大豆设施加代关键技术集成及应用

李志辉，韩昕君，傅 豪，靳巧玲，刘美茹

（漯河市农业科学院，河南 漯河 462300）

2016年我国大豆产量约1 100万t，消费总量达9 700万t，需从国外进口8 600万t来填补国内市场的巨大缺口[1]。我国大豆品种单产尚有较大的提升空间，大豆育种工作者肩负着重要使命。常规育种是大豆育种中应用最广泛、最有效的手段，但在提高大豆产量、改善品质、增强抗性等方面存在育种周期长的缺点，因此，迫切需要对大豆育种技术进行升级换代[2]。在前人温室加代研究的基础上，通过实践创新，探索出了在漯河当地设施内大豆加代的关键技术措施，极大地提高了大豆加代的成功率和繁殖倍数。将该技术与南繁相结合，可实现大豆一年多代繁殖，加速大豆育种进程，对促进黄淮海地区大豆育种具有重要意义，应用前景广阔。

1 大豆加代技术研究现状

大豆南繁加代是大豆育种和品种推广工作中的一个重要环节。通过对大豆杂交后代材料的南繁加代，可以加快育种进度，缩短育种年限，更快地选育出大豆新品种。黄淮海等地区的一些大豆育种单位，每年都选择在海南等地进行南繁加代或扩繁育种材料，取得了显著成效[3，4]，但存在人力、物力和资金投入过高等问题，增加了育种工作的负担。在降低繁种成本的同时，为了不影响育种速度，个别大豆育种工作者开始尝试在当地开展大豆温室加代繁育工作[5]。

前人进行的当地设施加代技术研究，大多集中在小拱棚、日光薄膜温室和自建微型温室内进行，且关键技术大多为人工补光、保温和喷施多效唑控制旺长等，虽然具有可行性，但设施面积小、透光性差，通风和保温能力弱且不稳定，致使幼苗早春易受冻害、后期易发生高温烧苗，大豆根系活力差，收获种子数量少，晚熟材料不能结荚，收获时间过晚[6]，可推广性差[7]。目前，在日光温室设施内调控光温变化特点，设施内空间利用，大豆加代植株生育特性，以及提高大豆加代植株产量和加繁倍数等方面的研究甚少。针对以上问题，李志辉等[6]在大型日光温室内进行了多年的研究和实践，总结形成了设施大豆加代关键技术，为当地大豆设施加代的实际应用奠定了基础。

2 日光温室内大豆设施加代关键技术集成

2.1 穴盘内单粒加温育苗覆膜移栽技术

大豆对温度和雨水等生态因子反应较敏感[8]。日光温室加代于早春3月进行，此时外界气温较低。受外部环境低温的影响，温室内温度较低且湿度大，大豆极易出现烂种和坏种。张建模等[8]研究表明，采用育苗移栽后，大豆根系发达，肥水吸收功能增强，叶片变小，有利于通风透光，提前进入生殖生长，增加荚粒数。

加代材料极为珍贵，数量有限，为保证加代种子播种后全部出苗，采用在穴盘内单粒加温育苗的新技术。具体操作为：将大豆加代种子单粒播种于日光温室基质穴盘中，将穴盘置于苗床内，苗床下铺设电热线加热，苗床上搭建用薄膜覆盖的小拱棚，以加快出苗；待植株展开1～2片复叶时，移栽于覆膜室内苗床上。采用该项技术，小拱棚内的最低温度可保持在18℃以上，极大地提高了加代种子的出苗率，且与日光温室内直播相比可提早出苗2～4 d。畦间覆膜处理可有效抑制杂草生长，保持日光温室内的土壤湿度，减少灌溉次数，降低空气湿度，提高室内温度。将移栽幼苗种植于覆膜畦间，可为加代大豆植株生长创造良好的生长条件。

2.2 强补光措施及遮阳技术

大豆是典型的短日照作物，在对光温综合条件反应中对光照的反应是主导因子[9]。不适宜的光温条件会导致大豆营养生长与生殖生长不协调，从而影响产量[10]。2015～2016年对日光温室内日间光照强度和光照时数进行监测，结果（图1和图2）发现，由于日光温室保温使用的透光材料阻拦了部分光照，室内日间光照强度较弱（光照强度10～350 lx），尤其是阴雨天时光照强度不足1 lx，无法满足大豆正常生长的需求，必须在日光温室内采取强补光措施。通过在日光温室内加装大功率冷光灯，在阴雨天和室内大豆快速生长及开花期采取强补光措施（光照强度达150～300 lx），有助于提高大豆的光合作用，提高大豆的结荚结实率[10]。同时，在大豆生长后期的晴日午后采用遮阳技术，缩短日照时数，降低室内温度（室温保持在25～30℃），避免长时高温对大豆植株生长和叶片功能的影响。

图1 2015年3～6月日光温室内的光照变化Fig.1 Changes of light in greenhouse from March to June in 2015

图2 2016年3～6月日光温室内的光照变化Fig.2 Changes of light in greenhouse from March to June in 2016

2.3 空气流通管理

日光温室内环境密闭，温度较高、空气湿度大，不利于大豆的生长。因此，在大豆植株生长中后期，要及时通风，促进日光温室内空气流通，避免温度过高发生烧叶等现象。可根据室外天气情况，每天8：30～17：30，当室外气温高于20℃时进行通风降温。智能日光温室可设定在25℃条件下自动开启天窗以及外翻窗系统，当室内温度高于28℃时打开排风扇系统，加强室内空气的流通。有条件的单位可引入Wifi和手机APP等智能管理手段，减少科技人员每天的专人看护和值守。

