播期对黄淮海夏大豆新品种圣豆18干物质积累、分配及产量的影响

田艺心，高凤菊，曹鹏鹏，高祺

（德州市农业科学研究院，山东 德州 253015）

黄淮海地处平原地带，属半干旱半湿润地区，为温带大陆性季风气候，四季分明，光、温、水、热等资源丰富，十分有利于小麦［1］、玉米［2］、大豆［3］等作物生长。黄淮海地区耕地资源占我国总耕地面积的25%，是我国众多农业区中耕地面积最多的地区，一直是我国重要的粮食生产基地和储备基地，也是我国最为重要的夏大豆主产区，对我国大豆生产起着至关重要的作用。

近年来我国大豆国内产需缺口不断扩大［4，5］，大豆产业形势严峻。为保障国家粮食安全，2019年中央一号文件提出实施大豆振兴计划，其中指出黄淮海夏播区要大力推广高产高蛋白优质食用大豆品种，因此该类夏大豆品种的选育和栽培研究成为黄淮海地区大豆研究者关注的重点。

大豆是喜温作物，对温度要求极高，其播期不同植株生长所处环境的光、热、水、温等气候资源均发生变化，植株生长状况受到影响，进而影响到最终籽粒产量，因此开展播期研究就显得尤为重要。针对播期对大豆的影响，目前已有较多报道，但多数研究主要集中在成熟期大豆产量［6-8］及相关植株农艺性状［9，10］方面，鲜有针对大豆不同生育期干物质积累方面的研究。干物质积累和分配是大豆产量形成的基础，对其进行研究有利于深入了解产量形成过程及机理。因此，本试验选用黄淮海高蛋白大豆新品种圣豆18为材料，研究不同播期下其植株不同发育时期的干物质积累、分配及产量变化，旨在为该品种在黄淮海地区的推广应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试大豆品种圣豆18，由山东圣丰种业科技有限公司选育，其父本为菏豆12，母本为徐豆18，经系谱选育而成，属黄淮海夏播中熟品种。该品种株型收敛、白花、灰毛、椭圆叶、有限结荚习性，其种皮和子叶均为黄色，种脐褐色，籽粒为扁圆粒。农业部谷物品质监督检验中心测定结果：其籽粒蛋白质平均含量为45.14%，脂肪平均含量为18.48%，蛋脂总量达到63%以上，属高蛋白大豆品种。

1.2 试验设计与田间管理

试验于2019年6—11月在山东省德州市德城区黄河涯镇农业科技示范园（37°27′N，116°18′E）进行。该地属于温带大陆性季风气候，常年有效积温在4 600℃左右。

采取以播期为单因子的随机区组设计，共设3个播期，分别为6月5日（6／5）、6月15日（6／15）、6月25日（6／25）。小区为6行区，行长5 m，垄距0.5 m，播种密度为19.5万株／hm2，重复3次。各重复间设1 m调查道，四周设2 m保护行。

人工起垄，穴播。大豆苗真叶展开后定苗，保证苗齐苗全。依据当地大豆高产管理水平进行田间管理，各小区田间操作保持一致。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 干物质积累与分配 于大豆开花期、结荚期、鼓粒期、成熟期，选择长势均匀一致的重复点3个，每点各选取具有代表性的植株5株进行整株取样并整净杂物、洗净根部泥土，继而按照根、茎、叶片、叶柄、豆荚等器官分样。将分样后各器官置于105℃烘箱中杀青30 min，后80℃烘至恒重，称量各器官干物质重，并计算单株各器官干物质积累平均值及单株干物质总量。由于成熟期大豆叶片逐渐脱落，无法完全有效计算叶片干重，因此成熟期植株干重主要以根、茎及豆荚干重来表示。

1.3.2 产量及产量构成要素 成熟期选取具有代表性的大豆植株10株，进行室内考种，调查测定植株有效荚数、单株粒数、单株粒重、百粒重等指标，并对各小区中间4行实收计产（计产面积10 m2），脱粒后自然晒干，称量小区籽粒产量并折合成公顷产量（kg／hm2）。

1.4 数据统计与分析

用Microsoft Excel 2007和DPS 7.50软件进行数据整理、作图和统计分析。

2 结果与分析

2.1 播期对圣豆18干物质积累量的影响

由图1可以看出，不同播期下，随着大豆植株生长发育进程，植株干物质积累量逐渐增加，尤其是开花期至鼓粒期表现最为明显，成熟期干物质积累量表现较低（成熟期植株叶片及叶柄已脱落，未计在内）。开花期、结荚期、鼓粒期和成熟期大豆植株干物质积累量均以6月15日播种处理表现最高，其次为6月5日、6月25日。且开花期、结荚期6月15日播期处理植株干物质积累量显著高于另两个播期，6月5日、6月25日播期之间无显著差异；鼓粒期和成熟期，3个播期处理植株干物质积累量两两之间均差异显著。这表明，圣豆18植株干物质积累的最佳播期为6月中旬，早播或晚播均不利于植株干物质积累量的增加。另外，各播期下结荚期至鼓粒期干物质量增长速率最高，增值范围为67.86%～81.10%，其次为开花期至结荚期，增值范围为49.91%～62.53%。

