株行配置对南疆复播大豆光合特性的影响*

齐鑫，吴树，黄兴军，高兴，陈国栋，吴全忠，翟云龙*

（塔里木大学农学院，新疆 阿拉尔 843300）

合理株行配置可利于作物群体具有较高的叶面积指数（LAI），且在生长的中后期LAI降低较慢，减少了漏光损失，增加净光合速率（Pn），群体干物质积累量增加，为获得高产奠定了基础[1]。在冠层中下部，改善株行配置及种植方式叶片的Pn、Gs、Ci、Tr等也有一定程度的改善[2]。合理的株行配置表现出明显优势，可提高作物生产能力[3]。陈传信[4]等研究得出，适当缩行增加株距可促进植株光合能力的提高，即合理的株行配置种植方式是复播大豆高产栽培的有效措施。在一定种植密度条件下，适宜的株行距是调节大豆群体合理分布的重要措施。梁熠[5]等人认为由于一定的株行配置存在边行优势效应，导致边行通风透光好，个体间根系、叶片竞争减缓，增大光合特性指标而提高产量。这与李琼[6]等认为调整大豆种植间距，采用适当的株行配置种植方式可提高光合速率，增加百粒重，提高产量，研究结果基本一致。另外，在灌溉方式一样的条件下，相比于等行距平作种植、宽窄行平作种植，沟播种植方式具有较高叶面积和Pn，延缓了叶片中叶绿素降解，有利于植株干物质的积累和籽粒产量的提高[7]。

随着全球气候变暖，新疆大部分地区气候已表现出不同程度的暖湿化趋势[8-9]。尤其是20世纪90年代以来北疆热量资源明显增加，秋季温度增高，初霜期推迟，使新疆地区麦后种植大豆成为了可能[10-11]。近年来北疆地区麦后复播大豆的面积已达到3.33×104hm2左右，并且有不断扩大的趋势[12]，然而高产高效栽培技术的缺乏制约着南疆地区大豆的发展。为此，在前人研究的基础上，进一步探讨株行配置对复播大豆光合特性及产量的影响，筛选出适宜的最佳株行配置，为实现复播大豆高产、稳产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验在新疆阿拉尔市塔里木大学农学试验站进行，试验地前茬作物为冬小麦，地势平坦，土壤肥力较好。试验所在地属于暖温带极端大陆性干旱荒漠气候。该地太阳辐射年均133.7～146.3 kJ/cm2。年均日照时数2 556.3～2 991.8 h。雨量稀少，冬季少雪，地表蒸发强烈，年均降水量40.1～82.5 mm，年均蒸发量1 876.6～2 558.9 mm。

1.2 试验设计

试验选用大豆品种绥农35为供试材料。采用裂区试验设计，主区为行距处理，副区为种植密度。行距处理设3个处理：15 cm（H1）、30 cm（H2）、45 cm（H3），种植密度设3个处理：5.3 × 105株/hm2（M1）、5.5 × 105株/hm2（M2）、6.0 × 105株/hm2（M3）。共9个处理组合，小区面积4.5 m × 2.0 m，总面积9.0 m2，3次重复，试验底肥施加有机肥1 000 kg/hm2，盛花期追肥施用复合肥120 kg/hm2、尿素10 kg/hm2和磷酸二氢钾1.5 kg/hm2。田间管理措施同一般高产大田。

2 测定项目与方法

2.1 光合参数的测定

分别在大豆的开花期、结荚期、鼓粒期在各小区选取长势均匀一致的植株10株，在天气晴朗的条件下，使用Li-6400光合测定仪在11：00～13：00测定每一株倒3叶中间小叶片中Ci、Gs、Pn、Tr。

