高蛋白大豆不同密度处理的叶面积指数、干物质积累分配及其与产量的关系

田艺心　高凤菊　曹鹏鹏　王乐政　华方静

摘要：以高蛋白大豆齐黄34为试验材料，研究了高蛋白大豆在不同密度条件下的叶面积指数（LAI）及干物质积累分配动态与产量的关系。结果表明：单株及各器官干物质积累量均随密度增加而减小；干物质前期主要用于营养器官生长，后期主要向生殖器官转运；群体干物质积累量随生育时间延长呈增加趋势，鼓粒期达到峰值；群体及各器官干物质积累量随密度增大先增加后减少，以密度22.5万株/hm2处理最大；群体产量在密度为22.5万株/hm2时最高，为3 916.67 kg/hm2；群体LAI的变化趋势大致呈一抛物线，LAI与产量在R2、R4、R7期达显著正相关，在R6期达极显著正相关；大豆群体干物质积累量与产量在R2和R4期呈显著正相关，在R6和R8期呈极显著正相关。

关键词：高蛋白大豆；密度；叶面积指数；干物质积累；产量

中图分类号：S565.101 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2018）08-0058-05

Relationships of LAI and Dry Matter

Accumulation and Distribution with Yield in High-Protein Soybean

Tian Yixin， Gao Fengju， Cao Pengpeng， Wang Lezheng， Hua Fangjing

（Dezhou Academy of Agricultural Sciences， Dezhou 253015， China）

Abstract Using the high-protein soybean cultivar Qihuang 34 as test material， the relationship among leaf area index （LAI）， dry matter accumulation and distribution and yield of high protein soybean under different densities were studied in this experiment. The results showed that the dry matter accumulation of single plant and that in each organ were reduced with the increase of density. The distribution of dry matter was mainly used for vegetative organ growth at early stage and was assigned to reproductive organs at later stage. The dry matter accumulations of population were increased with the extension of growth period， and reached the peak at seed filling stage. As the density increasing， the dry matter accumulation of population and each organ were all firstly increased and then decreased， and the maximum was obtained at 225 thousand plants per hectare.The population yield was the highest when the density was 225 thousand per hectare with the yield of 3 916.67 kg/hm2. The change trend of population LAI was roughly a parabola， and it was significantly positively correlated with yield at R2， R4 and R7 stages， and very significantly positively correlated with yield at R6. The population dry matter accumulation had significantly positive correlation with yield at R2 and R4， and highly significantly positive correlation with yield at R6 and R8.

Keywords High-protein soybean； Density； Leaf area index； Dry matter accumulation； Yield

高蛋白質含量是食用大豆及饲料加工大豆的重要目标性状之一[1]。有研究指出，品种的遗传特性对大豆籽粒蛋白质含量起决定作用，影响约占70%～80%，环境条件和栽培措施对蛋白质含量的影响约占20%～30%[2]。因此，在目前国内外大豆蛋白急需供求的发展趋势下，研究优异高蛋白大豆高产高效配套栽培技术至关重要。叶面积指数（leaf area index，LAI）和干物质积累均是大豆植株群体结构的重要量化指标。有研究发现，叶面积减小会制约光的截获和干物质积累[3-6]，适当增大群体LAI可提高大豆单产，而干物质的积累分配状况则直接影响大豆产量高低[7-9]。

齐黄34是近年国审的大豆新品种，蛋脂含量总和高达64%，且具有抗逆、抗病、广适和便于机械化收获等多个突出优点，是黄淮海和长江中下游地区一个突破性大豆品种，具有广阔推广应用前景。虽然前人对齐黄34一些基础栽培措施进行了研究，但在叶面积指数、干物质积累与产量关系等方面的研究未见报道。因此，结合目前国家“调减玉米、增加大豆”农业供给侧结构改革，本试验以齐黄34为材料，研究高蛋白大豆叶面积指数、干物质积累分配动态与产量的关系，旨在为进一步优化黄淮海及相似生态区高蛋白大豆栽培措施提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种齐黄34，属有限结荚类型大豆品种，由山东省农业科学院作物研究所以诱处四号/86573-16杂交、系谱选育而成，籽粒粗蛋白质含量42.58%，粗脂肪含量21.77%。

