王樂政，華方靜，曹鵬鵬，高鳳菊，夏文榮

（1.德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東 德州253015；2.德州學(xué)院，山東 德州253023）

小豆（Vigna angulars）是我國主要的食用豆類作物之一［1］。小豆能固氮、活化土壤磷素、富集鉀素和微量元素，且耐瘠耐旱，適宜間作套種；作綠肥翻壓后分解較快，是很好的綠肥作物；鮮秸稈含有豐富的粗蛋白、粗脂肪、礦質(zhì)元素和較低的粗纖維，飼喂適口性好，是優(yōu)質(zhì)的飼料［2?3］；種子則是高蛋白、低脂肪、中淀粉的藥食兩用食物［4?5］，因而越來越受到生產(chǎn)者和消費(fèi)者的青睞。隨著國家對農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革措施的推動(dòng)，小豆播種面積和產(chǎn)量的增長逐年加快，對小豆栽培生理、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的研究也日益深入［6?7］。小豆屬短日照作物，對氣候環(huán)境反應(yīng)敏感［8］，其產(chǎn)量由多因素控制，不僅受品種和栽培措施的影響，同時(shí)又與光、溫、水等氣象資源的充分利用直接相關(guān)［9?10］。播期調(diào)控光、溫、水等氣象因子在各生育階段的分配，影響作物的生育進(jìn)程，最終影響作物的產(chǎn)量與品質(zhì)［11?12］。分期播種改變了各生育階段的光、溫、水環(huán)境，使小豆的生長發(fā)育進(jìn)程發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致其形態(tài)性狀和產(chǎn)量性狀有規(guī)律地變化［13?14］。小豆遲播，日平均溫度升高，日照時(shí)數(shù)縮短，生長發(fā)育進(jìn)程加快，花期降水量減少，而影響了單株花數(shù)和單株莢數(shù)的提高，造成產(chǎn)量降低［15］。小豆播種至開花天數(shù)與積溫和日照時(shí)數(shù)顯著相關(guān)，產(chǎn)量與日照時(shí)數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與積溫呈顯著正相關(guān)，與日最低溫呈顯著負(fù)相關(guān)［16］?？梢?，先前的研究多集中于氣象因子對小豆生育期、生育結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量構(gòu)成及產(chǎn)量的影響等方面，而對光、溫、水等多個(gè)氣象因子與平均葉面積指數(shù)、平均凈同化率、總光合勢等光合性能指標(biāo)的關(guān)系研究較少，氣象因子資源量分配與小豆產(chǎn)量關(guān)系的研究鮮有報(bào)道。因此，研究光、溫、水等氣象因子與產(chǎn)量性能指標(biāo)的關(guān)系和調(diào)控效應(yīng)，對合理利用氣候資源從而提高產(chǎn)量具有重要實(shí)踐意義。

作物產(chǎn)量“三合結(jié)構(gòu)”模式將源與光合性能因素相聯(lián)系，庫與產(chǎn)量構(gòu)成因素相對應(yīng)，以流連接各有關(guān)性狀，將源、庫、流三理論有機(jī)地聯(lián)系起來，較全面系統(tǒng)地闡述了產(chǎn)量的形成；“三合結(jié)構(gòu)”定量表達(dá)式（平均葉面積指數(shù)×生育天數(shù)×平均凈同化率×收獲指數(shù)=穗數(shù)×穗粒數(shù)×百粒重）明確了作物產(chǎn)量性能指標(biāo)與產(chǎn)量形成的關(guān)系，其中既有反映光合物質(zhì)生產(chǎn)的主要指標(biāo)，也有反映產(chǎn)量構(gòu)成的關(guān)鍵參數(shù)，并受作物、品種、栽培、土壤和生態(tài)多因素調(diào)控，明確產(chǎn)量性能指標(biāo)的調(diào)控效應(yīng)，可有的放矢地指導(dǎo)作物栽培技術(shù)研究［17］。本研究在此基礎(chǔ)上，選用2 個(gè)不同類型的小豆品種（系）為材料，通過分期播種形成不同的光、溫、水生長環(huán)境條件，分析光、溫、水氣象因子資源量在小豆生育前、后期的分配特點(diǎn)以及對產(chǎn)量性能指標(biāo)的影響，擬明確夏播小豆產(chǎn)量的最佳氣象因子資源量分配率及其組合，為合理利用氣象資源，進(jìn)一步挖掘小豆的增產(chǎn)潛力提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019 年6?9 月在德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技園試驗(yàn)基地（37°27′N，116°18′E）進(jìn)行，試驗(yàn)期間光、溫、水氣象數(shù)據(jù)見表1，小豆生長期間的日照時(shí)數(shù)、平均氣溫和降水量與常年基本持平，但降水量在小豆開花期（8 月中下旬）較多、結(jié)莢成熟期（9 月）較少。供試土壤為黃潮土，試驗(yàn)地0～20 cm 土壤基礎(chǔ)理化性狀為：含鹽量0.10%，pH 值7.87，有機(jī)質(zhì)12.37 g·kg?1，全氮1.31 g·kg?1，速效氮62.01 mg·kg?1，速效磷57.11 mg·kg?1，速效鉀102.57 mg·kg?1。前茬作物為冬小麥（Triticum aestivum），小麥?zhǔn)斋@后秸稈還田。

