田藝心，高鳳菊，曹鵬鵬，高 祺

（德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東德州 253015）

0 引言

大豆屬于典型短日照作物，播期不同，會導(dǎo)致作物生長環(huán)境的光、溫、水、熱等氣候資源發(fā)生變化，從而對作物生長發(fā)育產(chǎn)生影響。關(guān)于播期對大豆的影響，前人的研究多集中在品種[1-2]、生育期[3-4]、農(nóng)藝性狀[5-6]、產(chǎn)量[7-8]及品質(zhì)[9-10]方面，且眾多研究結(jié)果表明，大豆農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及品質(zhì)指標(biāo)在不同播期下表現(xiàn)差異明顯，不同大豆品種表現(xiàn)不一，各品種在其適宜播期下，其植株各生理性狀和產(chǎn)質(zhì)量表現(xiàn)良好，早播或晚播下植株均長勢不好，產(chǎn)量降低?？梢姡m宜播期是各大豆品種獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的先提條件。另一方面，作物植株干物質(zhì)積累及轉(zhuǎn)運(yùn)是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，播期對作物干物質(zhì)積累及轉(zhuǎn)運(yùn)的影響在小麥[11]、玉米[12]、水稻[13]、油菜[14]等作物上均有所研究，如馬尚宇等[15]在小麥上的研究表明，適期播種顯著提高了小麥開花期群體干物質(zhì)量、花后干物質(zhì)積累量及其對籽粒的貢獻(xiàn)率，孫琪等[16]對水稻的研究也表明，水稻產(chǎn)量及花后干物質(zhì)的積累和轉(zhuǎn)運(yùn)在適期下最高，但此類研究在大豆上鮮有報(bào)道，尤其是缺乏不同播期下大豆不同生育器官干物質(zhì)積累過程及花前、花后同化物向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)特性的研究，因此，本文以黃淮海區(qū)域夏大豆新品種‘菏豆37’為研究材料，結(jié)合植株干物質(zhì)積累Logistic曲線模擬方程，在大田條件下設(shè)置不同播期試驗(yàn)對此進(jìn)行研究，以期明確大豆干物質(zhì)積累，花前、花后同化物轉(zhuǎn)運(yùn)及產(chǎn)量對不同播期的特征變化，為大豆新品種的推廣及高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供更多層面的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試大豆品種為‘菏豆37’，由山東省菏澤市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。該品種株型收斂，胚軸青色，主莖茸毛灰色，小葉形狀為橢圓形，白花，莢果微彎鐮形，成熟豆莢莢皮為草黃色，不炸莢，其種子為橢圓形，種皮黃色，褐臍，對大豆花葉病毒病SC3及SC7株系均具有中等抗性，種子粗蛋白含量在45%以上，為黃淮海夏播中熟高蛋白大豆新品種，2019年通過審定。

1.2 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2020年在山東省德州市黃河涯鎮(zhèn)科技田進(jìn)行(37°45'N，116°29'E)。該試驗(yàn)區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均日照時數(shù)2592 h，日照率為60%，太陽總輻射量為124.8 kcal/cm2，且主要集中在5—8月份，年均氣溫12.9℃，年均降水量為547.5 mm，夏秋季可占全年降水量的84.6%，全年無霜期長達(dá)208天。該試驗(yàn)田土壤主要為多年耕作壤土，地力均勻，其表層0～20 cm土壤基本理化性質(zhì)為：pH 7.21，有機(jī)質(zhì)含量11.68 g/kg，速效氮58.36mg/kg，速效磷48.21mg/kg，速效鉀95mg/kg。試驗(yàn)地前茬為冬小麥，夏收后機(jī)械滅茬，機(jī)械旋地后人工開溝造墑。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置3個播期，每間隔10天為1個播期，分別為D1（6月5日）、D2（6月15日）、D3（6月25日），3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，共9個小區(qū)。小區(qū)面積60 m2，行長20 m，行距0.5 m，6行區(qū)。播種方式為人工起壟穴播，播種理論密度為19.5萬株/hm2。大豆整個生育期田間管理同當(dāng)?shù)卮蠖钩Ｒ?guī)生產(chǎn)管理水平一致，各田間操作保持一致。

1.4 測定項(xiàng)目與方法

1.4.1 干物質(zhì)測定 各處理分別于大豆出苗后10天開始取樣，每隔10天取一次樣，直至大豆收獲。每次取樣選長勢均勻一致，具有代表性的大豆植株5株，整株取樣，剪根后，將植株按莖、葉片、葉柄、豆莢、籽粒等不同器官分別裝袋，置入105℃殺青30 min，80℃烘至恒重，稱重并計(jì)算單株地上部干物質(zhì)重、營養(yǎng)器官干重（莖、葉片和葉柄干重總和）及生殖器官干重（豆莢干重）。

