播期对夏大豆干物质生产、光合特性及品质的影响

江琳，李新梅

（1.正阳县园艺站，河南 正阳 463600；2.正阳县永兴镇农业农村服务中心，河南 正阳 463600）

大豆起源于我国，属典型的短日照作物，富含植物蛋白，是世界重要的高蛋白粮饲兼用及油料作物，是我国养殖业和畜牧业重要的原料来源[1-2]。目前国内大豆需求量较大，大豆供应不足，严重依赖进口[3]。大豆品质、产量、光合效应不仅受遗传特性的影响，而且与气候条件、生态环境密切相关[4]。气候变化是阻碍河南大豆产量形成的主要气象因素之一，有效利用大豆生长发育期间光、热、水等生态资源是挖掘其产量潜力的关键措施[5]。大豆不同时期播种使植株生长发育及籽粒形成所受光、热、水、气资源条件各有差异，对大豆生长发育过程将产生直接影响[6]。在适宜种植大豆区域内，合理确定大豆品种播期，可充分利用光、热、水、气等气候资源，使大豆生育进程与光、热、水、气协调同步，确保满足各生育指标的要求，实现高产优质[7]。通过调整大豆播种期，提高夏大豆生长发育期间的积温，能够改善其植株农艺性状及产量构成因子。王畅等[8]研究认为，2个生态区大豆植株干物质累积量与播种至开花期间的光热资源利用效率呈极显著正相关，而与开花至结荚期间光热资源利用效率呈显著正相关。李金花等[9]研究指出，随着大豆播期的推迟，生育日数呈现缩短趋势，蛋白质含量呈现增加趋势，脂肪含量呈现降低趋势，但蛋脂总量变化不大。杜亚敏[10]研究了播期对春大豆的影响，结果表明，随着播期的推迟春大豆干物质积累量、光合势、叶面积指数均呈现先升高后下降的变化趋势，而成熟期春大豆籽粒占地上干物质量的比例随着播期的推迟下降显著。前人研究多集中在[11-12]大豆农艺性状、产量性状方面，而对河南省南部生态区有关播期对大豆干物质生产、光合特性和品质的影响研究甚少。

本研究通过对夏大豆进行分期播种，形成生育期间不同光、热、水、气等微生态环境，系统分析夏大豆干物质生产、光合特性与品质变化特征，以期探明不同播期条件下夏大豆干物质生产、光合特性与品质形成规律，为河南省大豆生态区适宜播期的选择和高产优质栽培提供技术支撑。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验在正阳县农业农村局试验地进行，地势较为平坦，中上等肥力。质地为粘壤，0～20 cm耕层土壤的有机质20.51 g/kg，全氮8.90 g/kg，碱解氮74.06 mg/kg，有 效钾91.37 mg/kg，有 效 磷39.54 mg/kg。前茬作物为小麦。

1.2 试验材料

供试大豆品种为濮豆820，由濮阳市农业科学院选育（国审豆20200030）。肥料为嘉旺牌大豆专用多肽全离子掺混肥料（营口嘉吉肥业有限公司生产），总养分≥48%，N-P2O5-K2O=13-25-10。

1.3 试验设计

试验设置5个播期，分别为S1（5月27日）、S2（6月5日）、S3（6月15日）、S4（6月25日）、S5（7月5日），S2处理与当地夏大豆常规播种日期接近，作为对照。小区面积14.4 m2，随机区组排列，行长6 m，行距40 cm，株距13.8 cm，6行区，3次重复，重复间走道1 m，四周设置2 m保护行。旋耕前施大豆专用复合肥450 kg/hm2，播种前浇水人工造足底墒。2020年按照试验方案规定播期进行人工开沟点播，沟深5 cm，每穴3粒，定苗保留1株，每小区留苗密株18.0万株/hm2。管理措施同当地大田生产。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 干物质积累量的测定分别于苗期、盛花期、盛荚期、鼓粒盛期、成熟始期各小区选取生长基本一致、具有代表性的植株5株，从大豆子叶节处截取地上部植株，105℃杀青0.5 h，干燥箱内80℃烘干到恒质量后，测定单株干物质质量。