2.4 植株稳固措施及生长调节

由于温室的特殊气候条件，尤其是长日照显著影响大豆的生育时期及性状[6]，与夏播大豆相比，日光温室大豆植株易出现茎变细，节间变长，花期变长，一些有限生长型品种变为亚有限生长型、亚有限生长型品种变为无限生长型，生育习性由直立型变为蔓生型等情况[6，11，12]。为了保证植株良好生长并方便管理与收获，对日光温室大豆植株采用插杆搭架（也可用吊绳等方式） 的稳固措施[6，13，14]。具体措施为：在大豆植株生长至约30 cm高时，在每株大豆植株旁边插竹竿并搭架，架设高度为2.5～3.0 m；每隔2～3 d将大豆植株新长出的部分用绑带固定于竹竿上，防止植株在地上匍匐或相互缠绕。

温室内的管理措施，以促进植株生长、收获更多的加代种子为目的。对部分生长缓慢的植株，需喷施植物生长调节剂促进其生长，一般喷施1～3次，每次间隔7～10 d以上。喷施操作应在早晚进行，避开烈日高温时段。

2.5 液体有机肥料生产及CO2气肥使用

日光温室内温度高，有利于微生物活动，可加速有机质分解，易于产生更多的CO2。而环境中CO2浓度的升高，对大豆的光合作用、生长发育和产量形成都具有促进作用。在日光温室内创新性设置了生物秸秆自动反应装置，容器内铺设自动增湿和通排风口，通过设施内微生物分解可续填的秸秆产生液体有机肥料和CO2。其中，液体有机肥料可作为养分供各生育阶段的大豆利用，植株生长健壮且可增加结实率与籽实度，增产10%～30%，效果明显；CO2气体浓度的增加可提高大豆的光合作用效率，促进植株生长，尤其对促进苗期大豆生长效果显著。CO2浓度每升高100 mL/L，大豆株高约增加10 cm，空荚率降低10%左右，最终可增产近20%[15]。

3 日光温室内大豆设施加代技术应用实例

从2015年大豆育种材料中选择F0组合25个，按每组合10粒进行单粒点播；F1组合13个，按混合法每组合60粒单粒点播，共计930粒。2016年3月6日采用覆膜直播的方式，将以上种子点种于日光温室内，行距40 cm，株距15 cm。试验期间按需浇水和中耕除草，分枝期后在每株大豆植株旁插杆、绑枝，以稳固植株防止倒伏。6月15日采收各材料鼓粒明显的荚角，自然风干3 d后脱粒。温室加代F0每组合收获后代种子500～1 300粒，F1每组合收获后代种子350～500粒，加繁系数100倍以上，满足了下季播种的用种量，为夏播创造了条件。6月18日将温室加代收获的材料按组合采用混合法，常规种植密度播种于大田。播种后根据组合亲本特点，对株型、株高、花期、花色等性状进行杂种鉴别，并对田间表现良好的杂种单株进行田间选择，当年田间选择单株773株。

2017～2018年应用大豆设施加代技术加大扩繁，2 a年来总计加代F0组合218个、F1代组合35个、F2代组合38个，极大地丰富了后代杂种变异群体，为加快育种进程，提高育种效率发挥了巨大作用。

4 结论与讨论

日光温室内特殊的小气候环境，造成加代的大豆植株与自然条件下的夏大豆生长发育存在明显差别[6，7]。本研究通过穴盘内单粒加温育苗、覆膜移栽、强补光措施和遮阳管理、通风调节、植株稳固以及喷施生长调节剂等一系列技术的应用，解决了大豆加代过程中烂种、坏种、烧叶、植株匍匐或相互缠绕、结实率低、晚熟材料不结荚、繁殖倍数低等问题；同时，利用日光温室内温度高有利于微生物活动的条件，创新性地设置了生物秸秆自动反应装置，生产液体有机肥料和CO2气体，可为大豆植株生长提供养分并促进其光合作用。

在漯河地区，正常晴朗天气情况下日光温室可以不启用加温措施进行大豆加代育种[6]，但在阴雨天光照条件达不到植株要求时要采取补光措施。在日光温室内加代的大豆种子收获后能在当年夏季适宜播期内播种，并进行当季后代植株的田间选择，使得大豆在当地一年可种植2代；再结合南繁技术，可实现大豆育种材料一年繁殖3代。这对加快大豆育种进程，提高育种效率意义重大。大型日光温室具有一次性资金投入大、可重复利用、分摊后成本较低的特点，与塑料棚和小拱棚相比具有空间大、通风散热条件好、可控温等方面的优势。日光温室内的加代植株无需喷施控旺的激素，反而需要根据实际情况喷施植物生长调节剂促进其生长，以获得更多的加代种子。该项研究对提高黄淮海地区大豆育种效率具有一定的经济价值和应用前景。

在试验过程中我们发现，日光温室加代的一些大豆品种出现有限结荚的问题，植株生殖生长封顶早，导致繁殖倍数降低。今后，需探讨解决该类问题的办法。

近年来，在漯河地区大豆生产中，中后期的高温高湿导致了一些大豆品种落花落荚、荚角不鼓粒、结实差，严重影响了大豆产量和经济效益。在日光温室特殊的温湿条件下，是否可以进行大豆品种的热害鉴定和抗热品种的筛选，值得进一步试验研究。