1.4.2 Logistic模型統(tǒng)計(jì)與分析 大豆整個生育期干物質(zhì)積累符合Logistic曲線方程，其基本模型見公式(1)。

其中y表示大豆不同生育天數(shù)的干物質(zhì)積累量，K為相應(yīng)的干物質(zhì)積累潛力值，a、b均為方程待定系數(shù)，t為出苗后發(fā)育天數(shù)。對方程進(jìn)行1階，2階，3階求導(dǎo)，可得相應(yīng)生長曲線特征值。其中，表示干物質(zhì)快速積累起始時間；，表示最大干物質(zhì)積累速率出現(xiàn)時間；，表示干物質(zhì)快速積累結(jié)束時間；，表示最大干物質(zhì)積累速率；Δt=t3-t1，表示干物質(zhì)快速積累持續(xù)時間。

1.4.3 干物質(zhì)積累及轉(zhuǎn)運(yùn)計(jì)算

1.4.4 產(chǎn)量及相關(guān)因子測定 大豆成熟收獲后，各小區(qū)取中間4行計(jì)產(chǎn)（面積約10 m2），脫粒后自然曬干，稱重并轉(zhuǎn)化為公頃產(chǎn)量(kg/hm2)。各小區(qū)取代表性植株10株進(jìn)行室內(nèi)考種，對單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因子進(jìn)行測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，并用DPS 7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)性分析和顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期對大豆植株干物質(zhì)積累的影響

從表1可以看出，不同播期下，大豆植株干物質(zhì)積累的Logistic方程模型表達(dá)不同，方程所呈現(xiàn)的特征參數(shù)也不一樣，表明播期對大豆植株干物質(zhì)積累產(chǎn)生影響。D1～D3播期處理下，大豆植株干物質(zhì)快速積累起始時間分別為46、44、46天，干物質(zhì)快速積累結(jié)束時間均為73天，干物質(zhì)快速積累持續(xù)時間分別為27、29、27天，表明相比D1和 D3播期，D2播期處理下干物質(zhì)快速積累起始時間最早，且持續(xù)時間最長。另外，D2播期處理下，最大干物質(zhì)積累速率也最高，為1.33 g/(plant·d)，其次為D1播期處理，最大干物質(zhì)積累速率為1.21 g/(plant·d)，D3播期處理下最大干物質(zhì)積累速率最小，為1.20 g/(plant·d)，最大干物質(zhì)積累速率出現(xiàn)時間在D2播期下最早，為58天，其次為D1和D3，分別為59天和60天。由以上分析可知，雖然D1～D3播期處理下干物質(zhì)快速積累結(jié)束時間無差異，但D2播期處理下干物質(zhì)快速積累起始時間最早，持續(xù)時間最長、最大干物質(zhì)積累速率最大且出現(xiàn)時間最早，有利于植株干物質(zhì)快速積累，進(jìn)而促進(jìn)植株干重增加。另外，由表1可知，3個播期處理下，Logistic方程擬合曲線的R2值均為0.99**極顯著相關(guān)水平，表明擬合的Logistic方程模型可有效反映大豆植株干物質(zhì)積累過程。

表1 播期對大豆植株干物質(zhì)積累方程模型及其特征影響

2.2 播期對大豆?fàn)I養(yǎng)器官干物質(zhì)積累的影響

由表2可知，不同播期下，大豆?fàn)I養(yǎng)器官干物質(zhì)積累擬合的Logistic曲線方程R2值均≥0.98，均達(dá)極顯著相關(guān)，表明Logistic擬合的方程模型也可有效反映大豆?fàn)I養(yǎng)器官干物質(zhì)積累過程。通過表2可以看出，D2播期下，干物質(zhì)快速積累起始時間最早，比D1和D3播期分別早1天和2天，且最大干物質(zhì)積累速率出現(xiàn)時間也最早，比D1和D3播期分別早2天和3天。雖然D2播期下干物質(zhì)快速積累結(jié)束時間分別比D1和D3播期早4天和5天，但干物質(zhì)快速積累持續(xù)時間要均比D1和D3長2天，且最大干物質(zhì)積累速率也最高，為0.78 g/(plant·d)，D1和D3較低，分別為0.65 g/(plant·d)，0.63 g/(plant·d)。因此，D2播期下，大豆?fàn)I養(yǎng)器官干物質(zhì)最早進(jìn)入快速積累階段，且干物質(zhì)快速積累持續(xù)時間最長，最大干物質(zhì)積累速率最大且出現(xiàn)時間也最早，從而有利于營養(yǎng)器官干物質(zhì)的迅速積累和增加。

