雨養(yǎng)狀態(tài)下‘晉小豆2號’生物產(chǎn)量積累分析研究

王彩萍　張耀文　趙吉平　侯小峰　郭鵬燕　郭兆萍　成玉紅　侯燕嶸　張峰

摘要：為了探索紅小豆在雨養(yǎng)件下的生物產(chǎn)量積累的特性，為紅小豆科學(xué)經(jīng)濟種植，科學(xué)有效的利用自然降雨提供參考依據(jù)，于2012年開展以‘晉小豆2號紅小豆在雨養(yǎng)條件下的生長發(fā)育研究試驗。‘晉小豆2號出苗后20天開始大田取樣、采集數(shù)據(jù)。通過采集‘晉小豆2號根、莖、葉花、果實等農(nóng)藝性狀的生物產(chǎn)量動態(tài)數(shù)據(jù)的方法來研究‘晉小豆2號在雨養(yǎng)條件下全生育期內(nèi)的生物產(chǎn)量變化規(guī)律。結(jié)果表明，‘晉小豆2號株高發(fā)育和生長天數(shù)呈現(xiàn)線性關(guān)系，線形相關(guān)方程式為y=12.097x-4.863，兩者的擬合度達到0.8371；對生真葉在出苗后30天內(nèi)葉面積的生物產(chǎn)量都持續(xù)增長，30天后呈下降趨勢，50天后消失；三出復(fù)葉的生物量積累呈現(xiàn)拋物線形。干鮮重生物積累分別符合y=-2.5229x²+48.458x-87.103和y=-0.3822x²+7.8570x-14.878函數(shù)分布；莖生長和三出復(fù)葉生長同步，莖的生物持水量低于三出復(fù)葉；‘晉小豆2號根的生長表現(xiàn)為先快，后緩，8月以后根的生長呈現(xiàn)比較平緩的鋸齒狀變化，土壤和外界改良對根的發(fā)育作用較大；主莖分枝和品種特性有關(guān)，是相對基本穩(wěn)定的一個性狀；節(jié)在雨量充沛的條件下，有增多的現(xiàn)象，但是生物產(chǎn)量的增加主要因節(jié)間距的伸長為主，控制株型可在出苗后50天左右進行。花脫落嚴(yán)重，成為有效結(jié)莢花在立秋前后。鼓粒、灌漿時間大約持續(xù)40天左右。鑒于此，‘晉小豆2號可適當(dāng)選擇晚播；雨量充沛年份注意防止植株徒長；開花前期注重保花保蕾，以確保豐產(chǎn)豐收。

關(guān)鍵詞：‘晉小豆2號；生長特性；分析

中圖分類號：S162.5+3

文獻標(biāo)志碼：A

論文編號：2013-0678

0 引言

小豆又名赤豆、赤小豆、紅小豆，屬豆科菜豆屬，原產(chǎn)于中國，被譽為糧食中的紅珍珠，中國已有2000多年的栽培歷史，是人類重要的食用豆，富含淀粉、蛋白質(zhì)等成分，具有很高的營養(yǎng)價值和藥用價值。中國小豆種質(zhì)資源極為豐富，截至“十一五”末，已有8000多份小豆種質(zhì)資源被編目、入庫。中國是紅小豆的主要生產(chǎn)和出口國，年產(chǎn)量約30萬t左右，年出口總量為6萬t-8萬t，出口額為3000萬美元-4000萬美元。紅小豆既是調(diào)劑人們生活的營養(yǎng)佳品，又是食品、飲料加工業(yè)的重要原料之一。近年來，隨著人們膳食觀念的改變，紅小豆類雜糧成為餐桌追捧的健康食品。