表1 小豆生長期間的氣象因子Table 1 Meteorological factors of adzuki bean during the growth period

1.2 試驗(yàn)材料

供試品種：花小豆（B0001263），德州地方小豆品種，中晚熟，生育期99 d，半蔓生型，無限結(jié)莢習(xí)性，粒色花紋，抗旱性強(qiáng)耐瘠薄，適應(yīng)性廣。德紅5261 為德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院選育的紅小豆品系，母本中紅8 號，父本紅資4306 為當(dāng)?shù)剞r(nóng)家種混合群體的變異單株，中早熟，生育期85 d，直立生長，有限結(jié)莢習(xí)性，種皮紅色，抗病抗逆性強(qiáng)，綜合性狀較好。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為播期（T，月/日），設(shè)T1（6/17）、T2（6/22）、T3（6/27）、T4（7/2）和T5（7/7）5個(gè)水平；副區(qū)為品種（V），設(shè)V1（花小豆）和V2（德紅5261）2 個(gè)水平。同一播期不同品種隨機(jī)排列，3 次重復(fù)，共10個(gè)處理，30 個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為15 m2（5 m×3 m），區(qū)內(nèi)種植6 行，行距0.5 m，株距0.2 m，種植密度10 萬株·hm?2，重復(fù)間設(shè)1 m 調(diào)查道，四周設(shè)2 m 保護(hù)行。依據(jù)當(dāng)?shù)厣a(chǎn)管理水平進(jìn)行生育期內(nèi)的田間管理，各小區(qū)田間操作保持一致。

1.4 測定指標(biāo)與方法

1.4.1 生育期 記載各處理出苗期、始花期、盛花期、盛莢期、始熟期及成熟期，計(jì)算全生育期（growth day，D）、生育前期、生育后期。全生育期為出苗期至成熟期天數(shù)，生育前期為出苗期至盛花期天數(shù)，生育后期為盛花期至成熟期天數(shù)。

1.4.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 于成熟期各小區(qū)選取代表性植株10 株，調(diào)查單株莢數(shù)、每莢粒數(shù)（grain number per pod，GN），計(jì)算單位面積莢數(shù)（pod number per unit area，PN）、測定單株粒重和百粒重（100-grain weight，GW）。分莖、莢皮、籽粒（因植株成熟葉片和葉柄自然脫落，故無法統(tǒng)計(jì)）3 部分風(fēng)干并稱量干物重（dry matter accumulated，DMA），計(jì)算收獲指數(shù)（harvest index，HI），對試驗(yàn)小區(qū)分別實(shí)收測產(chǎn)，取中間4 行計(jì)產(chǎn)（計(jì)產(chǎn)面積10 m2），脫粒后自然曬干，稱量小區(qū)籽粒產(chǎn)量折合成單位面積產(chǎn)量（yield，Y）。單位面積莢數(shù)（PN）=單株莢數(shù)×單位面積株數(shù)；收獲指數(shù)（HI）=成熟期單株粒重/成熟期單株干物重。

1.4.3 平均葉面積指數(shù)與總光合勢 分別于始花期、盛花期、盛莢期、始熟期，各小區(qū)選取代表性植株5 株，用打孔稱重法測量葉面積。葉面積指數(shù)（leaf area index，LAI）=單株葉面積×單位土地面積內(nèi)的株數(shù)/單位土地面積。采用文獻(xiàn)［18?19］方法計(jì)算平均葉面積指數(shù)（mean leaf area index，MLAI）與總光合勢（leaf area duration，LAD）。相對LAI 動(dòng)態(tài)模型y=（a+bx）/（1+cx+dx2）中y為出苗后各生育時(shí)期葉面積指數(shù)與最大葉面積指數(shù)的比值即相對葉面積指數(shù)，x為出苗后天數(shù)與出苗至成熟天數(shù)的比值，a，b，c，d為模型參數(shù)。將y=（a+bx）/（1+cx+dx2）從x1到x2積分即為x1至x2時(shí)期總相對光合勢（relative leaf area duration，RLAD）；將RLAD 除以持續(xù)時(shí)間x2?x1，可得到x1至x2時(shí)期平均相對葉面積指數(shù)（mean relative leaf area index，MRLAI）；然后乘以最大葉面積指數(shù)（LAImax）即可得x1至x2時(shí)期平均葉面積指數(shù)（MLAI）?？傁鄬夂蟿荩≧LAD）、最大葉面積指數(shù)（LAImax）以及生育天數(shù)（D）3 者的乘積即為總光合勢（LAD）。

