全 文 ：书西北植物学报!
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&修改稿收到日期$!"#$)"#)",
基金项目$国家自然科学基金" %#!,"%#! #&农业部公益性行业专项" !"##"%""# # 作者简介$张永强"
#1((
#!男!在读硕士研究生!主要从事绿洲高效农作制度
2)34.5
$6 78 1(( !7 94:+09; " 通信作者$徐文修!教授!博士(博士生导师!主要从事农作制度与农业生态研究
2)34.5
$< - <=< ! /.04+>?3 种植密度对北疆复播大豆 光合特性及产量的影响 张永强#!张 ! 娜#!王 ! 娜!!唐江华#!李亚杰#!徐文修#" " # 新疆农业大学 农学院!乌鲁木齐 (%""$!
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新疆伊犁伊宁县农业技术推广中心!新疆伊犁
(%$#"" # 摘 ! 要$以大豆品种)黑河
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*为材料!于
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年连续
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年进行
$种不同种植密度+++ %&+$
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万株,
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2
#的田间复播试验!研究滴灌条件下密度对大豆功能叶叶绿素值"
DE@C
#(
叶面积指数"
F@G
#(比叶面积"
DF@
#(大豆光合特性及产量构成因素的影响结果显示$" # #密度对复播大豆苗期叶 片 DE@C 值影响较小!苗期之后处理间差异显著!且整个生育期 DE@C 值均随着密度的增加而增大" ! # F@G 在 ! 年试验中均随着密度的增加而增大!均在鼓粒期左右达到峰值!处理 2 在 !"#! 年和 !"#% 年的最大值分别为 ,+!* 和$+$, !较同期最低的处理 @ 分别显著提高 #(+*#H 和 %,+#&H & DF@ 随着密度的增加而增大!且在生长发育前期 和后期处理间差异明显!中期差异相对较小" % #叶片的净光合速率" ! 0 #(蒸腾速率" " I #及气孔导度" # / #均随着密 度的增加而先增后降!且均以 B 处理最高! ! 0 ( # / 在结荚期达到极值!而 " I 在开花期最大&胞间 BJ ! 浓度"$
.
#随着
密度的增加呈现出先降后增的趋势!
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年和
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年均以
B
处理最低!分别为
#($+&" 和 #&1+,# " 3?5 , 3?5 # " * #各处理 ! 年的籽粒产量均以中等密度的 B 处理达最高! !"#! 年和 !"#% 年分别为 %!"$+"
和
%#*!+$%K L , :3 ! !并分别比同年的其余处理显著高出 #+*!H # #*+!,H 和 #+"(H # !&+,$H
研究表明!适宜密度的复播大豆
不仅有较高的叶绿素含量!有利于群体对光能的利用!同时具有适宜的叶面积指数而不致植株郁闭!有效保证了群
体内部与外界的气体交换!提高了光合速率和籽粒产量
关键词$北疆&种植密度&复播大豆&光合特性&产量 中图分类号$
M1*$+&1 文献标志码$
@
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获具有重要影响-,)(.&大豆群体内光合有效辐射强度
随着密度的增加呈递减的趋势!且高密度与低密度
群体之间差异显著-1.&随着密度的增加!大豆叶面积
指数呈上升趋势-#".!且叶面积指数在
%+$# *+" 之 间有利于光能的截获和产量的提高-##.张伟等-#!. 指出适宜的大豆种植密度不仅能协调好个体与群体 之间生长的关系!而且还能充分发挥个体生产潜力! 增加单位面积荚数(粒数和粒重!提高大豆产量然 而这些研究多集中在春大豆上!迄今对生育期较短 的复播大豆的相关研究鲜有报道 北疆小麦常年播种面积在 ,+$#^#"
$:3 ! 左 右!占全疆的$,+,#H
-
#%
.
!加之全球气温变暖!北疆
地区秋季气温增高(初霜期有所推迟!使得小麦在
,
月底至
&
月初收获后仍有较为充足的光热资源-#*.!
