閆博文 胥雅馨 馬 鵬 郜全同 王 聰 章建新* 薛麗華 孫詩仁

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,烏魯木齊 830052;2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院 糧食作物研究所,烏魯木齊 830091)

新疆大豆生產(chǎn)具有獨特的高產(chǎn)優(yōu)勢[1-2]。2019和2020年在新疆石河子市分別用‘合農(nóng)71’和‘吉育86’與膜下滴灌技術(shù)結(jié)合創(chuàng)造了全國春大豆高產(chǎn)紀(jì)錄6 712.05 和6 803.10 kg/hm2[1-2]。新疆地處干旱區(qū),大豆生產(chǎn)用水基本依靠人工灌溉。灌溉水資源的日益匱乏是制約新疆大豆生產(chǎn)發(fā)展的主要因素[3]。因此,研究高效節(jié)水的新方法對新疆大豆生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉具有重要意義。

膜下滴灌技術(shù)雖然已被大面積應(yīng)用于新疆春大豆生產(chǎn)[4],但仍然存在技術(shù)不配套、欠優(yōu)化,生產(chǎn)上常出現(xiàn)盲目灌水,灌溉量過大,導(dǎo)致大豆徒長、產(chǎn)量和水分利用效率不高等問題[5-6]。適時播種是大豆高產(chǎn)高效的基本技術(shù)措施。隨著播期推遲,露地春大豆的生育進程推遲,生育期、產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢[7-8]。過早播種會因為溫度低造成出苗不齊或易受霜凍危害;播種過晚會因北疆早春升溫快,耕層表土快速失墑,出苗率因墑情不足進而降低[9]。延遲播種會縮短大豆生育期,干物質(zhì)快速積累初始時間提前,降低干物質(zhì)積累量,干物質(zhì)在“源-庫”器官的分配不協(xié)調(diào),會降低籽粒產(chǎn)量[10]。此外,播期還影響春大豆對早春雪水墑情的利用,影響早出苗、出齊苗、出壯苗,不利于實現(xiàn)早熟、高產(chǎn)、節(jié)水的目標(biāo)。杜亞敏等[7]、李燦東等[8]和張林等[10]的研究均未涉及播期對春大豆水分利用效率的影響。地膜增溫保墑效應(yīng)為膜下滴灌作物早播出全苗、出壯苗提供了有利條件[11]。目前,北疆膜下滴灌春大豆多在4月底播種,采用干播濕出[2-4],未能利用早春積雪融水出苗。目前,播期對膜下滴灌春大豆干物質(zhì)積累與分配、產(chǎn)量及水分利用效率影響的研究鮮見報道。本研究選用‘合農(nóng)71’和‘新大豆27’2個品種,通過設(shè)置4個播期處理進行田間種植,綜合分析不同播期下2個大豆品種的各項指標(biāo),旨在探究適時早播對膜下滴灌春大豆干物質(zhì)積累分配、產(chǎn)量及水分利用效率的影響,以期為北疆膜下滴灌春大豆節(jié)水高產(chǎn)栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021—2022年在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)三坪實習(xí)農(nóng)場(43°56′ N,87°20′ E)進行,該地區(qū)屬中溫帶大陸性干旱氣候,年平均日照可達(dá)2 829.4 h,年平均氣溫7.2 ℃,年均降水量228.8 mm,全年無霜期163 d。試驗地為沙壤土。試驗地前茬為夏玉米,0—20 cm土層有機質(zhì)含量為13.0 g/kg,堿解氮含量為51.2 mg/kg,速效磷16.2 mg/kg,速效鉀216.0 mg/kg,pH 8.17。翻地前基施磷酸二銨300.0 kg/hm2。播種-出苗階段膜下5 cm地溫變化(圖1)用地溫計(以色列的Fourtec公司生產(chǎn)的MicroLite USB Date Loggers)測得,每1 h記錄1次,出苗后取回地溫計,獲取日地溫平均值;全生育期降水量(表1)由農(nóng)業(yè)氣象大數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件“Wheat A小麥芽1.5.4”測得[12];4月的0—20 cm土壤含水量變化見圖2。

