不同矮桿大豆品種的耐密性研究

劉念析 董志敏 厲志 陳亮 劉浩 衣志剛 王博 劉寶權

摘要：為了明確合理的矮桿密植大豆群體結構，為實現大豆超高產育種目標奠定理論基礎。以4個不同基因型矮桿大豆品種為試驗材料，設置了8個不同的密度梯度，調查分析產量相關性狀，篩選最適宜的種植密度。結果表明，隨著密度的遞增，株高表現為逐漸增加;單株莢數及粒數則表現為逐漸下降;產量呈現先增加后減少的趨勢;倒伏率在達到一定密度時出現急劇上升。‘吉密豆1號、‘吉密豆2號、‘吉密豆3號、‘吉密豆4號的最佳種植密度分別為40萬株/hm2、37.5萬株/hm2、40萬株/hm2和56萬株/hm2，產量分別可達4199.2kg/hm2、3282.3kg/hm2、3410.1kg/hm2和3313.4kg/hm2。因此，合理的增加種植密度，可進一步挖掘矮桿耐密型大豆的高產潛力。

關鍵詞：大豆;矮桿;密度;倒伏;產量

中圖分類號：S565.1

文獻標志碼：A

論文編號：cjas20191000225

0引言

大豆是主要的糧油作物，提高大豆單位面積產量是目前中國尚需解決的關鍵問題之一。在作物育種中，雜種優勢利用可顯著提高作物的產量[1]。改善株型和改進種植管理方式也是增加作物產量的有效途徑[2-3]。大豆產量是由群體生產構成的，許多研究表明，種植密度的增加會改善群體的受光條件，影響大豆的株型和光合效率，從而提高大豆的產量和品質[4]。程偉燕等[5]在研究不同密度對大豆光合特性和產量試驗時證明，葉面積指數和光合勢與密度呈正相關，葉綠素含量則與密度呈負相關，產量會隨著密度的增加呈先增后減的趨勢。杜長玉等[7]認為，密度過大會造成單株生產力的嚴重下降，而密度過小雖然會提高單株生產力，但卻會使群體產量降低。彭寶等[6]在探討雜交大豆的合理群體結構表明，雜交大豆2號在17萬～22萬株/hm2時群體發育能夠達到最佳狀態，產量可達3319.4-3416.7kg/hm2。雖然提高種植密度會增加大豆產量，但是當密度增加到一定的范圍時，會發生植株形態相關性狀的改變，增加倒伏的風險性，成為了限制大豆高產、穩產的主要因素[8-11]。

因此，提高大豆綜合產能，實現大豆超高產的突破，首先就要解決倒伏這一限制因素。在多種高產種植形式中，矮化密植是挖掘大豆高產潛力的重要手段之一[12]。矮化育種作為品種改良過程中的突破性技術，在小麥、玉米和水稻等作物中已經取得較大的成果，引發了農業生產的綠色革命。而大豆的矮化育種相對于上述作物應用推廣的實例較少。本研究所用的矮桿大豆品種（‘吉密豆l號、‘吉密豆2號、‘吉密豆3號和‘吉密豆4號），適宜密植，具有高產潛力[13-16]。通過設置8個不同密度的種植方式，對4個品種的農藝性狀及其產量相關性狀進行調查分析，旨在明確合理的矮桿密植大豆群體結構，篩選最佳適宜的種植密度，為實現大豆超高產育種目標奠定理論基礎。

1材料與方法

1.1供試材料

供試大豆品種分別為矮桿品種‘吉密豆1號、‘吉密豆2號、‘吉密豆3號和‘吉密豆4號，由吉林省農業科學院大豆所選育并提供。

1.2試驗設計

試驗于2018年在吉林省農業科學院公主嶺試驗基地進行。每個品種設置8個密度處理（表1）。采用隨機區組排列，3次重復。每個密度處理10行區，行長6.0m，行距0.6m，小區面積36.0m2，壟上雙行人工點播，小行距0.1m。試驗用地氮、磷、鉀施肥量分別為60kg/hm2、75kg/hm2和75kg/hm2，肥料作為基肥一次性施入。田間栽培管理同常規方法相同。