表2 播期對大豆?fàn)I養(yǎng)器官干物質(zhì)積累方程模型及其特征影響

2.3 播期對大豆生殖器官干物質(zhì)積累的影響

D1～D3播期下，大豆生殖器官干物質(zhì)積累擬合的Logistic方程模型其R2值分別為0.98、0.98、0.97，均達(dá)極顯著相關(guān)，表明擬合的Logistic曲線方程可有效反映大豆生殖器官干物質(zhì)積累過程（見表3）。本研究中生殖器官主要指豆莢干重，其在D2播期下比其他播期早2天進(jìn)入干物質(zhì)快速積累起始階段，且干物質(zhì)快速積累持續(xù)時間比其他播期處理長2天。D2播期下，最大干物質(zhì)積累速率出現(xiàn)時間也最早，比其他播期處理早1天，且最大干物質(zhì)積累速率最大，為0.67 g/(plant·d)，其次為D1播期處理，為0.65 g/(plant·d)，D3播期處理最大干物質(zhì)積累速率最低，為0.62 g/(plant·d)。通過表3可以看出，播期對大豆生殖器官干物質(zhì)快速積累起始時間及持續(xù)時間，最大干物質(zhì)積累速率及出現(xiàn)時間均會產(chǎn)生影響，D2播期處理下的這些參數(shù)協(xié)調(diào)優(yōu)于其他播期處理，干物質(zhì)快速積累時間長，干物質(zhì)快速積累速率大，對生殖器官豆莢干物質(zhì)積累量的增加起到更為積極的促進(jìn)作用。

表3 播期對大豆生殖器官干物質(zhì)積累方程模型及其特征影響

2.4 播期對大豆干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

播期不僅對大豆干物質(zhì)積累產(chǎn)生影響，對花前和花后干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)也產(chǎn)生影響。由表4可知，不同播期下，大豆花前和花后同化物的轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率及對籽粒貢獻(xiàn)率均產(chǎn)生變化。

表4 播期對大豆干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

對花前同化物來說，D2播期下同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量要高于D1和D3播期處理，均高出11.28%和17.30%，但轉(zhuǎn)運(yùn)率和對籽粒貢獻(xiàn)率要低于D1和D3播期處理；對花后同化物來說，D2播期下的同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和對籽粒的貢獻(xiàn)率均最高，其中相比播期D1和D3，同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量高出13.16%和18.89%，轉(zhuǎn)運(yùn)率高出8.45%和4.80%，對籽粒的貢獻(xiàn)率高出0.41%和0.33%，

說明D2播期不僅能增加花前同化物的轉(zhuǎn)運(yùn)量，還可以提高花后同化物向豆莢中的轉(zhuǎn)運(yùn)。花前和花后同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量與成熟期籽粒相關(guān)性均達(dá)到極顯著正相關(guān)，說明大豆豆莢及籽粒的形成是花前和花后干物質(zhì)共同作用的結(jié)果，相比早播和晚播，D2播期更能優(yōu)化協(xié)同花前和花后同化物向豆莢及籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)過程，從而進(jìn)一步提高產(chǎn)量。

2.5 播期對大豆產(chǎn)量及構(gòu)成因子的影響

播期改變了大豆干物質(zhì)的積累及轉(zhuǎn)運(yùn)過程，進(jìn)而影響了成熟期大豆植株產(chǎn)量構(gòu)成因子，最終反映在大豆籽粒產(chǎn)量高低上。從表5可以看出，D2播期下的單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因子均顯著高于其他播期處理，其次為D1播期處理，D3播期處理下各產(chǎn)量因子最低，顯著低于D2和D1。綜合各播期產(chǎn)量構(gòu)成因子影響，大豆籽粒最終產(chǎn)量表現(xiàn)以D2播期最高，為3322.85 kg/hm2，分別比D1和D3顯著高出12.71%和18.50%?？梢姡m宜播期才有利于大豆干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)的協(xié)調(diào)運(yùn)行，保證作物產(chǎn)量提高。