1.4.2 叶面积指数（LAI）的测定采用文献[13]的方法测定大豆叶面积，计算叶面积指数。

1.4.3 叶绿素相对含量（SPAD值）的测定在晴天的9：00—14：00，选取有代表性植株5株，避开大豆叶脉测定SPAD值。

1.4.4 蛋白质和脂肪含量的测定考种后选取完整、无病斑、无虫食大豆籽粒，采用DA7200多功能近红外分析仪测定蛋白质和脂肪含量，计算蛋脂总量。

1.4.5 农艺性状及产量的测定成熟期各小区连续选取有代表性植株10株，室内考种测定株高、底荚高、有效分枝、单株荚数、单株粒数、单株粒质量、百粒质量，收获中间2行进行测产，计算产量。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel 2003对数据进行分析与作图。

2 结果与分析

2.1 夏大豆干物质积累量对播期变化的响应

夏大豆产量是通过植株干物质积累量形成的，播期变化对大豆干物质积累产生一定的影响[10]。由图1可知，夏大豆单株干物质积累量随着生育期的推进而逐渐增加，呈现倒“V”型变化曲线，鼓粒盛期达到最大值，成熟时又有所降低，可能与成熟时叶片及柄的脱落密切相关[14]。苗期单株干物质积累量随着播期的推迟呈现先增加后降低的趋势，开花后则随着播期的推迟呈现逐渐降低的趋势。单株干物质积累量苗期S1处理最低，CK最大，S1、S3、S4、S5处理比对照单株干物质积累量分别降低37.31%、7.46%、14.93%、19.40%，S1处理降幅最大，可能与过早播种时气温较低不利于干物质积累有关，比CK每延播10 d，单株干物质积累量平均降低了6.47百分点。开花后随着夏大豆植株生长其干物质积累量快速升高，鼓粒盛期达最大值，之后又逐渐下降，单株干物质积累量随着播期的推迟呈现降低趋势，干物质积累量依次为S1＞S2（CK）＞S3＞S4＞S5，S1处理比对照增加了10.40%，S3、S4、S5处理比对照分别降低了7.22%、14.20%、23.13%，比CK每延播10 d，单株干物质积累量平均降低了7.71百分点。成熟始期干物质积累量S1处理比对照增加了9.05%，S3、S4、S5处理比对照分别降低了15.91%、23.28%、30.26%，比CK每延播10 d，单株干物质积累量平均降低10.09百分点。说明早播及适宜播种有益于夏大豆开花后单株干物质积累量的增加，为夏大豆高产的形成奠定重要的物质基础。

图1 夏大豆干物质积累量对播期变化的响应Fig.1 The response of dry matter accumulation of summer soybean to the change of sowing date

2.2 夏大豆叶面积指数（LAI）对播期变化的响应

叶面积指数可作为衡量作物群体生长发育状况的关键指标之一，其高低与最终产量的形成高度相关，作物产量在一定范围之内随着叶面积指数的提高而增加[5]。从图2可以看出，夏大豆不同播期处理叶面积指数的变化基本趋势一致，随着生育进程的持续推进呈现先增加后降低的抛物线型变化趋势，苗期不同播期处理叶面积指数变化不明显，开花后差异逐渐增大，随着荚的出现至盛荚期差异达到最大，同时叶面积指数达到峰值，之后又缓慢降低。随着播期的推迟，苗期叶面积指数呈现先增加后降低的趋势，开花后则随着播期的推迟呈现降低的趋势，叶面积指数苗期S1处理最低，CK最大，S1、S3、S4、S5处理比 对 照 分 别 降 低了74.19%、12.90%、32.26%、41.94%，比CK每延播10 d，叶面积指数平均降低13.98百分点。开花后随着夏大豆植株迅速生长、叶片的增加，叶面积指数也快速增加，盛荚期达最大值，之后又缓慢降低，叶面积指数随着播期的推迟呈现降低的趋势，依次为S1＞S2（CK）＞S3＞S4＞S5，S1处 理 比 对 照 增 加 了13.47%，S3、S4、S5处理比对照分别降低了23.91%、47.63%、59.58%，比CK每延播10 d，叶面积指数平均降低了19.86百分点。成熟始期叶面积指数S1处理比对照增加了61.73%，S3、S4、S5处理比对照分别降低了20.99%、48.56%、62.14%，比CK每延播10 d，叶面积指数平均降低了20.71百分点。夏大豆适早播种有益于增加开花后的叶面积指数，可形成合理的群体叶面积，晚播夏大豆不利于开花后维持较高叶面积指数，易产生早衰群体，叶面积较低。

图2 夏大豆叶面积指数对播期变化的响应Fig.2 The response of leaf area index of summer soybean to the change of sowing date

