播期對黃淮海夏大豆新品種圣豆18干物質積累、分配及產量的影響

田藝心，高鳳菊，曹鵬鵬，高祺

（德州市農業科學研究院，山東 德州 253015）

黃淮海地處平原地帶，屬半干旱半濕潤地區，為溫帶大陸性季風氣候，四季分明，光、溫、水、熱等資源豐富，十分有利于小麥［1］、玉米［2］、大豆［3］等作物生長。黃淮海地區耕地資源占我國總耕地面積的25%，是我國眾多農業區中耕地面積最多的地區，一直是我國重要的糧食生產基地和儲備基地，也是我國最為重要的夏大豆主產區，對我國大豆生產起著至關重要的作用。

近年來我國大豆國內產需缺口不斷擴大［4，5］，大豆產業形勢嚴峻。為保障國家糧食安全，2019年中央一號文件提出實施大豆振興計劃，其中指出黃淮海夏播區要大力推廣高產高蛋白優質食用大豆品種，因此該類夏大豆品種的選育和栽培研究成為黃淮海地區大豆研究者關注的重點。

大豆是喜溫作物，對溫度要求極高，其播期不同植株生長所處環境的光、熱、水、溫等氣候資源均發生變化，植株生長狀況受到影響，進而影響到最終籽粒產量，因此開展播期研究就顯得尤為重要。針對播期對大豆的影響，目前已有較多報道，但多數研究主要集中在成熟期大豆產量［6-8］及相關植株農藝性狀［9，10］方面，鮮有針對大豆不同生育期干物質積累方面的研究。干物質積累和分配是大豆產量形成的基礎，對其進行研究有利于深入了解產量形成過程及機理。因此，本試驗選用黃淮海高蛋白大豆新品種圣豆18為材料，研究不同播期下其植株不同發育時期的干物質積累、分配及產量變化，旨在為該品種在黃淮海地區的推廣應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試大豆品種圣豆18，由山東圣豐種業科技有限公司選育，其父本為菏豆12，母本為徐豆18，經系譜選育而成，屬黃淮海夏播中熟品種。該品種株型收斂、白花、灰毛、橢圓葉、有限結莢習性，其種皮和子葉均為黃色，種臍褐色，籽粒為扁圓粒。農業部谷物品質監督檢驗中心測定結果：其籽粒蛋白質平均含量為45.14%，脂肪平均含量為18.48%，蛋脂總量達到63%以上，屬高蛋白大豆品種。

1.2 試驗設計與田間管理

試驗于2019年6—11月在山東省德州市德城區黃河涯鎮農業科技示范園（37°27′N，116°18′E）進行。該地屬于溫帶大陸性季風氣候，常年有效積溫在4 600℃左右。

采取以播期為單因子的隨機區組設計，共設3個播期，分別為6月5日（6／5）、6月15日（6／15）、6月25日（6／25）。小區為6行區，行長5 m，壟距0.5 m，播種密度為19.5萬株／hm2，重復3次。各重復間設1 m調查道，四周設2 m保護行。

人工起壟，穴播。大豆苗真葉展開后定苗，保證苗齊苗全。依據當地大豆高產管理水平進行田間管理，各小區田間操作保持一致。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 干物質積累與分配 于大豆開花期、結莢期、鼓粒期、成熟期，選擇長勢均勻一致的重復點3個，每點各選取具有代表性的植株5株進行整株取樣并整凈雜物、洗凈根部泥土，繼而按照根、莖、葉片、葉柄、豆莢等器官分樣。將分樣后各器官置于105℃烘箱中殺青30 min，后80℃烘至恒重，稱量各器官干物質重，并計算單株各器官干物質積累平均值及單株干物質總量。由于成熟期大豆葉片逐漸脫落，無法完全有效計算葉片干重，因此成熟期植株干重主要以根、莖及豆莢干重來表示。

1.3.2 產量及產量構成要素 成熟期選取具有代表性的大豆植株10株，進行室內考種，調查測定植株有效莢數、單株粒數、單株粒重、百粒重等指標，并對各小區中間4行實收計產（計產面積10 m2），脫粒后自然曬干，稱量小區籽粒產量并折合成公頃產量（kg／hm2）。