表1 春大豆生育期降水量Table 1 Precipitation in the growth period of spring soybean mm

DST為土壤平均溫度;MDT為日平均氣溫;HT為日最高氣溫;LT為日最低氣溫。DST represents average soil temperature. MDT represents daily mean temperature. HT represents daily maximum temperature. LT represents daily minimum temperature. 圖1 2021(a)和2022年(b)大豆播前至出苗階段氣溫及膜下5 cm土壤溫度動態(tài)變化Fig.1 Dynamic changes of soybean temperature from pre-sowing to emergence stage and soil temperature in 5 cm under the film in 2021 (a) and 2022 (b)

圖2 2021和2022年4月大豆0—20 cm土層含水量動態(tài)變化Fig.2 Dynamics of water content in 0-20 cm soil layer of soybean in April in 2021 and 2022

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用裂區(qū)試驗設(shè)計,主區(qū)為播期:2021和2022年分別為B1(4月3日、4月7日)、B2(4月11日、4月14日)、B3(4月19日、4月21日)、B4(正常播期4月27日、4月28日)為對照;副區(qū)為品種:‘合農(nóng)71’(分枝型品種)、‘新大豆27’(主莖型品種)。采用人工先鋪毛管(1管2行)覆膜后,隨即在膜上打孔穴播,采用寬1.4 m、厚0.06 mm的農(nóng)用黑膜,一膜4行,0.5和0.3 m寬窄行種植,穴距8.3 cm;小區(qū)行長8 m,小區(qū)面積25.6 m2,重復(fù)3次。第1片復(fù)葉全展時進行定苗,每穴留1株,理論留苗數(shù)30萬株/hm2。開花、結(jié)莢期分別隨水滴施尿素150 kg/hm2,累計滴施尿素300 kg/hm2,人工鋤草4次,其余管理與大田管理一致。2021與2022年不同播期大豆生育時期灌水量見表2。

表2 不同播期的大豆生育時期灌水量Table 2 Irrigation amount in soybean growth period under different sowing dates m3/hm2

1.3 測定項目及方法

1.3.1土壤含水量測定

每個播期在播種前和收獲后用烘干法分別測定0—100 cm土層(分5層,每20 cm一層)的含水量。

1.3.2生育進程記載

記錄各處理播種期、出苗期、開花期、結(jié)莢期、鼓粒期和成熟期的詳細(xì)生育進程。

1.3.3干物質(zhì)、葉面積測定和光合勢計算

各處理分別在始花期、始莢期、盛莢期、始粒期、始粒后15 d和成熟期取具有代表性樣品5株,每個處理3次重復(fù),將大豆植株從子葉節(jié)處剪斷根、莖、葉、柄、莢等器官分開裝入牛皮紙袋,在105 ℃下殺青30 min,80 ℃下恒溫烘至恒重,用電子天平稱重。葉面積測定采用比葉重法。光合勢計算公式如下:

LAD=1/2(L1+L2)×(t2-t1)

式中:L1和L2為前后2次測定的葉面積指數(shù);t1和t2為前后2次的取樣時間。

1.3.4Logistic方程模擬

Logistic方程為

y=k/[1+e(a+bx)]

1.3.5莖稈干物質(zhì)轉(zhuǎn)移計算方法

莖稈干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量=莖稈最大干物質(zhì)量-成熟莖稈干物質(zhì)量

莖稈干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率=莖稈干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量/莖稈最大干物質(zhì)量×100%

莖稈對籽粒貢獻率=莖稈干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量/(成熟期籽粒干重-莖稈最大時籽粒干重)×100%

1.3.6產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素

成熟期各處理選取具有代表性的大豆植株15株,分為3次重復(fù),進行室內(nèi)考種,調(diào)查測定植株單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重等指標(biāo),去除邊行在各小區(qū)實收面積為4.8 m2(長3.0 m寬1.6 m),并統(tǒng)計該測產(chǎn)區(qū)實際收獲株數(shù),重復(fù)3次,人工脫粒后自然晾干,稱量小區(qū)籽粒產(chǎn)量并折合成含水率為13.0%的產(chǎn)量,kg/hm2,并測定各處理百粒重。

1.3.7水分利用效率的測定

總耗水量計算公式:

ET=ΔW+I+P

式中:ΔW為播前與收獲期土壤儲水量的變化值,m3,本試驗為0—100 cm土層儲水量;I為總灌水量,m3;P為生育期有效降雨量,m3。

灌溉水利用效率計算公式:

IWUE=Y/I

式中:Y為大豆籽粒產(chǎn)量,kg/m3。

水分利用效率計算公式:

WUE=Y/ET

1.3.8數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 2019軟件處理數(shù)據(jù)和繪圖,用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計分析,用LSD法檢驗差異顯著性,用DPS 9.01統(tǒng)計軟件進行生長曲線模擬與解析。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期對大豆生育進程及生育期的影響

由表3可知,適時早播處理B1、B2的出苗期和成熟期提早幅度較大,生育期較長。不同播期大豆生育進程差異明顯。2021年,‘合農(nóng)71’的B1、B2、B3出苗期、成熟期分別較對照(B4)早2～22、0～8 d,延長生育期2～14 d;‘新大豆27’的B1、B2、B3出苗期、成熟期分別較對照B4早6～22、2～12 d,延長生育期4～13 d。2022年生育進程和生育期變化趨勢與2021年基本一致。

表3 不同播期大豆生育進程和生育期Table 3 Growth process and growth period of soybean with different sowing date

2.2 播期對大豆葉面積指數(shù)的影響

由圖3和圖4可知,各播期處理葉面積指數(shù)隨生育進程的推進呈先升后降的變化趨勢,在始粒期前后達(dá)到峰值,且處理間差異顯著。2021年,‘合農(nóng)71’的B1、B2、B3最大葉面積指數(shù)分別較B4增加3.02%、19.62%、8.31%;‘新大豆27’的B1、B2、B3最大葉面積指數(shù)分別較B4分別增加2.12%、15.44%、7.34%。2022年‘合農(nóng)71’的B1、B2、B3最大葉面積指數(shù)分別較B4增加30.70%、16.13%、4.40%;‘新大豆27’的B1、B2、B3最大葉面積指數(shù)分別較B4增加18.30%、9.53%、2.25%。2年結(jié)果基本一致,適時早播可增加大豆始花后的葉面積指數(shù),早播處理B1、B2的葉面積指數(shù)均較大,且2021年B2>B1、2022年B1>B2。

B1,04-03;B2,04-11;B3, 04-19;B4,正常播期04-27。同圖5和圖7。R1,始花期;R4,盛莢期;R5,始粒期;R5-15,始粒期后15 d;R6,滿粒期。相同類型同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異在0.05水平顯著。下同。B1, 04-03; B2, 04-11; B3, 04-19; B4, normal sowing date 04-28. The same in Figs 5 and 7. R1, first flowering stage; R4, full pod stage; R5, first grain stage; R5-15, 15 d after the first grain stage; R6, full grain stage. Different lowercase letters within the same type and column data indicate significant differences between treatments at the 0.05 level. The same below.圖3 2021年不同播期處理‘合農(nóng)71’(a)和‘新大豆27’(b)的葉面積指數(shù)Fig.3 Leaf area index of ‘Henong 71’ (a) and ‘Xindadou 27’ (b) at different sowing date treatment in 2021

B1,04-07;B2,04-14;B3,04-21;B4,正常播期04-28。同圖6和圖8。B1, 04-07; B2, 04-14; B3, 04-21; B4, normal sowing date 04-28. The same in Fig.6 and Fig.8.圖4 2022年不同播期處理‘合農(nóng)71’(a)和‘新大豆27’(b)的葉面積指數(shù)Fig.4 Leaf area index of ‘Henong 71’ (a) and ‘Xindadou 27’ (b) at different sowing date treatment in 2022

2.3 播期對大豆群體光合勢的影響

由圖5和圖6可知,各播期處理群體光合勢隨生育進程的推進呈先升后降的變化趨勢,在盛莢期-始粒期達(dá)到峰值,且處理間差異顯著。2021年,‘合農(nóng)71’的B1、B2、B3總光合勢分別較B4增加2.48%、21.79%、3.54%;‘新大豆27’的B1、B2、B3總光合勢分別較B4增加15.05%、23.13%、10.31%。2022年‘合農(nóng)71’的B1、B2、B3總光合勢較B4分別增加47.69%、20.07%、13.45%;‘新大豆27’的B1、B2、B3總光合勢較B4分別增加30.15%、10.59%、0.49%。2年結(jié)果基本一致,適時早播可增加大豆群體光合勢,早播處理B1、B2的群體光合勢均較大,2021年B2>B1、2022年B1>B2。

