不同种植参数对夏大豆产量及光合效能的影响

屈洋 王可珍 刘洋 罗艳 杨清华 梁福琴

摘要：为了研究不同种植参数对夏大豆产量和光合特性的影响，以夏大豆品种‘宝豆6号’和‘秦豆10号’为试验材料，采用4因素3水平的正交试验设计。结果表明：不同处理对夏大豆产量和光合性能的影响存在差异（P<0.05），处理3产量达最高，较其他处理高2.24%～24.27%，且净光合速率、胞间CO2浓度、蒸腾速率优势明显，较其他处理分别高17.31%～61.44%、5.26%～28.62%和6.8%～9.36%；处理3叶片水分利用效率最高，其次是处理6，处理7最低，且花期的水分利用效率要优于鼓粒期；播期6月20日、密度15万株/hm2、复合肥225 kg/hm2和硼肥3.0 kg/hm2分别具有较高的叶片水分利用效率。种植参数组合对夏大豆产量和光合性能具有显著影响，处理3为适宜的种植参数组合。

关键词：种植参数；正交设计；产量；光合特性；水分利用效率；夏大豆

中图分类号：S318文献标志码：A论文编号：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、种植密度、基肥等种植参数是作物形成高产群体的基础，不同的种植参数组合对作物产量具有重要的影响。夏大豆是黄淮海地区重要的经济作物[1]，通过不同的种植参数组合构建夏大豆最优的生长条件和群体结构，对夏大豆生产和产量水平提升具有重要意义。播期是夏大豆利用光、热、水资源的基础，并能影响大豆的生长发育[2-3]、农艺特性，最终影响大豆产量[4]，且以黄淮海地区夏大豆6月下旬播种最为适宜[5]；密度是作物高产形成的条件，不同夏大豆品种获得高产的最优密度存在差异，‘鲁黄1号’最佳密度为18万株/hm2[6]，‘周豆21’最佳密度为25.05万株/hm2[7]；施肥水平是作物营养成分来源的重要途径，N、P、K配施及优化施肥对夏大豆产量形成具有重要影响[8-9]，且硼肥对夏大豆增产具有一定的作用[10-11]。种植参数组合是有效利用自然资源为作物创造最优的生长发育条件用以获得最高的经济或者生物学产量，播期和密度是夏大豆重要的种植参数，播期、密度（株、行距配置）的最优组合可以创造最佳的夏大豆群体结构，并最终获得高产[12-13]，同时密度与施肥[14]、播期与施肥[15]以及施肥、密度与化控[16]等种植参数组合均能对夏大豆产量形成影响。

目前，夏大豆种植参数的组合研究多集中在2个参数或者措施的最优配置，而涉及播期、密度、施肥和微肥的4个种植参数的组合研究鲜见报道。通过播期、种植密度、复合肥、硼肥的4个种植参数组合下夏大豆产量和光合性能研究，探索不同种植参数对夏大豆产量和水分利用的影响，以期为夏大豆高产创建及高产高效种植技术提供理论及技术实践支撑。

1材料与方法

1.1试驗时间、地点

试验于2018年在宝鸡市农业科学研究院试验基地进行（北纬34.44°，东经107.56°），海拔高度669.6 m，土壤为塿土，肥力中等，保水保肥性好，属大陆性季风半湿润气候，年均日照2066.6 h，年均气温11.9℃，年均降水631.4 mm，无霜期年均209天。

1.2试验材料

供试大豆品种为‘宝豆6号’和‘秦豆10号’，均来自宝鸡市农业科学研究院豆类研究室。

1.3试验方法

1.3.1试验设计试验参照3水平4因素正交L9（34）设计，采用随机区组排列，3次重复，小区面积13.2 m2（5.5 m×2.4 m），6行区，行距40 cm。

设A：播期（A1：5月31日、A2：6月10日、A3：6月20日），B：密度（B1：12万株/hm2、B2：15万株/hm2、B3：18万株/hm2），C：N：P2O5：K2O=15：15：15复合肥（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），组合方式见表1。其他田间管理等同于大田种植。

