株行配置對南疆復播大豆光合特性的影響*

齊鑫，吳樹，黃興軍，高興，陳國棟，吳全忠，翟云龍*

（塔里木大學農學院，新疆 阿拉爾 843300）

合理株行配置可利于作物群體具有較高的葉面積指數（LAI），且在生長的中后期LAI降低較慢，減少了漏光損失，增加凈光合速率（Pn），群體干物質積累量增加，為獲得高產奠定了基礎[1]。在冠層中下部，改善株行配置及種植方式葉片的Pn、Gs、Ci、Tr等也有一定程度的改善[2]。合理的株行配置表現出明顯優勢，可提高作物生產能力[3]。陳傳信[4]等研究得出，適當縮行增加株距可促進植株光合能力的提高，即合理的株行配置種植方式是復播大豆高產栽培的有效措施。在一定種植密度條件下，適宜的株行距是調節大豆群體合理分布的重要措施。梁熠[5]等人認為由于一定的株行配置存在邊行優勢效應，導致邊行通風透光好，個體間根系、葉片競爭減緩，增大光合特性指標而提高產量。這與李瓊[6]等認為調整大豆種植間距，采用適當的株行配置種植方式可提高光合速率，增加百粒重，提高產量，研究結果基本一致。另外，在灌溉方式一樣的條件下，相比于等行距平作種植、寬窄行平作種植，溝播種植方式具有較高葉面積和Pn，延緩了葉片中葉綠素降解，有利于植株干物質的積累和籽粒產量的提高[7]。

隨著全球氣候變暖，新疆大部分地區氣候已表現出不同程度的暖濕化趨勢[8-9]。尤其是20世紀90年代以來北疆熱量資源明顯增加，秋季溫度增高，初霜期推遲，使新疆地區麥后種植大豆成為了可能[10-11]。近年來北疆地區麥后復播大豆的面積已達到3.33×104hm2左右，并且有不斷擴大的趨勢[12]，然而高產高效栽培技術的缺乏制約著南疆地區大豆的發展。為此，在前人研究的基礎上，進一步探討株行配置對復播大豆光合特性及產量的影響，篩選出適宜的最佳株行配置，為實現復播大豆高產、穩產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗在新疆阿拉爾市塔里木大學農學試驗站進行，試驗地前茬作物為冬小麥，地勢平坦，土壤肥力較好。試驗所在地屬于暖溫帶極端大陸性干旱荒漠氣候。該地太陽輻射年均133.7～146.3 kJ/cm2。年均日照時數2 556.3～2 991.8 h。雨量稀少，冬季少雪，地表蒸發強烈，年均降水量40.1～82.5 mm，年均蒸發量1 876.6～2 558.9 mm。

1.2 試驗設計

試驗選用大豆品種綏農35為供試材料。采用裂區試驗設計，主區為行距處理，副區為種植密度。行距處理設3個處理：15 cm（H1）、30 cm（H2）、45 cm（H3），種植密度設3個處理：5.3 × 105株/hm2（M1）、5.5 × 105株/hm2（M2）、6.0 × 105株/hm2（M3）。共9個處理組合，小區面積4.5 m × 2.0 m，總面積9.0 m2，3次重復，試驗底肥施加有機肥1 000 kg/hm2，盛花期追肥施用復合肥120 kg/hm2、尿素10 kg/hm2和磷酸二氫鉀1.5 kg/hm2。田間管理措施同一般高產大田。

2 測定項目與方法

2.1 光合參數的測定

分別在大豆的開花期、結莢期、鼓粒期在各小區選取長勢均勻一致的植株10株，在天氣晴朗的條件下，使用Li-6400光合測定儀在11：00～13：00測定每一株倒3葉中間小葉片中Ci、Gs、Pn、Tr。