紅小豆在產(chǎn)量性狀的方面的研究開展很多，如陳志斌等開展過種植密度對紅小豆產(chǎn)量影響的研究，認(rèn)為不同種植密度對單株生物產(chǎn)量影響較大；李智媛等在紅小豆的栽培管護方面開展過研究認(rèn)為適宜施肥量適宜密度條件下播期的過早或過晚都會對產(chǎn)量有影響，且產(chǎn)量較低：低肥高密的產(chǎn)量均高于低肥低密的產(chǎn)量；申慧芳等開展過不同品種間紅小豆農(nóng)藝性變異特性研究，通過灰色關(guān)聯(lián)分析表明單株莢數(shù)、分枝數(shù)和生育期與單株產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度較高；劉振興等以唐山紅小豆為研究材料開展過紅小豆數(shù)量性狀的研究，認(rèn)為早期世代可針對生育期、百粒重和主莖分枝進行嚴(yán)格選擇，單莢粒數(shù)和莢長可在遺傳基礎(chǔ)相對穩(wěn)定的較高世代選擇，主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)、株高、單株生產(chǎn)力宜在遺傳基礎(chǔ)純合穩(wěn)定的高世代選擇；張文興㈣在長治地區(qū)進行過紅小豆發(fā)育狀況的研究，認(rèn)為在決定產(chǎn)量的三要素中，單株莢數(shù)、莢粒數(shù)與產(chǎn)量的正相關(guān)性表現(xiàn)最突出；以及趙婷婷等研究過磷肥的利用和產(chǎn)量的關(guān)系，研究結(jié)果顯示，紅小豆全生育期含P量呈單峰曲線，花后10天左右達最大，結(jié)英鼓粒期及成熟期含P量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系；高小麗等進行過小豆豐產(chǎn)性綜合評價研究，認(rèn)為不同紅小豆品種對生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性存在明顯差異，因此，生產(chǎn)上應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件，因地制宜地選育和推廣品種；張波等、張英蕾等從紅小豆加工品質(zhì)及功能特性作了闡述認(rèn)為開發(fā)和利用紅小豆具有非常好的前景并提出了對紅小豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議。但單以降雨對紅小豆農(nóng)藝性狀的生物量作用的影響方面的報道尚未找到相關(guān)的文獻。為此，筆者進行了雨養(yǎng)條件下紅小豆的生物產(chǎn)量的積累規(guī)律探索研究，以期為干旱山區(qū)、無灌溉區(qū)紅小豆種植、管理及紅小豆在雨養(yǎng)條件下獲得高產(chǎn)提供一定的參考；為科研人員研究紅小豆生長發(fā)育規(guī)律研究提供建設(shè)性數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1植物材料

‘晉小豆2號，山西省農(nóng)科院經(jīng)濟作物研究所作擁有完全知識產(chǎn)權(quán)的小豆品種，2006年山西省農(nóng)作物品種審定委員會四屆九次會議通過審（認(rèn)）定。2012年5月23日種植于山西省農(nóng)科院經(jīng)濟作物研究所食用豆試驗地。

1.2方法

1.2.1播種及管理方法 露地直播，試驗地秋季深耕曬垡，播前底施農(nóng)家肥22500kg/hm²，復(fù)合肥750kg/hm²，春季提前整地，有降雨時及時搶墑播種。耬開溝，手溜籽，繁殖區(qū)種植，小區(qū)寬2m，長20m，小區(qū)由東往西排列9區(qū)，以保證所取植株肥力，地力在同一水平。行距50cm，株距15cm，南北行向。3葉期間苗，4葉期定苗，中耕除草2次。防治蚜蟲一次。

1.2.2取樣方法 出苗后第20天開始取樣，每隔7天取樣一次，繁殖田中隨機整株取樣，計量主要包括農(nóng)藝性狀根、莖，葉、花、莢、籽粒等的生物產(chǎn)量數(shù)據(jù)。所取樣品分別用電子天平稱鮮重，烘干后稱干重。

1.3試驗地環(huán)境情況

1.3.1試驗地概況 試驗地為山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所的試驗地，前茬作物高粱，土質(zhì)為沙壤土。地力狀況為全氮為0.0098%，全鉀為2.06%，全磷為0.095%，水解性氮為69.8%，有效磷為34.2%，pH8.18，有效硼0.44%，交換性鎂為450mg/kg，有效態(tài)錳為4.82mg/kg，有效態(tài)鐵5.32mg/kg，有效態(tài)銅0.74mg/kg，有效態(tài)鋅2.70mg/kg，全硒0.324mg/kg，鉛19.5mg/kg，鉻0.173mg/kg，總汞0.427mg/kg，總砷10.6mg/kg。

1.3.2當(dāng)?shù)貧夂驙顩r 試驗地所在地區(qū)屬于典型的大陸季風(fēng)氣候。具有四季分明、雨熱同步、光照充足的特點。春季干旱，風(fēng)多雨少；夏季炎熱，雨量集中常年降水量為440mm左右，年降水量年際變化大，2012年全年降水量為469.2mm，略高于常年降雨量，2012年降雨特點是降雨分布均勻，未出現(xiàn)雨量集中在雨季的現(xiàn)象。

