雨养状态下‘晋小豆2号’生物产量积累分析研究

王彩萍　张耀文　赵吉平　侯小峰　郭鹏燕　郭兆萍　成玉红　侯燕嵘　张峰

摘要：为了探索红小豆在雨养件下的生物产量积累的特性，为红小豆科学经济种植，科学有效的利用自然降雨提供参考依据，于2012年开展以‘晋小豆2号红小豆在雨养条件下的生长发育研究试验。‘晋小豆2号出苗后20天开始大田取样、采集数据。通过采集‘晋小豆2号根、茎、叶花、果实等农艺性状的生物产量动态数据的方法来研究‘晋小豆2号在雨养条件下全生育期内的生物产量变化规律。结果表明，‘晋小豆2号株高发育和生长天数呈现线性关系，线形相关方程式为y=12.097x-4.863，两者的拟合度达到0.8371；对生真叶在出苗后30天内叶面积的生物产量都持续增长，30天后呈下降趋势，50天后消失；三出复叶的生物量积累呈现抛物线形。干鲜重生物积累分别符合y=-2.5229x²+48.458x-87.103和y=-0.3822x²+7.8570x-14.878函数分布；茎生长和三出复叶生长同步，茎的生物持水量低于三出复叶；‘晋小豆2号根的生长表现为先快，后缓，8月以后根的生长呈现比较平缓的锯齿状变化，土壤和外界改良对根的发育作用较大；主茎分枝和品种特性有关，是相对基本稳定的一个性状；节在雨量充沛的条件下，有增多的现象，但是生物产量的增加主要因节间距的伸长为主，控制株型可在出苗后50天左右进行。花脱落严重，成为有效结荚花在立秋前后。鼓粒、灌浆时间大约持续40天左右。鉴于此，‘晋小豆2号可适当选择晚播；雨量充沛年份注意防止植株徒长；开花前期注重保花保蕾，以确保丰产丰收。

关键词：‘晋小豆2号；生长特性；分析

中图分类号：S162.5+3

文献标志码：A

论文编号：2013-0678

0 引言

小豆又名赤豆、赤小豆、红小豆，属豆科菜豆属，原产于中国，被誉为粮食中的红珍珠，中国已有2000多年的栽培历史，是人类重要的食用豆，富含淀粉、蛋白质等成分，具有很高的营养价值和药用价值。中国小豆种质资源极为丰富，截至“十一五”末，已有8000多份小豆种质资源被编目、入库。中国是红小豆的主要生产和出口国，年产量约30万t左右，年出口总量为6万t-8万t，出口额为3000万美元-4000万美元。红小豆既是调剂人们生活的营养佳品，又是食品、饮料加工业的重要原料之一。近年来，随着人们膳食观念的改变，红小豆类杂粮成为餐桌追捧的健康食品。

红小豆在产量性状的方面的研究开展很多，如陈志斌等开展过种植密度对红小豆产量影响的研究，认为不同种植密度对单株生物产量影响较大；李智媛等在红小豆的栽培管护方面开展过研究认为适宜施肥量适宜密度条件下播期的过早或过晚都会对产量有影响，且产量较低：低肥高密的产量均高于低肥低密的产量；申慧芳等开展过不同品种间红小豆农艺性变异特性研究，通过灰色关联分析表明单株荚数、分枝数和生育期与单株产量关联度较高；刘振兴等以唐山红小豆为研究材料开展过红小豆数量性状的研究，认为早期世代可针对生育期、百粒重和主茎分枝进行严格选择，单荚粒数和荚长可在遗传基础相对稳定的较高世代选择，主茎节数、单株荚数、株高、单株生产力宜在遗传基础纯合稳定的高世代选择；张文兴㈣在长治地区进行过红小豆发育状况的研究，认为在决定产量的三要素中，单株荚数、荚粒数与产量的正相关性表现最突出；以及赵婷婷等研究过磷肥的利用和产量的关系，研究结果显示，红小豆全生育期含P量呈单峰曲线，花后10天左右达最大，结英鼓粒期及成熟期含P量与产量呈显著正相关关系；高小丽等进行过小豆丰产性综合评价研究，认为不同红小豆品种对生态环境的适应性存在明显差异，因此，生产上应根据当地生态条件，因地制宜地选育和推广品种；张波等、张英蕾等从红小豆加工品质及功能特性作了阐述认为开发和利用红小豆具有非常好的前景并提出了对红小豆产业发展的建议。但单以降雨对红小豆农艺性状的生物量作用的影响方面的报道尚未找到相关的文献。为此，笔者进行了雨养条件下红小豆的生物产量的积累规律探索研究，以期为干旱山区、无灌溉区红小豆种植、管理及红小豆在雨养条件下获得高产提供一定的参考；为科研人员研究红小豆生长发育规律研究提供建设性数据。