1.4.4 平均凈同化率與平均作物生長率 根據(jù)張賓等［17］提出的“三合結(jié)構(gòu)”定量表達(dá)式（MLAI×D×MNAR×HI=EN×GN×GW），結(jié)合小豆的生產(chǎn)特點(diǎn)改表達(dá)式為：MLAI×D×MNAR×HI=PN×GN×GW，即平均葉面積指數(shù)×生育天數(shù)×平均凈同化率×收獲指數(shù)=單位面積莢數(shù)×每莢粒數(shù)×百粒重。平均凈同化率（mean net assimilation rate，MNAR）與平均作物生長率（mean crop growth rate，MCGR）以此改進(jìn)的表達(dá)式進(jìn)行估 算。 由 此 可 知，DMA=Y/HI=PN×GN×GW/HI；MNAR=DMA/LAD；LAD=MLAI×D；MCGR=MLAI×MNAR?！叭辖Y(jié)構(gòu)”定量表達(dá)式明確了作物產(chǎn)量性能各因子間以及各因子與產(chǎn)量形成的關(guān)系。

1.4.5 氣象數(shù)據(jù) 小豆生育期內(nèi)日最高溫、日最低溫、日均溫度、日照時(shí)數(shù)和日降水量等氣象數(shù)據(jù)由德州市氣象局提供。積溫是調(diào)查期內(nèi)日平均溫度≥10 ℃的逐日平均溫度之和；日照時(shí)數(shù)是調(diào)查期內(nèi)逐日日照時(shí)數(shù)之和；降水量是調(diào)查期內(nèi)逐日降水量之和。

1.5 模型建立

1.5.1 相對葉面積指數(shù)模型 利用2 個(gè)小豆品種不同播期葉面積數(shù)據(jù)進(jìn)行相對葉面積指數(shù)模型的建立與檢驗(yàn)。利用Curve Expert 1.50 軟件對方程進(jìn)行擬合，采用根均方差（root mean squared error，RMSE）和相對根均方差（root relative mean squared error，RRMSE）來檢驗(yàn)擬合值與觀測值之間的符合度，RRMSE 值若小于10%，表明擬合值與觀測值之間的一致性很好，10%～20%為比較好，20%～30%表明模擬效果一般［20］。

式中：Oi為觀測值，Pi為擬合值，n 為樣本容量；O 為觀測值的平均值。

1.5.2 氣象因子分配與產(chǎn)量回歸模型 氣象因子分配率=生育前期氣象因子資源量/生育后期氣象因子資源量，利用2 個(gè)小豆品種不同播期氣象因子分配率及產(chǎn)量數(shù)據(jù)，采用偏最小二乘（PLS）回歸建模，分析氣象因子資源量分配與小豆產(chǎn)量的關(guān)系。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

用Microsoft Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用DPS 7.05 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，新復(fù)極差法標(biāo)定5%差異水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播期小豆生育天數(shù)和氣象因子的變化

播期變化，引起小豆生育前、后期天數(shù)和光溫水因子發(fā)生不同的變化（表2）。從V1品種來看，隨播期推遲，生育前期天數(shù)、有效積溫和日照時(shí)數(shù)均逐漸減少，播期間差異顯著，降水量呈減少趨勢，T1、T2間差異不顯著，但顯著高于T3、T4、T5，變異系數(shù)分別為11.24%、10.86%、14.30%和1.80%，以日照時(shí)數(shù)的變化最大，降水量變化較小；生育后期天數(shù)、有效積溫和日照時(shí)數(shù)變化較小，降水量變化較大并隨播期推遲呈增加趨勢，變異系數(shù)分別為0.66%、1.08%、1.29%和10.60%。從V2品種來看，隨著播期的推遲，生育前期天數(shù)、有效積溫和日照時(shí)數(shù)均逐漸減少，降水量則呈增加趨勢，播期間差異均顯著，變異系數(shù)分別為7.02%、7.08%、14.24%和21.46%，以降水量變化最大，生育天數(shù)變化較??；生育后期天數(shù)和有效積溫隨播期推遲逐漸減少，變異系數(shù)為4.67%和6.36%，日照時(shí)數(shù)以T3最長，與T1、T2差異不顯著，但顯著長于T4、T5，變異系數(shù)為3.63%，降水量隨播期推遲呈減少趨勢，變化較大，變異系數(shù)高達(dá)62.68%。

