2可知，隨著播期推遲，各大豆品種(系)籽粒蛋白質和脂肪含量均表現為先升后降的趨勢，均以B2 最高，其次為B1、B3，且各播期處理間差異均達到顯著水平。進一步通過方差分析可知，品種(系)、播期對大豆籽粒蛋白質含量影響均達到極顯著水平，品種(系)與播期互作對蛋白質含量的影響達到顯著水平，大小順序表現為播期(F＝91.78**)>品種(系)(F＝89.86**)>互作(F＝2.64*)；品種(系)、播期對大豆籽粒脂肪含量影響均達到極顯著水平，品種(系)與播期互作對蛋白質含量無顯著影響，大小順序表現為播期(F＝33.12**) >品種(F＝15.88**) >互作(F＝0.43)，表明播期對籽粒蛋白質和脂肪含量的影響大于品種(系)的影響。

圖2 播期對高蛋白大豆新品種(系)籽粒品質的影響Fig.2 Effect of sowing date on grain quality of new high protein soybean varieties (lines)

2.5 播期對高蛋白大豆新品種(系)產量及構成因素的影響

2.5.1 高蛋白大豆產量分析 通過對小區折合產量進行方差分析可知，品種(系)、播期對產量的影響均達到極顯著水平，其中播期對產量的影響大于品種(系)對產量的影響。品種(系)與播期互作對產量影響也達到極顯著水平。

由表3可知，同一品種在不同播期下產量表現不一，品種(系)P1、P2、P3 均在B2 播期下產量最高，分別為3 940.95、3 750.24、3 252.37 kg·hm－2，其次為B1 播期，且各播期處理間差異顯著。品種(系)P4 也在B2 播期下產量最高，為3 905.54 kg·hm－2，顯著高于B1 和B3播期，但B1 與B3 間無顯著差異。同一播期下，不同品種(系)產量大小表現也不一致，在3 個播期下各品種(系)產量下均表現為P1>P4>P2>P3，且除P1 與P4 在B2 播期下無顯著差異外，各品種間差異均顯著。

表3 各高蛋白大豆新品種(系)不同播期下產量比較Table 3 Comparison of yield of new high protein soybean varieties (lines) under different sowing dates

2.5.2 產量及構成因素相關性分析 對大豆產量及構成因素進行相關性分析，結果如表4所示，各產量構成因素間均呈顯著或極顯著正相關。其中，大豆有效莢數、單株粒數、單株粒重、百粒重均與產量呈極顯著正相關，相關系數分別為0.86、0.92、0.99、0.87，比較相關系數發現，與產量最密切相關的性狀為單株粒重，其后依次為單株粒數、百粒重和有效莢數。

表4 產量及構成因素間的相關系數Table 4 Correlation coefficient between the yield and composition factors

3 討論

3.1 播期對高蛋白大豆新品種(系)生育期的影響

大豆屬于典型短日照作物，對光溫反應敏感，其生育期長短與播種期密切相關[7－8]。前人研究均表明，隨著播期推遲，大豆生育期逐漸縮短[9－10]。本研究結果與前人研究基本一致，隨著播期推遲，各大豆品種(系)播種至出苗，出苗至始花，始花至完熟3 個生育階段及全生育期均縮短，且在本試驗播期范圍內，播期主要影響出苗至始花階段，變化范圍在1～4 d，前期出苗階段和后期生殖生長階段受播期影響較小，這可能與黃淮海地區6月份氣溫較高，適宜大豆生長有關，且隨播期推遲，氣溫及積溫逐漸增加，導致大豆營養生長加快，后熟期提前，進而導致全生育期縮短。另外，本試驗4 個高蛋白大豆新品種(系)生育期均在110 d 左右，這也主要與品種(系)本身遺傳特性及熟期相似有關。

3.2 播期對高蛋白大豆新品種(系)農藝性狀的影響

播期不同，導致水、溫、光照等生態條件不同，即使同一品種(系)在同一地點種植，植株農藝性狀也會發生較大差異[11－13]。本研究發現，隨播期推遲，各大豆品種(系)株高、底莢高、主莖節數均逐漸減小，有效分枝、有效莢數、單株粒數、單株粒重及百粒重則均表現為先升后降，這與李燦東等[14]和任小俊等[15]的研究結果相類似。其原因可能在于播期過早，植株營養生長階段較長，植株株高、底莢高及主莖節數數值相對較高，但相應植株開花結莢期生理年齡較老，對植株結莢不利；播期過晚，營養生長階段縮短，營養體生長不足，株高、底莢高及主莖節數降低，同時由于前期營養不充分，導致后期結莢弱，因此有效莢數、單株粒數、單株粒重及百粒重在早播和晚播時均表現較低。但也有研究與本研究結果不同，王立明等[16]通過對甘肅幾個不同熟期大豆品種(系)研究得到不同結論，發現播期推遲，大豆株高逐漸增加，主莖節數和百粒重逐漸下降；李金花等[17]研究發現，播期推遲，周豆18 的株高變化不大，但底莢高增大，有效分枝減少，單株莢數、單株粒數、百粒重均下降。各研究結論有差異，究其原因，一方面與品種(系)遺傳特性、品種(系)熟期、地理位置及生態環境存在較大差異有關，另一方面與試驗播期設置也有較大關系。綜上可知，播期易對大豆植株農藝性狀產生影響，需適期播種，才能保證植株充分吸收光、熱等氣候資源，實現植株營養生長到生殖生長的合理過渡，進而優化植株群體結構。

