播期与气象因子对红小豆生长发育及产量性状的效应研究

申晓慧，姜成，何宁，项洪涛，曹大为，李婉

（1.宜春学院生命科学与资源环境学院，宜春 336000；2.黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所）

红小豆具有生育期短，耐旱、耐瘠薄、生态适应性广等特点，同时又具有营养丰富、医食同源的特性，在餐桌上倍受青睐，是中国传统出口农产品[1-3]。以往红小豆的研究工作主要集中在种子资源整理、新品种选育等方面。但近年随着人们生活水平不断的提高，对红小豆需求量逐年增加，有关小豆高产栽培技术的研究也开始增多。如何通过生产技术集成，实现良种良法的合理配套，是争取红小豆单产新突破的关键，也是红小豆栽培学科需要重点解决的问题。

播期是影响作物生产的重要栽培因素，合理确定播期可有效调整作物生长发育进程与季节同步，不仅可以充分利用当地光、温、水等气候资源，充分发挥品种生产潜力，还可以提高作物抵御外界不良环境的能力，保证作物高产优质[4-7]。关于播期、品种搭配对红小豆等作物生长发育及产量影响的研究已有报道，赵翠媛等[8]研究表明，红小豆播期的推迟不仅使有效积温显著减少，而且花后日均温差也会降低，不利于小豆开花结荚，从而降低产量；王明海等[9]研究认为，早播有利于红小豆产量的提高。赵秋等[10]对小豆播期与密度研究表明“辽红小豆8号”在辽阳地区适时早播有利于产量提高。综上所述，前人研究主要集中播期以及播期与密度等因素对红小豆产量及产量性状方面的影响，且多数研究认为早播更利于发挥红小豆产量潜力。而关于播期对小豆生育进程、产量及温度与降水等气候条件的相关性分析的研究显见报道。尤其是小豆花后积温与降雨等气候条件对红小豆产量及产量性状的影响未见报道。研究选用黑龙江地区生产上大面积推广应用的红小豆品种为试验材料，通过分期播种，系统分析温度与降水等气象条件对红小豆生育进程、生长指标、群体生长速率、产量及产量构成因素的影响，以期明确播期及气象因素对不同播期条件下红小豆品种生长发育期特性及产量调控的影响，为红小豆播期的科学选择以及高产栽培技术研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试红小豆品种“珍珠红”“农安红”“龙小豆2号”“龙小豆3号”均由黑龙江省农科院耕作与栽培研究所提供。

1.2 试验地点及气候条件

试验于2019年在黑龙江省农业科学院佳木斯分院杂粮试验基地进行，试验地位于东经130.37 °，北纬46.82°，海拔170 m，所在区域年平均降雨量500 mm，土壤类型为草甸黑土，pH为6.15，土壤有机质2.56%、速效钾108.24 mg·kg-1、速效磷43.95 mg·kg-1、碱解氮130.85 mg·kg-1、全磷0.16%、全氮0.18%和全钾1.58%。红小豆生育期内日均温度和降雨量等气象数据由佳木斯市气象局提供。2019年佳木斯地区有效积温为2 590℃，降水量535.6 mm，日照时数2 525.3 h，在农作物生长期（5~9月）日照时数为1 225.3 h。

1.3 试验设计

试验采用单因素完全随机区组设计，设T1（5月10日）、T2（5月20日）、T3（5月30日）、T4（6月9日）4个播期处理，3次重复，小区设置行长5 m，6行区，株距0.15 m，行距0.65 m，小区面积19.5 m2，公顷施肥量为磷酸二铵100 kg、磷酸钾40 kg标准施肥，小区留苗66株。小区重复间设1 m调查区道，四周设2 m保护行。田间管理同大田生产[11]。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 生育期调查

不同播期条件下供试红小豆出苗期（VE）、第一复叶展开期（V1）、第二复叶展开期（V2）、第三复叶展开期（V3）、始花期（R1）、始荚期（R3）、始粒期（R5）、鼓粒期（R6）、全生育期。