2.2 不同播期小豆光合性能指標(biāo)分析

2.2.1 小豆相對葉面積指數(shù)動(dòng)態(tài)模型的建立與檢驗(yàn) 參考張賓等［18］方法，用有理函數(shù)方程y=（a+bx）/（1+cx+dx2）分析小豆相對LAI 動(dòng)態(tài)變化特征，其中y為相對葉面積指數(shù)，x為出苗后天數(shù)的相對值。利用不同播期試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對出苗后的相對時(shí)間和相對LAI 進(jìn)行擬合來確定方程的參數(shù)（表3）。由表3 可以看出，2 個(gè)小豆品種有理函數(shù)方程的相關(guān)系數(shù)均達(dá)極顯著水平，說明有理函數(shù)方程模擬效果較好。V1、V2的根均方差（RMSE）分別為0.0536 和0.1141，對應(yīng)的相對根均方差（RRMSE）分別為6.73%和16.24%，說明模擬值與實(shí)測值吻合度很好或較好，可用該有理函數(shù)方程對2 個(gè)小豆不同播期群體的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行分析。

2.2.2 不同播期下小豆光合性能指標(biāo)的變化 由表4 可知，從V1品種來看，隨著播期的推遲，平均葉面積指數(shù)、生育天數(shù)、總光合勢和平均作物生長率逐漸減小，與播期推遲天數(shù)呈顯著或極顯著的負(fù)相關(guān)（rMLAI=?0.9781**、rD=?0.9921**、rLAD=?0.9852**、rMCGR=?0.9234*）；而收獲指數(shù)和平均凈同化率則相應(yīng)增加，與播期推遲天數(shù)呈顯著或極顯著的正相關(guān)（rHI=0.9073*、rMNAR=0.9608**）。從V2品種來看，隨著播期的推遲，平均葉面積指數(shù)、生育天數(shù)和總光合勢逐漸減小，與播期推遲天數(shù)呈極顯著的負(fù)相關(guān)（rMLAI=?0.9851**、rD=?0.9975**、rLAD=?0.9902**）；收獲指數(shù)與播期推遲天數(shù)呈極顯著的正相關(guān)（rHI=0.9949**）；平均作物生長率表現(xiàn)隨播期推遲呈先增加后減少的趨勢，平均凈同化率則與播期推遲天數(shù)相關(guān)不顯著，但二者均以T2播期最高，播期間差異顯著。從2 個(gè)小豆品種光合性能指標(biāo)的變異系數(shù)來看，V1各指標(biāo)的變異系數(shù)均大于V2，說明V1受播期的影響程度大于V2，其中V1各指標(biāo)受影響程度的大小順序?yàn)椋篖AD＞MLAI＞MNAR＞MCGR＞HI＞D，V2為：LAD＞MLAI＞MCGR＞HI＞D＞MNAR。

表2 不同播期下小豆生育天數(shù)和氣象因子的變化Table 2 Growth days and meteorological factors of adzuki bean in different sowing dates

表3 不同小豆品種相對葉面積指數(shù)動(dòng)態(tài)模型參數(shù)Table 3 Dynamic model of relative LAI of different adzuki bean varieties

