劉秀紅　杜天慶　郝建平　申毅力

摘要：采用盆栽方法，探討了生土條件下不同土壤水分對大豆根冠生長、生理特性及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：土壤水分含量為18%的輕微水分脅迫可以使大豆植株營養(yǎng)生長與生殖生長協(xié)調(diào)，根冠比協(xié)調(diào)，對根系活力的穩(wěn)定與后期延緩根系活力的下降具有一定作用，從而也使產(chǎn)量構(gòu)成因子協(xié)調(diào)發(fā)展，最終獲得較高的產(chǎn)量。土壤水分含量為14%的脅迫條件對根、冠都產(chǎn)生不利影響，特別是根瘤數(shù)量的產(chǎn)生對水分脅迫更為敏感。土壤水分含量為22%時，營養(yǎng)器官比例增大，生殖器官比例減少，導致大豆經(jīng)濟產(chǎn)量降低。研究結(jié)果還表明，大豆植株體內(nèi)游離脯氨酸含量是衡量水分脅迫生理的重要指標，它較根系活力等生理指標更為明顯、規(guī)律、準確。

關(guān)鍵詞：土壤水分；大豆；根冠；生理指標；產(chǎn)量

中圖分類號：S565.101文獻標志碼：A文章編號：1002-1302（2014）01-0074-03

收稿日期：2013-08-09

基金項目：國家自然科學基金（編號：31101113）。

作者簡介：劉秀紅（1972—），女，山西長治人，碩士，講師，主要從事作物高產(chǎn)栽培研究。E-mail：lxiuhong@sina.com。

通信作者：杜天慶，博士，副教授，碩士生導師，主要從事作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)研究。E-mail：tgdtq1968@sina.com。大豆作為糧食作物和油料作物，是人類優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)和食用油脂的重要來源。世界對大豆需求日益增加，目前大豆和其他高產(chǎn)作物相比，相對產(chǎn)量偏低[1]。在復墾開發(fā)利用的荒坡溝壑上種植大豆，不僅可以提高大豆總產(chǎn)，而且可以改良土壤肥力。關(guān)于土壤水分對大豆生長發(fā)育及生理特性的影響，前人研究認為大豆一生需水量較高，每形成1 g干物質(zhì)需要消耗水600～800 g。而大豆根系較不發(fā)達，是豆類作物中對缺水比較敏感的一種，水分不僅影響大豆植株形態(tài)建成，而且還影響其生理反應，進而影響產(chǎn)量的高低，水分虧缺對大豆根系的分布、根的長度、產(chǎn)量都有很大的影響[2]。這些研究都是在耕作土壤上進行的，在新開墾的生土地上的相關(guān)研究還未見報道。本試驗采用盆栽方法系統(tǒng)地研究了生土條件下不同土壤水分處理對大豆根冠生長、生理特性及產(chǎn)量的影響，以期為新開墾的生土地上大豆節(jié)水高產(chǎn)栽培及水資源的合理配置提供科學依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試作物為大豆品種晉大53號；供試土壤為地表3 m以下的生土，生土有機質(zhì)含量0.216%、全氮含量0.203 g/kg、堿解氮含量11.2 mg/kg、速效磷含量6.91 mg/kg、速效鉀含量70 mg/kg。生土晾干、砸碎、過3 mm篩。為了研究根系時便于取根，用生土、蛭石及細沙按體積8 ∶1 ∶1充分混勻后備用。

1.2試驗方法

本試驗于2012年進行，采用盆栽法，每盆裝混合土壤 20 kg，拌有機肥333 g/盆、尿素2 g/盆、過磷酸鈣4.67 g/盆、氯化鉀1 g/盆。試驗設(shè)3個不同水分處理，即土壤重量絕對含水量分別為14%（中度水分脅迫）、18%（輕度水分脅迫）、22%（充分灌水），用稱重法進行控水。每個處理重復18次，隨機排列。

5月5日播種，出苗后每盆留苗3株，分別于苗期（6月4日）、初花期（6月23日）、結(jié)莢期（7月31日）、鼓粒期（8月18日）和鼓粒期末（9月1日）取樣，每次取樣3盆，用于形態(tài)指標株高、植株根冠干物重、根瘤數(shù)的測定，根部、冠部從植株子葉節(jié)處剪斷分開。收獲時，另外3盆分盆考種，產(chǎn)量性狀測定每盆莢數(shù)、每盆莢重、每盆粒重。生育期間，測定大豆根系活力、葉片葉綠素含量和脯氨酸含量；根系活力的測定采用TTC法，葉綠素含量的測定采用浸提法，脯氨酸含量的測定采用茚三酮顯色法。

2結(jié)果與分析

2.1土壤水分對大豆根冠生長的影響

土壤水分與大豆根冠生長關(guān)系密切。閆春娟等認為在同一控水時期，隨著土壤含水量升高，根冠比逐漸減小[3]；王敏等的研究結(jié)果表明，干旱脅迫下大豆株高、莖重和根重均有所下降，根冠比有所增大[4]。由圖1可以看出，在本試驗不同土壤水分條件下，任何生育時期土壤水分脅迫時，植株高度、冠部干重、根瘤數(shù)及根系干重與充分灌水時相比明顯降低。值得指出的是，在同樣的水分脅迫條件下，不同生育時期對地上部影響不同，而且對根系干重、根瘤數(shù)的影響大于對株高、冠部干重的影響。對根冠比進行比較，發(fā)現(xiàn)在大豆苗期（6月4日）、初花期（6月23日）和鼓粒期（8月18日），輕度（18%）、中度（14%）的土壤水分脅迫處理均使大豆的根冠比增大，而在大豆的生育后期（9月1日），與充分灌水相比，不同程度的水分脅迫的根冠比下降，這可能與生育后期水分脅迫條件造成根系活力急劇衰退有關(guān)。