1.4.2 叶面积指数及地上总干物重调查

分别于红小豆第三复叶展开期（V3）始花期（R1）、始荚期（R3）、始粒期（R5）、鼓粒期（R6），各小区选取代表性植株5株，测定株高，用打孔称重法测量叶面积指数，然后将子叶节以上部分各器官分开，105℃条件下杀青30 min，之后80℃条件下烘干至恒重，测定单株及各器官干物质量。

1.4.3 产量及产量构成因素

于红小豆成熟期去除边际效应在小区内任意选取3行实收测产，折算公顷产量，选取各小区代表性植株10株，测定茎粗、分枝数、主茎节数、单株分支数、单株荚数、单株粒数、单荚粒重及定百粒重。

1.5 数据计算与统计分析

叶面积指数（leaf area index）=（单株叶面积×单位土地面积内的株数）/单位土地面积：

群体生长率（crop growth rate）=（W2－W1）/（t2－t1），式中W1和W2为前后2次测定的干物质重，t1和t2为前后2次测定的时间，单位：g·m-2·d-1[12]。用Microsoft Excel 2007软件计算数据和作图，用SAS 9.1软件统计分析。

2 结果与分析

2.1 播期对红小豆各生育时期的影响

播期对红小豆的生育进程有较大影响（表1）。由表1 可以看出，随着播期的推迟，全生育期所需天数呈逐渐缩短变化趋势。各生育阶段持续天数受播期的影响表现为从播种至出苗可以看出，随着播期的推迟出苗日数逐渐缩短，且差异显著（P<0.05），这主要是由于晚播气温较高，小豆种子易早生萌发。

表1 红小豆不同播期条件下各关键生育时期调查Table 1 Investigation of sowing date on development process of adzuki bean

5月10日播种的红小豆从出苗至第一复叶展开期所需时间较长，因为这一时期佳木斯地区遇到了早春低温现象，这一阶段日均高温17.4℃，日均低温在3.2℃，夜间温度过低不利于红小豆生长发育，红小豆生长处于停滞阶段。不同播期条件下各小豆品种在6月中旬之后陆续展开第二、三复叶。从第三复叶展开期至始花期、始花至始荚期可以明显看出，6月9日晚播各品种生育进程明显缩短，始粒至鼓粒期及全生育期所需天数各处理均达到差异显著水平（P<0.05）。

2.2 气象因子与红小豆生育时期的关系

温度与降雨量等变化会直接影响红小豆生长发育进程。对各生育阶段及其对应的累积温度（X1）、日均温度（X2）和降雨量（X3）进行回归分析，得到线性回归方程见表2。结果表明，各生育阶段持续天数受气候条件影响显著。播种至出苗期生育天数随积温的升高而缩短，随累积日均温差的升高而延长，累积日均温差对该阶段的影响效应值大于积温效应。从VE-V1、V1-V3、V3-R1所需生育天数均随积温、日均温度和降雨量的降低而缩短；这一阶段是红小豆生理生长最旺盛期也是对需水量要求最大时期。R1~R3所需天数则随积温和降雨量的增加而缩短，随日均温度的升高而延长，气象因子效应以积温效应最大；R3~R5所需生育天数则随着积温及累积日均温差提高而延长，随着降雨量增加而缩短。R5~R6所需天数受气象因子影响与R1~R3期相同。就全生育期而言，红小豆生育天数受积温效应影响最大，受降雨效应影响最小。

表2 红小豆不同生育阶段平均持续天数与气象因子的关系Table 2 Relationship between days of growth stage and climatic factors

2.3 播期对红小豆生长发育指标的影响

作物群体生长状况通过叶面积指数来反映，叶面积指数越高说明群体生长状况良好，影响作物最终产量[13]。由图1可知，不同播期条件下红小豆从V3至R6叶面积指数均为先升高再降低的变化趋势，其中T3播期最高，T1播期最低。各播期的叶面积指数从大到小依次为：T3＞T1＞T2＞T4。由此表明，适宜播期有利于提高红小豆开花后的叶面积指数提高，有利于形成高质量群体，而播种过早或过晚均不利于小豆花后保持较高的叶面积指数，所以早播或晚播不利于后期小豆获得高产。