3.3 播期對高蛋白大豆新品種(系)各器官干重的影響

干重是植株重要生理指標之一，可有效反映營養物質在各器官及植株的積累和分配情況[18－19]。本研究表明，播期對大豆植株根、莖、豆莢及總干重均產生影響，隨著播期推遲，均呈先增后降的趨勢，且播期對植株干重的影響主要體現在豆莢干重上，這主要是由于播期較早或較晚，對植株后期結莢不利有關。另外，隨著播期推遲，植株營養階段縮短，營養體生長不充分，因此根、莖干重所占比例均逐漸縮小，豆莢干重所占比例均逐漸增大。

3.4 播期對高蛋白大豆新品種(系)籽粒品質的影響

蛋白質和脂肪含量是大豆籽粒品質的重要評價標準，其含量既受遺傳控制，同時又受制于生長環境條件。本研究結果表明，隨播期推遲，各大豆品種(系)籽粒蛋白質和脂肪含量均表現為先升后降的趨勢，與前人研究報道存在不同，如張林等[20]對華南春大豆研究發現，隨播期推遲，籽粒蛋白質含量先升后降，脂肪含量上升；杜亞敏等[21]研究新疆春大豆發現，播期推遲對蛋白質含量影響不大，脂肪含量下降；劉玉蘭等[22]研究表明推遲播期，吉林小粒大豆蛋白質和脂肪含量均下降；趙銀月等[23]對云南夏大豆播期試驗發現，播期推遲，蛋白質含量下降，脂肪含量上升等，可見大豆品質對播期較為敏感，播期對大豆籽粒品質的影響無規律性結論，這與地域生態、品種(系)、播期設置不同等因素均有關[24]。另外，本研究結果與前人研究結論均表明，適宜播期才有助于增加大豆蛋白質和脂肪含量，早播或晚播均不利于大豆品質提升，究其原因可能在于早播會導致營養階段過多消耗積累物質，致使生殖階段籽粒營養不足；而晚播的日平均溫度及積溫過高，導致籽粒貯藏物質部分裂變或降解。可見，早播或晚播均會造成大豆貯藏物質間的轉運失衡。另外，本研究結果表明播期是影響大豆品質的主要影響因子，其對籽粒蛋白質和脂肪含量的影響均大于品種(系)及品種(系)與播期互作的影響。這與前人研究結果相一致[25－27]，說明針對不同大豆品種(系)，必須因地制宜，適期播種，才能提高大豆品質。

3.5 播期對高蛋白大豆新品種(系)產量的影響

黃淮海區域作為我國大豆主產區之一，水熱資源豐富，尤其利于夏大豆生長，只有適期播種，充分利用好水熱等氣候資源，才能發揮大豆產量的最大潛力，保證大豆高產穩產。已有較多研究表明，適期播種對獲得最佳大豆產量具有直接影響，早播或晚播均會降低大豆產量[28－29]。本試驗條件下，圣豆18、圣豆24、菏豆37 和菏豆38 均在6月15日播種時產量最高，分別為3 940.95、3 750.24、3 252.37 和3 905.54 kg·hm－2，相比其他播期增產幅度分別為21.16% ～27.75%、23.01% ～ 28.87%、12.20% ～ 18.08%、25.86% ～27.47%，且播期對產量的影響最大，明顯高于品種(系)及二者互作。另外，本試驗條件下，大豆有效莢數、單株粒數、單株粒重、百粒重均與產量呈極顯著正相關關系，與產量最密切相關性狀為單株粒重，其后依次為單株粒數，百粒重和有效莢數，相關系數分別為0.99、0.92、0.87、0.86。由于單株粒重與籽粒貯藏物質轉運和積累密切相關，播期通過主導生態環境易打破大豆營養生長和生殖生長過渡平衡，進而可能造成植株“庫－源－流”失調，因此，播期對產量的影響間接可歸結于大豆營養生長階段和生殖生長階段合理過渡問題，其具體機理和運作機制有待進一步深入研究和探討。

4 結論

本研究結果表明，4 個高蛋白大豆新品種(系)圣豆18、圣豆24、菏豆37、菏豆38 均在6月中旬播種時產量最高，分別可達到3 940.95、3 750.24、3 252.37、3 905.54 kg·hm－2，且中旬播種時各大豆品種(系)植株有效分枝、有效莢數、單株粒數、單株粒重、百粒重等性狀均表現最佳，植株各器官干重積累及籽粒品質(蛋白質和脂肪含量)也較高，說明適宜播期有利于優化大豆群體植株綜合性狀，進而促使產量提高。