2.2 叶绿素荧光参数的测定

分别在大豆的开花期、结荚期、鼓粒期在各小区选取长势均匀一致的植株10株，在天气晴朗的条件下，使用YAXIN -1105荧光仪测定各处理Fo（初始荧光，也称基础荧光，是PSII反应中心处于完全开放状态时的荧光产量）、Fm（最大荧光产量，是PSII反应中心处于完全关闭状态时的荧光产量）、Fv/Fm、Fv/Fo等荧光参数，Fv/Fm的变化主要因素是在胁迫条件影响，生长条件的影响对其影响很小，Fv/Fm值下降，说明受到胁迫的作用；Fv/Fo是反映PSⅡ反应中心的潜在活性。测定过程中，让叶片充分暗适应30 min后获得暗处理数据，随后选择光强为2 000 mol/（m2·s），各处理荧光参数均为5次测定的平均值。

2.3 产量构成因素及产量的测定

完熟期每小区去除左右各2个边行、前后各1 m，取中间部分实收计产。

2.4 数据分析及处理方法

数据处理采用Excel 2010软件和SPSS 13.0统计分析软件。

3 结果与分析

3.1 不同株行配置对复播大豆光合特性的影响

3.1.1 净光合速率和蒸腾速率

植物叶片Pn能够反映叶片光合同化作用的强弱，Tr可以用来测量植物在一定时间内的蒸腾强度。由表1可以看出，各行距处理复播大豆Pn随着生育进程的推进均呈现先上升后下降的趋势，各处理均在结荚期达到最大值，然后有所降低。

表1 株行配置对净光合速率和蒸腾速率的影响

在不同行距处理条件下，各生育时期种植密度处理Tr表现均为M2 ＞M1 ＞M3。在开花期，H1、H2处理条件下，M2处理与M1、M3处理均达到显著水平，H2M2为Tr最大，达到13.58 mmol/（m2·s）。在H3处理条件下，M2处理与M3处理达到显著差异，且M2处理最高，达到9.08 mmol/（m2·s），较M1、M3处理分别高12.34%、27.17%。在结荚期，M2处理均与M1、M3处理达到显著差异水平。其中H3M3处理Tr最低，达到8.51 mmol/（m2·s），显著低于其他各处理，可能因为H3M3处理株距最小，导致大豆群体空间分布不均使其Tr最低。在鼓粒期，大豆Tr较结荚期有所降低，在H1处理条件下，M2处理与M1、M3处理达到显著水平。在H2、H3处理条件下，M2处理与M3处理达到显著差异，与M1处理不显著。

在开花期，H2处理条件下，大豆各种植密度处理Pn差异不大。在H1、H3处理条件下，M2处理Pn最高，且M2处理均与M1、M3处理达到显著水平，说明M2处理对大豆Pn的促进效果最好。在不同密度处理条件下，各行距处理表现均为H2 ＞H3 ＞H1，其中H2M2处理Pn最大，达到23.22 μmol/（m2·s），说明H2M2处理对大豆Pn促进效果最佳；在结荚期，Pn达到最大值；在不同行距处理条件下，各种植密度处理表现均为M2 ＞M1 ＞M3，且M2处理与M1、M3处理均呈现显著差异，说明M2处理对大豆Pn促进效果最好。在M2处理条件下，各行距处理表现为H3 ＞H1 ＞H2，H3处理Pn最大，达到29.52 μmol/（m2·s），分别较H1、H2高5.54%、11.55%。M1、M3处理条件下，随着行距的增加，各处理大豆Pn逐渐降低，具体表现为H1 ＞H2 ＞H3；在鼓粒期，各处理Pn下降，可能原因为进入鼓粒期大豆叶片生理机能部分衰退，导致叶片Pn下降。在不同行距处理条件下，各种植密度处理表现均为M2 ＞M1 ＞M3，与开花期和结荚期表现一致，其中M2处理与M1、M3处理均呈现为显著差异水平。在M2处理条件下，H1处理Pn达到最高，为18.39 μmol/（m2·s），H3处理次之，为16.96 μmol/（m2·s），H2处理最低，为15.43 μmol/（m2·s）。在M1、M3处理条件下，各行距处理表现均为H3 ＞H1 ＞H2。