1 材料与方法

1.1植物材料

‘晋小豆2号，山西省农科院经济作物研究所作拥有完全知识产权的小豆品种，2006年山西省农作物品种审定委员会四届九次会议通过审（认）定。2012年5月23日种植于山西省农科院经济作物研究所食用豆试验地。

1.2方法

1.2.1播种及管理方法 露地直播，试验地秋季深耕晒垡，播前底施农家肥22500kg/hm²，复合肥750kg/hm²，春季提前整地，有降雨时及时抢墒播种。耧开沟，手溜籽，繁殖区种植，小区宽2m，长20m，小区由东往西排列9区，以保证所取植株肥力，地力在同一水平。行距50cm，株距15cm，南北行向。3叶期间苗，4叶期定苗，中耕除草2次。防治蚜虫一次。

1.2.2取样方法 出苗后第20天开始取样，每隔7天取样一次，繁殖田中随机整株取样，计量主要包括农艺性状根、茎，叶、花、荚、籽粒等的生物产量数据。所取样品分别用电子天平称鲜重，烘干后称干重。

1.3试验地环境情况

1.3.1试验地概况 试验地为山西省农业科学院经济作物研究所的试验地，前茬作物高粱，土质为沙壤土。地力状况为全氮为0.0098%，全钾为2.06%，全磷为0.095%，水解性氮为69.8%，有效磷为34.2%，pH8.18，有效硼0.44%，交换性镁为450mg/kg，有效态锰为4.82mg/kg，有效态铁5.32mg/kg，有效态铜0.74mg/kg，有效态锌2.70mg/kg，全硒0.324mg/kg，铅19.5mg/kg，铬0.173mg/kg，总汞0.427mg/kg，总砷10.6mg/kg。

1.3.2当地气候状况 试验地所在地区属于典型的大陆季风气候。具有四季分明、雨热同步、光照充足的特点。春季干旱，风多雨少；夏季炎热，雨量集中常年降水量为440mm左右，年降水量年际变化大，2012年全年降水量为469.2mm，略高于常年降雨量，2012年降雨特点是降雨分布均匀，未出现雨量集中在雨季的现象。

1.4试验仪器

Y802A型8篮恒温烘箱，40℃的恒温烘干48h，KF6102型电子天平称重，重量精确到小数点后两位。

1.5数据处理

试验数据利用Excel进行处理

2 结果与分析

2.1株高

株高是红小豆所有农艺性状中表现最活跃一个性状，数据变化区间大，变化速度最快，2012年8月3日进入快速生长期，直至早霜前收获植株株高持续生长，生长过程中节得数量增加有限，节间距生长为株高变化的主要因素。为控制株型，实行合理化控时间应掌握在出苗后60天左右。这时管理即可保证必要的植株高度，也可防止植株匍匐，‘晋小豆2号在整个生育期内的生长呈现出“慢-快-慢”的生长态势，株高发育和生长天数呈现线性关系，两者的拟合度达到0.8371，线性相关方程式为y=12.097x-4.8463（图1）。

2.2对生真叶

红小豆出苗时子叶不出土，首先长出的是1对对生真叶，前期有部分子叶功能，在红小豆生长初期起着光合作用提供营养给根茎和促进三出复叶的生长作用，对生真叶叶面积发育有限，光合作用产物除自身消耗外其他产物去向不十分明确。对生真叶在7月20日左右开花前期脱落。对生真叶脱落有机械损伤原因，有上部遮光影响光合作用的原因；真叶在开花前期脱落，可能还有花期激素调节的原因。对生真叶的具体作用有待后续研究证实。

检测数据显示，出苗30天内对生真叶呈现叶片长大，生物量不断积累的过程，30天以后对生真叶也面积基本保持停止发育状态，生物量出现快速下降，直至出苗后50天对生真叶完全消失（图2）。

2.3三出复叶

三出复叶在出苗5天左右长出，全生育期内三出复叶生物学产量积累出现低一高一低的抛物线性状，三出复叶鲜重符合y=-2.5229x²+48.458x-87.103函数分布；三出复叶干重符合和y=-0.3822x²+7.8570x-14.878函数分布（图3）。

8下旬到9月上旬，出现叶片持水量和生物产量峰值，之后生物持水量和生物产量均出现下降，到10月3日，叶片的干鲜重差异接近于零。说明‘晋小豆2号生长后期，随着植株成熟叶片的持水量下降，生物活性也随之下降，直至叶片发黄凋落。

