黄淮海夏大豆干物质积累、转运及产量对播期的响应特征

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）

0 引言

大豆属于典型短日照作物，播期不同，会导致作物生长环境的光、温、水、热等气候资源发生变化，从而对作物生长发育产生影响。关于播期对大豆的影响，前人的研究多集中在品种[1-2]、生育期[3-4]、农艺性状[5-6]、产量[7-8]及品质[9-10]方面，且众多研究结果表明，大豆农艺性状、产量及品质指标在不同播期下表现差异明显，不同大豆品种表现不一，各品种在其适宜播期下，其植株各生理性状和产质量表现良好，早播或晚播下植株均长势不好，产量降低。可见，适宜播期是各大豆品种获得高产优质的先提条件。另一方面，作物植株干物质积累及转运是作物产量形成的基础，播期对作物干物质积累及转运的影响在小麦[11]、玉米[12]、水稻[13]、油菜[14]等作物上均有所研究，如马尚宇等[15]在小麦上的研究表明，适期播种显著提高了小麦开花期群体干物质量、花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率，孙琪等[16]对水稻的研究也表明，水稻产量及花后干物质的积累和转运在适期下最高，但此类研究在大豆上鲜有报道，尤其是缺乏不同播期下大豆不同生育器官干物质积累过程及花前、花后同化物向籽粒的转运特性的研究，因此，本文以黄淮海区域夏大豆新品种‘菏豆37’为研究材料，结合植株干物质积累Logistic曲线模拟方程，在大田条件下设置不同播期试验对此进行研究，以期明确大豆干物质积累，花前、花后同化物转运及产量对不同播期的特征变化，为大豆新品种的推广及高产稳产提供更多层面的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试大豆品种为‘菏豆37’，由山东省菏泽市农业科学研究院提供。该品种株型收敛，胚轴青色，主茎茸毛灰色，小叶形状为椭圆形，白花，荚果微弯镰形，成熟豆荚荚皮为草黄色，不炸荚，其种子为椭圆形，种皮黄色，褐脐，对大豆花叶病毒病SC3及SC7株系均具有中等抗性，种子粗蛋白含量在45%以上，为黄淮海夏播中熟高蛋白大豆新品种，2019年通过审定。

1.2 试验区概况

试验于2020年在山东省德州市黄河涯镇科技田进行(37°45'N，116°29'E)。该试验区属温带大陆性季风气候，年均日照时数2592 h，日照率为60%，太阳总辐射量为124.8 kcal/cm2，且主要集中在5—8月份，年均气温12.9℃，年均降水量为547.5 mm，夏秋季可占全年降水量的84.6%，全年无霜期长达208天。该试验田土壤主要为多年耕作壤土，地力均匀，其表层0～20 cm土壤基本理化性质为：pH 7.21，有机质含量11.68 g/kg，速效氮58.36mg/kg，速效磷48.21mg/kg，速效钾95mg/kg。试验地前茬为冬小麦，夏收后机械灭茬，机械旋地后人工开沟造墒。

1.3 试验设计

试验设置3个播期，每间隔10天为1个播期，分别为D1（6月5日）、D2（6月15日）、D3（6月25日），3次重复，随机区组排列，共9个小区。小区面积60 m2，行长20 m，行距0.5 m，6行区。播种方式为人工起垄穴播，播种理论密度为19.5万株/hm2。大豆整个生育期田间管理同当地大豆常规生产管理水平一致，各田间操作保持一致。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 干物质测定 各处理分别于大豆出苗后10天开始取样，每隔10天取一次样，直至大豆收获。每次取样选长势均匀一致，具有代表性的大豆植株5株，整株取样，剪根后，将植株按茎、叶片、叶柄、豆荚、籽粒等不同器官分别装袋，置入105℃杀青30 min，80℃烘至恒重，称重并计算单株地上部干物质重、营养器官干重（茎、叶片和叶柄干重总和）及生殖器官干重（豆荚干重）。

1.4.2 Logistic模型统计与分析 大豆整个生育期干物质积累符合Logistic曲线方程，其基本模型见公式(1)。

其中y表示大豆不同生育天数的干物质积累量，K为相应的干物质积累潜力值，a、b均为方程待定系数，t为出苗后发育天数。对方程进行1阶，2阶，3阶求导，可得相应生长曲线特征值。其中，表示干物质快速积累起始时间；，表示最大干物质积累速率出现时间；，表示干物质快速积累结束时间；，表示最大干物质积累速率；Δt=t3-t1，表示干物质快速积累持续时间。

1.4.3 干物质积累及转运计算

1.4.4 产量及相关因子测定 大豆成熟收获后，各小区取中间4行计产（面积约10 m2），脱粒后自然晒干，称重并转化为公顷产量(kg/hm2)。各小区取代表性植株10株进行室内考种，对单株有效荚数、单株粒数、单株粒重、百粒重等产量构成因子进行测定。