1.4試驗儀器

Y802A型8籃恒溫烘箱，40℃的恒溫烘干48h，KF6102型電子天平稱重，重量精確到小數(shù)點后兩位。

1.5數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)利用Excel進行處理

2 結(jié)果與分析

2.1株高

株高是紅小豆所有農(nóng)藝性狀中表現(xiàn)最活躍一個性狀，數(shù)據(jù)變化區(qū)間大，變化速度最快，2012年8月3日進入快速生長期，直至早霜前收獲植株株高持續(xù)生長，生長過程中節(jié)得數(shù)量增加有限，節(jié)間距生長為株高變化的主要因素。為控制株型，實行合理化控時間應(yīng)掌握在出苗后60天左右。這時管理即可保證必要的植株高度，也可防止植株匍匐，‘晉小豆2號在整個生育期內(nèi)的生長呈現(xiàn)出“慢-快-慢”的生長態(tài)勢，株高發(fā)育和生長天數(shù)呈現(xiàn)線性關(guān)系，兩者的擬合度達到0.8371，線性相關(guān)方程式為y=12.097x-4.8463（圖1）。

2.2對生真葉

紅小豆出苗時子葉不出土，首先長出的是1對對生真葉，前期有部分子葉功能，在紅小豆生長初期起著光合作用提供營養(yǎng)給根莖和促進三出復(fù)葉的生長作用，對生真葉葉面積發(fā)育有限，光合作用產(chǎn)物除自身消耗外其他產(chǎn)物去向不十分明確。對生真葉在7月20日左右開花前期脫落。對生真葉脫落有機械損傷原因，有上部遮光影響光合作用的原因；真葉在開花前期脫落，可能還有花期激素調(diào)節(jié)的原因。對生真葉的具體作用有待后續(xù)研究證實。

檢測數(shù)據(jù)顯示，出苗30天內(nèi)對生真葉呈現(xiàn)葉片長大，生物量不斷積累的過程，30天以后對生真葉也面積基本保持停止發(fā)育狀態(tài)，生物量出現(xiàn)快速下降，直至出苗后50天對生真葉完全消失（圖2）。

2.3三出復(fù)葉

三出復(fù)葉在出苗5天左右長出，全生育期內(nèi)三出復(fù)葉生物學(xué)產(chǎn)量積累出現(xiàn)低一高一低的拋物線性狀，三出復(fù)葉鮮重符合y=-2.5229x²+48.458x-87.103函數(shù)分布；三出復(fù)葉干重符合和y=-0.3822x²+7.8570x-14.878函數(shù)分布（圖3）。

8下旬到9月上旬，出現(xiàn)葉片持水量和生物產(chǎn)量峰值，之后生物持水量和生物產(chǎn)量均出現(xiàn)下降，到10月3日，葉片的干鮮重差異接近于零。說明‘晉小豆2號生長后期，隨著植株成熟葉片的持水量下降，生物活性也隨之下降，直至葉片發(fā)黃凋落。

7月27日期間三出復(fù)葉的干鮮重表現(xiàn)出差異加大的現(xiàn)象，‘晉小豆2號這個時期植物莖葉水分含量飽滿，根據(jù)光溫水協(xié)同作用的原則，這個時期如果有效補給肥料，不遭遇連陰的情況下，紅小豆的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量有充足的原料基礎(chǔ)，可能獲得高產(chǎn)。

2.4莖

莖在出苗20天后的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，也呈現(xiàn)出低一高一低的生長態(tài)勢，生長曲線基本和葉的發(fā)育規(guī)律同步，只是莖作為疏導(dǎo)組織，持水量不如葉片，生長過程中直至霜凍之前莖的持水量始終比葉片低，到后期莖的脫水速度也低于葉片，在莖生長的曲線中沒有出現(xiàn)像葉一樣比較全的生長函數(shù)曲線，莖體現(xiàn)出生物產(chǎn)量積累慢、消耗慢的特質(zhì)（圖4）。

2.5根

‘晉小豆2號根的生長表現(xiàn)為先快后緩，8月以后根的生長呈現(xiàn)比較平緩的鋸齒狀變化，根干鮮重之間的差值小于莖和葉，可見根的持水量低于莖、葉，改善土壤狀況可有效的改善側(cè)根數(shù)，擴大根部吸收面積，延緩莖、葉衰老。從‘晉小豆2號的根的發(fā)育規(guī)律看，根部營養(yǎng)狀況和根的生物活性有可調(diào)空間。肥水的調(diào)節(jié)和土壤改良及品種改良對根在生物產(chǎn)量的積累貢獻顯著（見圖5）。

2.6分枝數(shù)、節(jié)數(shù)

根據(jù)全生育期內(nèi)取樣考種的數(shù)據(jù)顯示：‘晉小豆2號的分枝的變化呈現(xiàn)出先快速增長然后趨于相對平穩(wěn)的狀態(tài)，顯示了一個品種的分枝數(shù)是更能代表一個品種的植物學(xué)特性，水分和外界條件的變化，對品種的主莖分枝數(shù)調(diào)整作用不太大。變化曲線和根的發(fā)育曲線相似，可推測根的發(fā)育影響和決定主莖及主莖分枝的生長發(fā)育，變化曲線見圖6。