1.3調查項目及方法

1.3.1株高主莖子葉痕量至頂端生長點的總高度，單位（cm）。

1.3.2單株莢數及粒數全株上含有的莢數和粒數，單位（個）。

1.3_3百粒重從每個樣品中隨機抽取100粒成熟正常的種子，用百分之一天平稱重（g），3次重復取平均數，若誤差相差超過0.5g，則重新取樣稱重，單位（g）。

1.3.4單位面積產量每小區取中間6行測產，單位（kg/hm2）。單位面積產量的計算見公式（1）。

單位面積產量=21.6m2產量/21.6×10000………（1）

1.3.5倒伏率參照周蓉等[17]方法，成熟期調查每小區倒伏植株（主莖與地面傾斜角小于30°）占本小區全部植株的比率，單位（%）。

1.4數據分析

采用Office 2007 Excel，SPSS 17.0進行數據統計分析。

2結果與分析

2.1株高

株高在大豆產量形成的過程中扮演著重要的角色，前人研究表明，不同種植密度下對豆類作物的株高具有顯著的影響[18-20]。本研究中，不同基因型矮桿大豆品種的株高調查分析表明，株高與種植密度呈極顯著正相關（r=0.985**）。同一密度下，‘吉密豆2號的株高均明顯高于其他3個品種，植株高度的變化范圍在61.93-73.68cm;‘吉密豆4號株高最矮，變化范圍在51.74-60.94cm。各品種間株高隨著密度的增加呈現上升趨勢，其中‘吉密豆2號變幅最大，相差11.75cm;‘吉密豆3號變幅最小，相差8.83cm（圖1）。

2.2單株莢數及粒數

單株莢數和粒數是大豆產量組成的重要性狀，對8個不同密度下的莢粒數性狀相關分析表明，密度與單株莢數和粒數呈極顯著負相關（r=-0.967**，r=-0.961**）。隨著種植密度的增加，單株莢數和粒數均呈現下降趨勢，但是每個矮桿品種的下降緩慢程度略有不同（圖2，圖3）。例如‘吉密豆1號單株莢數隨著密度的增加，變幅范圍從72.4個下降到38.6個，相比其他3個品種變幅較小;而‘吉密豆3號莢數的變化范圍從85.5個下降到29.4個，變幅較大。說明不同矮桿品種的單株莢數的耐密程度不盡一致。由于單株粒數和莢數呈極顯著正相關關系，所以粒數與種植密度的變化趨勢也與莢數基本相同。

2.3百粒重

百粒重對于大豆產量而言是一個相對較為穩定的性狀，不易受外界環境影響，主要由自身的遺傳特性決定。由圖4所示，4個矮桿大豆品種不同種植密度下的百粒重變化無明顯規律。同一密度下‘吉密豆2號百粒重最高，為17.22-18.55g;‘吉密豆3號百粒重的變化范圍最大，在15.33-16.98g之間，相差1.65g，其余3個品種（‘吉密豆1號、‘吉密豆2號、‘吉密豆4號）變幅相對較小，分別相差1.38g、1.33g和0.90g。

2.4單位面積產量

不同密度下各品種單位面積產量的變化如圖5所示，基本呈現先增加后減少的趨勢，但不同基因型矮桿品種產量達到最高值時對應的種植密度不盡相同。‘吉密豆1號在8個密度處理下產量均高于其他3個品種，在40萬株/hm2的密度時單位面積產量可達4199.2kg/hm2;‘吉密豆2號和‘吉密豆3號在37.5萬株/hm2和40萬株/hm2的密度時產量最高，分別為3282.3kg/hm2、3410.1kg/hm2。‘吉密豆4號屬于春大豆中早熟品種，在種植密度為56萬株/hm2時產量最高，可達3313.4kg/hm2。各品種在達到一定密度后都出現了產量下降的現象，說明提高種植密度可增加矮桿大豆品種的產量，但是密度過大會導致植株間的相互競爭，不利于大豆高產的形成。

2.5倒伏率

倒伏率是衡量大豆產量的重要指標，分析各小區不同品種倒伏率與密度的關系表明，倒伏率與密度呈極顯著正相關（r=0.825**）。由圖6所示，隨著種植密度的增加，倒伏率均出現先平穩后增長的趨勢，‘吉密豆1號和‘吉密豆3號在達到40萬株/hm2的密度時，表現出良好的抗倒伏性，但隨著密度的繼續增加倒伏率出現急劇上升。‘吉密豆2號在37.5萬株/hm2時無倒伏，隨后也呈現上升趨勢。‘吉密豆4號相比其他3個矮桿品種耐密性表現更為突出，在達到52萬株/hm2時倒伏率仍然趨近于0%，隨著密度的繼續增加，倒伏率分別為2.2%、6.9%和11.2%，但在68萬株/hm2的種植密度時同樣也出現了嚴重倒伏的狀況。

