种植密度对泉豆13号生长动态、农艺性状及产量的影响

2022-05-18林文磊吕美琴林威鹏康蓉蓉曾红英施迎迎

福建农业科技 2022年3期

林文磊吕美琴林威鹏康蓉蓉曾红英施迎迎

摘要：為探讨不同种植密度对泉豆13号的生长动态、农艺性状及籽粒产量的影响，筛选出最适宜的种植密度，为泉豆13号的高产栽培及示范推广提供理论依据。采用穴距单因素6水平（M1）9.5、（M2）11.1、（M3）13.5、（M4）18.5、（M5）22.2、（M6）33.3 cm随机区组设计，结果表明：种植密度对泉豆13号生育期的株高、干物质重、叶面积指数均有显著影响;通过种植密度与农艺性状及产量的相关性分析可知，种植密度与株高、底荚高均呈极显著正相关，与主茎节数、有效分枝数、单株有效荚数、单株粒数、单株粒重均呈极显著负相关，与产量呈显著正相关。各处理下产量水平依次为：M2>M4>M1>M3>M5>M6。M6处理产量最小2 007.5 kg·hm-2，极显著低于其他各处理的产量;M2处理产量最大2 745.0 kg·hm-2，显著高于M5处理，与M4、M1、M3处理无显著差异。在实际生产中，建议以（M4）18.5 cm的穴距种植泉豆13号，对应的种植密度为22.2万株·hm-2。

关键词：种植密度;生长动态;农艺性状;产量

中图分类号：S 565.1 文献标志码：A 文章编号：0253-2301（2022）03-0050-07

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2022.03.009

Effects of the Planting Density on Growth Dynamics，Agronomic Characters and Yield of Quandou No.13

LIN Wen-lei1， LV Mei-qin1*， LIN Wei-peng2， KANG Rong-rong1， ZENG Hong-ying1， SHI Ying-ying1

（1. Quanzhou Institute of Agricultural Sciences， Quanzhou， Fujian 362212， China;2. Xianyou County Bureau of Agriculture and Rural Affairs， Putian， Fujian 351200， China）

Abstract： The effects of different planting densities on the growth dynamics， agronomic traits and grain yield of Quandou No.13 were investigated in this paper in order to select the optimal planting density， thus to provide the theoretical basis for the high-yield cultivation and the demonstration promotion of Quandou No.13. The single factor 6 levels of hill spacing including （M1） 9.5，（M2） 11.1，（M3） 13.5，（M4） 18.5，（M5） 22.2，（M6） 33.3 cm were used for the random block design， and the results showed that： the plant height， dry matter weight and leaf area index of Quandou No.13 were significantly affected by the planting density. The correlation analysis of planting density with the agronomic traits and the yield showed that the planting density was positively correlated with the plant height and the bottom pod height， and significantly negatively correlated with the node number of main stem， the effective branch number， the effective pod number per plant， the grain number per plant and the grain weight per plant， while significantly positively correlated with the yield. The yield levels under each treatment were in the order of M2>M4>M1>M3>M5>M6. The yield under M6 treatment was minimum， reaching 2 007.5 kg·hm-2， which was significantly lower than that under other treatments. The yield under M2 treatment was maximum， reaching 2 745.0 kg·hm-2， which was significantly higher than that under M5 treatment， but had no significant difference with those under M4， M1 and M3 treatments. In the actual production， it was suggested to plant Quandou No.13 with a hill spacing of 18.5 cm （M4）， and the corresponding planting density was 222 000 plants·hm-2.

Key words： Planting density; Growth dynamics; Agronomic traits; Yield

我國是大豆起源国，目前总产量居世界第4位，种植面积居第5位，但我国大豆种业与世界先进水平相比仍存在较大差距。随着我国人民生活水平的不断提高及农业产业结构的调整，对大豆的需求量逐年增加[1]。2020年我国大豆进口量首次突破1亿t，突破了历史极值，2021年我国大豆全年进口量虽然同比降低了3.8%，但是我国大豆需求缺口仍然很大，在如此严峻的环境下，在选育出高产大豆新品种的基础上，研究其相关的配套栽培技术也尤为重要。

大豆是群体生产型作物，环境与栽培措施共同影响大豆产量，它们对大豆个体的生长、发育及主要经济性状的影响显著[2-3]。众多研究[4-5]表明，合理的种植密度有利于大豆群体和个体协调统一，形成合理的冠层结构，进而提高产量。王文斌等[5]研究表明，在适宜的种植密度下，适当增加每穴株数，有利于形成合理的群体结构。韩天富等[6]研究表明，大豆开花后长日照可提高大豆的干物质积累量，日照长度与株高、干物质重量、主茎节数、单株有效荚数、单株粒数都具有显著的正相关关系。