2.2.3 不同播期小豆光合性能指標(biāo)的光溫水因子效應(yīng) 在播期的影響下，小豆不同生育階段的光溫水因子發(fā)生變化，從而使光合性能指標(biāo)的變化表現(xiàn)出不同的特征。將2 個(gè)小豆品種生育前期有效積溫（X1）、降水量（X2）、日照時(shí)數(shù)（X3）和生育后期有效積溫（X4）、降水量（X5）、日照時(shí)數(shù)（X6），分別與光合性能指標(biāo)（Y）進(jìn)行逐步回歸分析，選取影響光合性能指標(biāo)的主要因子進(jìn)行相關(guān)和通徑分析（表5）。從V1品種來看，生育前期有效積溫（X1）是影響光合性能指標(biāo)的首要因子，通過直接和間接的正負(fù)作用，與平均葉面積指數(shù)、生育天數(shù)、總光合勢和平均作物生長率均呈極顯著正相關(guān)，與收獲指數(shù)和平均凈同化率呈極顯著負(fù)相關(guān)；其次是生育前期日照時(shí)數(shù)（X3），通過直接和間接作用的正負(fù)調(diào)控，與平均葉面積指數(shù)、總光合勢和平均作物生長率均呈極顯著正相關(guān)，與平均凈同化率呈極顯著負(fù)相關(guān)；生育后期有效積溫（X4）主要影響平均作物生長率，生育后期日照時(shí)數(shù)（X6）主要影響總光合勢，相關(guān)關(guān)系均為顯著正相關(guān)。由V2品種來看，影響光合性能指標(biāo)的首要因子是生育前期有效積溫（X1）和生育后期有效積溫（X4），通過直接和間接的正負(fù)調(diào)控作用，生育前期有效積溫（X1）與平均葉面積指數(shù)、總光合勢和平均作物生長率均呈極顯著正相關(guān)，與收獲指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，生育后期有效積溫（X4）與平均葉面積指數(shù)、生育天數(shù)和總光合勢均呈極顯著正相關(guān)，與收獲指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)；其次是生育前期日照時(shí)數(shù)（X3），通過直接和間接的正負(fù)作用，與生育天數(shù)和總光合勢呈極顯著正相關(guān)，與收獲指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)；生育前期降水量（X2）對平均葉面積指數(shù)和平均作物生長率有顯著影響，相關(guān)關(guān)系均呈顯著負(fù)相關(guān)；生育后期降水量（X5）主要影響平均作物生長率，相關(guān)關(guān)系為極顯著正相關(guān)。由此可以看出，光溫水因子與光合性能指標(biāo)之間存在較為復(fù)雜的作用關(guān)系，且有明顯的正負(fù)調(diào)節(jié)效應(yīng)，有效積溫是影響光合性能指標(biāo)的首要因子，同時(shí)又是影響平均葉面積指數(shù)的重要因子，必須作為優(yōu)先條件來考慮。因此，適期早播，增加有效積溫，保持適當(dāng)?shù)钠骄~面積指數(shù)，協(xié)調(diào)發(fā)展其他指標(biāo)，提高光溫水因子正負(fù)調(diào)節(jié)效應(yīng)的得失補(bǔ)償作用，可獲得較高的小豆產(chǎn)量。

表4 不同播期下小豆光合性能指標(biāo)變化Table 4 Changes of photosynthetic characteristics in different sowing dates

2.3 不同播期小豆產(chǎn)量及構(gòu)成因素分析

2.3.1 不同播期小豆產(chǎn)量及構(gòu)成因素變化 由表6 可知，不同播期條件下2 個(gè)小豆品種產(chǎn)量的變化規(guī)律一致，均隨著播期推遲先增加后逐漸降低，各播期產(chǎn)量從大到小依次為：T2＞T1＞T3＞T4＞T5。從不同播期產(chǎn)量的變異系數(shù)來看，V1受播期影響的程度大于V2，品種間產(chǎn)量差異極顯著，V2＞V1，品種與播期對產(chǎn)量表現(xiàn)出了極顯著的互作效應(yīng)。各產(chǎn)量構(gòu)成因素受播期的影響程度不同，單株莢數(shù)和單株粒重變異系數(shù)較大，受播期影響較大，每莢粒數(shù)和百粒重變異系數(shù)較小，受播期影響較小，其中V2各產(chǎn)量構(gòu)成因素（除單株粒重外）受影響程度較V1明顯，且變化幅度不同，對于V1品種，首先受影響的是單株粒重，其次是單株莢數(shù)，再次是百粒重，最后是每莢粒數(shù)；V2品種則表現(xiàn)為單株莢數(shù)首先受影響，其次是單株粒重，再次是每莢粒數(shù)，最后是百粒重。

2.3.2 不同播期小豆產(chǎn)量及構(gòu)成因素變化的光溫水因子效應(yīng) 產(chǎn)量是品種基因型在氣象因子綜合作用下的具體表現(xiàn)，品種是內(nèi)因，氣象因子是外因，外因的影響作用極其顯著。播期變化引起不同生育階段光溫水因子變化，進(jìn)而使小豆產(chǎn)量及構(gòu)成因素表現(xiàn)出不同的差異。將2 個(gè)小豆品種生育前期有效積溫（X1）、降水量（X2）、日照時(shí)數(shù)（X3）和生育后期有效積溫（X4）、降水量（X5）、日照時(shí)數(shù)（X6）分別與產(chǎn)量及構(gòu)成因素（Y）進(jìn)行逐步回歸分析，找出影響小豆產(chǎn)量及構(gòu)成因素的主要因子并進(jìn)行相關(guān)分析和通徑分析（表7）。結(jié)果顯示，對于V1品種，影響產(chǎn)量的主要因子是生育前期有效積溫（X1），二者呈極顯著正相關(guān)；影響單位面積莢數(shù)的主要因子是生育前期降水量（X2）和生育后期有效積溫（X4），通過直接和間接的調(diào)控作用，生育前期降水量（X2）與單位面積莢數(shù)呈極顯著正相關(guān)，生育后期有效積溫（X4）與單位面積莢數(shù)呈不顯著正相關(guān)；每莢粒數(shù)和百粒重受光溫水因子的影響不顯著，說明增加有效積溫和生育前期降水量，有利于V1品種單位面積莢數(shù)的提高。對于V2品種，生育前期有效積溫（X1）通過直接和間接的正負(fù)調(diào)控作用，與產(chǎn)量和單位面積莢數(shù)呈極顯著正相關(guān)，是影響產(chǎn)量和單位面積莢數(shù)的主要因子；生育前期日照時(shí)數(shù)（X3）通過直接和間接的正負(fù)調(diào)控作用，與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，與每莢粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，是影響產(chǎn)量和每莢粒數(shù)的主要因子；生育后期有效積溫（X4）則對每莢粒數(shù)和百粒重有顯著影響，均呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明增加生育前期的有效積溫和日照時(shí)數(shù)，有利于V2品種單位面積莢數(shù)和產(chǎn)量的提高，但生育前期日照時(shí)數(shù)及生育后期有效積溫的增加，不利于每莢粒數(shù)和百粒重的提高。由此可以看出，光溫水因子對產(chǎn)量及構(gòu)成因素也具有明顯的正負(fù)調(diào)節(jié)效應(yīng)，其中有效積溫是重要影響因子。