2.3 夏大豆叶绿素相对含量（SPAD值）对播期变化的响应

细胞内叶绿体作为植物光合作用场所，叶片内叶绿素含量的高低对植物进行光合作用具有重要的影响[6]。由图3可知，夏大豆叶绿素相对含量随生育进程的推进呈现先升高后降低的趋势，盛荚期达到最大峰值，之后又缓慢降低。苗期夏大豆叶片叶绿素相对含量随播期的延迟呈现先升高后降低的趋势，S3、S4处理比对照分别增加了4.23%、0.60%，S1、S5处理比对照分别降低了1.21%、3.32%，说明适期播种可以增加苗期夏大豆叶片叶绿素相对含量，因而能增加苗期夏大豆叶片的光合作用，早播或晚播均不利于提高叶片的叶绿素相对含量。到盛花期早播处理S1、S2叶片叶绿素相对含量迅速升高，晚播处理S4、S5叶绿素相对含量也在持续上升，可能与夏大豆营养生长进入生殖生长群体自我调节有关，叶绿素相对含量S1处理比对照增加了9.73%，而S3、S4、S5处理比对照分别降低了17.48%、2.85%、12.30%。生育后期鼓粒至成熟始期时夏大豆叶片叶绿素相对含量随播期的延迟则呈现出逐渐降低趋势，叶绿素相对含量处理S1＞S2（CK）＞S3＞S4＞S5，鼓粒盛期S1处理比对照增加了5.42%，而S3、S4、S5处理比对照分别降低了14.08%、16.61%、22.38%，每晚播10 d叶片叶绿素相对含量平均下降7.46百分点；成熟始期S1处理比对照增加了9.32%，而S3、S4、S5处理比对照分别降低了21.08%、24.86%、65.54%，每晚播10 d叶片叶绿素相对含量平均下降21.85百分点，说明播种越晚生育后期叶绿素相对含量下降幅度越明显，早播有利于夏大豆叶片叶绿素相对含量保持较高水平，稳定期也较长，能够促进叶片进一步生长发育，延缓夏大豆生育后期的叶片衰老及脱落，提高叶片有效光合作用，可以增加夏大豆的干物质积累及籽粒充实灌浆，为大豆高产奠定重要的物质基础。

图3 夏大豆叶绿素相对含量对播期变化的响应Fig.3 The response of chlorophyll relative content of summer soybean to the change of sowing date

2.4 夏大豆品质对播期变化的响应

从表1可以看出，夏大豆蛋白质含量及脂肪含量对播期变化的响应差异达显著水平，蛋脂总量差异不明显，蛋白质含量随着播期的推迟呈现逐渐增加的趋势，而脂肪含量则表现出相反的趋势，随着播期的推迟呈现出逐渐降低的趋势。S1处理比对照蛋白质含量降低了0.28百分点，脂肪含量增加了0.16百分点，S3、S4、S5处理比对照的蛋白质含量分别增加了0.29、1.07、1.58百分点，脂肪含量分别降低了0.75、1.14、1.81百分点，蛋脂总量变化幅度为60.49%～60.95%，对照最高。说明早播有利于夏大豆脂肪含量的提高，晚播则有利于夏大豆蛋白质的累积。

表1 夏大豆品质对播期变化的响应Tab.1 The response of summer soybean quality to the change of sowing date %

2.5 夏大豆产量性状对播期变化的响应

夏大豆产量及其构成因素对播期变化的响应差异达显著水平。从表2可以看出，株高、有效分枝、单株荚数、单株粒数、单株粒质量、百粒质量及产量均随播期的推迟呈现降低的趋势，而底荚高则随播期的推迟呈现升高的趋势。不同播期下产量性状变幅分别为株高78.8～87.6 cm、底荚高20.1～24.7 cm、有 效 分 枝0.7～2.5个、单 株 荚 数30.6～42.0荚、单株粒数56.3～81.1粒、单株粒质量10.64～18.19 g、百粒质量21.26～22.90 g。S1处理比对照的株高、有效分枝、单株荚数、单株粒数、单株粒质量、百粒质量分别增加了1.62%、31.58%、4.22%、9.89%、13.90%、1.15%，S3、S4、S5处理株高比对照分别降低了0.81%、4.41%、8.58%，底荚高分别增加了-4.29%、7.14%、17.62%，有效分枝分别降低了42.11%、36.84%、63.16%，单株荚数分别降低了8.44%、9.68%、24.07%，单株粒数分别降低了1.76%、7.05%、23.71%，单株粒质量分别降低了7.64%、13.46%、33.38%，百粒质量分别降低了4.02%、3.49%、6.10%，说明适时早播更有益于产量构成因素与产量之间的协同关系，荚与粒较多，单株粒质量与百粒质量较大，对夏大豆最终产量的形成具有决定作用。早播S1处理产量最高，其次是S2处理，晚播S5处理产量最低，产量对播期变化的响应幅度为1 984.07～3 153.09 kg/hm2，S1处理比对照产量增产了14.15%，S3、S4、S5处理比对照产量分别降低了8.18%、13.81%、28.17%，每晚播10 d产量平均降低了9.39百分点，说明适期 早播有利于夏大豆产量性状的改善及产量的提高。