近年来，众多学者通过研究大豆播种行距[7]、株距[8]以确定最适宜的种植密度，从而提高大豆产量。本研究以泉州市农业科学研究所选育的高产大豆品种泉豆13号作为试验材料，通过设计6个不同的密度水平，探索适宜该品种高产栽培的适宜种植密度，旨在为该品种的生产推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验以泉州市农业科学研究所选育的高产大豆品种泉豆13号为材料，该品种2015年通过福建省审定委员会审定（闽审豆2015002），具有高产、稳产、抗逆性强、适应性广等优点[9]。

1.2 试验设计

本试验于2020年3月1日在泉州市农业科学研究所紫帽试验基地进行。试验地前茬水稻，肥力中等，地力均匀。采用穴距单因素随机区组设计，4次重复，最后1次重复用于后期取样，试验地四周设不少于小区宽度的保护行，小区面积6.67 m2，行距0.5 m，行长6.67 m，行宽1 m，每小区两行，双行穴播，每穴播种3粒，每穴留苗2株。为探索泉豆13号能适应的最大种植密度及最适宜种植密度，以当地常用的种植密度（22.2万株·hm-2，对应的穴距是18.5 cm）为基准，设置3个更大的种植密度和2个更小的种植密度，共设置6种不同穴距种植：（M1）9.5、（M2）11.1、（M3）13.3、（M4）18.5、（M5）22.2、（M6）33.3 cm，对应的种植密度分别为42.6万、36.6万、30.6万、22.2万、18.6万、12.6万株·hm-2。出苗后第10 d，严格按照试验密度设计进行定苗。治虫不治病，田间管理同大田。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 株高的测定苗期在每个小区选取具有代表性的5株挂牌，3月10日出苗后每隔14 d在田间测量1次株高数据（3月24日第1次测量）。

1.3.2 干物质量及叶面积的测定出苗后30 d，每隔14 d在每个处理的最后1个小区中取样1次（4月10日第1次取样），选取具有代表性、生长正常、无缺株、连续的10株连根挖起带回室内，用清水小心清洗干净根上的泥土，滤干后分别剪下根、茎、叶片。挑选大小均匀、完整的叶片，用1 cm2的叶片打孔器打出100片小圆片，再将剩余的叶片与未打过孔的叶片一起进行105℃烘箱杀青30 min，70℃烘干至恒重，称取干物质重量。

叶面积指数又称作叶面积系数，指的是单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数，是反映作物群体大小的动态指标。当叶面积指数增加到一定的限度后，田间郁闭，光照不足，光合效率减弱，产量反而下降。按以下公式计算出叶面积指数[8]。

叶面积指数=小区叶片总面积/小区面积=（单株叶面积×小区株数）/小区面积

5月14日结荚后，于5月25日、6月8日、6月19日分3次各取具有代表性的10株植株，剪下豆荚烘干，烘干处理同上，称取干荚果重量。

1.3.3 农艺性状的测定成熟后，在每个小区选取具有代表性、生长正常、无缺株、连续的10株连根挖起带回室内考种，考种项目有株高、底荚高、主茎节数、有效分枝数、单株有效荚数、单株粒重、单株粒数等农艺性状。

1.3.4 小区产量的测定成熟后，每个小区分别收获、脱粒、称重，测定小区产量。

1.4 数据处理与分析

用Excel 2010进行数据统计，用SPSS 22.0进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 种植密度对泉豆13号生长动态的影响

2.1.1 种植密度对泉豆13号株高的影响由图1可知，不同种植密度泉豆13号株高变化趋势基本一致。4月21日之前，各处理间的株高差异不大;4月21日之后，M1、M2、M3株高明显高于M3、M4、M5处理，而M1、M2、M3处理间无显著差异，M3、M4、M5处理间无显著差异。大豆生长前期，植株以营养生长为主，养分充足，植株间竞争不明显，因此不同处理间株高差异不明显，但由于此时叶片光合作用合成的有机物较少，能供给植株茎秆生长的有机物少，因此株高增长速度相对也较慢;大豆生长中前期，植株进入开花期，此时植株仍以营养生长为主，植株光合作用强，合成的有机物多，可供植株生长的养分也多，因此株高增长加快;大豆生长中后期，植株进入结荚期，植株主要进行生殖生长，养分主要供应荚果的生长，因此株高处于相对稳定的值，不再明显增加，甚至略有降低;生长后期，植株进入成熟期，直到后期植株衰老，株高不再增长。生长中、后期植株间的养分竞争加大，种植密度大的群体间这种竞争关系愈加激烈，在有限的阳光照射下，一方面由于植物的向光性生长，另一方面植株为了获得更多的阳光照射，促使种植密度大的处理植株生长更快，因此M1、M2、M3处理株高显著高于M4、M5、M6处理。这说明，适当增加种植密度有利于提高泉豆13号的株高。