表5 不同播期小豆光合性能指標(biāo)與光溫水因子的關(guān)系Table 5 Relationship between photosynthetic characteristics and insolation，temperature，rainfall in different sowing dates

表6 不同播期下小豆品種產(chǎn)量及構(gòu)成因素變化Table 6 Changes of adzuki bean yield and its components in different sowing dates

2.3.3 氣象因子資源量分配與小豆產(chǎn)量的關(guān)系 在播期的影響下，氣象因子在生育前期和生育后期的分配表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，使得不同播期小豆的產(chǎn)量表現(xiàn)出明顯差異。可用生育前、后期的生育天數(shù)、有效積溫、降水量及日照時(shí)數(shù)各變量的比值（前期數(shù)值與后期數(shù)值之比）來反映氣象因子資源量在生育前期和后期的分配率。分別以生育前、后期生育天數(shù)（x1）、有效積溫（x2）、降水量（x3）及日照時(shí)數(shù)（x4）的比值為自變量，產(chǎn)量為因變量（y），采用偏最小二乘（PLS）回歸建模，分析氣象因子分配與小豆產(chǎn)量的關(guān)系。確定潛變量個(gè)數(shù)為3，根據(jù)PLS 得到如下二次多項(xiàng)式回歸模型：

表8 顯示了在提取不同潛變量個(gè)數(shù)時(shí)，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后模型的誤差平方和PRESS 統(tǒng)計(jì)量下降情況，并得到相應(yīng)潛變量時(shí)模型擬合的決定系數(shù)R2。從決定系數(shù)可以看出，提取3 個(gè)潛變量時(shí)，2 個(gè)回歸模型的擬合程度都較好。

對于V1品種，生育前、后期天數(shù)（x1）、有效積溫（x2）、降水量（x3）及日照時(shí)數(shù)（x4）的比值對產(chǎn)量的主效應(yīng)均為正效應(yīng)，各因子對小豆產(chǎn)量的影響順序?yàn)閤4＞x2＞x1＞x3，說明生育前、后期日照時(shí)數(shù)比值對V1品種產(chǎn)量影響最大；對于V2品種，生育前、后期生育天數(shù)（x1）、有效積溫（x2）及日照時(shí)數(shù)（x4）的比值對產(chǎn)量的主效應(yīng)均為正效應(yīng)，降水量比值（x3）則產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)，各因子對小豆產(chǎn)量的影響順序?yàn)閤1＞x4＞x3＞x2，說明開花前、后的生育天數(shù)比值對V2品種產(chǎn)量的影響最大（表9）。

表7 不同播期小豆產(chǎn)量及構(gòu)成因素與光溫水因子的關(guān)系Table 7 Relationship between yield，yield components and insolation，temperature，rainfall of adzuki bean in different sowing dates

表8 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后模型誤差平方和及決定系數(shù)Table 8 Error sum of squares and determination coefficient of data standardized model

根據(jù)設(shè)定的條件對2 個(gè)回歸模型進(jìn)行優(yōu)化，得到各個(gè)變量的優(yōu)化值。對于V1品種，自變量的優(yōu)化值分別為：x1=1.86、x2=2.27、x3=49.73、x4=1.45，最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值為2563.50 kg·hm?2，說明生育前期生育天數(shù)相對較長，光熱資源充足，降水量相對較多，而花后降水量相對較少時(shí)，有利于V1品種產(chǎn)量的提高。對于V2品種，自變量的優(yōu)化值分別為：x1=1.45、x2=1.49、x3=1.57、x4=0.98，最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值為2737.36 kg·hm?2，說明生育前期生育天數(shù)相對較長，水熱資源充足，花后天氣晴朗、日照時(shí)數(shù)相對較多，有利于V2品種產(chǎn)量的提高。