VE-R1,出苗-始花;R1-R4,始花-盛莢;R4-R5,盛莢-始粒;R5-R8,始粒-成熟;合計,生育期總光合勢。同圖6。VE-R1, the emergence to beginning of flowering. R1-R4, the beginning of flowering to full pod. R4-R5, full pod to beginning grain. R5-R8: beginning grain to maturity. Total, total photosynthetic potential during growth period. The same in Fig.6.圖5 2021年不同播期處理‘合農(nóng)71’(a)和‘新大豆27’(b)的群體光合勢Fig.5 Population photosynthetic potential of ‘Henong 71’ (a) and ‘Xindadou 27’ (b) at different sowing date treatment in 2021

圖6 2022年不同播期處理‘合農(nóng)71’(a)和‘新大豆27’(b)的群體光合勢Fig.6 Population photosynthetic potential of ‘Henong 71’ (a) and ‘Xindadou 27’ (b) at different sowing date treatment in 2022

2.4 播期對大豆干物質(zhì)積累、分配及莖稈干物質(zhì)轉(zhuǎn)運的影響

2.4.1播期對大豆干物質(zhì)積累量的影響

由圖7和圖8可知,各播期處理群體干物質(zhì)積累量隨生育進程的推進呈先快速上升后緩慢下降的變化趨勢,在始粒期15 d后達(dá)到峰值,成熟期大豆葉片與葉柄逐漸脫落干物質(zhì)積累量略有下降,且處理間差異達(dá)顯著水平。2021年,‘合農(nóng)71’的B1、B2、B3最大干物質(zhì)積累量分別較B4增加16.54%、29.65%、6.72%;‘新大豆27’的B1、B2、B3最大干物質(zhì)積累量分別較B4增加30.15%、10.59%、0.64%。2022年,‘合農(nóng)71’的B1、B2、B3最大干物質(zhì)積累量分別較B4增加10.69%、-10.77%、-13.14%;‘新大豆27’的B1、B2、B3最大干物質(zhì)積累量分別較B4增加29.93%、19.53%、-0.50%。2年結(jié)果基本一致,適時早播可增加大豆干物質(zhì)積累量,早播處理B1、B2的干物質(zhì)積累量均較高,2021年B2>B1、2022年B1>B2。

R7,成熟初期。同圖8。R7, Early maturation. The same in Fig.8.圖7 2021年不同播期處理‘合農(nóng)71’(a)和‘新大豆27’(b)的干物質(zhì)積累動態(tài)Fig.7 Dry matter accumulation dynamics of ‘Henong 71’ (a) and ‘Xindadou 27’ (b) at different sowing date treatment in 2021

圖8 2022年不同播期處理‘合農(nóng)71’(a)和‘新大豆27’(b)的干物質(zhì)積累動態(tài)Fig.8 Dry matter accumulation dynamics of ‘Henong 71’ (a) and ‘Xindadou 27’ (b) at different sowing date treatment in 2022

2.4.2春大豆干物質(zhì)積累Logistic方程模擬

由表4可知,Logistic方程曲線擬合度的R2均≥0.97,達(dá)到極顯著水平。2021年干物質(zhì)快速增長期t1和t2在出苗后30.4～47.3和58.8～88.5 d,持續(xù)時間Δt為25.6～41.1 d,干物質(zhì)積累最大增長速率Vm變化范圍為24.9～42.1 g/(m2·d)。2個品種播期處理間干物質(zhì)積累最大增長速率Vm差異顯著,‘合農(nóng)71’的Vm由B4的24.9 g/(m2·d)增加至B2的38.3 g/(m2·d),增幅27.49%;‘新大豆27’Vm由B4的32.2 g/(m2·d)增加至B2的42.1 g/(m2·d),增幅23.58%。2022年表現(xiàn)相似,‘合農(nóng)71’Vm由B4的39.8 g/(m2·d)增加至B1的41.4 g/(m2·d),增幅3.77%;‘新大豆27’Vm由B4的43.5 g/(m2·d)增加至B1的46.2 g/(m2·d),增幅5.89%。2年結(jié)果基本一致,適時早播可使干物質(zhì)積累最大速率出現(xiàn)的時間提前,延長干物質(zhì)積累快速期。因此,適時早播可提高干物質(zhì)積累最大速率,延長干物質(zhì)快速積累持續(xù)時間。