1.5 数据处理与分析

采用Excel 2010进行数据处理和作图，并用DPS 7.05软件进行数据相关性分析和显著性分析。

2 结果与分析

2.1 播期对大豆植株干物质积累的影响

从表1可以看出，不同播期下，大豆植株干物质积累的Logistic方程模型表达不同，方程所呈现的特征参数也不一样，表明播期对大豆植株干物质积累产生影响。D1～D3播期处理下，大豆植株干物质快速积累起始时间分别为46、44、46天，干物质快速积累结束时间均为73天，干物质快速积累持续时间分别为27、29、27天，表明相比D1和 D3播期，D2播期处理下干物质快速积累起始时间最早，且持续时间最长。另外，D2播期处理下，最大干物质积累速率也最高，为1.33 g/(plant·d)，其次为D1播期处理，最大干物质积累速率为1.21 g/(plant·d)，D3播期处理下最大干物质积累速率最小，为1.20 g/(plant·d)，最大干物质积累速率出现时间在D2播期下最早，为58天，其次为D1和D3，分别为59天和60天。由以上分析可知，虽然D1～D3播期处理下干物质快速积累结束时间无差异，但D2播期处理下干物质快速积累起始时间最早，持续时间最长、最大干物质积累速率最大且出现时间最早，有利于植株干物质快速积累，进而促进植株干重增加。另外，由表1可知，3个播期处理下，Logistic方程拟合曲线的R2值均为0.99**极显著相关水平，表明拟合的Logistic方程模型可有效反映大豆植株干物质积累过程。

表1 播期对大豆植株干物质积累方程模型及其特征影响

2.2 播期对大豆营养器官干物质积累的影响

由表2可知，不同播期下，大豆营养器官干物质积累拟合的Logistic曲线方程R2值均≥0.98，均达极显著相关，表明Logistic拟合的方程模型也可有效反映大豆营养器官干物质积累过程。通过表2可以看出，D2播期下，干物质快速积累起始时间最早，比D1和D3播期分别早1天和2天，且最大干物质积累速率出现时间也最早，比D1和D3播期分别早2天和3天。虽然D2播期下干物质快速积累结束时间分别比D1和D3播期早4天和5天，但干物质快速积累持续时间要均比D1和D3长2天，且最大干物质积累速率也最高，为0.78 g/(plant·d)，D1和D3较低，分别为0.65 g/(plant·d)，0.63 g/(plant·d)。因此，D2播期下，大豆营养器官干物质最早进入快速积累阶段，且干物质快速积累持续时间最长，最大干物质积累速率最大且出现时间也最早，从而有利于营养器官干物质的迅速积累和增加。

表2 播期对大豆营养器官干物质积累方程模型及其特征影响

2.3 播期对大豆生殖器官干物质积累的影响

D1～D3播期下，大豆生殖器官干物质积累拟合的Logistic方程模型其R2值分别为0.98、0.98、0.97，均达极显著相关，表明拟合的Logistic曲线方程可有效反映大豆生殖器官干物质积累过程（见表3）。本研究中生殖器官主要指豆荚干重，其在D2播期下比其他播期早2天进入干物质快速积累起始阶段，且干物质快速积累持续时间比其他播期处理长2天。D2播期下，最大干物质积累速率出现时间也最早，比其他播期处理早1天，且最大干物质积累速率最大，为0.67 g/(plant·d)，其次为D1播期处理，为0.65 g/(plant·d)，D3播期处理最大干物质积累速率最低，为0.62 g/(plant·d)。通过表3可以看出，播期对大豆生殖器官干物质快速积累起始时间及持续时间，最大干物质积累速率及出现时间均会产生影响，D2播期处理下的这些参数协调优于其他播期处理，干物质快速积累时间长，干物质快速积累速率大，对生殖器官豆荚干物质积累量的增加起到更为积极的促进作用。

表3 播期对大豆生殖器官干物质积累方程模型及其特征影响

2.4 播期对大豆干物质转运的影响

播期不仅对大豆干物质积累产生影响，对花前和花后干物质的转运也产生影响。由表4可知，不同播期下，大豆花前和花后同化物的转运量、转运率及对籽粒贡献率均产生变化。

表4 播期对大豆干物质转运的影响

对花前同化物来说，D2播期下同化物转运量要高于D1和D3播期处理，均高出11.28%和17.30%，但转运率和对籽粒贡献率要低于D1和D3播期处理；对花后同化物来说，D2播期下的同化物转运量、转运率和对籽粒的贡献率均最高，其中相比播期D1和D3，同化物转运量高出13.16%和18.89%，转运率高出8.45%和4.80%，对籽粒的贡献率高出0.41%和0.33%，

说明D2播期不仅能增加花前同化物的转运量，还可以提高花后同化物向豆荚中的转运。花前和花后同化物转运量与成熟期籽粒相关性均达到极显著正相关，说明大豆豆荚及籽粒的形成是花前和花后干物质共同作用的结果，相比早播和晚播，D2播期更能优化协同花前和花后同化物向豆荚及籽粒的转运过程，从而进一步提高产量。