3.1.2 气孔导度和胞间CO2浓度

气孔是叶片和外界环境进行CO2和水分交换的重要通道，其行为与叶片的光合作用和蒸腾作用密切相关，是影响光合速率和物质生产能力的重要因素。由表2可知，复播大豆Gs随着生育进程的推进呈现先增大后减小的趋势，各处理均在结荚期取得最大值。

表2 株行配置对气孔导度和胞间CO2浓度的影响

不同行距处理条件下，在各生育期各处理表现均为M2 ＞M1 ＞M3，在盛花期，H1、H3处理条件下，M2处理Gs显著高于M1、M3处理，并呈显著差异。H2处理条件下，M1、M2处理Gs相差不大，分别为0.38 mol/（m2·s）、0.39 mol/（m2·s），但均高于M3处理；在结荚期，H1处理条件下，各种植密度处理均无显著差异。H2、H3处理条件下，M2处理与M1、M3处理达到显著差异；在鼓粒期，3种行距处理条件下，M2处理与M1、M3处理均达到显著水平。

随着生育进程的推进，大豆Ci逐渐增加至结荚期达到最大，生长至鼓粒期逐渐减低。在不同行距处理条件下，在开花期，H1、H2处理条件下，各种植密度处理表现均为M3 ＞M1 ＞M2，与Pn、Gs、Tr呈相反趋势。在H3处理条件下，M2处理Ci最大，达到201.29 μmol/mol；M3次之，具体表现为M2 ＞M3 ＞M1，M2处理较M1、M3处理分别高44.40%、38.45%，说明增加种植密度能促进大豆Ci的增加，但种植密度过高反而会降低大豆Ci。在结荚期，大豆Ci达到最大值，在H1处理条件下，M3处理与M1、M2处理均未达到显著差异。在H2处理条件下，各种植密度处理具体表现与开花期相同，具体表现为M3 ＞M1 ＞M2，分别达到257.35 μmol/mol、247.84 μmol/mol、240.69 μmol/mol。在鼓粒期，各种植密度处理均为M3最大，M1次之、M2最低，与Pn、Gs、Tr呈相反趋势。

3.2 不同株行配置对复播大豆荧光参数的影响

植物在光反应过程中吸收光能的主要物质是靠叶绿素提供的。Fo与Fm是反映植物光合活性的重要指标，其中Fo为初始荧光，也称基础荧光，是PSII反应中心处于完全开放状态时的荧光产量；Fm为最大荧光产量，是PSII反应中心处于完全关闭状态时的荧光产量；Fv/Fm的变化主要因素是在胁迫条件影响，生长条件的影响对其影响很小，Fv/Fm值下降，说明受到胁迫的作用。由表3可以看出，在不同行距处理条件下，各种植密度处理Fo均为M3处理最大，达到248.25，M3处理与M1、M2处理均达到显著差异水平。Fm、Fv/Fm、Fv/Fo均为M2处理最大，分别达到856.33、0.80、3.91。各种植密度处理Fm均未达到显著差异水平，在H2、H3处理条件下，各种植密度处理Fv/Fm、Fv/Fo均呈极显著差异水平。在H1处理条件下，M2、M3处理与M1处理Fv/Fm、Fv/Fo均未达到显著差异水平。说明M3处理能够更好地促进大豆光合能力的提高，进而提高大豆产量。

表3 株行配置对荧光参数的影响

根据差异显著性检测可以看出，行距处理对Fo、Fm、Fv/Fm产生极显著差异，对Fv/Fo产生显著差异。密度处理对Fo、Fm、Fv/Fm、Fv/Fo均产生显著差异，且未达到极显著差异。但其互作效应对Fo、Fv/Fm、Fv/Fo产生极显著差异，说明改变群体分布方式，调节大豆种植株距与密度可有效提高大豆叶片光合能力。