图1 不同播期处理圣豆18干物质积累量

2.2 播期对圣豆18各器官干物质积累及分配的影响

由表1可以看出，播期对圣豆18不同生育期各器官干物质积累量均产生显著影响：6月15日播期处理各器官干物质积累量均显著高于6月5日和6月25日播期处理，且6月5日播期处理各器官干物质积累量均显著高于6月25日播期处理。

表1 不同播期处理圣豆18各器官干物质积累及分配情况

不同播期处理下，开花期至成熟期根干物质积累量均逐渐增大；开花期至鼓粒期茎干物质积累量均逐渐增大，鼓粒期达到峰值，成熟期略有降低；开花期至鼓粒期叶片及叶柄干物质积累量逐渐增大；结荚期至成熟期豆荚干物质积累量逐渐增大，成熟期达到峰值。

不同生育期植株干物质在各器官的积累及分配表现不同：开花期表现为叶＞茎＞叶柄＞根；结荚期表现为茎＞叶＞叶柄＞根＞豆荚；鼓粒期表现为豆荚＞茎＞叶＞叶柄＞根；成熟期表现为豆荚＞茎＞根，且受播期影响较小，表明植株生长发育后期，营养物质逐渐向豆荚及籽粒转移。另外，开花期至结荚期、结荚期至鼓粒期、鼓粒期至成熟期，不同播期下各器官干物质积累增长速率表现不一，无规律性，这可能与不同播期造成的生育期差异有关。

2.3 播期对圣豆18各器官干物质分配比例的影响

由图2可以看出，不同播期处理根干物质量占比范围，开花期为11.77%～13.69%，结荚期为9.74%～10.06%，鼓粒期为6.24%～7.14%，成熟期为10.22%～10.95%，表明根干物质量占比开花期至鼓粒期逐渐降低，成熟期略有上升。茎干物质量占比范围，开花期为27.12%～30.93%，结荚期为31.95%～34.16%，鼓粒期为22.25%～24.04%，成熟期为27.69%～29.65%，表明茎干物质量占比从开花期至成熟期表现趋势为结荚期升高，鼓粒期降低，成熟期略有升高。叶片干物质量占比范围，开花期为37.60%～40.19%，结荚期为29.17%～31.52%，鼓粒期为20.56%～21.46%。叶柄干物质量占比范围，开花期为17.11%～21.59%，结荚期为17.00%～18.36%，鼓粒期为13.46%～15.83%，与叶片表现趋势一致，均随植株生长发育进程而逐渐降低。豆荚干物质量占比范围，结荚期为6.89%～9.86%，鼓粒期为34.19%～35.15%，成熟期为60.13%～61.36%，表现趋势为逐渐增大。

图2 不同播期处理圣豆18各器官干物质分配比例

2.4 播期对圣豆18产量及其构成因素的影响

由表2可以看出，6月15日播种的大豆植株有效荚数、单株粒数、单株粒重、百粒重及产量表现最好，显著高于其它处理，其次为6月5日播期处理，6月25日播种的产量性状及产量表现最差，显著低于另两个处理。

表2 不同播期处理圣豆18产量及其构成因素

对产量构成因素与产量相关性进行分析，结果表明：有效荚数、单株粒数、单株粒重、百粒重与产量均呈极显著正相关，相关系数依次为0.91、0.95、0.98和0.96，且6月15日播种的大豆产量比另两个处理分别增产13.92%和22.63%。这进一步表明，大豆只有适期播种才能充分发挥植株各因素的生产潜力，确保产量提高。