2.2 葉綠素熒光參數的測定

分別在大豆的開花期、結莢期、鼓粒期在各小區選取長勢均勻一致的植株10株，在天氣晴朗的條件下，使用YAXIN -1105熒光儀測定各處理Fo（初始熒光，也稱基礎熒光，是PSII反應中心處于完全開放狀態時的熒光產量）、Fm（最大熒光產量，是PSII反應中心處于完全關閉狀態時的熒光產量）、Fv/Fm、Fv/Fo等熒光參數，Fv/Fm的變化主要因素是在脅迫條件影響，生長條件的影響對其影響很小，Fv/Fm值下降，說明受到脅迫的作用；Fv/Fo是反映PSⅡ反應中心的潛在活性。測定過程中，讓葉片充分暗適應30 min后獲得暗處理數據，隨后選擇光強為2 000 mol/（m2·s），各處理熒光參數均為5次測定的平均值。

2.3 產量構成因素及產量的測定

完熟期每小區去除左右各2個邊行、前后各1 m，取中間部分實收計產。

2.4 數據分析及處理方法

數據處理采用Excel 2010軟件和SPSS 13.0統計分析軟件。

3 結果與分析

3.1 不同株行配置對復播大豆光合特性的影響

3.1.1 凈光合速率和蒸騰速率

植物葉片Pn能夠反映葉片光合同化作用的強弱，Tr可以用來測量植物在一定時間內的蒸騰強度。由表1可以看出，各行距處理復播大豆Pn隨著生育進程的推進均呈現先上升后下降的趨勢，各處理均在結莢期達到最大值，然后有所降低。

表1 株行配置對凈光合速率和蒸騰速率的影響

在不同行距處理條件下，各生育時期種植密度處理Tr表現均為M2 ＞M1 ＞M3。在開花期，H1、H2處理條件下，M2處理與M1、M3處理均達到顯著水平，H2M2為Tr最大，達到13.58 mmol/（m2·s）。在H3處理條件下，M2處理與M3處理達到顯著差異，且M2處理最高，達到9.08 mmol/（m2·s），較M1、M3處理分別高12.34%、27.17%。在結莢期，M2處理均與M1、M3處理達到顯著差異水平。其中H3M3處理Tr最低，達到8.51 mmol/（m2·s），顯著低于其他各處理，可能因為H3M3處理株距最小，導致大豆群體空間分布不均使其Tr最低。在鼓粒期，大豆Tr較結莢期有所降低，在H1處理條件下，M2處理與M1、M3處理達到顯著水平。在H2、H3處理條件下，M2處理與M3處理達到顯著差異，與M1處理不顯著。

在開花期，H2處理條件下，大豆各種植密度處理Pn差異不大。在H1、H3處理條件下，M2處理Pn最高，且M2處理均與M1、M3處理達到顯著水平，說明M2處理對大豆Pn的促進效果最好。在不同密度處理條件下，各行距處理表現均為H2 ＞H3 ＞H1，其中H2M2處理Pn最大，達到23.22 μmol/（m2·s），說明H2M2處理對大豆Pn促進效果最佳；在結莢期，Pn達到最大值；在不同行距處理條件下，各種植密度處理表現均為M2 ＞M1 ＞M3，且M2處理與M1、M3處理均呈現顯著差異，說明M2處理對大豆Pn促進效果最好。在M2處理條件下，各行距處理表現為H3 ＞H1 ＞H2，H3處理Pn最大，達到29.52 μmol/（m2·s），分別較H1、H2高5.54%、11.55%。M1、M3處理條件下，隨著行距的增加，各處理大豆Pn逐漸降低，具體表現為H1 ＞H2 ＞H3；在鼓粒期，各處理Pn下降，可能原因為進入鼓粒期大豆葉片生理機能部分衰退，導致葉片Pn下降。在不同行距處理條件下，各種植密度處理表現均為M2 ＞M1 ＞M3，與開花期和結莢期表現一致，其中M2處理與M1、M3處理均呈現為顯著差異水平。在M2處理條件下，H1處理Pn達到最高，為18.39 μmol/（m2·s），H3處理次之，為16.96 μmol/（m2·s），H2處理最低，為15.43 μmol/（m2·s）。在M1、M3處理條件下，各行距處理表現均為H3 ＞H1 ＞H2。