表2 夏大豆产量性状对播期变化的响应Tab.2 The response of summer soybean yield traits to the change of sowing date

3 结论与讨论

夏大豆干物质累积量的高低及其动态变化的过程可评价不同生育时期夏大豆生育速率、光合作用的强弱与籽粒最终产量水平[15]。前人研究表明，迟播与正常播期相比使大豆营养生长期缩短，光合时间减少，导致营养生长和生殖生长之间比例产生失调，单株干物质积累量表现出降低的趋势[16]。本研究表明，夏大豆单株干物质积累量随着生育期的推进而逐渐增加，呈现倒“V”型变化趋势，鼓粒盛期达到最大值，成熟时又有所降低；苗期单株干物质积累量随着播期的推迟呈现先增加后降低的趋势，开花后则随着播期的推迟呈现逐渐降低的趋势，早播及适宜播种有益于夏大豆开花后单株干物质积累量的增加，这与徐婷[15]结论相一致。

叶片是大豆光合作用的重要场所，张富厚等[17]研究认为，叶面积指数的高低与持续时间将直接影响至叶片光合性能，鼓粒至成熟前较高的叶面积指数是确保大豆高产的前提。孙贵荒等[18]研究指出，大豆叶面积指数随播种期的推迟呈递减趋势，这与本研究结论基本一致，叶面积指数随着生育进程的持续推进呈现先增加后降低的抛物线型变化趋势，苗期不同播期处理叶面积指数变化不明显，开花后差异逐渐增大，随着荚的出现盛荚期差异达到最大，同时叶面积指数达到峰值，之后又缓慢降低，随着播期的推迟，苗期叶面积指数呈现先增加后降低的趋势，开花后则随着播期的推迟呈现降低的趋势，表明夏大豆适早播种有益于增加开花后的叶面积指数，可形成合理的群体叶面积，晚播夏大豆不利于开花后维持较高叶面积指数，易产生早衰群体叶面积较低。

前人有关夏大豆叶绿素相对含量研究表明，叶片叶绿素含量的多少和光合速度以及大豆产量均显著相关[15]。本研究表明，苗期夏大豆叶片叶绿素相对含量随播期的延迟呈现先升高后降低的趋势，鼓粒至成熟始期时夏大豆叶片叶绿素相对含量随播期的延迟则呈现出逐渐降低的趋势，这与高永刚等[5]研究结果存在一定差异，可能与试验地域、生态环境、当地气候、试验品种特性及生育时段等条件差异导致。

李金花等[9]研究了播期对大豆品质的影响，结果表明，蛋白质含量随播种期的延迟而升高，脂肪含量则随播种期的延迟而降低。薛红[19]研究表明，播期对大豆品质成分的影响程度为蛋脂总量＞蛋白质含量＞脂肪含量。本试验夏大豆蛋白质含量及脂肪含量对播期变化的响应差异达显著水平，蛋脂总量差异不明显，蛋白质含量随着播期的推迟呈现逐渐增加的趋势，而脂肪含量则表现出相反的趋势，随着播期的推迟呈现出逐渐降低的趋势，表明早播有利于夏大豆脂肪含量的提高，晚播则有利于夏大豆蛋白质的累积，与李金花等[9]、陈立君[20]研究结论相同。

李金花等[21]研究认为，大豆有效分枝、单株荚数、单株粒数、百粒质量及产量均随播期的推迟而降低，株高变化不明显，底荚高有升高趋势，与本研究结果相同，株高、有效分枝、单株荚数、单株粒数、单株粒质量、百粒质量及产量均随播期的推迟呈现降低的趋势，而底荚高则随播期的推迟呈现升高的趋势。因此，本生态区夏大豆适宜播期为5月27日至6月5日，在增加夏大豆产量的同时又能够提高品质。