3 讨论

前人对玉米［11］、小麦［12］、水稻［13］等众多作物的播期研究结果表明，播期不同，会导致作物干物质积累和分配产生变化，最终影响到作物产量形成。本研究结果也表明，播期对高蛋白大豆圣豆18各生育期干物质积累及分配产生显著影响，6月中旬播种处理（6／15）开花期、结荚期、鼓粒期和成熟期的单株干物质积累量始终显著高于早播和晚播处理，表明大豆只有适期播种才能达到最佳干物质积累量。安磊［14］对承德6号和冀豆17的研究发现，播期过早或过晚均会降低大豆开花期和结荚期的叶绿素含量及叶面积指数，导致叶片光合作用减弱，干物质积累减少。徐婷［15］对南豆12的研究同样表明，结荚期大豆叶绿素含量、叶面积指数及单株干物质积累量均会随播期推迟逐渐降低。因此，对大豆等光温敏感作物来说，早播光照时间虽长但温度低，晚播温度高但光照时间缩短，大豆生长所需的光温最佳组合早播和晚播均难以达到，加之受水分、土壤等复杂生态条件的综合影响，大豆植株光合、固氮等生理过程均会受到一定程度抑制，干物质积累量降低，因此找寻播种适期对增加大豆植株干物质积累量、满足产量形成基础具有重要意义。另外，本研究结果表明，开花期至鼓粒期，各播期处理下大豆单株干物质积累量逐渐增加，成熟期略有下降，其动态基本符合植株生长“S”型曲线。这与鹿文成等［16］的研究结果相似，尤其从始花期到鼓粒期，大豆营养生长和生殖生长并进，干物质积累较快，鼓粒期到成熟期后，营养生长基本停止，叶柄及叶片变黄脱落，单株干物质总量相对减少。

大豆发育过程中，根、茎、叶片、叶柄、豆荚等主要器官不同生育阶段干物质积累量的高低不仅反映出各器官对同化物的竞争能力，而且直接体现了植株营养物质及光合产物在各器官的分配比重，这对了解大豆植株“源库流”协调互作及产量形成具有重要意义。本研究结果表明，播期不仅影响大豆单株干物质积累总量，而且对各个器官干物质积累量也有影响，各器官干物质积累量均以6月15日播期处理表现最高，这与早播或晚播形成的不利综合生态环境有很大关系。另外，根和豆荚干物质积累量随生育进程逐渐增大，成熟期最高；茎、叶、叶柄干物质积累量开花至鼓粒期逐渐增大，鼓粒期达到高峰，成熟期降低，这与成熟期叶片叶柄脱落、茎部水分减少及营养物质向荚粒转移有关。此外，开花、结荚、鼓粒、成熟期干物质积累总量最大的器官分别为叶片、茎、豆荚和豆荚，表明随生育期延长，干物质积累量由叶片、茎等营养器官逐渐分配至生殖器官豆荚。这与国内外相关研究结果一致［17－19］，证实某些器官积累的干物质随生育期延长可转移到其它更需要生长的器官，同时也表明大豆植株各器官“源库流”是一个相互联系又相互制约的动态发展过程。

本试验结果表明，开花期至鼓粒期，根、叶片、叶柄干物质积累量占比均逐渐降低；茎干物质积累量占比，结荚期升高，鼓粒期降低；豆荚干物质积累量占比，结荚期至成熟期逐渐增大，进一步证实大豆植株营养物质由开花期的根、叶片、叶柄等部位逐渐转移至结荚期的茎，最后在鼓粒期和成熟期转移给豆荚。大豆植株这种规律性的干物质转运总体趋势受播期、密度等［20］栽培措施影响较小，可根据此特性对大豆某特定生育阶段进行定向施肥研究，以确保大豆植株整个生育期“源库流”系统协调一致，良性发展，最终提高大豆产质量。

干物质积累和分配是产量形成的基础。不同播期通过改变植株各发育阶段的生态环境来影响大豆植株的个体生长和群体建成，造成干物质积累及分配比例发生变化，进而影响产量高低。本研究结果表明，6月15日播种的大豆产量最高，这与该播期下大豆植株各生育阶段较高的干物质积累量有很大关系，同时该处理植株的有效荚数、单株粒数、单株粒重、百粒重均表现较好，与产量均呈极显著正相关。这与陆娣［21］、刘明［22］等的研究结果一致，表明播期对大豆植株形态、生理生化、干物质积累及分配、产量等形成层层递进的综合影响，早播或晚播难以形成激发大豆产量潜力因子发挥的最佳环境条件，相比适期播种产量要低。

4 结论

播期不同改变了大豆的综合生长环境，导致植株养分吸收及光合作用等生理特性发生改变，造成干物质积累、转运及分配差异，表现为最终产量的高低。本研究中，播期对大豆单株干物质积累总量、各个器官干物质积累量、大豆产量均有显著影响，且均以6月15日播期处理表现最高，同时该处理大豆植株有效荚数、单株粒数、单株粒重、百粒重均表现较高，且这些性状与产量均呈极显著正相关。因此，适期播种才能形成有利于植株干物质积累的最佳环境，满足籽粒对干物质转运及分配的需求，形成最佳产量因子组合，最终提高大豆产量。