1.4 數據統計與分析

用Microsoft Excel 2007和DPS 7.50軟件進行數據整理、作圖和統計分析。

2 結果與分析

2.1 播期對圣豆18干物質積累量的影響

由圖1可以看出，不同播期下，隨著大豆植株生長發育進程，植株干物質積累量逐漸增加，尤其是開花期至鼓粒期表現最為明顯，成熟期干物質積累量表現較低（成熟期植株葉片及葉柄已脫落，未計在內）。開花期、結莢期、鼓粒期和成熟期大豆植株干物質積累量均以6月15日播種處理表現最高，其次為6月5日、6月25日。且開花期、結莢期6月15日播期處理植株干物質積累量顯著高于另兩個播期，6月5日、6月25日播期之間無顯著差異；鼓粒期和成熟期，3個播期處理植株干物質積累量兩兩之間均差異顯著。這表明，圣豆18植株干物質積累的最佳播期為6月中旬，早播或晚播均不利于植株干物質積累量的增加。另外，各播期下結莢期至鼓粒期干物質量增長速率最高，增值范圍為67.86%～81.10%，其次為開花期至結莢期，增值范圍為49.91%～62.53%。

圖1 不同播期處理圣豆18干物質積累量

2.2 播期對圣豆18各器官干物質積累及分配的影響

由表1可以看出，播期對圣豆18不同生育期各器官干物質積累量均產生顯著影響：6月15日播期處理各器官干物質積累量均顯著高于6月5日和6月25日播期處理，且6月5日播期處理各器官干物質積累量均顯著高于6月25日播期處理。

表1 不同播期處理圣豆18各器官干物質積累及分配情況

不同播期處理下，開花期至成熟期根干物質積累量均逐漸增大；開花期至鼓粒期莖干物質積累量均逐漸增大，鼓粒期達到峰值，成熟期略有降低；開花期至鼓粒期葉片及葉柄干物質積累量逐漸增大；結莢期至成熟期豆莢干物質積累量逐漸增大，成熟期達到峰值。

不同生育期植株干物質在各器官的積累及分配表現不同：開花期表現為葉＞莖＞葉柄＞根；結莢期表現為莖＞葉＞葉柄＞根＞豆莢；鼓粒期表現為豆莢＞莖＞葉＞葉柄＞根；成熟期表現為豆莢＞莖＞根，且受播期影響較小，表明植株生長發育后期，營養物質逐漸向豆莢及籽粒轉移。另外，開花期至結莢期、結莢期至鼓粒期、鼓粒期至成熟期，不同播期下各器官干物質積累增長速率表現不一，無規律性，這可能與不同播期造成的生育期差異有關。

2.3 播期對圣豆18各器官干物質分配比例的影響

由圖2可以看出，不同播期處理根干物質量占比范圍，開花期為11.77%～13.69%，結莢期為9.74%～10.06%，鼓粒期為6.24%～7.14%，成熟期為10.22%～10.95%，表明根干物質量占比開花期至鼓粒期逐漸降低，成熟期略有上升。莖干物質量占比范圍，開花期為27.12%～30.93%，結莢期為31.95%～34.16%，鼓粒期為22.25%～24.04%，成熟期為27.69%～29.65%，表明莖干物質量占比從開花期至成熟期表現趨勢為結莢期升高，鼓粒期降低，成熟期略有升高。葉片干物質量占比范圍，開花期為37.60%～40.19%，結莢期為29.17%～31.52%，鼓粒期為20.56%～21.46%。葉柄干物質量占比范圍，開花期為17.11%～21.59%，結莢期為17.00%～18.36%，鼓粒期為13.46%～15.83%，與葉片表現趨勢一致，均隨植株生長發育進程而逐漸降低。豆莢干物質量占比范圍，結莢期為6.89%～9.86%，鼓粒期為34.19%～35.15%，成熟期為60.13%～61.36%，表現趨勢為逐漸增大。

圖2 不同播期處理圣豆18各器官干物質分配比例

2.4 播期對圣豆18產量及其構成因素的影響

由表2可以看出，6月15日播種的大豆植株有效莢數、單株粒數、單株粒重、百粒重及產量表現最好，顯著高于其它處理，其次為6月5日播期處理，6月25日播種的產量性狀及產量表現最差，顯著低于另兩個處理。

表2 不同播期處理圣豆18產量及其構成因素

對產量構成因素與產量相關性進行分析，結果表明：有效莢數、單株粒數、單株粒重、百粒重與產量均呈極顯著正相關，相關系數依次為0.91、0.95、0.98和0.96，且6月15日播種的大豆產量比另兩個處理分別增產13.92%和22.63%。這進一步表明，大豆只有適期播種才能充分發揮植株各因素的生產潛力，確保產量提高。