3結論與討論

目前，學者普遍認為密度對作物的產量具有顯著影響，但對構成產量因素的相關農藝性狀的影響趨勢不盡相同[21-24]。宋旭[25]在密度對大豆生長發育的研究中表明，種植密度顯著影響了大豆的單株莢數和粒數，尤其是產量的變化最為突出;李莉等[26]研究表明不同種植密度對株高、分枝數、單株莢數、粒數和百粒重影響較大;張曉艷等[19]的研究認為種植密度的增加會明顯提高大豆的株高和干物重，但節數、莖粗和光合速率則會顯著減少;而范保杰等[27]在設置的7個種植密度梯度中發現，密度對株高、主莖節數、莢數和粒數的影響較小，增加種植密度會提高光合勢，產量呈現先贈后穩定的趨勢。在本試驗中，4個不同基因型矮桿大豆品種隨著種植密度的增加，株高、單株莢數、粒數、單位面積產量和倒伏率均表現出基本一致的變化趨勢，說明種植密度對大豆產量相關性狀的影響較為穩定，但是不同品種的產量對密度的響應有所差異。例如，在種植密度為40萬株/hm2時，‘吉密豆1號和‘吉密豆3號產量最高，分別為4199.2kg/hm2和3410.1kg/hm2;而‘吉密豆2號在密度為37.5萬株/hm2時產量最高可達3282.3kg/hm2;‘吉密豆4號則在密度為56萬株/hm2時產量達到峰值3313.4kg/hm2。

倒伏性狀是限制大豆高產、穩產的重要因素之一。其中，大豆的株高、莖桿強度、分枝數和根重等農藝性狀是影響大豆倒伏性的主要因子[28-29]。在育種進程中，通過降低株高、選育矮桿型大豆品種可有效的防止倒伏發生。在本試驗中，4個矮桿品種在適宜的種植密度下均表現出良好的抗倒伏性，相對應的產量性狀也達到了較高峰值。但是，繼續提高種植密度，則會出現倒伏率急劇上升，產量下降的現象。這說明在合理的種植密度范圍內，大豆具有很強的自調能力，但超過了自身所能承擔的極值，就會出現顯著的負效應。另外，作物種植的土壤環境和施肥用量也會影響倒伏的發生，因此，在以控制大豆株高、選擇莖稈強的耐密品種獲得較高產量為目標時，還應考慮到土壤肥力及合理的配套栽培措施[30]。

高產是作物育種過程中永恒的目標，縱觀大豆高產育種的歷史進程，一方面是通過株型育種與雜種優勢利用提高自身的高產遺傳特性，另一方面是要通過有效的配套栽培措施進一步提高產量。20世紀90年代中期，從外國引進了一項“大豆窄行密植栽培技術”，自此各地基于該項技術結合自身生產環境衍生出許多綜合栽培模式，使大豆產量提高了10%以上。但是由于缺少適宜該技術配套的矮桿耐密品種，致使沒有充分發揮出它的生產潛能。

綜上所述，對于矮桿或半矮桿類型的大豆品種而言，合理的增加種植密度，可提高大豆的株高、單株莢數、粒數和單位面積產量，而對百粒重的影響不大。但是超過適宜的密度范圍，會出現嚴重的倒伏現象，從而降低大豆產量。試驗證明，4個矮桿品種（‘吉密豆1號、‘吉密豆2號、‘吉密豆3號、‘吉密豆4號）的最佳種植密度分別為40萬株/hm2、37.5萬株/hm2、40萬株/hm2和56萬株/hm2。因此，選育矮稈、耐密型的大豆品種，合理增加種植密度，借助群體生產優勢，使個體、群體與栽培技術相協調，可進一步挖掘大豆高產潛力，實現高產目標。

參考文獻

[1]趙麗梅，孫寰，彭寶，等.國內外大豆雜種優勢利用研究概況[J].吉林農業大學學報，2008，30（4）：401-406.

[2]傅蒙蒙，王燕平，任海祥，等.東北大豆種質資源株型和產量性狀的生態特征分析[J].大豆科學，2017，36（1）：1-11.

[3]何連華，陳多，張馳，等.插栽培秈雜交稻的口產量及與株型的關系[J].中國農業科學，2019，52（6）：981-996.

[4]劉玉蘭，陳殿元，元明浩，等.種植密度對小粒大豆光合生產能力的影響[J].大豆科學，2018，37（04）：551-557.

[5]程偉燕，李志剛，李瑞平.密度對大豆光合特性和產量的影響[J].作物雜志，2010（4）：69-72.

[6]彭寶，趙麗梅，張偉，等.不同種植密度對雜交大豆生理性狀和產量的影響[J].吉林農業科學，2015，40（02）：4-6.

[7]杜長玉，胡興國，何忠仁，等.不同密度對大豆產量和生理指標影響的研究[J].北方農業學報，2006（2）：35-36.