1.3.2测定项目及方法

（1）产量及产量构成因素。在大豆成熟后，每小区收取中间4行进行测产，同时每小区随机选取10株进行室内拷种，籽粒产量按含水量13%计。

（2）叶片光合能力。利用美国LI-COR公司生产的LI-6400便捷式光合测定系统，选择晴朗无云天气（9：00—11：00）测定净光合速率Pn[μmol/（m2·s）]、胞间CO2浓度Ci[μmol CO2/mol]、蒸腾速率Tr[mmol H2O/（m2·s）]和气孔导度Gs[mol/（m2·s）]，水分利用效率WUE（μmol CO2/mmol H2O）=Pn/Tr[17-19]。每小区选10株具有代表性的个体，测量位置为冠层3片叶，每片叶重复测量3次，取平均值。测定时，光强为1000μmol/（m2·s），CO2浓度控制在380±20μmol/mol，湿度控制在75%±5%，叶室温度为环境温度。

1.3.3数据处理采用Microsoft Excel 2010进行数据整理和图表制作，DPS 7.05软件进行Duncan法差异显著检验（P<0.05）。

2结果与分析

2.1不同处理对大豆籽粒产量的影响

由表2可知，各处理对‘宝豆6号’和‘秦豆10号’产量影响存在差异（P<0.05），其中处理3产量达到最高，产量分别为2947.87 kg/hm2和2648.98 kg/hm2，平均产量为2798.43kg/hm2，并与其他处理差异显著（P<0.05）；处理6产量其次，平均产量为2730.63 kg/hm2，较处理3低2.42%；处理7产量最低，平均产量为2119.23 kg/hm2，较处理3和处理6分别低24.27%和22.39%。

2.2不同处理对大豆光合性能的影响

2.2.1净光合速率‘宝豆6号’和‘秦豆10号’花期和鼓粒期的不同处理的净光合速率见表3。‘宝豆6号’和‘秦豆10号’花期和鼓粒期平均净光合速率存在差异（P<0.05），处理3净光合速率较高，分别为37.24μmol/（m2·s）和40.50μmol/（m2·s），平均38.87μmol/（m2·s），与其他处理差异显著（P<0.05）；处理6其次，2个品种的平均光合速率为32.14μmol/（m2·s），较处理1低17.31%；处理7光合速率最低，平均光合速率为14.99μmol/（m2·s），较处理1和处理6分别低61.44%和53.36%。

2.2.2胞间CO2浓度由表4可知，不同处理对2个大豆品种的胞间CO2浓度影响存在差异。‘宝豆6号’和‘秦豆10号’花期和鼓粒期平均胞间CO2浓度存在差异（P< 0.05），其处理3最高，平均为426.89μmol CO2/mol，与其他处理差异显著（P<0.05）；处理6其次，平均为405.54μmol CO2/mol，较处理1低5.26%；处理7平均胞间CO2浓度最低为304.72μmol CO2/mol，较处理1和处理6分别低28.62%和24.86%。

2.2.3蒸腾速率不同处理对‘宝豆6号’和‘秦豆10号’花期和鼓粒期的蒸腾速率影响存在差异（P<0.05），其中处理3最高，平均为19.41 mmol H2O/（m2·s），与其他处理差异显著（P<0.05）；处理6其次，平均为18.09 mmol H2O/（m2·s），较处理1低6.80%；处理7平均蒸腾速率最低，达11.77 mmol H2O/（m2·s），较处理1和处理6分别低39.36%和34.94%（见表5）。

2.3不同处理对大豆水分利用的影响

2.3.1不同处理对大豆水分利用效率的影响由图1可知，不同处理的不同时期的水分利用效率存在差异，其中花期和鼓粒期不同处理的水分利用效率变化规律一致，顺序为处理3>处理6>处理2>处理8>处理9>处理4>處理5>处理1>处理7；‘宝豆6号’和‘秦豆10号’花期的平均水分利用效率要高于鼓粒期（图1a和图1b），其中‘宝豆6号’花期各处理的平均WUE为1.98μmol CO2/mmolH2O，较鼓粒期的WUE高37.89%，‘秦豆10号’花期各处理的平均WUE为1.76μmol CO2/ mmol H2O，较鼓粒期的WUE高10.80%。