3.1.2 氣孔導度和胞間CO2濃度

氣孔是葉片和外界環境進行CO2和水分交換的重要通道，其行為與葉片的光合作用和蒸騰作用密切相關，是影響光合速率和物質生產能力的重要因素。由表2可知，復播大豆Gs隨著生育進程的推進呈現先增大后減小的趨勢，各處理均在結莢期取得最大值。

表2 株行配置對氣孔導度和胞間CO2濃度的影響

不同行距處理條件下，在各生育期各處理表現均為M2 ＞M1 ＞M3，在盛花期，H1、H3處理條件下，M2處理Gs顯著高于M1、M3處理，并呈顯著差異。H2處理條件下，M1、M2處理Gs相差不大，分別為0.38 mol/（m2·s）、0.39 mol/（m2·s），但均高于M3處理；在結莢期，H1處理條件下，各種植密度處理均無顯著差異。H2、H3處理條件下，M2處理與M1、M3處理達到顯著差異；在鼓粒期，3種行距處理條件下，M2處理與M1、M3處理均達到顯著水平。

隨著生育進程的推進，大豆Ci逐漸增加至結莢期達到最大，生長至鼓粒期逐漸減低。在不同行距處理條件下，在開花期，H1、H2處理條件下，各種植密度處理表現均為M3 ＞M1 ＞M2，與Pn、Gs、Tr呈相反趨勢。在H3處理條件下，M2處理Ci最大，達到201.29 μmol/mol；M3次之，具體表現為M2 ＞M3 ＞M1，M2處理較M1、M3處理分別高44.40%、38.45%，說明增加種植密度能促進大豆Ci的增加，但種植密度過高反而會降低大豆Ci。在結莢期，大豆Ci達到最大值，在H1處理條件下，M3處理與M1、M2處理均未達到顯著差異。在H2處理條件下，各種植密度處理具體表現與開花期相同，具體表現為M3 ＞M1 ＞M2，分別達到257.35 μmol/mol、247.84 μmol/mol、240.69 μmol/mol。在鼓粒期，各種植密度處理均為M3最大，M1次之、M2最低，與Pn、Gs、Tr呈相反趨勢。

3.2 不同株行配置對復播大豆熒光參數的影響

植物在光反應過程中吸收光能的主要物質是靠葉綠素提供的。Fo與Fm是反映植物光合活性的重要指標，其中Fo為初始熒光，也稱基礎熒光，是PSII反應中心處于完全開放狀態時的熒光產量；Fm為最大熒光產量，是PSII反應中心處于完全關閉狀態時的熒光產量；Fv/Fm的變化主要因素是在脅迫條件影響，生長條件的影響對其影響很小，Fv/Fm值下降，說明受到脅迫的作用。由表3可以看出，在不同行距處理條件下，各種植密度處理Fo均為M3處理最大，達到248.25，M3處理與M1、M2處理均達到顯著差異水平。Fm、Fv/Fm、Fv/Fo均為M2處理最大，分別達到856.33、0.80、3.91。各種植密度處理Fm均未達到顯著差異水平，在H2、H3處理條件下，各種植密度處理Fv/Fm、Fv/Fo均呈極顯著差異水平。在H1處理條件下，M2、M3處理與M1處理Fv/Fm、Fv/Fo均未達到顯著差異水平。說明M3處理能夠更好地促進大豆光合能力的提高，進而提高大豆產量。

表3 株行配置對熒光參數的影響

根據差異顯著性檢測可以看出，行距處理對Fo、Fm、Fv/Fm產生極顯著差異，對Fv/Fo產生顯著差異。密度處理對Fo、Fm、Fv/Fm、Fv/Fo均產生顯著差異，且未達到極顯著差異。但其互作效應對Fo、Fv/Fm、Fv/Fo產生極顯著差異，說明改變群體分布方式，調節大豆種植株距與密度可有效提高大豆葉片光合能力。