相對于莖、葉的變化節(jié)的數(shù)量也基本維持在一個穩(wěn)定的數(shù)字，如果雨水充盈，更多的是改變節(jié)間距的長短，植株上部的節(jié)間距隨著水分的增加逐節(jié)變長，而這些節(jié)往往是無效節(jié)很少會有開花結(jié)莢，‘晉小豆2號花莢有80%集中在植株的下部，后期的雨水增加了生物產(chǎn)量對經(jīng)濟產(chǎn)量的作用不大，變化曲線見圖7。

2.7花、莢

‘晉小豆2號開花出現(xiàn)在8月上旬，但是落花現(xiàn)象普遍，在以后的幾周調(diào)查取樣中由于花不停的脫落，只采集到8月3日、8月10日、8月17日3次的花，8月27日有了莢果，由開花到結(jié)莢，落花數(shù)達到50%，落花嚴(yán)重是導(dǎo)致紅小豆類雜豆產(chǎn)量不高，不穩(wěn)的原因之一，減少落花落蕾是紅小豆增產(chǎn)增收的技術(shù)措施之一。花期光、溫、肥、水的合理調(diào)節(jié)可保證坐穩(wěn)花蕾，保住花莢。花、莢生物產(chǎn)量變化曲線見圖8～9。

莢果在8月24日取樣時有了記錄，之后出現(xiàn)莢果快速生長期，這段時間大概持續(xù)40天左右，之后出現(xiàn)下降直至收獲前，莢果的干鮮重都有所下降。

3 結(jié)論與討論

‘晉小豆2號屬于生育期偏長，半匍匐性的小豆品種，干旱年份株型可發(fā)育成緊湊型的直立狀，如果在雨水均勻分布雨量偏多的年份，植株旺張的現(xiàn)象嚴(yán)重，汾陽市常年降水量為440mm左右，屬于干旱少雨區(qū)，2012年汾陽市降雨量較常年偏多，出現(xiàn)生育期內(nèi)雨量均勻分配的現(xiàn)象，因此出現(xiàn)了‘晉小豆2號旺長現(xiàn)象，大田平均收獲經(jīng)濟產(chǎn)量是1350kg/km²左右，屬于中等收成年份。

如何高效地利用有效降雨是提高小豆類糧食作物經(jīng)濟效益，增加種植戶收益的主要途徑之一。本研究通過對‘晉小豆2號在雨養(yǎng)狀態(tài)下農(nóng)藝性狀在全生育期的生長發(fā)育及生物產(chǎn)量的積累特性分析，初步了解‘晉小豆2號在雨養(yǎng)條件下各個農(nóng)藝性狀生長發(fā)育及生物產(chǎn)量積累的特點特性，根據(jù)這些特性可為種植戶在小豆種植、管護方面提供一些參考。

本研究對旱作地區(qū)紅小豆的種植和管理有一定的指導(dǎo)性。旱作區(qū)紅小豆種植護根是關(guān)鍵，可通過中耕的方法促進根部的下扎；保花護莢是獲得較高經(jīng)濟產(chǎn)量的根本，花莢期是紅小豆整個發(fā)育最旺盛時期，因此在花莢前期適當(dāng)?shù)难a施肥料適當(dāng)補水可減少落花提高坐花成功率，可同時促進掛莢率和提高鼓粒速度增加百粒重。

本研究由于只采集了1年的數(shù)據(jù)，因此存在一定的局限性，如果結(jié)合盆栽試驗做輔助研究效果會更好。未來試驗如果能對不同生長發(fā)育期紅小豆生物產(chǎn)量積累中營養(yǎng)成分加以分析，對紅小豆肥料補充的方向性和目標(biāo)性會更具指導(dǎo)性。

本研究通過研究發(fā)現(xiàn)小豆植株的主莖分枝數(shù)是處于相對穩(wěn)定的一個性狀，和申慧芳等的研究認(rèn)為在紅小豆品種間分枝數(shù)的變異幅度較大，和本研究得出的分枝數(shù)是一個相對穩(wěn)定能代表一個品種不矛盾。劉振興等在研究唐山紅小豆數(shù)量性狀的研究時發(fā)現(xiàn)紅小豆的主莖峰值數(shù)是一個遺傳力強的數(shù)量性狀和本研究的結(jié)果一致。本研究的環(huán)境條件在呂梁山區(qū)，降雨偏少。2012年當(dāng)?shù)亟涤曷愿哂谕瓴⑶矣炅糠植季鶆颍畷x小豆2號有旺長的現(xiàn)象。對于異地引種，首先考慮的是無霜期的長短和當(dāng)?shù)爻Ｄ杲涤炅浚炅砍渑鎱^(qū)引種注意植株株型的控制。