2.3.2不同种植参数水平对水分利用效率的影响播期对花期叶片的平均WUE的影响存在差异（P<0.05），随着播种时间的推迟，WUE呈先降低后升高的趋势，其中6月10日播期WUE最低，6月20日播期WUE最高（图2a）；种植密度对花期叶片的平均WUE的影响存在差异（P<0.05），随着种植密度的升高，WUE呈先升高后降低的趋势，其15万株/hm2的种植密度具有较高的叶片WUE（图2b）；复合肥对花期叶片的平均WUE的影响存在差异（P<0.05），随着施肥水平的增加，WUE呈先降低后升高的趋势，其225 kg/hm2的施肥水平具有较高的叶片WUE（图2c）；硼肥对花期叶片的平均WUE的影响存在差异（P<0.05），随着施硼水平的增加WUE呈先升高后降低的趋势，其3 kg/hm2的施肥水平具有较高的叶片WUE（图2d）。不同种植参数水平下的水分利用效率，‘宝豆6号’和‘秦豆10号’表现趋势一致。

3讨论

3.1种植参数组合对产量的影响

大豆产量与群体的生理生态特征密切相关[20]，而播期、种植密度、施肥水平直接影响大豆的群体特征，因此获得高产必须对种植参数进行最优的配置。播期和种植密度、密度和施肥水平等不同组合之间对大豆产量影响差异显著，且最优的播期和密度组合、密度和施肥组合是实现夏大豆高产的基础[21-22]。本研究表明，不同种植参数组合形成的处理对‘宝豆6号’和‘秦豆10号’的产量影响存在差异，处理3表现出较好的增产效果，说明晚播、中等密度、低肥和高硼是最优的种植参数组合，且2个大豆品种表现一致，进一步说明该种植参数的组合具有一定的适用性。此结果与黄淮夏大豆主产区提倡的适期晚播[23]、增加夏大豆田间通风透光[24]可以形成较高大豆产量的结果一致。同时，不同的大豆品种对肥料的需求存在差异[25]，且适量硼素水平可有效的减少夏大豆荚而不实的发生并最终提高籽粒产量[26]，本研究结果显示，低肥水平和高硼种植参数组合可获得较高的大豆籽粒产量，可能的原因是参试的2个大豆品种对复合肥的需求不高和高硼水平有效的降低了夏大豆群体的空荚率。

3.2种植参数组合对光合性能的影响

光合性能是作物光合生产力的基础和产量形成的关键[27]，夏大豆不同器官的光合速率存在差异，其子叶的光合速率要优于豆荚和茎秆[28-29]，因此本研究以夏大豆花期和鼓粒期冠层叶片为研究对象，结果表明不同的种植参数组合对净光合速率、胞间CO2浓度和蒸腾速率影响存在差异，处理3具有较高的光合性能，且2个参试品种表现一致，说明处理3表现的优越光合性能对不同大豆品种具有一定的适用性；不同处理对光合性能和产量的影响表现基本一致，说明不同处理产量差异是由于光合性能差异造成的，这与朱保葛等[30]、杜维广等[31]和Morrison等[32]研究结果一致；不同处理叶片的WUE存在差异，处理3具有较高的叶片WUE，进一步的不同处理种植参数水平对叶片WUE也存在影响，6月20日的播期、15万株/hm2的种植密度、225 kg/hm2的复合肥和3 kg/hm2的硼肥具有较高的WUE，该参数组合与处理3的组合一致，说明最优的种植参数组合共同影响叶片的光合性能从而影响籽粒产量，并验证了造成不同处理产量差异的原因是不同处理对叶片光合性能和水分利用效率的影响存在差异，此结果与单独种植参数对夏大豆光合特性的影响存在差异[33-34]，相关的种植参数组合对大豆光合特性影响的机理还需进一步研究。

4结论

不同种植参数组合对夏大豆产量和光合性能具有一定的影响，处理3（播期6月20日、种植密度15万株/hm2、复合肥225 kg/hm2和硼肥3 kg/hm2）具有较高的净光合速率、胞间CO2浓度、蒸腾速率及叶片水分利用效率，并最终获得较高的籽粒产量，且不同品种具有一定的适用性。

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