3 討論

3.1 播期對產(chǎn)量性能指標(biāo)的影響

作物產(chǎn)量“三合結(jié)構(gòu)”定量表達(dá)式（MLAI×D×MNAR×HI=EN×GN×GW）明確了作物產(chǎn)量性能指標(biāo)與產(chǎn)量形成的關(guān)系，其中既有反映光合物質(zhì)生產(chǎn)的主要指標(biāo)，也有反應(yīng)產(chǎn)量構(gòu)成的關(guān)鍵參數(shù)［17］，任何一個(gè)指標(biāo)或參數(shù)發(fā)生變化，都會影響作物產(chǎn)量。播期的變化，使作物生長處于不同的氣象條件下，影響了作物的生育進(jìn)程，各生育階段光合生產(chǎn)持續(xù)時(shí)間的改變直接影響了光合生產(chǎn)能力，進(jìn)而影響了光合物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成［21?24］。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著播期推遲，2 個(gè)小豆品種的生育天數(shù)、平均葉面積指數(shù)、總光合勢亦逐漸減小，V1品種的平均作物生長率逐漸減小，收獲指數(shù)和平均凈同化率則相應(yīng)增加，V2品種的平均作物生長率呈先增加后減少的趨勢，平均凈同化率與播期相關(guān)不顯著，與前人研究［16，25］結(jié)果一致。

表9 影響因子對小豆產(chǎn)量作用的標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)Table 9 Standard regression coefficient of influence factor on adzuki bean yield

趙翠媛［16］研究表明，播期的推遲使小豆單株莢數(shù)和產(chǎn)量降低，單莢粒數(shù)無顯著變化，百粒重呈現(xiàn)適播大于晚播和早播的變化。鄧小鵬［25］認(rèn)為，無論是單株莢數(shù)、單株粒重，還是百粒重、總產(chǎn)量，都隨播期的推遲而減少。本研究表明，2 個(gè)小豆品種的產(chǎn)量、單株莢數(shù)和單株粒重均表現(xiàn)為隨著播期推遲先增加后逐漸降低，T2＞T1＞T3＞T4＞T5，每莢粒數(shù)和百粒重受播期影響較?。黄贩N間產(chǎn)量差異極顯著，中早熟品種V2＞中晚熟品種V1，與先前的研究有一定差異，這可能由試驗(yàn)地點(diǎn)的氣象條件以及試驗(yàn)材料對環(huán)境反應(yīng)的敏感度不同［8］所致，不同生態(tài)區(qū)小豆的播期效應(yīng)有待于進(jìn)一步研究。

3.2 產(chǎn)量性能指標(biāo)的光溫水因子效應(yīng)

產(chǎn)量是由多因素控制的數(shù)量性狀，是品種、栽培措施與光溫水因子互相協(xié)調(diào)、共同作用的綜合體現(xiàn)，因此提高作物產(chǎn)量，不僅要從品種和栽培措施上著手，還應(yīng)考慮影響產(chǎn)量性能指標(biāo)的光、溫、水等氣象因子。由于不同試驗(yàn)地點(diǎn)光、溫、水因子變化的差異，以及不同生態(tài)類型小豆品種對光溫反應(yīng)的差異［26?29］，導(dǎo)致小豆各產(chǎn)量性能指標(biāo)均有其對應(yīng)的主要因子。本研究中，有效積溫是影響光合性能指標(biāo)的首要因子，2 個(gè)小豆品種生育前期有效積溫均與平均葉面積指數(shù)、總光合勢和平均作物生長率呈極顯著正相關(guān)，生育前期日照時(shí)數(shù)與平均葉面積指數(shù)、總光合勢均呈極顯著正相關(guān)。生育前期有效積溫是影響V1品種生育天數(shù)的主要因子，生育前期日照時(shí)數(shù)和生育后期有效積溫是影響V2品種生育天數(shù)的主要因子。同時(shí)，光溫水因子也影響小豆產(chǎn)量及其構(gòu)成因素，對V2品種，生育前期日照時(shí)數(shù)顯著影響產(chǎn)量，與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，生育前期有效積溫與單位面積莢數(shù)呈極顯著正相關(guān)，而與每莢粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，生育后期有效積溫與每莢粒數(shù)和百粒重呈極顯著負(fù)相關(guān)；對V1品種，單位面積莢數(shù)與生育前期降水量呈極顯著正相關(guān)，而與生育后期有效積溫相關(guān)不顯著，但總的來看，生育前期有效積溫仍是影響2 個(gè)小豆品種產(chǎn)量的最主要因子，進(jìn)一步驗(yàn)證了光溫水因子對產(chǎn)量性能指標(biāo)的正負(fù)調(diào)節(jié)效應(yīng)。簡言之，在小豆整個(gè)生育過程中，既要有較高的溫度，也應(yīng)有一定的有效積溫，減少有效積溫，降低花后日均溫，均不利于小豆植株的生長和干物質(zhì)的積累。綜上所述，有效積溫是影響產(chǎn)量性能指標(biāo)的重要因子，適期早播，增加有效積溫，保持適當(dāng)?shù)娜照諘r(shí)數(shù)和平均葉面積指數(shù)，努力提高單位面積莢數(shù)，增加光溫水因子正負(fù)調(diào)節(jié)效應(yīng)的得失補(bǔ)償作用，是小豆獲得較高產(chǎn)量的關(guān)鍵措施，這與前人［15?16，30?32］研究結(jié)果有相似之處。