2.1.2 种植密度对泉豆13号茎重的影响由图2可知，不同种植密度泉豆13号植株茎重的变化趋势基本一致，6月5日各处理均达到最大值，M6处理全生育期茎重均最大。不同种植密度茎重变化仍有差异：在5月8日至5月22日期间，M1、M2、M3处理茎重仍有明显增加，而M4、M5、M6处理茎重增加并不明显。大豆生长前期至中前期，植株以营养生长为主，植株间竞争小，养分充足，茎秆快速生长，植株快速长高，这与株高的变化规律相吻合，这段时间各处理间的茎重差异不显著;生长中后期，植株进入结荚期，植株以生殖生长为主，为获取更多的养分，植株继续长高以获得充足的阳光直射，种植密度大，植株间养分竞争越大，光合作用受到抑制，合成的有机物减少，除了供应荚果生长所需之外，仅能少量供应茎秆生长所需，因而种植密度大的茎重增长不明显;生长后期，植株进入成熟期，这段时期，荚果已相对稳定，不再需要太多的养分供给，光合作用合成的有机物可以继续供应茎秆的生长，从前面的分析可知，这段时期，株高不再快速增长，由此可知，茎重的增加应该是由于茎秆继续增粗所致;最终植株衰老叶片脱落，有机物和养分供应减少，茎重又有略微减少。这说明适当减小种植密度有利于大豆植株茎秆生长。

2.1.3 种植密度对泉豆13号根重的影响由图3可知，不同种植密度泉豆13号植株根重的变化趋势基本一致，且在6月5日各处理均达到最大值，M6处理全生育期根重均最大。植株生長前期和中前期，植株以营养生长为主，养分充足，地下部快速生长，不同种植密度条件下的根重差异不明显;生长中后期，植株进入结荚阶段，以生殖生长为主，叶片光合作用合成的有机物绝大部分供应给地上部荚果和茎秆的生长，根部养分供应减少，根部生长受到抑制，因而这段时期根重增加减慢;生长后期，植株进入成熟期，地上部叶片的总光合量已相对稳定，荚果生长也相对稳定，此时，光合作用合成的有机物可供应茎部和根部的生长所需，因而根重又继续增加，达到一个峰值。种植密度越大，植株间的竞争关系越激烈，对根部的抑制作用越明显，因而峰值也越小;最终植株衰老，根系脱落在土壤中，根重又有所降低。这说明适当降低种植密度有利于大豆根系生长。

2.1.4 种植密度对泉豆13号叶面积指数的影响由图4可知，不同种植密度大豆群体叶面积指数变化趋势大体呈“M”型，第2次峰值比第1次峰值明显降低，且全生育期M1处理的叶面积指数均最大。不同种植密度下叶面积指数变化仍有差异：生长前期至中前期，养分充足，植株间互相遮阴不明显，植株快速生长，种植密度越大，单位面积上的叶面积越大，增长速度越快;生长中后期，植株进入结荚期，以生殖生长为主，一方面叶片合成的有机物绝大部分供应给荚果，另一方面植株间互相遮阴和争夺养分，种植密度大会加剧遮阴效应及养分竞争，叶片无法获取足够的阳光，特别是植株中、下部的叶片几乎处于无光直射的状态，光合作用受到抑制，叶片生长受到抑制，因而种植密度越大，叶片生长受抑制程度也越大，叶面积指数降低越快;生长后期，植株进入成熟期，荚果对养分的需求量减少，叶片合成的有机物除了供应茎、根的生长之外，仍可少量供应自身生长，因而叶面积指数再次升高，达到第二次峰值。由前述可知，这个时期根重和茎重仍在增加，说明，养分大部分供给茎部和根部的生长，而供给叶片生长的养分很少，因此第2次的峰值明显低于第1次的峰值;最终叶片枯萎脱落，叶面积指数再次降低。

2.1.5 种植密度对泉豆13号荚果重的影响由图5可知，大豆结荚后，随着生育进程的推进，荚果重也在增加，M6处理全生育期荚果重均最大，这说明种植密度大不利于大豆荚果的长大，这可能是由于种植密度小有利于大豆植株叶片进行光合作用，产生有机物，供应荚果的生长所需养分。同时，可以减轻单位面积内植株间的养分争夺，有利于个体的生长，虽然降低种植密度能够增加荚果重，但是，由于植株数量太少，不利于提高群体总产量。