图1 播期对不同生育时期叶面积指数的影响Fig.1 Effect of sowing date on leaf area index in different growth stage

作物干物质积累量是植株营养体的繁茂程度和生长趋势的反映，直接影响作物最终产量和品质[14]。如图2所示，从播种出苗至始荚期，不同播期条件下红小豆地上部干物质积累差别不大，但随着生育期的推进，不同播期干物质积累量差距越来越明显，其中T3播期红小豆地上干物重积累量最大。这可能是由于前期作物主要进行营养生长，差异不显著，随着生长期推进，5月30日播种的气候条件更有利于小豆生长发育，植株分枝增加，开花结荚部位相对较多，从而使花荚积累量增大，有利于红小豆干物质积累与分配。

图2 播期对不同生育时期总干物重的影响Fig.2 Effect of sowing date on dry matter accumulation in different growth stage

群体生长率是干物质日产量的反映，是群体生产速率的重要指标。虽然不同播期条件下红小豆群体干物质积累量和生育进程存在差异，但随着生育进程的推进，T1至T4播期红小豆群体生长率变化趋势均呈先增后降的变化趋势，不同播期条件下群体生长速率仍以T3播期最大，T4播期最小，最大值均出现在R1~R3期。由此说明，红小豆最适播期为5月30日，此时播种更有利于群体生长速率的提高（表3）。

表3 播期对红小豆各生育时期群体生长速率的影响Table 3 Effect of sowing date on crop growth rate of adzuki bean in different growth stage

2.4 气象因子与红小豆各项生长指标的关系

红小豆各生育时期气象因子与叶面积指数、总干物重及群体生长率的相关关系见表4。V3-R1期积温与群体生长率呈显著正相关关系；R1~R3期积温与该时期叶面积指数和总干物重呈极显著正相关；R3~R5期积温与各指标均呈极显著正相关关系，累积日温差与叶面积指数及总干物重呈显著正相关关系；R1~R6期积温与其相应阶段的叶面积指数及总干物重呈极显著正相关，累积日温差与叶面积指数、总干物重呈显著正相关关系，这说明积温对红小豆生长发育起了关键作用，尤其是对红小豆生殖生长发育阶段，积温越高，越有利于干物质积累，增加群体生长速率，有利于获得高产稳产。

表4 气象因子与叶面积指数、总干物重及群体生长率间的相关分析Table 4 Correlation analysis between climatic factors and leaf area index，dry matter accumulation，crop growth rate

2.5 播期对红小豆产量及产量性状的影响

供试品种产量变化规律基本一致，以代表性品种“珍珠红”为例，产量及产量性状分析结果见表5。由表中可知，T3播期茎粗、单株荚数、单株粒重及产量指标均显著高于其他播期处理（P<0.05），其中单株荚数比其他播期平均值高出27.74%，单株粒重比其他播期平均值高于36.40%，产量比其他播期平均值高出20.45%以上，主茎节数和单株分枝数均显著低于其他各播期处理（P<0.05）。单荚粒数T1播期最高，其他播期差异不显著，百粒重T4播期最高，其次为T3播期，但差异不显著。由此可见，播期过早或过晚均不利于高产产量性状形成，适时播种才更有利于提高作物对光能的利用效率，从而促进作物形态器官的建成和生殖器官的发育。

表5 不同播期对各红小豆品种产量及其构成因素的影响Table 5 Effect of sowing date on yield and yield components of adzuki bean

2.6 气象因子与红小豆产量及产量构成因素的关系

除了播种时期对红小豆产量具有明显影响外，气候条件也是影响红小豆产量的另一重要因素。将已知的气象因子花前积温（X1）、花前累积日温差（X2）、花前降雨量（X3）、三叶期积温（X4）、花后累积日温差（X5）、花后降水量（X6）、全生育期积温（X7）、全生育期累积日温差（X8）以及全生育期降水量（X9）与小豆产量（Y1）、单株荚数（Y2）、单株粒重（Y3）、单株粒数（Y4）和百粒重（Y5）分别进行回归分析，得到回归方程为如下表。