表4 不同播期的大豆干物質(zhì)積累速率Logistic方程Table 4 Logistic equation of dry matter accumulation rate of soybean treated with different sowing date

2.4.3播期對大豆干物質(zhì)在各器官分配的影響

由圖9和圖10可知,各播期處理隨生育進程推進各器官干重(豆莢除外)和總干重均呈先增后降的變化趨勢,且處理間差異顯著。始粒后15 d,2021年‘合農(nóng)71’的B2根、莖、葉片、葉柄干重占比分別為8.36%、24.49%、12.79%和10.91%,此時豆莢干重占總干重百分比為46.44%,顯著高于其他各處理(14.29%～28.30%);‘新大豆27’B2的根、莖、葉片、葉柄干重占比分為8.14%、13.09%、19.92%和11.23%,此時豆莢干重占總干重百分比為47.62%,顯著高于其他各處理(27.70%～29.14%)。

圖10 2022年不同播期處理‘合農(nóng)71’(a)和‘新大豆27’(b)的干物質(zhì)分配比例Fig.10 Dry matter allocation ratio of ‘Henong 71’ (a) and ‘Xindadou 27’ (b) at different sowing date treatment in 2022

滿粒期,‘合農(nóng)71’的B2根、莖、葉片、葉柄干重占比分別為5.05%、25.05%、7.08%和13.58%,此時豆莢干重占總干重百分比為59.25%,顯著高于其他各處理(34.70%～38.00%);‘新大豆27’的B2根、莖、葉片、葉柄干重占比分別為7.64%、14.25%、15.92%和8.15%,此時豆莢干重占總干重百分比為64.04%,顯著高于其他各處理(23.21%～33.56%)。2022年干物質(zhì)在各器官中分配變化趨勢與2021年基本一致。適時早播可增加干物質(zhì)向籽粒的分配比率,進而提高籽粒產(chǎn)量。

2.4.4播期對大豆莖稈干物質(zhì)轉(zhuǎn)運的影響

由表5可知,不同播期處理間莖稈干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量和轉(zhuǎn)移率對籽粒貢獻率差異顯著。2021年,‘合農(nóng)71’莖稈干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量以B2最大,為112.93 g/m2,較B4增加11.61%,B1、B2、B3的莖稈干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率分別較B4增加6.07%、14.93%、7.17%。隨著播期推遲,莖稈干物質(zhì)積累量對籽粒的貢獻率呈總體下降的變化趨勢,由高到低分別為B1(B2)>B3>B4(括號內(nèi)代表處理間無顯著差異,在數(shù)值比較中屬同一水平,下同),以B2莖稈干物質(zhì)積累量對籽粒的貢獻率最高,達(dá)68.03%;‘新大豆27’的莖稈干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量同樣以B2最大,為123.02 g/m2,較B4增加47.50%,B1、B2、B3的莖稈干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率分別較B4增加33.86%、39.75%、27.26%,隨著播期推遲,莖稈干物質(zhì)積累量對籽粒的貢獻率呈總體下降的變化趨勢,由高到低分別為B1(B2)>B3>B4,以B2莖稈干物質(zhì)積累量對籽粒的貢獻率最高,達(dá)66.92%。2022與2021年表現(xiàn)相似。適時早播通過增加莖稈干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)移量,進而提高籽粒產(chǎn)量。

表5 莖稈積累的干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)移及對籽粒的貢獻率Table 5 Translocation and contribution to seed of dry matter accumulated in stem

2.5 播期對大豆產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表6可知,年際間對大豆產(chǎn)量無顯著影響,2年各品種播期處理間產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量差異顯著。2021年‘合農(nóng)71’的收獲株數(shù)由高到低分別為B2>B1(B3)>B4,單株粒數(shù)分別為B1>B2(B3、B4),百粒重分別為B2(B3、B4)>B1,產(chǎn)量分別為B2>B1(B3)>B4,B1、B2分別較B4增產(chǎn)10.81%和15.43%;‘新大豆27’的收獲株數(shù)由高到低分別為B2>B1(B3)>B4,單株粒數(shù)分別為B1(B4)>B2(B3),百粒重分別為B1(B2、B3)>B4,產(chǎn)量分別為B2>B1(B3)>B4,B1、B2分別較B4增產(chǎn)8.70%、21.70%。品種及播期與品種的互作對產(chǎn)量的影響均不顯著。