3.3 氣象因子資源量分配與播期調(diào)整

影響作物產(chǎn)量的環(huán)境因素除了栽培措施外，更主要的是氣象因子；氣象條件中光、溫、水等因子的不同組合，對作物生產(chǎn)有著重要影響，氣象因子的最佳組合是作物高產(chǎn)的前提和保障［33］。侯玉虹等［34］以氣象因子資源量在吐絲前、后的比值為指標(biāo)，分析了春玉米（Zea mays）不同產(chǎn)量水平下氣象因子資源量的分配特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)春玉米適期早播，在延長總生長天數(shù)的前提下，適當(dāng)增加吐絲前的生長天數(shù)、降水量以及日照時(shí)數(shù)均能提高產(chǎn)量，當(dāng)生長天數(shù)、有效積溫、降水量以及日照時(shí)數(shù)在吐絲前、后的分配比值均約為1.4 時(shí)，可獲得高產(chǎn)甚至超高產(chǎn)。

本試驗(yàn)以生育天數(shù)（x1）、有效積溫（x2）、降水量（x3）及日照時(shí)數(shù)（x4）在生育前、后期的比值（分配率）為自變量，小豆產(chǎn)量為因變量（y），采用偏最小二乘（PLS）回歸建模，分析了氣象因子資源量分配率與小豆產(chǎn)量的關(guān)系，對回歸模型進(jìn)行優(yōu)化，得到了各個(gè)變量的優(yōu)化值。結(jié)果表明，各因子對中晚熟小豆V1產(chǎn)量的影響順序?yàn)閤4＞x2＞x1＞x3，因子最優(yōu)組合為：x1=1.86、x2=2.27、x3=49.73、x4=1.45；各因子對中早熟小豆V2產(chǎn)量的影響順序?yàn)閤1＞x4＞x3＞x2，因子最優(yōu)組合為：x1=1.45、x2=1.49、x3=1.57、x4=0.98。由此認(rèn)為，夏播小豆適期早播，在延長總生育天數(shù)的前提下，適當(dāng)增加生育前期的天數(shù)以提高光、溫、水資源量，可達(dá)到增產(chǎn)的目的，中晚熟品種V1的播期效應(yīng)更加明顯。但由于本試驗(yàn)僅分析了一年的氣象資料，其結(jié)果會受到一定的影響，同時(shí)，光、溫、水氣象因子在影響植物生理過程中也影響土壤營養(yǎng)物質(zhì)礦化及植株對礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收，因此，夏播小豆高產(chǎn)所需的光、溫、水氣象因子指標(biāo)仍需進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

通過對不同播期夏播小豆的產(chǎn)量性能指標(biāo)與光、溫、水氣象因子進(jìn)行分析，表明光、溫、水因子對產(chǎn)量性能指標(biāo)有明顯的正負(fù)調(diào)節(jié)效應(yīng)。夏播小豆的單株莢數(shù)、單株粒重、平均葉面積指數(shù)、總光合勢受播期的影響較大；適期早播小豆的產(chǎn)量、單株莢數(shù)和單株粒重最高，平均葉面積指數(shù)較大、總光合勢較強(qiáng)，雖收獲指數(shù)有所下降，但為后期的物質(zhì)生產(chǎn)能力及產(chǎn)量的提高奠定了基礎(chǔ)。適當(dāng)增加生育前期的天數(shù)、有效積溫、降水量和日照時(shí)數(shù)，可提高平均葉面積指數(shù)、總光合勢和單株莢數(shù)，與中早熟品種V2相比，中晚熟品種V1的播期效應(yīng)更加明顯。在德州地區(qū)，夏播小豆選用中早熟品種V2在6 月20 日前后播種，光、溫、水資源分配率及其組合較佳，可獲得較高的產(chǎn)量。