由表6可知，影响红小豆产量（Y1）的各气象因子效应的大小为X5＞X7＞X3＞X6＞X9；影响单株荚数（Y2）的各气象因子效应的大小为X8＞X5＞X7＞X3＞X4；影响单株粒重（Y3）的各气象因子效应的大小为X6＞X5＞X7＞X9＞X4；影响单株粒数（Y4）的各气象因子效应的大小为X5＞X7＞X2＞X9＞X1；影响百粒重（Y5）的各气象因子效应的大小为X5＞X6＞X3＞X7。此外，由表可知，单株荚数、粒数、粒重与百粒重与全生育期积温（X7）呈负相关，产量与全生育期积温呈正相关。

表6 产量及产量构成因素与气象因子的关系Table 6 Relationship between yield and yield components of adzuki bean and climatic factors

3 讨论

播期不同，作物所遇到的温、光、水等气象条件不同，其生长发育和籽粒形成各异。因此，播期对作物的影响尤为重要[15-16]。红小豆属于喜温作物，温度对红小豆产量具有重要影响[17]。实验研究结果表明，早播延长了红小豆生育天数，而晚播则缩短红小豆生育天数，自第三复叶展开期至始花期受降水影响最大，开花至成熟各阶段积温影响最大。积温和累积日温差对叶面积指数、总干物重影响显著，其中积温影响极显著。说明积温增加直接影响红小豆实际产量的增加。

在作物品种、栽培措施和管理水平确定的情况下，气象条件则是影响作物产量的主要因子。袁晋等[18]认为，气象因子主要通过对单株荚数、百粒重等产量构成因素来影响大豆最终产量。郑盛华等[19]研究表明，适宜播期条件下，光、温、水等气候条件有利于提高水稻成穗率、促进个体发育和成熟，提高产量。实验通过气象因素与产量及其构成因素的关系分析可知，温度与降水对红小豆产量及产量构成因素存在不同程度影响，对产量影响显著的因素主要有开花前期的累积日温差、花后积温和降雨量，即花前累积日温差较小、花后积温较高、降水充分有利于产量的提高；全生育期日均温度较高，降水充足有利于提高小豆单株荚数；花后降水充足、花后累积日温差较大有利于提高单株粒重；花后累积日温差较大、全生育期积温高有利于增加单株粒数；花后累积日温差较大，有利于提高百粒重。

红小豆产量及产量相关性状的变化与播期关系密切，选择合适的播期是红小豆获得高产、优质的重要栽培技术措施。前人研究认为早播有利于高产。如王乐政等[20]研究表明，红小豆株高、主茎节数和分枝数等随播种日期的延迟而降低，单株荚数也随播期的推迟而减少。赵翠媛等[8]认为，小豆单株荚数、单株粒数和单株粒重随播期推迟而降低。但在试验中，随播期的推迟，红小豆主茎节数和分枝数等形态指标值逐渐降低，与王海明等[9]结论一致。而茎粗、单株粒数和单株粒重均是5月30日播种最高，这可能是由于红小豆过早播种，小豆子粒灌浆过程昼夜温差小，不利于红小豆干物质积累与运输，而过晚播种，小豆籽粒灌浆时温度过低，也不利于干物质积累与运输。因此，早播或晚播均不利于红小豆产量提高，此结果与前人研究结果不同。研究的结果可能与试验研究的起始播期、试验品种特性及试验地点生态条件不同有关，具体原因还有待于进一步深入研究。

4 结论

通过大田试验，从红小豆生育进程、生长指标、产量结构、积温和降水等方面来分析不同播期对红小豆生长特性及产量的影响，从而估测红小豆在佳木斯地区生产上的最佳播种日期为5月30日前后。然而由于试验结果仅为一年试验数据采集，为得出更加确切的播种日期，试验还需进行多年多点试验，为合理利用佳木斯地区的气候资源提高红小豆产量提供理论依据和技术指导。