1.2 试验设计

试验于2016年在德州市农业科学研究院试验基地进行。采用随机区组设计，设置4个密度水平：M1（16.5万株/hm2）、M2（19.5万株/hm2）、M3（22.5万株/hm2）和M4（25.5万株/hm2）。每处理重复3次，共12个小区。每个小区种植6行，行长6 m，行距0.4 m，面积15 m2。各重复间设1 m走道，四周设置保护行。每小区固定10株，分别在R2（盛花期）、R4（结荚期）、R6（鼓粒期）、R7（初熟期）期测定叶面积并计算叶面积指数。同时于R2、R4、R6、R8（完熟期）期在各小区连续选取10株，将叶片、叶柄、茎秆等各器官分开，烘干后计算单株及各器官干物质积累量。成熟期分别对试验小区实收测产，脱粒后自然晒干，称量小区籽粒产量然后折合成公顷产量（kg/hm2）。

1.3 数据分析

利用Microsoft Excel 2007及DPS 20.0数据处理系统对所得数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 高蛋白大豆群体叶面积指数动态变化

叶面积指数反映叶部性状素质，是大豆生长发育的重要性状指标[15，16]。如图1所示，R2～R6期叶面积指数呈增加趋势，R6期达到峰值，之后开始降低。叶面积指数发展动态大致呈抛物线型，在各生育期随密度增大先增加后减小，以M3群体叶面积指数最大。R2期各群体之间叶面积指数变化幅度不大，之后各群体之间变化较为明显，M1和M4群体显著低于其它群体。

2.2 高蛋白大豆单株干物质积累及分配状况

由表1可以看出，在不同生育时期，单株及其各器官干物质积累量均随密度增加而减小。在各个生育时期，单株叶片及豆荚占比随密度增加而减小，茎及叶柄占比随密度增加而增大。干物质积累量大小及分配比重在R2期表现为较低密度（M1、M2）叶片最大，其次为茎和叶柄，较高密度（M3、M4）茎最大，其次为叶片和叶柄；R4期表现为茎最大，其次为叶片、叶柄、荚，干物质积累分配由叶片逐渐向茎、叶柄及荚过渡；R6期表现为荚最大，其次为茎、叶片、叶柄，该阶段干物质积累主要用于荚果的生长；在成熟期叶片及叶柄变黄脱落，荚果所占比重上升幅度最大，表明干物质积累分配均已转向荚果。

2.3 高蛋白大豆群体干物质积累及分配

由表2可以看出，无论是随密度增大还是随生育期延长，群体及各器官干物质积累量均表现为先增加后减少，其中以密度22.5万株/hm2处理最多，生育期则在R4～R6期表现最多。如表2所示，在R2～R6期，不同大豆群体单位面积全株重、茎重、叶片重及叶柄重均随生育期延长逐渐增加。干物质积累量，R2期表现为较低密度（M1、M2）叶片最大，其次为茎和叶柄，较高密度（M3、M4）茎最大，其次为叶片和叶柄；R4期表现为茎最大，其次为叶片、叶柄、荚。R6期表现为荚最大，其次为茎、叶片、叶柄。表明群体植株干物质积累分配与单株情况表现相一致。

2.4 密度对高蛋白大豆产量及构成因素的影响

由表3可以看出，随种植密度增加，大豆单株荚数、单株粒重逐渐减少；百粒重受密度影响较小，4个处理差异不显著；群体产量先增加后减少，密度为22.5万株/hm2时群体产量最高，为3 916.67 kg/hm2，再增加群体株数，产量将有所降低。

2.5 群体叶面积指数与产量的关系

从各生育时期叶面积指数与产量的相关性可以看出，R2、R4、R7期叶面积指数与最终产量相关系数分别为0.9011、0.9452、0.9435，达显著相关；R6期叶面积指数与最终产量相关系数为0.9700，达极显著相关（表4）。

2.6 群体干物质积累与产量的关系

从各生育阶段干物质积累量与产量的相关分析可以看出，R2、R4干物质积累量与产量相关系数分别为0.9100、0.9200，呈显著正相关；R6和R8期干物质积累与产量相关系数为0.9814、0.9937，呈极显著正相关（表5）。

3 讨论与结论

3.1 高蛋白大豆群体叶面积指数变化

叶面积指数是影响产量的重要生理指标[10，11]。本研究发现，随密度增加，LAI从开花盛期到结荚鼓粒期剧增，鼓粒期至成熟期下降，说明适当增加密度可以提高叶面积指数。

3.2 高蛋白大豆群体干物质积累及分配变化

本研究发现，各生育期大豆单株及其各器官干物质积累量均随密度增加而减小，而群体植株均随密度升高先增加后减小，密度22.5萬株/hm2处理达到峰值，且高蛋白大豆干物质积累分配受种植密度的影响主要体现在生育中后期。随密度增加，叶片脱落较早，茎秆所占比重偏大，个体生长量减少。种植密度过大易出现倒伏现象。有研究发现，随生育期延长积累的干物质可在器官之间转移[12-17]。本研究发现相似结果，干物质积累量大小及分配比重在始花期为叶片最大，其次为茎和叶柄；结荚期表现为茎最大，其次为叶片、叶柄、荚；鼓粒期表现为荚最大，其次为茎、叶片、叶柄；成熟期叶片叶柄变黄脱落，茎和荚果所占比重均相对上升，随生育期延长积累的干物质由营养器官逐渐分配至生殖器官。