表5 播期對大豆產(chǎn)量及構(gòu)成因子的影響

3 討論

3.1 播期對大豆干物質(zhì)積累的影響

高永剛等[17]在大豆上的研究發(fā)現(xiàn)，不同播期對大豆光合特性產(chǎn)生影響，適宜播期下大豆開花期和鼓粒期葉片光合指標(biāo)、葉綠素和水分利用效率均明顯高于早播和晚播大豆，因此播期可通過改變大豆生長的光熱氣候條件，影響植株光合等生理作用，進(jìn)而影響光合同化物產(chǎn)生和干物質(zhì)積累等過程。小麥[18]、玉米[19]、水稻[20]等多種作物相關(guān)播期試驗(yàn)已表明，播期不同，造成作物干物質(zhì)積累快慢進(jìn)程產(chǎn)生差異，干物質(zhì)積累速率也發(fā)生變化。本試驗(yàn)在大豆上的研究結(jié)果同樣表明，相比其他播期處理，在D2播期處理下，大豆?fàn)I養(yǎng)器官、生殖器官及整個地上部植株進(jìn)入干物質(zhì)快速積累階段最早，分別為第35、55、44天；干物質(zhì)快速積累持續(xù)時間最長，分別為28、28、29天；最大干物質(zhì)積累速率出現(xiàn)時間也最早，分別為47、68、58天；最大干物質(zhì)積累速率也最高，分別為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個發(fā)育階段快速積累干物質(zhì)，為最終干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)提供豐富的“源”物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.2 播期對大豆干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)過程直接決定了作物生長發(fā)育各階段干物質(zhì)在“源”“庫”之間的“流”動程度，干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)流暢，才能保證籽粒營養(yǎng)物質(zhì)的增加，提高籽粒產(chǎn)量。先前學(xué)者對小麥和玉米的播期[15,16]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，播期會影響作物干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)特性，如晚播會顯著降低小麥花前和花后干物質(zhì)花前和花后干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)量，直播水稻在早晚播條件下花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量及轉(zhuǎn)運(yùn)率均低于適宜播期處理，且莖鞘、葉片、穗干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量均與籽粒產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，表明產(chǎn)量的提高與花前和花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)均有關(guān)。本研究結(jié)果與前人一致，D2播期下大豆植株花前同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量比D1和D3播期分別高出11.28%和17.30%，花后同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量分別高出13.16%和18.89%，轉(zhuǎn)運(yùn)率分別高出8.45%和4.80%，對籽粒的貢獻(xiàn)率高出0.41%和0.33%，花前和花后同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量與成熟期籽粒相關(guān)性均達(dá)到極顯著正相關(guān)，說明大豆豆莢及籽粒的形成是花前和花后干物質(zhì)共同作用的結(jié)果，尤其花后同化物對籽粒的貢獻(xiàn)率均達(dá)到75%以上，說明D2播期更能優(yōu)化協(xié)調(diào)花前和花后同化物向豆莢及籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)過程，進(jìn)而增加籽粒產(chǎn)量。

3.3 播期對大豆產(chǎn)量的影響

關(guān)于播期對大豆的產(chǎn)量影響研究，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為適期播種才能保證大豆植株充分利用光溫水熱等氣候資源[21,22]，提高群體產(chǎn)量，但也有少數(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為晚播會降低大豆產(chǎn)量，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)力爭早播[23]，本試驗(yàn)研究結(jié)果與多數(shù)觀點(diǎn)一致，大豆早晚播均難以形成大豆生長的最佳環(huán)境條件，其干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)特征均低于適期播種處理，產(chǎn)量構(gòu)成因子隨播期延遲均先升后降，產(chǎn)量表現(xiàn)也均以D2播期最高，比早晚播期分別高12.71%和18.50%。由于作物高產(chǎn)是“源”“庫”“流”優(yōu)化平衡的結(jié)果，播期改變了大豆植株光溫水熱等氣候條件，導(dǎo)致植株“源”“庫”“流”最佳平衡打破，最終籽粒產(chǎn)量“庫”受到影響。可見，適期播種創(chuàng)造的優(yōu)勢生態(tài)條件可增加大豆植株“源”物質(zhì)供應(yīng)，促進(jìn)干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)“流”暢，最終保證籽?！皫臁比菰龃螅a(chǎn)量提高。

4 結(jié)論

播期對大豆‘菏豆37’干物質(zhì)積累、轉(zhuǎn)運(yùn)及產(chǎn)量均會造成影響。相比其他播期處理，在D2播期處理下，大豆?fàn)I養(yǎng)器官、生殖器官及整個地上部植株進(jìn)入干物質(zhì)快速積累階段最早，分別為第35、55、44天；干物質(zhì)快速積累持續(xù)時間最長，分別為28、28、29天；最大干物質(zhì)積累速率出現(xiàn)時間也最早，分別為47、68、58天；最大干物質(zhì)積累速率也最高，分別為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）同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量、花后同化物轉(zhuǎn)運(yùn)率(65.45%)及對籽粒的貢獻(xiàn)率(75.68%)均最高；大豆產(chǎn)量最高，為3322.85 kg/hm2，比早晚播期分別高12.71%和18.50%。表明適宜播期更能優(yōu)化協(xié)調(diào)花前和花后同化物積累及向豆莢和籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)過程，最終增加籽粒產(chǎn)量，本試驗(yàn)中‘菏豆37’最適宜播期處理為D2播期（6月15日）。