2.5 播期对大豆产量及构成因子的影响

播期改变了大豆干物质的积累及转运过程，进而影响了成熟期大豆植株产量构成因子，最终反映在大豆籽粒产量高低上。从表5可以看出，D2播期下的单株荚数、单株粒数、单株粒重、百粒重等产量构成因子均显著高于其他播期处理，其次为D1播期处理，D3播期处理下各产量因子最低，显著低于D2和D1。综合各播期产量构成因子影响，大豆籽粒最终产量表现以D2播期最高，为3322.85 kg/hm2，分别比D1和D3显著高出12.71%和18.50%。可见，适宜播期才有利于大豆干物质积累和转运的协调运行，保证作物产量提高。

表5 播期对大豆产量及构成因子的影响

3 讨论

3.1 播期对大豆干物质积累的影响

高永刚等[17]在大豆上的研究发现，不同播期对大豆光合特性产生影响，适宜播期下大豆开花期和鼓粒期叶片光合指标、叶绿素和水分利用效率均明显高于早播和晚播大豆，因此播期可通过改变大豆生长的光热气候条件，影响植株光合等生理作用，进而影响光合同化物产生和干物质积累等过程。小麦[18]、玉米[19]、水稻[20]等多种作物相关播期试验已表明，播期不同，造成作物干物质积累快慢进程产生差异，干物质积累速率也发生变化。本试验在大豆上的研究结果同样表明，相比其他播期处理，在D2播期处理下，大豆营养器官、生殖器官及整个地上部植株进入干物质快速积累阶段最早，分别为第35、55、44天；干物质快速积累持续时间最长，分别为28、28、29天；最大干物质积累速率出现时间也最早，分别为47、68、58天；最大干物质积累速率也最高，分别为0.78 g/(plant·d)、0.67 g/(plant·d)、1.33 g/(plant·d)，因此，D2播期有利于植株在各个发育阶段快速积累干物质，为最终干物质向籽粒的转运提供丰富的“源”物质基础。

3.2 播期对大豆干物质转运的影响

干物质转运过程直接决定了作物生长发育各阶段干物质在“源”“库”之间的“流”动程度，干物质转运流畅，才能保证籽粒营养物质的增加，提高籽粒产量。先前学者对小麦和玉米的播期[15,16]试验发现，播期会影响作物干物质的转运特性，如晚播会显著降低小麦花前和花后干物质花前和花后干物质的转运量，直播水稻在早晚播条件下花后干物质转运量及转运率均低于适宜播期处理，且茎鞘、叶片、穗干物质转运量均与籽粒产量呈显著正相关，表明产量的提高与花前和花后干物质转运均有关。本研究结果与前人一致，D2播期下大豆植株花前同化物转运量比D1和D3播期分别高出11.28%和17.30%，花后同化物转运量分别高出13.16%和18.89%，转运率分别高出8.45%和4.80%，对籽粒的贡献率高出0.41%和0.33%，花前和花后同化物转运量与成熟期籽粒相关性均达到极显著正相关，说明大豆豆荚及籽粒的形成是花前和花后干物质共同作用的结果，尤其花后同化物对籽粒的贡献率均达到75%以上，说明D2播期更能优化协调花前和花后同化物向豆荚及籽粒的转运过程，进而增加籽粒产量。

3.3 播期对大豆产量的影响

关于播期对大豆的产量影响研究，多数学者认为适期播种才能保证大豆植株充分利用光温水热等气候资源[21,22]，提高群体产量，但也有少数观点认为晚播会降低大豆产量，实际生产中应力争早播[23]，本试验研究结果与多数观点一致，大豆早晚播均难以形成大豆生长的最佳环境条件，其干物质积累和转运特征均低于适期播种处理，产量构成因子随播期延迟均先升后降，产量表现也均以D2播期最高，比早晚播期分别高12.71%和18.50%。由于作物高产是“源”“库”“流”优化平衡的结果，播期改变了大豆植株光温水热等气候条件，导致植株“源”“库”“流”最佳平衡打破，最终籽粒产量“库”受到影响。可见，适期播种创造的优势生态条件可增加大豆植株“源”物质供应，促进干物质转运“流”畅，最终保证籽粒“库”容增大，产量提高。

4 结论

播期对大豆‘菏豆37’干物质积累、转运及产量均会造成影响。相比其他播期处理，在D2播期处理下，大豆营养器官、生殖器官及整个地上部植株进入干物质快速积累阶段最早，分别为第35、55、44天；干物质快速积累持续时间最长，分别为28、28、29天；最大干物质积累速率出现时间也最早，分别为47、68、58天；最大干物质积累速率也最高，分别为0.78 g/(plant·d)、0.67 g/(plant·d)、1.33 g/(plant·d)。花前（4.14 g/株）和花后（12.90 g/株）同化物转运量、花后同化物转运率(65.45%)及对籽粒的贡献率(75.68%)均最高；大豆产量最高，为3322.85 kg/hm2，比早晚播期分别高12.71%和18.50%。表明适宜播期更能优化协调花前和花后同化物积累及向豆荚和籽粒的转运过程，最终增加籽粒产量，本试验中‘菏豆37’最适宜播期处理为D2播期（6月15日）。