3.3 不同株行配置对复播大豆产量的影响

产量的形成不仅与作物品种特性有关，而且也受到种植措施的影响，合理的种植方式，有利于作物生产潜力的充分发挥，从而获得高产。从图1可以看出，不同行距处理条件下，各种植密度处理均表现为M3 ＞M1 ＞M2，且M1、M3处理与M2处理均呈现显著差异水平。不同种植密度处理条件下，各行距处理均随着行距的增加逐渐降低，均为H1处理产量最高，且显著高于H2、H3处理，其中H1M3处理产量最高，达到6 155.8 kg/hm2；H2M3处理次之，达到5 850.6 kg/hm2，说明H1M3处理对大豆产量提升效果最好。

图1 株行配置对产量的影响

4 讨论

合理密植是提高大豆LAI、群体光能利用的重要措施，是复播大豆获得优质、高产的关键环节，也是塑造合理株型的手段之一。陈宗培[13]等研究表明，高密度种植模式下的玉米叶片的Pn、Gs、Ci和Tr均优于低密度。王海燕[14]等研究表明，随着种植密度的增加，叶片的净光合速率在密度处理最大值下最高，叶片光合作用较强，更适于后期进行干物质积累和提高粒重。赵小光[15]等研究认为，合理的作物群体结构可形成良好的冠层内光辐射分布，有利于提高光能利用率，而改变栽培密度是调控群体特征的重要途径。合理密植能有效地解决作物群体与个体之间的矛盾,构建出合理的群体结构，增大绿叶光辐射面积，从而提高作物群体对光能的利用率，促进产量三要素的协调生长，最终提高作物产量。本研究结果与前人研究结果基本一致，即随着种植密度的增大，各项指标均以H1M3处理表现最优，Pn较高，光合物质积累量较高。

前人对不同大豆品种在各株行距配置下的产量及其构成进行了研究，但得出的结果由于品种特性、种植密度、土壤肥力和气候条件等差异而不尽相同[16-18]。在本试验中，通过不同株行配置影响复播大豆光合作用、叶绿素荧光参数等动态变化进而影响最终产量的形成，在不同行距处理条件下，随着生育进程的推进，在开花期H2处理条件下Pn、Tr、Gs、Ci、Fm、Fv/Fm、Fv/Fo达到最大，在H3处理条件下Fo最大。H1M3处理产量最高，达到6 155.8 kg/hm2，H2M3处理次之，达到5 850.6 kg/hm2，说明H1M3处理对大豆产量提升效果最好，缩小行距，增大株距可改善复播大豆的群体结构，使植株分布更加合理，有效利用土壤面积，改善田间的通风透光性，有助于复播大豆的生长发育，以此增强光合作用进而加大产量的形成。

5 结论

本试验结果表明，随着生育进程的推进，大豆Pn、Gs、Tr、Ci均呈先增长后降低的趋势，在结荚期达到最大值。在结荚期，大豆Pn、Gs、Tr、SPAD值各密度处理表现均为M2 ＞M1 ＞M3，说明M2处理对大豆Pn、Gs、Tr的促进效果最佳。其中H3M2处理Pn、Gs、Tr为各处理中最高，分别达到9.52 μmol/（m2· s）、0.72 mol/（m2· s）、14.39 mmol/（m2·s），说明H3M2处理大豆光合性能最强。不同行距处理条件下，各种植密度处理Fo均为M3处理最大，Fm、Fv/Fm、Fv/Fo均为M2处理最大，分别达到856.33、0.8、3.91。H3M3 处理Fo最大，达到248.25，H2M2 处理Fm、Fv/Fm、Fv/Fo，分别为856.33、0.80、3.91。行距处理对Fo、Fm、Fv/Fm 产生极显著差异，对Fv/Fo 产生显著性差异。密度处理对Fo、Fm、Fv/Fm、Fv/Fo均产生显著性差异，且未达到极显著差异。但行距与密度互作效应对Fo、Fv/Fm、Fv/Fo产生极显著性差异。H1M3 处理产量最高，达到6 155.8 kg/hm2，H2M3次之，达到5 850.6 kg/hm2。