一种大豆热害鉴定方法的应用

2020-04-07李志辉韩昕君傅豪姚小丹靳巧玲

河北农业科学 2020年6期

李志辉，韩昕君，傅豪，姚小丹，靳巧玲

（漯河市农业科学院，河南漯河 462300）

气候变化是导致大豆产量不稳的主要因素之一[1～3]。随着全球气候变暖，在夏大豆生长中后期常常伴有高温（温度＞32 ℃）高湿（相对湿度＞80%）天气的发生，与适宜大豆生长发育的温湿度条件相差较大，致使生产上部分品种落花、落荚、荚角不鼓粒等现象发生，子粒严重缺失，经济损失巨大[4～6]。研究表明，大豆高温热害呈逐年上升趋势，但不同品种对高温热害的适应能力存在一定差异，受害轻者减产较少，受害严重者甚至绝收[7～9]。因此，在选育新品种时，对大豆的耐热性进行鉴定就显得极为重要。我们近几年3～6月在当地日光温室进行大豆加代时发现部分大豆组合存在热害现象，且于同年夏季正常种植时相应品种的组合材料也存在热害现象，其中2017年加代的24 个材料中冀黑豆1 号/MC2000-1 组合和皖宿0934/漯豆4904 组合受害严重。针对上述问题，2018年我们开展研究并创新了一种用于大豆组合和品种耐热性筛选的热害鉴定方法，该方法已申请国家发明专利并受理，现处于审核阶段。利用该鉴定方法可以选育出耐热性较好的大豆品种，还可以对已审定的大豆品种进行热害鉴定和筛选，便于指导当地大豆育种和生产。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2018年和2019年连续2 a 的3～6月，在漯河市农业科学院五里岗试验基地的大型日光温室内（不启用加温设施）进行大豆热害鉴定试验。其中，2018年试材为漯河市农业科学院组配的25 个杂交种组合（表1），2019年试材为包括中黄13、菏豆23、洛豆1 号等在内的10 个大豆亲本（表2），发芽率均≥95%。试验温室为中隔玻璃日光温室，具有加湿、喷灌、遮光、补充光照和通风设备，高3～4 m，种植面积＞200 m2。

表1 2018年大豆热害鉴定试验材料Table 1 Soybean materials tested in heat damage identification in 2018

表2 2019年大豆热害鉴定试验材料Table 1 Soybean materials tested in heat damage identification in 2019

1.2 试验方法

1.2.1 大豆管理关键技术根据天气情况，每年3月初将大豆点播于营养钵内；3月中旬移栽到日光温室，小区长2.0 m，行距0.4 m，大豆种植密度21 万株/hm2。温室利用自然光热资源，不启用加温设施。由环境控制系统AP（中农金旺公司提供）自动记录温室内每日间隔1 h 的温度、湿度和光照强度，温室外的温度数据由漯河市气象局提供，利用Excle 软件做图。

1.2.1.1 遮光。在大豆开花后的下午进行，保证植株每天的受光时间在12 h 以内，促进大豆生殖生长。

1.2.1.2 补光。在大豆苗期或阴雨天时进行，促进植株正常生长。

1.2.1.3 通风。在大豆生长中后期进行，防止因环境密闭导致温度过高而造成的烧叶、烧苗。室内温度高于35 ℃时打开通风设备降温。利用通风、喷水、灌溉措施来调节环境湿度。

1.2.1.4 辅助固定。在大豆植株长出3 片复叶后，搭建高1.5～1.8 m 的架子或用线绳将植株固定，防止植株倒伏和互相缠绕。

1.2.1.5 温度和湿度控制。在大豆开花期至鼓粒期进行，白天温度控制在35℃以下、湿度控制在60%～80%。

1.2.2 温室内大豆热害鉴定方法大豆热害鉴定分生育期和植株考种两部分内容进行。调查并记载温室栽培大豆的开花期、鼓粒期和成熟期。大豆成熟期，每个处理选取10 株样株，调查结荚部位、每株荚数和每荚粒数；根据自设标准判定大豆品种的热害程度，其中平均每荚粒数＜1粒或者平均每株荚数＜10 荚时判定为易受热害品种。

2 结果与分析

2.1 试验期日光温室内外温度和光照的变化情况

2.1.1 温度日光温室2018年3～6月室内最高温度可达40 ℃以上，明显高于室外（图1 和2）。温室具有较好的保温效果，但受温室外阳光和风力的影响较大，阴雨天会显著抑制室内最高气温的上升，晴朗、少风天气时温室内外温差更大[10]。一天当中，温室内的最低温度出现在6：00～7：00，最高温度一般出现在14：00～15：00；湿度一般在22：00 后达到90%以上并保持至次日7：00，在14：00～15：00 达到最低值。通风散热可明显降低室内湿度。因此，日光温室为模拟高温高湿环境鉴定大豆材料的耐热性提供了可能。此外，也可通过人为措施来调节温室内的温度和湿度[11]，以保证大豆植株的正常生长。