2.2 种植密度对泉豆13号农艺性状及产量的影响

2.2.1 种植密度对泉豆13号农艺性状的影响由表1可知，泉豆13号株高、底荚高均随着种植密度的增大而增大，株高和底荚高的最大值比常规种植密度（M4）的值分别增加14.1%、25%。主茎节数、有效分枝数、单株有效荚数、单株粒重、单株粒数均随着种植密度的增大而减小。以上各个农艺性状的最小值比常规种植密度下的值分别减小9.0%、66.7%、39.9%、45.0%、36.4%。由此可见，种植密度对大豆产量构成因素影响很大，而分枝数与植株的抗倒伏性和光合效率密切相关，因此，可通过适当减小种植密度来增加分枝数，有利于提高大豆的抗倒伏能力与光合效率。

2.2.2 植株密度对泉豆13号产量的影响产量随着种植密度的增大呈现先增加后减少的趋势，产量水平依次为M2（2 745.0 kg·m-2）>M4（2 594.5 kg·m-2）>M1（2 579.5 kg·m-2）>M3（2 569.5 kg·m-2）>M5（2 449.5 kg·m-2）>M6（2 007.5 kg·m-2），M2处理最大，M6处理最小。M6处理的产量极显著低于其他处理;M2处理显著高于M5处理;M1、M2、M3、M4处理间无显著差异。由此可知，适当增加种植密度可有效提高泉豆13号的产量。

2.3 种植密度与泉豆13号农艺性状及产量的相关性分析

由表2可知，种植密度与株高、底荚高均呈极显著正相关：随着种植密度的增大，株高、底荚高极显著增加。种植密度与主茎节数、有效分枝数、单株有效荚数、单株粒重、单株粒数均呈极显著负相关：随着种植密度增大，主茎节数、有效分枝数、单株有效荚数、单株粒重、单株粒数均极显著减少。种植密度与产量呈显著正相关（R=0.781*），这说明，适当增加种植密度有利于提高泉豆13号的整体产量，这与前述的结论相一致。

3 结论与讨论

种植密度对大豆的干物重、叶面积指数、农艺性状及其产量均有显著影响。程伟燕等[10-11]研究表明，叶面积指数随着密度的增加而增加，叶绿素含量随着密度的增加而降低。胡哲等[12]研究表明，有效荚数和单株粒数随着密度的提高呈下降趋势。田艺心等[13]研究表明，株高和最大叶面积指数随密度的增加呈上升趋势，而单株干物质积累量和各器官干物质积累量则逐渐减小。赵云等[7]研究表明，密度对大豆产量有明显的影响。张永强等[14-15]研究则进一步说明，大豆产量随着密度的增加呈先增大后减小的趋势，中等密度下产量最高。

通过本试验可得出以下结论：（1）种植密度与泉豆13号的株高、底荚高均呈极显著正相关，这与任小俊等[16]的研究结果一致;与主茎节数、有效分枝数、单株有效荚数、单株粒重、单株粒数均呈极显著负相关，这与杨加银等[17-18]的研究结果一致。（2）种植密度对泉豆13号生长过程中的株高、根重、茎重、叶面积指数、荚果重等均有影响：株高与密度总体呈正相关的趋势，这与田艺心等[19]的研究结果一致;根重、茎重、荚果重与密度总体上也都呈负相关的趋势，这与王程等[3]的研究结果一致，这可能是由于密度越大，植株间的遮光效应越大，不利于叶片进行光合作用，无法产生更多的有机物以满足根部、茎部和荚果的生长;叶面积指数与密度总体上呈正相关的趋势，这与王文斌等[20]的研究结果一致，但是到了植株生长中、后期，群体中、下部透光性越差，导致中下部叶片在光饱和点以下而处于半饥饿状态，不利于干物质及产量的形成;虽然降低种植密度可有效避免该不利影响，但密度过低导致收获株数少不利于群体高产。（3）种植密度对泉豆13号的产量有显著影响，适当的增加种植密度可有效提高泉豆13号的产量，穴距从33.3 cm缩小到11.1 cm，产量提高了36.77%，而穴距18.5 cm的产量仅仅比11.1 cm的产量低了5.48%，从节约种子成本的角度考虑，在实际生产中，建议泉豆13号种植密度为22.2万株·hm-2。

茎秆粗壮的植株不易倒伏，有利于大豆结荚，从而提高产量，而本试验考种时未对泉豆13号的茎粗进行测量;有研究[12]表明，种植密度对大豆粗蛋白、粗脂肪含量也有影响，本试验未对泉豆13号每个处理的粗蛋白、粗脂肪含量进行测定，因此无法得知种植密度对该品种的粗蛋白、粗脂肪含量是否有影响。后续将进一步设计试验对泉豆13号的配套栽培措施进行更深入的研究，以期探索出该品种更加高产优质的栽培方案。

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