这为复播大豆提供了广阔的空间近年来!北疆复
播大豆的栽培面积在
%+%%^ #"
*
:3
! 左右-#$.!麦后 复播大豆不仅可以充分利用小麦收获后剩余的光( 热(水(土资源!还能提高大豆总产!增加农民收入 另外!大豆秸秆还是优质的饲料来源!有利于当地畜 牧养殖业的发展虽然北疆麦 ) 豆两熟种植模式已 有不断扩大趋势!但目前对其相应的高产栽培的理 论研究尚显不足!仅限于栽培技术(生长发育及产量 空间分布方面-#$)#(.!而有关复播大豆生理特性方面
的研究较少为此!本研究在滴灌条件下!设置
$种 种植密度!对复播大豆关键生育时期的叶绿素含量( 光合特性及最终产量进行考察!以期为北疆地区麦 收后复播大豆的推广筛选出适宜的种植密度!探讨 北疆复播大豆获得高产的理论依据!为该地区复播 大豆生产提供理论指导 # ! 材料和方法 ?+? ! 试验地概况 试验于 !"#! 年和 !"#% 年连续 ! 年在新疆伊犁 哈萨克自治州伊宁县农业科技示范园进行该区位 于天山西段!伊犁河谷中部!有喀什河(博尔博松河( 布力开河(吉尔格朗河等河流地理坐标为 2(#_ #%`*"a # (!_*!`!"a ! P*%_%$`#"a
#
**_!1`%"a
之间!属
温带大陆性半干旱气候!冬春温暖湿润!夏秋干燥较
热!昼夜温差明显!日照年平均可达
!(""
#
%"""
:
!年平均气温
(+1b
!年均降水量
!$&33 全年 无霜期 #,1 # #&$土壤耕层"
#
!">3
#主要养分
状况为$有机质 !+%$
L
,
K
L
#
!碱解氮
($+!3 L , K L # !速效磷 !#+(3 L , K L # !速效钾 ##,3 L , K L # ! [ O 值 (+* ?+@ ! 试验设计 试验采取单因素随机区组试验设计!共设置 %&+$
"
@
#(
*$+" " A #($!+$" B #( ,"+" " C #和 ,&+$
"
2
#
万株,
:3
!
$种种植密度每年均以小麦收获后 及时播种" !"#! 年播期为 , 月 %" 日! "#% 年为 & 月 #" 日#!南北行向人工点播! %">3 等行距!供试大豆 !&$
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$卷 品种为)黑河 *% *灌水方式为滴灌!滴灌带采用 # 管 ! "一条滴灌带管 ! 行大豆#的铺设方式小区面 积 !(3 ! " *3 &^3 #!每个处理重复 % 次各处理 均基施尿素 !!$K
L
,
:3
!
!磷酸二胺
#$"K L , :3 ! !开花期随水追施尿素 #$"K
L
,
:3
!
!全生育
期共滴水
$次!共计 *$""3
%
,
:3
!
其它田间管
理措施同当地常规方式
?+A
!
测定项目与方法
?+A+?
!
叶绿素相对含量"
DE@C
值#
!
从大豆的苗
期开始!选择晴好无风天气!在
##
$"" # #$
$"" 之间! 用日本产手持便携式 DE@C)$"!
型叶绿素仪!在每
个小区选
%
株代表性样株!夹取主茎上的倒
%
叶中
间小叶片!测其
DE@C
值!每
#$测定 # 次!共测定 , 次测量时避开叶脉!取叶片的底部(中部与顶部 记录其平均值 ?+A+@ ! 叶面积(叶面积指数和比叶面积 ! 从大豆的 苗期开始!各小区选取具有代表性的植株 % 株!用国 产 SR)!""" 叶面积仪测其单株叶面积" F@ #!并折 算成叶面积指数" F@G #!每 #$测定
#
次!共测定
,
次在测定单株叶面积之后!将
%
株大豆的绿色叶
片全部取下!装入纸袋!于
#"$b 杀青 %"3.0 ! ("b 下烘干至恒重!称干重!并计算单株叶片生物量干重 " 3 #比叶面积" DF@ #计算公式为$
%&
"
>3
!
,
L
#
#
c&
%
(
式中!
&
为单株叶面积"
>3
!
#!
(
为单株叶片生物
量干重"
L
#
?+A+A
!
光合气体交换参数
!
采用英国
EED
7
/;93/
公司产
B@dGD)!
型便携式光合仪!分别在大豆的苗
期(开花期(结荚期和鼓粒期选择晴天的
##
$"" # #$
$"" 之间!在自然光条件下进行测定各小区选 取大豆样本 % 株!测其主茎上的倒 % 叶中间小叶片 的净光合速率" ! 0 #(胞间 BJ ! 浓度"$
.
#(蒸腾速率
"
"
I
#和气孔导度"
#
/
#净光合速率各生育时期的
具体测定时间在
!"#!
年分别为
&
月
#"
日(
&
月
%"
日( 月
##
日(
1
月
(
日!在
!"#%
年分别为
&
月
!#
日( 月
#"
日( 月
!%
日(
1
月
#&
日
?+A+B
!