图1 2018年3～6月温室内温度的变化情况Fig.1 Change of temperature in greenhouse from March to June in 2018

图2 2018年3～6月温室外温度的变化情况Fig.2 Change of temperature outside greenhouse from March to June in 2018

2.1.2 光照大豆是典型的短日照作物，光照是大豆对光温综合条件反应中的主导因子[12]。日光温室保温使用的透光材料会阻拦部分光照。对日光温室内每天的光照强度和光照时数进行监测，结果（图3）显示，整个试验期间室内日间光照强度（10～350 lx）较弱，尤其是在阴雨天时光照强度低于1 lx，无法满足大豆正常生长需求。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，与夏播露天栽培大豆相比，日光温室大豆植株出现了茎变细、节间变长、花期变长的现象，一些品种生长习性、生育习性等发生变化，对大豆产量造成一定的影响[13～17]。因此，在日光温室内对大豆进行热害鉴定时必须采取强补光措施。

图3 2018年3～6月温室内光照的变化情况Fig.3 Change of sunlight in greenhouse from March to June in 2018

2.3 热害对大豆结荚和鼓粒性状的影响

2018年热害鉴定中，所有大豆材料均能出苗、开花、鼓粒和成熟，完成1 个生育周期（表3）。在中后期相同的高温高湿环境下，不同大豆材料受到的影响不同，说明大豆材料对高温高湿环境的耐受程度不同，具体表现为每株荚数和每荚粒数较正常种植普遍降低；但降低程度的差异说明不同大豆材料的耐热性不同，一般表现为鼓粒期较早、生育期越短的材料受到热害的影响相对较低，反之，受到的影响较为严重。2018年的鉴定材料中，皖宿0934/郑1427 和周豆01015-1/16H155 组合的每株荚数相对较低，每荚粒数均少于1粒，说明热害影响了这2 个大豆品种组合的正常鼓粒；周豆01015-1/洛豆1 号和周11005-10-4-6/豫豆29 组合的每株荚数少于10个，虽然能鼓粒，但是结荚较少。产量构成要素降低直接影响大豆产量的提高，判定皖宿0934/郑1427、周豆01015-1/16H155、周豆01015-1/洛豆1 号和周11005-10-4-6/豫豆29 这4 个大豆材料受热害严重。

2.4 影响大豆材料耐热性的因素

2019年我们筛选10 个亲本品种进行热害鉴定，结果（表4）显示，各品种均受到不同程度的影响，大体表现为早熟品种受到的影响相对较轻。这可能与早熟材料的开花和鼓粒期能有效避开热害天气有关[18]。但也存在个别现象，如冀黑豆1 号生育期较短，但其在热害条件下不能正常开花、鼓粒，而且2017年的后代材料冀黑豆1 号/MC2000-1 组合也表现为受害严重，由此推测这可能与冀黑豆1 号不耐热的遗传特性有关。皖宿0934、周11005-10-4-6、周豆01015-1 各亲本材料受害也相对严重，其开花期、鼓粒期均相对较晚，生育期晚2～3 d，其后代材料在2017～2018年热害鉴定中也表现出较差的耐热性（图4 和5）。

表3 2018年热害鉴定中大豆组合的生育期以及结荚和鼓粒性状Table 3 Growth period, pod setting and seeds filling traits of soybean combinations in heat damage identification in 2018

表4 2019年热害鉴定中大豆品种的生育期以及结荚和鼓粒性状Table 4 Growth period, pod setting and seeds filling traits of soybean varieties in heat damage identification in 2019

3 结论与讨论

在黄淮海南片地区3～6月利用日光温室可以很好地模拟出高温高湿的热害天气。本研究结果显示，不同大豆品种的耐热性不同，个别品种虽能正常结荚但鼓粒性不好，还有的品种表现为结荚较少、落花落荚严重，以上现象均对大豆产量造成了严重影响，这些大豆材料均判定为受害严重，在黄淮海南片地区生产上应用时要慎重；此外，研究还表明，早熟品种可以在一定程度上有效避开高温时期，受到的热害影响大大降低。本鉴定方法可以为大豆品种的审定工作提供材料佐证；也可在大豆引种工作中加以利用，以防止在引种时未遇到高温高湿气候条件而造成的大豆受热害而减产。对于除耐热性外其他均表现优良的大豆品种，我们也可以采取适当晚播来减轻高温热害的影响[19，20]。

本鉴定方法是在模拟极端高温高湿的环境中进行的，并自行设定了热害标准。这种模拟的热害环境与大豆生产中发生的高温高湿环境存在一定差异，而且这种极端天气在夏大豆生产中不是常年发生，但会在不同年份中出现，对当年生产影响较大。利用本鉴定方法，对当地推广的大豆品种进行热害鉴定筛选，具有一定的供鉴意义；对育种亲本材料进行耐热性鉴定筛选，对新品种选育的亲本组配工作具有指导意义。