3 討論

前人對玉米［11］、小麥［12］、水稻［13］等眾多作物的播期研究結果表明，播期不同，會導致作物干物質積累和分配產生變化，最終影響到作物產量形成。本研究結果也表明，播期對高蛋白大豆圣豆18各生育期干物質積累及分配產生顯著影響，6月中旬播種處理（6／15）開花期、結莢期、鼓粒期和成熟期的單株干物質積累量始終顯著高于早播和晚播處理，表明大豆只有適期播種才能達到最佳干物質積累量。安磊［14］對承德6號和冀豆17的研究發現，播期過早或過晚均會降低大豆開花期和結莢期的葉綠素含量及葉面積指數，導致葉片光合作用減弱，干物質積累減少。徐婷［15］對南豆12的研究同樣表明，結莢期大豆葉綠素含量、葉面積指數及單株干物質積累量均會隨播期推遲逐漸降低。因此，對大豆等光溫敏感作物來說，早播光照時間雖長但溫度低，晚播溫度高但光照時間縮短，大豆生長所需的光溫最佳組合早播和晚播均難以達到，加之受水分、土壤等復雜生態條件的綜合影響，大豆植株光合、固氮等生理過程均會受到一定程度抑制，干物質積累量降低，因此找尋播種適期對增加大豆植株干物質積累量、滿足產量形成基礎具有重要意義。另外，本研究結果表明，開花期至鼓粒期，各播期處理下大豆單株干物質積累量逐漸增加，成熟期略有下降，其動態基本符合植株生長“S”型曲線。這與鹿文成等［16］的研究結果相似，尤其從始花期到鼓粒期，大豆營養生長和生殖生長并進，干物質積累較快，鼓粒期到成熟期后，營養生長基本停止，葉柄及葉片變黃脫落，單株干物質總量相對減少。

大豆發育過程中，根、莖、葉片、葉柄、豆莢等主要器官不同生育階段干物質積累量的高低不僅反映出各器官對同化物的競爭能力，而且直接體現了植株營養物質及光合產物在各器官的分配比重，這對了解大豆植株“源庫流”協調互作及產量形成具有重要意義。本研究結果表明，播期不僅影響大豆單株干物質積累總量，而且對各個器官干物質積累量也有影響，各器官干物質積累量均以6月15日播期處理表現最高，這與早播或晚播形成的不利綜合生態環境有很大關系。另外，根和豆莢干物質積累量隨生育進程逐漸增大，成熟期最高；莖、葉、葉柄干物質積累量開花至鼓粒期逐漸增大，鼓粒期達到高峰，成熟期降低，這與成熟期葉片葉柄脫落、莖部水分減少及營養物質向莢粒轉移有關。此外，開花、結莢、鼓粒、成熟期干物質積累總量最大的器官分別為葉片、莖、豆莢和豆莢，表明隨生育期延長，干物質積累量由葉片、莖等營養器官逐漸分配至生殖器官豆莢。這與國內外相關研究結果一致［17－19］，證實某些器官積累的干物質隨生育期延長可轉移到其它更需要生長的器官，同時也表明大豆植株各器官“源庫流”是一個相互聯系又相互制約的動態發展過程。

本試驗結果表明，開花期至鼓粒期，根、葉片、葉柄干物質積累量占比均逐漸降低；莖干物質積累量占比，結莢期升高，鼓粒期降低；豆莢干物質積累量占比，結莢期至成熟期逐漸增大，進一步證實大豆植株營養物質由開花期的根、葉片、葉柄等部位逐漸轉移至結莢期的莖，最后在鼓粒期和成熟期轉移給豆莢。大豆植株這種規律性的干物質轉運總體趨勢受播期、密度等［20］栽培措施影響較小，可根據此特性對大豆某特定生育階段進行定向施肥研究，以確保大豆植株整個生育期“源庫流”系統協調一致，良性發展，最終提高大豆產質量。

干物質積累和分配是產量形成的基礎。不同播期通過改變植株各發育階段的生態環境來影響大豆植株的個體生長和群體建成，造成干物質積累及分配比例發生變化，進而影響產量高低。本研究結果表明，6月15日播種的大豆產量最高，這與該播期下大豆植株各生育階段較高的干物質積累量有很大關系，同時該處理植株的有效莢數、單株粒數、單株粒重、百粒重均表現較好，與產量均呈極顯著正相關。這與陸娣［21］、劉明［22］等的研究結果一致，表明播期對大豆植株形態、生理生化、干物質積累及分配、產量等形成層層遞進的綜合影響，早播或晚播難以形成激發大豆產量潛力因子發揮的最佳環境條件，相比適期播種產量要低。

4 結論

播期不同改變了大豆的綜合生長環境，導致植株養分吸收及光合作用等生理特性發生改變，造成干物質積累、轉運及分配差異，表現為最終產量的高低。本研究中，播期對大豆單株干物質積累總量、各個器官干物質積累量、大豆產量均有顯著影響，且均以6月15日播期處理表現最高，同時該處理大豆植株有效莢數、單株粒數、單株粒重、百粒重均表現較高，且這些性狀與產量均呈極顯著正相關。因此，適期播種才能形成有利于植株干物質積累的最佳環境，滿足籽粒對干物質轉運及分配的需求，形成最佳產量因子組合，最終提高大豆產量。