籽粒产量
!
大豆成熟后实收小区产量!同时
每处理每重复各选取有代表性植株
#"
株进行考种!
调查单株有效荚数(单株粒数(单株粒重和百粒重
?+B
!
数据分析
采用
e.>I?/?Y;2<>95
作图!用
CED
软件统计
分析实验数据"
FDC
法#
!
!
结果与分析
@C?
!
种植密度对复播大豆主茎功能叶
5*值的
影响
叶绿素是作物吸收太阳光能进行光合作用的重
要物质!在一定范围内!叶绿素含量越高!叶片光合
作用就越强叶片叶绿素含量与叶绿素仪所测定的
DE@C
值相关性非常高-#1.!因此叶绿素仪读数可以
直接反映叶绿素含量的高低由图
#
可看出!不同
种植密度复播大豆
!"#!
年和
!"#%
年全生育期的
DE@C
值变化趋势一致!均表现出随生育进程的推
进呈/升
)
降
)
升
)
降0的波动上升变化趋势&各处理间
每个生育时期内的
DE@C
值均基本表现为随密度
增加而增大的规律!且均在鼓粒期左右达到峰值
进一步分析可知!随着生育进程的推进!处理间
DE@C
值差异幅度不同! 年均在见花期"
!"#!
年
&
月
!$日! "#% 年 ( 月 * 日#以前处理间差异较小! 之后处理间差异逐渐增大&整个生育期高密度的 C ( 图 # ! 不同种植密度下复播大豆功能叶片 DE@C 值随生育期的变化 @ # 2 处理的密度分别为 %&+$
"
@
#(
*$+" " A #($!+$" B #( ,"+" " C #和 ,&+$
"
2
#万株,
:3
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&下同
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7
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期
!!!!!!!!!!!!
张永强!等$种植密度对北疆复播大豆光合特性及产量的影响 2! 个处理的 DE@C 值均保持较高水平!尤其是在 复播大豆生长后期 ! 个处理均显著高于 @ ( A ( B% 个处理说明在实际生产中!可以通过合理密植!有 效控制大豆叶绿素含量!使之保持在合理的范围之 内!从而增强其光合作用效率!达到增产的目的 @+@ ! 种植密度对复播大豆叶片特征的影响 @+@+? ! 叶面积指数 ! 叶面积指数" F@G #是植物群 体结构的重要量化指标-(.!能直接反映群体冠层的 大小及郁闭程度!合理的 F@G 是植株充分利用光 能(获得高产的重要条件由图 ! 可知!不同种植密 度处理下的大豆 F@G! 年的变化趋势一致!在各个 生育时期始终表现为$处理
2
#
处理
C
#
处理
B
#
处理
A
#
处理
@
!并均在鼓粒期左右达到峰值!
"#!
年和
!"#%
年的最大值分别为
,+!*
和
$+$,
!均出现
在最大密度处理
2
"
,&+$万株, :3 ! #!较同期最低 处理 @ 分别高出 #(+*#H 和 %,+#&H 进一步对 ! 年各处理大豆生长盛期的 F@G 累积并求平均值!均 表现出随着密度的增加而增大的趋势其中! "#! 年和 !"#% 年的中等密度处理 B 的 F@G 分别为 *+1( 和 *+%$
!比同年低密度的处理
@
(处理
A
相应高出
了
##+$,H ( ,+*&H 和 !%+1#H ( #!+&&H &比同年高 密度的处理 C (处理 2 相应降低了 #+1%H ($+%!H
和
$+1$H
(
#!+,$H F@G 越高!群体冠层郁闭程度 越大!导致中下部的透光性越差!使中下部叶片处于 光饱和点以下而呈半饥饿状态!不利于干物质及产 量的形成&虽然低密度可有效避免因 F@G 过高而对 群体中下部带来的不利!但密度过低将导致收获株 数少也不利于高产因此!协调个体与群体的以及 群体之间的矛盾是提高大豆产量的关键!确定适合 的种植密度是获得高产的有力保证 @+@+@ ! 比叶面积 ! 比叶面积" DF@ #表示单位干重 的叶片面积!在一定程度上反映着叶片的厚度!其受 光照(营养状况及叶龄等因素的影响由图 % 知! !"#! 年和 !"#% 年不同种植密度条件下复播大豆的 DF@ 变化趋势基本一致!均表现为随着密度的增加 而增大进一步分析可知!随着生育进程的推进处 理间差异不同!在生长发育前期和生长发育后期处 理间差异明显!在中期差异相对较小!尤其是低密度 图 ! ! 不同种植密度下复播大豆叶面积指数随生育期的变化 f. L +! ! T:9F@G?Y/V339I/? 7 ]940=.;:\.YY9I90; [ 540;.0 L \90/.;.9/\VI.0 LL I?=;:/;4 L 9/ 图 % ! 不同种植密度下复播大豆比叶面积随生育的变化 f. L +% ! T:9DF@?Y/V339I/? 7 ]940=.;:\.YY9I90; [ 540;.0 L \90/.;.9/\VI.0 LL I?=;:/;4 L 9/ *&$
西
!