[8]趙秋，徐敏.不同播期與密度對‘遼紅小豆8弓產量及主要性狀的影響[J].農學學報，2013，3（12）：1-5.

[9]陳劍，葛維德.高密度種植對不同綠豆株型品種農藝性狀及產量的影響[J].作物雜志，2013（6）：104-109.

[10]杜吉到，張曉艷，韓毅強，等.半干旱地區品種、密度及葉面調控技術對大豆產量的影響[J].中國油料作物學報，2011，33（3）：265-269.

[11]楚光紅，章建新，唐長青，等.密度對中熟春大豆冠層結構及光合特性的影響[J].中國農學通報，2018，34（18）：16-22.

[12]元明浩，楊翠蓮.不同密度下有限分枝型矮稈耐密大豆產量因素變化規律[J].安徽農業科學，2009，37（18）：8408-8410.

[13]劉宅泉，閆吳，胡桂芳，等.矮稈大豆品種吉密豆1號的選育報告[J].吉林農業科學，2008，33（2）：20-22.

[14]孫星邈，朱延鈞，王博，等.矮稈高油大豆新品種吉密豆2號的選育與技術要點[J].大豆科技，2015（6）：41-43.

[15]衣志剛，王博，劉寶權.大豆新品種吉密豆3號的選育與技術要點[J].大豆科技，2017（6）：34-36.

[16]王博，衣志剛，劉寶權.大豆新品種吉密豆4號的選育與技術要點[J].大豆科技，2018（6）：49-51.

[17]周蓉，王賢智，張曉娟，等.大豆種質倒伏抗性評價方法研究[J].大豆科學.2007，26（4）：484-489.

[18]杜吉到，杜汝軍，鄭殿峰，等.不同密度下大豆莖部性狀生長發育規律的研究[J].黑龍江八一農墾大學學報，2006（3）：1-4.

[19]張曉艷，鄭殿峰，馮乃杰，等.密度對大豆群體碳氮代謝相關指標及產量、品質的影響[J].干旱地區農業研究，2011，29（3）：128-132.

[20]王桂梅，邢寶龍，張旭麗，等.不同群體密度對綠豆農藝性狀和產量的影響研究[J]。安徽農學通報，2015，21（11）：23-24.

[21]李生秀“新大豆1號”種植密度對群體結構指標影響的研究[D].北京：中國農業大學，2006.

[22]孫春輝.不同種植密度對遼豆14號株型性狀及產量的影響研究[J].現代農村科技，2016（16）：44-45.

[23]章建新，王紅波，張佩玲，等.密度對覆膜菜用大豆干物質積累及產量的影響[J].大豆科學，2008，27（3）：402-408.

[24]王立明，楊如萍，陳光榮，等.旱作大豆播種密度對產量和水分利用效率的影響[J].中國農學通報，2014，31（12）：45-49.

[25]宋旭.密度對大豆生長發育及氮磷鉀養分吸收的影響[D].通遼：內蒙古民族大學，2011.

[26]李莉，萬正煌，陳宏偉，等.不同群體密度對綠豆農藝性狀和產量的影響（英文）[J].Agricultural Science& Technology，2010，11（7）：62-65.

[27]范保杰，劉長友，曹志敏，等.應用GGE疊圖法分析種植密度對冀綠7號生長和產量的影響[J].西北農業學報，2013，22（3）：82-86.

[28]謝甫綈，董鉆.大豆倒伏對植株性狀和產量的影響[J].大豆科學，1993，12（1）：81-85.

[29]關國杰，穆金花，于濤，等.淺析大豆抗倒伏問題的兒種應對措施[J].農業與技術，2017，37（6）：3.

[30]韓成林，都祥奎，李宇輝.大豆倒伏的原因及防治措施[J].吉林農業.2012（5）100.

基金項目：吉林省農業科技創新工程.博士科研啟動基金項目“大豆灰斑病室內鑒定體系的建立及分子標記的開發”（C92070421）。

第一作者簡介：劉念析，女，1987年出生，山東人，助理研究員，博士，主要從事大豆優質高產育種研究。通信地址：130033吉林省長春市生態大街1363號吉林省農業科學院大豆所，Tel：0431-87063235，E-mail：Inx69@126.com。

通訊作者：劉寶權，男，1961年出生，研究員，本科，主要從事大豆育種與栽培。通信地址：130033吉林省長春市生態大街1363號吉林省農業科學院大豆所，Tel： 0431-87063235， E-mail：nkylbq@126.com。

收稿日期：2019-10-17，修回日期：2019-11-26。