表6 不同播期的大豆產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 6 Soybean yield and its components under sowing date

‘合農(nóng)71’和‘新大豆27’的收獲株數(shù)由高到低分別為B1(B2、B3)>B4和B1(B2)>B3(B4),單株粒數(shù)分別為B1(B4)>B2(B3)和B1>B2(B3、B4),百粒重分別為B1(B2、B3)>B4,產(chǎn)量分別為B1>B2(B3、B4)和B1>B2>B3(B4)?！限r(nóng)71’的B1比B4增產(chǎn)16.66%,‘新大豆27’的B1和B2分別較B4增產(chǎn)32.90%和13.13%。2年結(jié)果基本一致,因此,適時早播通過增加收獲株數(shù)、單株粒數(shù)顯著增加產(chǎn)量,2個品種均以B1和B2的產(chǎn)量較高。

2.6 播期對大豆水分利用效率的影響

由表7可知,不同播期對大豆灌溉水利用效率及水分利用效率影響均達(dá)顯著水平。2021年,隨著播期推遲土壤耗水量呈先減少后增加,而總耗水量逐漸增加;同一播期處理下,‘合農(nóng)71’和‘新大豆27’兩指標(biāo)差異不顯著。隨著播期推遲,土層表面水分蒸發(fā),0—100 cm土層儲水消耗量減少,總耗水量增加,灌溉水利用效率、水分利用效率均呈先增加后下降的趨勢?！限r(nóng)71’的B1、B2、B3水分利用效率分別較B4升高27.27%、33.31%、15.48%;‘新大豆27’的B1、B2、B3水分利用效率分別較B4提升25.97%、35.23%、14.93%。品種間水分利用效率差異不顯著。2022年灌溉水及水分利用效率變化規(guī)律與2021年基本一致。適時早播可顯著提高灌溉水及水分利用效率。

表7 不同播期的大豆水分利用效率Table 7 Water use efficiency of soybean under different sowing date

3 討 論

播期不同,作物生長發(fā)育期間溫度、光照等生態(tài)條件均各異,光合作用生產(chǎn)的同化物量和營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運分配因此發(fā)生變化,作物籽粒產(chǎn)量及品質(zhì)的形成進而受到影響[13-14]。適宜的播期可以給作物提供更為合理、均衡的生態(tài)環(huán)境條件,協(xié)調(diào)光、溫、水與作物干物質(zhì)積累建成之間的關(guān)系,平衡營養(yǎng)生長和生殖生長的過渡階段,更有利于后期干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運分配[15]。春大豆適時早播可充分利用有效積溫,促進花芽分化,增加養(yǎng)分積累[16]。本研究中,3個早播處理與B4相比可延長大豆?fàn)I養(yǎng)生長期,增加干物質(zhì)積累時間,提早干物質(zhì)快速積累時間,提高干物質(zhì)最大積累速率。作物生產(chǎn)能力和同化產(chǎn)物向經(jīng)濟器官轉(zhuǎn)運能力是作物產(chǎn)量形成的2個關(guān)鍵因素[17-18]。本研究中,適時早播通過增加莖稈干物質(zhì)向籽粒分配的比例與貢獻率,進而提高籽粒產(chǎn)量。這與張桂茹等[19]的結(jié)果一致。保持較高的葉面積和較長的發(fā)育時間可顯著提高作物植株群體光合勢和總干物質(zhì)積累量[20]。晚播大豆植株雖然具有較大的葉面積,但干物質(zhì)在“源-庫”器官的分配可能并不協(xié)調(diào),導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)向生殖器官輸送的比例減小[21]。寧海龍等[22]在東北地區(qū)不覆膜條件的研究表明,播期對大豆植株的地上部生物產(chǎn)量、莖稈重、籽粒產(chǎn)量、單株莢數(shù)、單位面積粒數(shù)和百粒重影響顯著,不同熟期類型品種表現(xiàn)不同。隨著播期的推遲,‘合豐51’單株莢數(shù)、單株粒數(shù)及產(chǎn)量均呈先增后降的變化趨勢[8],這與本研究結(jié)果一致,適期早播可顯著增加‘合農(nóng)71’和‘新大豆27’的單株莢數(shù)、單株粒數(shù)和百粒重。綜合來看,本研究在北疆春大豆4月初播種(B1),可以實現(xiàn)早出苗,提前生育進程,早成熟,延長生育期,增加葉面積指數(shù)和總光合勢,增加干物質(zhì)積累量和經(jīng)濟系數(shù),最終顯著增加產(chǎn)量(可較對照增產(chǎn)15%以上)。這與李燦東等[8]的研究結(jié)果一致。通過已有研究發(fā)現(xiàn),大豆適時早播增產(chǎn)的根本原因可能是生育進程提前、促進根系生長[23]、苗期和花莢期可避免因高溫徒長[24]導(dǎo)致的嚴(yán)重落花、落莢等綜合效應(yīng)。2021年兩品種大豆產(chǎn)量均表現(xiàn)為B2>B1,2022年為B1>B2,這是因為2021年4月25日大豆幼苗遭霜凍嚴(yán)重為害?？梢?即使B1處理大豆遭受嚴(yán)重霜凍危害,其產(chǎn)量仍顯著高于B3、B4。這可能是大豆幼苗受凍害后,促進剩余幼苗發(fā)生分枝[25]部分補償了保苗數(shù)不足的緣故。