北
!
植
!
物
!
学
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报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$卷 处理间差异更小&但整个生育期内高密度处理的 DF@ 一直保持较高水平!并与其他处理差异显著& 整个生育期内 DF@ 的累积平均值以 2 处理最高 " !"#! 年( !"#% 年分别为 ($+&%
(
*+"$>3 ! , L # #! 分别比其余处理高出 1+%#H # %%+$,H
和
#%+!!H
#
$#+%*H !且均达到显著水平" !$
"+"$#由此可 见!密度对复播大豆 DF@ 的影响显著!密度越大单 位干重的叶片面积越大(叶片越薄&说明密度越大! 叶片间遮荫程度越大!导致叶片进行光合作用效率 较弱(营养状况较差!不利于干物质的积累!进而影 响 DF@ @+A ! 种植密度对复播大豆主茎功能叶片光合特性 的影响 @+A+? ! 净光合速率和蒸腾速率 ! !"#! 年和 !"#% 年试验数据"表 # #显示!各密度处理复播大豆叶片 净光合速率" ! 0 #随生育期的推进均表现出先增加 后降低的趋势!各处理均在结荚期达到最高值!然后 有所降低&各生育时期内处理间比较而言! 年均以 B 处理最高同时!各处理叶片 ! 0 平均值也以 B 处理最高! "#! 年和 !"#% 年分别达 !%+$%
和
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"
3?5
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,
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!分别比当年处理
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提高
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#+!$H ( *+1*H ( #%+!$H
和
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(
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(
&+#&H
(
#%+!*H
!且除处理
A
外均达显著
性水平"
!
$"+"$
#说明只有在适宜种植密度条件
下才能保证叶片具有较高的
!
0
!为高产奠定基础
同时! 年各种植密度复播大豆叶片蒸腾速率
"
"
I
#变化趋势与相应
!
0
相似!但叶片
"
I
于开花期
达到最大值!比
!
0
更早达到峰值进一步分析可
知!各处理叶片
"
I
随着密度增大而表现出先增后降
的趋势&在整个测量期内!叶片
"
I
平均值仍在
B
处
理下最高!
!"#!
年和
!"#%
年分别为
(+%$和 (+$"
33?5
,
3
!
,
/
#
!分别较处理
@
(
A
(
C
(
2
显著增大
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!#+"!H
(
#$+#,H ( ,+(1H ( !$+!,H
和
#1+%"H
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"+"$#表明合理 的种植密度可有效提高复播大豆叶片 " I !这样不仅 可促进大豆植株体内的物质循环与运输!同时也有 利于 BJ ! 进入叶片中!从而提高了叶片光合速率 @CAC@ ! 气孔导度和胞间 2D @ 浓度 ! 气孔是叶片和 外界环境进行 BJ ! 和水分交换的重要通道-!".!其行 为与叶片的光合作用和蒸腾作用密切相关!是影响 光合速率和物质生产能力的重要因素-!#.表 ! 中 ! 年试验数据显示!复播大豆叶片气孔导度" # / #均随 着生育进程呈先增大后减小的趋势!各处理均在结 荚期达到最大值在整个测量期内!各处理 # / 累积 平均值均以 B 处理最大! !"#! 年和 !"#% 年分别为 "+(11 和 "+(!"3?5 , 3 ! , / # !分别较同年的处理 @ ( A ( C ( 2 显著提高了 !*+%"H ( #&+#"H ( *+("H ( !(+""H 和 %#+%%H ( #*+,1H ( &+(1H ( !#+"%H " !$
"+"$#在同一生育期内!复播大豆叶片 # / 均随着 密度的增加而先升高后降低!且各时期均以 B 处理 最高!充分说明种植密度对复播大豆的气孔导度影 响显著!在实际生产中可合理控制种植密度来有效 增大叶片气孔导度!增强气体交换能力 另外!各种植密度下复播大豆叶片胞间 BJ ! 浓 度"$
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#均随着生育进程的推进表现出先降低后增加
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