3.3 不同株行配置對復播大豆產量的影響

產量的形成不僅與作物品種特性有關，而且也受到種植措施的影響，合理的種植方式，有利于作物生產潛力的充分發揮，從而獲得高產。從圖1可以看出，不同行距處理條件下，各種植密度處理均表現為M3 ＞M1 ＞M2，且M1、M3處理與M2處理均呈現顯著差異水平。不同種植密度處理條件下，各行距處理均隨著行距的增加逐漸降低，均為H1處理產量最高，且顯著高于H2、H3處理，其中H1M3處理產量最高，達到6 155.8 kg/hm2；H2M3處理次之，達到5 850.6 kg/hm2，說明H1M3處理對大豆產量提升效果最好。

圖1 株行配置對產量的影響

4 討論

合理密植是提高大豆LAI、群體光能利用的重要措施，是復播大豆獲得優質、高產的關鍵環節，也是塑造合理株型的手段之一。陳宗培[13]等研究表明，高密度種植模式下的玉米葉片的Pn、Gs、Ci和Tr均優于低密度。王海燕[14]等研究表明，隨著種植密度的增加，葉片的凈光合速率在密度處理最大值下最高，葉片光合作用較強，更適于后期進行干物質積累和提高粒重。趙小光[15]等研究認為，合理的作物群體結構可形成良好的冠層內光輻射分布，有利于提高光能利用率，而改變栽培密度是調控群體特征的重要途徑。合理密植能有效地解決作物群體與個體之間的矛盾,構建出合理的群體結構，增大綠葉光輻射面積，從而提高作物群體對光能的利用率，促進產量三要素的協調生長，最終提高作物產量。本研究結果與前人研究結果基本一致，即隨著種植密度的增大，各項指標均以H1M3處理表現最優，Pn較高，光合物質積累量較高。

前人對不同大豆品種在各株行距配置下的產量及其構成進行了研究，但得出的結果由于品種特性、種植密度、土壤肥力和氣候條件等差異而不盡相同[16-18]。在本試驗中，通過不同株行配置影響復播大豆光合作用、葉綠素熒光參數等動態變化進而影響最終產量的形成，在不同行距處理條件下，隨著生育進程的推進，在開花期H2處理條件下Pn、Tr、Gs、Ci、Fm、Fv/Fm、Fv/Fo達到最大，在H3處理條件下Fo最大。H1M3處理產量最高，達到6 155.8 kg/hm2，H2M3處理次之，達到5 850.6 kg/hm2，說明H1M3處理對大豆產量提升效果最好，縮小行距，增大株距可改善復播大豆的群體結構，使植株分布更加合理，有效利用土壤面積，改善田間的通風透光性，有助于復播大豆的生長發育，以此增強光合作用進而加大產量的形成。

5 結論

本試驗結果表明，隨著生育進程的推進，大豆Pn、Gs、Tr、Ci均呈先增長后降低的趨勢，在結莢期達到最大值。在結莢期，大豆Pn、Gs、Tr、SPAD值各密度處理表現均為M2 ＞M1 ＞M3，說明M2處理對大豆Pn、Gs、Tr的促進效果最佳。其中H3M2處理Pn、Gs、Tr為各處理中最高，分別達到9.52 μmol/（m2· s）、0.72 mol/（m2· s）、14.39 mmol/（m2·s），說明H3M2處理大豆光合性能最強。不同行距處理條件下，各種植密度處理Fo均為M3處理最大，Fm、Fv/Fm、Fv/Fo均為M2處理最大，分別達到856.33、0.8、3.91。H3M3 處理Fo最大，達到248.25，H2M2 處理Fm、Fv/Fm、Fv/Fo，分別為856.33、0.80、3.91。行距處理對Fo、Fm、Fv/Fm 產生極顯著差異，對Fv/Fo 產生顯著性差異。密度處理對Fo、Fm、Fv/Fm、Fv/Fo均產生顯著性差異，且未達到極顯著差異。但行距與密度互作效應對Fo、Fv/Fm、Fv/Fo產生極顯著性差異。H1M3 處理產量最高，達到6 155.8 kg/hm2，H2M3次之，達到5 850.6 kg/hm2。