溫度和土壤水分是影響大豆出苗最重要的環(huán)境條件[26]。北疆早春因積雪融水濕潤土壤,大豆出苗和幼苗生長的水分條件適宜。因此,低溫是制約早播大豆出苗的關(guān)鍵因素。2021和2022年4月1日膜下5 cm地溫分別為6.67和13.11 ℃(圖1),高于大豆種子發(fā)芽最低溫度要求[27]。此后地溫迅速升高(4月15日已達(dá)15 ℃左右),表土迅速失墑。故4月初播種較少出現(xiàn)低溫影響出苗的問題。播期推遲到4月中、下旬反而會因表土失墑嚴(yán)重,土壤含水量不足等原因降低大豆出苗率。晚播大豆因土壤表層失墑嚴(yán)重,出苗困難的情況導(dǎo)致B3收獲株數(shù)較B1、B2顯著下降,到B4播種時,0—20 cm土層含水量已降至11%(圖2)左右,即便播種后滴水,因表土板結(jié)的緣故,出苗受到限制,收獲株數(shù)也顯著減少。同時,B4出苗時由于氣溫較高、土壤墑情足,豆苗容易徒長[28]。春大豆適時早播利用雪墑出苗并早熟,較晚播春大豆節(jié)省了出苗水和最后1次生育期灌水。本試驗結(jié)果中,3個早播處理較B4可提高水分利用效率14.93%～35.23%(表7)。大豆適時早播不但有益于春大豆高產(chǎn),而且節(jié)水效果顯著。因此,若北疆地區(qū)春季膜下5 cm地溫穩(wěn)定至大豆發(fā)芽最低溫度6 ℃,并且土壤墑情適合機械作業(yè)時,4月初便可開始進行春大豆播種,但考慮到此時播種大豆幼苗可能遭受4月下旬的霜凍危害,宜推遲播期至4月上旬播種。雖然本研究就適時早播對膜下滴灌條件下的干物質(zhì)積累、分配和莖稈干物質(zhì)轉(zhuǎn)移與產(chǎn)量形成之間的關(guān)系進行了分析,但有關(guān)播期對膜下滴灌春大豆的根系生長發(fā)育和籽粒品質(zhì)的影響有待進一步試驗研究。

4 結(jié) 論

膜下滴灌春大豆的播期由4月底提早至4月中上旬,可顯著前移生育進程,并顯著延長生育期,顯著增加保苗株數(shù)、葉面積指數(shù)和總光合勢、干物質(zhì)積累量以及莖稈干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)移量。早播增產(chǎn)的同時顯著提高灌水利用效率。在本試驗條件下,新疆北疆地區(qū)膜下滴灌春大豆的適播期為4月中上旬。