3.3 高蛋白大豆群体产量与叶面积指数、干物质积累的关系

群体产量在密度为22.5万株/hm2时最高，为3 916.67 kg/hm2，再增加群体株数，产量降低，说明密度过高或过低均不利于大豆生产，适当增加群体密度，有利于提高大豆产量。R2、R4、R7期叶面积指数与最终产量的相关系数均达显著水平，相关系数分别为0.9011、0.9452、0.9435；R6期叶面积指数与最终产量相关达极显著水平，相关系数为0.9700。说明光合产物积累和籽粒产量形成的关键时期是鼓粒期，此时期保持较大的叶面积指数有利于促进干物质积累和经济产量。R2、R4干物质积累量与产量呈显著正相关，相关系数分别为0.9100、0.9200；R6和R8期干物质积累量与产量呈极显著正相关，相关系数为0.9814、0.9937。说明在产量形成过程中，生育后期干物质积累及分配起主要作用，在生长后期维持群体较高的干物质积累有利于大豆产量提高。

参 考 文 献：

[1]

王自力，郭呈宇，张吉顺，等. 江淮地区大豆籽粒高蛋白含量新品系的发掘与遗传关系分析[J]. 中国油料作物学报，2015，37（6）：780-788.

[2] 杨庆凯，张晓艺，孟祥文，等. 不同蛋白质、脂肪含量大豆品种在黑龙江不同地点的品质生态反应[J]. 大豆科学，2003，22（1）：1-5.

[3] 刘建国，帕尼古丽，董志新，等. 单位叶面积负荷量对大豆源库调节效应的研究[J]. 石河子大学学报（自然科学版），2003，7（4）：259-262.

[4] Zanon A J，Streck N A，Richter G L，et al. Branches contribution and leaf area index evolution in modern cultivars of soybean[J]. Brgaantia，2015，74（3）：279-290.

[5] Board J E.Soybean cultivar differences on light interception and leaf area index during seed filling[J]. Agronomy Journal，2004，96（1）：305-310.

[6] Chechi A，Boller W，Forcelini C，et al. Interaction among leaf area index，spray volumes and fungicide doses in Asian soybean rust control[J]. Physiopathology，2016，106（12）：65-66.

[7] 田艺心，高凤菊.高蛋白大豆生长发育及干物质积累分配对密度的响应研究[J]. 作物杂志，2017（2）：121-125.

[8] Yohei K，Yu T，Keisuke K，et al. Yield and dry matter productivity of Japanese and US soybean cultivars[J]. Plant Production Science，2016，19（2）：257-266.

[9] 田艺心，高凤菊，王乐政，等.密度对高蛋白大豆生长动态及产量的影响[J].大豆科学，2017，36（3）：385-390.

[10]Hosseini M，McNairm H，Merzouki A，et al. Estimation of leaf area index（LAI） in corn and soybeans using multi-polarization C-and L-band radar data[J]. Remote Sensing of Environment，2015，170（10）：77-89.

[11]Moreira E N，Vale F X R，Paul P A，et al. Temporal dynamics of soybean rust associated with leaf area index in soybean cultivars of different maturity groups[J]. Plant Disease，2015，99（9）：1216-1226.

[12]孟田. 不同年代育成大豆品种物质形成和养分吸收规律的研究[D]. 沈阳：沈阳农业大学，2016：7-9.

[13]李思忠，章建新，李春艳，等. 滴灌大豆干物质积累、分配及产量分布特性研究[J]. 中国农业大学学报，2016，21（7）：21-28.

[14]Fehr W R，Caviness C E. Stages of soybean development[R]. Cooperative Extension Service Special Report 80，Iowa State University，1977：3-11.

[15]Jin K，Yoshiaki K. Relationship between phosphorus accumulation and dry matter production in soybeans[J]. Plant Production Science，2015，18（3）：344-355.

[16]田艺心，高凤菊，徐冉.种植密度对高蛋白大豆经济性状及产量的影响[J].中國油料作物学报，2017，39（4）：476-482.

[17]唐江华，苏丽丽，罗家祥，等. 不同耕作方式对夏大豆干物质积累及转运特性的影响[J]. 核农学报，2015，29（10）：2026-2032.