2.2土壤水分對大豆生理活性的影響

2.2.1土壤水分對根系活力的影響根系活力是反映根系吸收功能的一項綜合指標。大豆初花期之后，對不同水分處理根系活力的測定結(jié)果（圖2）表明，18%水分處理植株根系活力變化曲線最平穩(wěn)，而且在成熟期根系仍表現(xiàn)出較高的活

力，說明輕微的水分虧缺有利于大豆根系生長，這與沈融等的研究結(jié)果[5]一致。在14%土壤水分脅迫下，植株的根系活力高于22%處理，但曲線變化劇烈，這主要是由于根系從土壤中獲得的水分首先用于維持其自身生長發(fā)育的需要，因而表現(xiàn)為當根系受到水分脅迫時，通過根系活力提高來減輕脅迫的危害程度，但在生育后期水分脅迫條件下，根系活力急劇衰退，這是造成地上部早衰早熟的重要原因。在水分基本滿足和水分較充足的條件下，根系活力隨籽粒形成對水分需求的增加而緩慢遞增。

2.2.2土壤水分對葉綠素含量的影響盧瓊瓊等研究認為，大豆幼苗葉片中葉綠素含量隨干旱脅迫強度的增大而減少，隨著脅迫時間延長，在輕度干旱脅迫條件下葉綠素含量呈先上升后下降的趨勢，中度和重度干旱脅迫下葉綠素含量呈現(xiàn)明顯的下降趨勢[6]。本試驗結(jié)果（圖3）表明，隨著生育時期的后延，輕度和中度水分脅迫處理植株葉片葉綠素含量都呈下降趨勢，特別是在7月31日之后，14%水分脅迫處理葉綠素含量下降的幅度為68.06%，顯著高于18%水分處理的5691%，說明在生育后期中度水分脅迫會使植株葉片過早落黃，這對大豆籽粒灌漿極為不利。與這2種水分脅迫處理相比較，在較為適宜的土壤水分（22%）條件下，7月31日的測定結(jié)果顯示葉綠素含量比7月7日增加了6.97%，說明直至生育后期，葉色濃綠，且8月10日測定葉綠素含量高于這2

種脅迫處理。

2.2.3土壤水分對脯氨酸含量的影響脯氨酸含量是植物水分脅迫反映的重要指標，王啟明等研究認為隨著水分脅迫的加強，游離脯氨酸的累積顯著增加[7]。圖4為7月21日大豆結(jié)莢初期植物體內(nèi)游離脯氨酸含量的測定結(jié)果，從中可以看出，隨著土壤含水量的下降，脯氨酸含量呈遞增的趨勢，這與王啟明等的研究結(jié)果[7]一致。14%處理脯氨酸含量為 0.612 1 μg/g，顯著高于18%處理的0.554 4 μg/g和22%處理的0.542 5 μg/g，18%處理和22%處理之間脯氨酸含量差異未達0.05顯著水平，這2種土壤含水量皆未受到脅迫危害，其中18%的土壤含水量應當是適宜含水量，較22%含水量用水更經(jīng)濟。

2.3土壤水分對大豆產(chǎn)量的影響

張恒月等認為干旱處理對植株的生長有一定的影響，而且有可能增加植株的產(chǎn)量[8]。Shan等認為適度水分虧缺不僅不會減產(chǎn)，反而對產(chǎn)量產(chǎn)生積極影響[9]。由圖5可以看出，18%水分處理每盆莢數(shù)、每盆粒數(shù)和每盆的經(jīng)濟產(chǎn)量最高，22%處理次之，14%處理產(chǎn)量最低。因為在14%水分脅迫條件下，根苗生長受到了嚴重的抑制，地上部莖葉生長不良，沒有搭好豐產(chǎn)的架子，導致每盆莢數(shù)下降，同時后期根系早衰，籽粒灌漿不良，也是造成粒重下降的最直接的原因。22%處理產(chǎn)量低于18%處理，可能是因為前期莖葉猛發(fā)，生殖生長

延遲；中期莖葉徒長，葉色濃綠，葉片肥大，營養(yǎng)生長過度，消耗了大量養(yǎng)分，源庫失調(diào)，結(jié)莢少；后期葉色不落黃，貪青晚熟，粒重下降。

3結(jié)論

水分作為影響作物生育的主要因素之一，影響著作物的生理生化過程，最終以植物各部分生物量的積累、產(chǎn)量的形成體現(xiàn)出來。本試驗研究結(jié)果表明，維持土壤含水量在18%是大豆營養(yǎng)生長、生殖生長的協(xié)調(diào)點，輕微的水分脅迫使大豆植株營養(yǎng)生長與生殖生長協(xié)調(diào)，根冠比協(xié)調(diào)，對根系活力的穩(wěn)定與后期延緩根系活力的下降具有一定作用，從而也使產(chǎn)量構(gòu)成因子協(xié)調(diào)發(fā)展，最終獲得較高的產(chǎn)量。14%水分脅迫條件對根、冠都產(chǎn)生不利影響，特別是根瘤數(shù)的產(chǎn)生對水分脅迫更為敏感。土壤水分為22%時，過多的土壤水分使營養(yǎng)器官比例增大，生殖器官豆莢、豆粒比例減少，導致大豆經(jīng)濟產(chǎn)量降低。這與他人的研究結(jié)果[10-11]是一致的，過多或過少的土壤水分對大豆籽粒產(chǎn)量都有不利影響。研究結(jié)果還表明，大豆植株體內(nèi)游離脯氨酸含量是衡量水分脅迫生理的重要指標，它較根系活力等生理指標更為明顯、規(guī)律、準確。

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