7月27日期间三出复叶的干鲜重表现出差异加大的现象，‘晋小豆2号这个时期植物茎叶水分含量饱满，根据光温水协同作用的原则，这个时期如果有效补给肥料，不遭遇连阴的情况下，红小豆的生物产量和经济产量有充足的原料基础，可能获得高产。

2.4茎

茎在出苗20天后的统计数据显示，也呈现出低一高一低的生长态势，生长曲线基本和叶的发育规律同步，只是茎作为疏导组织，持水量不如叶片，生长过程中直至霜冻之前茎的持水量始终比叶片低，到后期茎的脱水速度也低于叶片，在茎生长的曲线中没有出现像叶一样比较全的生长函数曲线，茎体现出生物产量积累慢、消耗慢的特质（图4）。

2.5根

‘晋小豆2号根的生长表现为先快后缓，8月以后根的生长呈现比较平缓的锯齿状变化，根干鲜重之间的差值小于茎和叶，可见根的持水量低于茎、叶，改善土壤状况可有效的改善侧根数，扩大根部吸收面积，延缓茎、叶衰老。从‘晋小豆2号的根的发育规律看，根部营养状况和根的生物活性有可调空间。肥水的调节和土壤改良及品种改良对根在生物产量的积累贡献显著（见图5）。

2.6分枝数、节数

根据全生育期内取样考种的数据显示：‘晋小豆2号的分枝的变化呈现出先快速增长然后趋于相对平稳的状态，显示了一个品种的分枝数是更能代表一个品种的植物学特性，水分和外界条件的变化，对品种的主茎分枝数调整作用不太大。变化曲线和根的发育曲线相似，可推测根的发育影响和决定主茎及主茎分枝的生长发育，变化曲线见图6。

相对于茎、叶的变化节的数量也基本维持在一个稳定的数字，如果雨水充盈，更多的是改变节间距的长短，植株上部的节间距随着水分的增加逐节变长，而这些节往往是无效节很少会有开花结荚，‘晋小豆2号花荚有80%集中在植株的下部，后期的雨水增加了生物产量对经济产量的作用不大，变化曲线见图7。

2.7花、荚

‘晋小豆2号开花出现在8月上旬，但是落花现象普遍，在以后的几周调查取样中由于花不停的脱落，只采集到8月3日、8月10日、8月17日3次的花，8月27日有了荚果，由开花到结荚，落花数达到50%，落花严重是导致红小豆类杂豆产量不高，不稳的原因之一，减少落花落蕾是红小豆增产增收的技术措施之一。花期光、温、肥、水的合理调节可保证坐稳花蕾，保住花荚。花、荚生物产量变化曲线见图8～9。

荚果在8月24日取样时有了记录，之后出现荚果快速生长期，这段时间大概持续40天左右，之后出现下降直至收获前，荚果的干鲜重都有所下降。

3 结论与讨论

‘晋小豆2号属于生育期偏长，半匍匐性的小豆品种，干旱年份株型可发育成紧凑型的直立状，如果在雨水均匀分布雨量偏多的年份，植株旺张的现象严重，汾阳市常年降水量为440mm左右，属于干旱少雨区，2012年汾阳市降雨量较常年偏多，出现生育期内雨量均匀分配的现象，因此出现了‘晋小豆2号旺长现象，大田平均收获经济产量是1350kg/km²左右，属于中等收成年份。

如何高效地利用有效降雨是提高小豆类粮食作物经济效益，增加种植户收益的主要途径之一。本研究通过对‘晋小豆2号在雨养状态下农艺性状在全生育期的生长发育及生物产量的积累特性分析，初步了解‘晋小豆2号在雨养条件下各个农艺性状生长发育及生物产量积累的特点特性，根据这些特性可为种植户在小豆种植、管护方面提供一些参考。

本研究对旱作地区红小豆的种植和管理有一定的指导性。旱作区红小豆种植护根是关键，可通过中耕的方法促进根部的下扎；保花护荚是获得较高经济产量的根本，花荚期是红小豆整个发育最旺盛时期，因此在花荚前期适当的补施肥料适当补水可减少落花提高坐花成功率，可同时促进挂荚率和提高鼓粒速度增加百粒重。

本研究由于只采集了1年的数据，因此存在一定的局限性，如果结合盆栽试验做辅助研究效果会更好。未来试验如果能对不同生长发育期红小豆生物产量积累中营养成分加以分析，对红小豆肥料补充的方向性和目标性会更具指导性。

本研究通过研究发现小豆植株的主茎分枝数是处于相对稳定的一个性状，和申慧芳等的研究认为在红小豆品种间分枝数的变异幅度较大，和本研究得出的分枝数是一个相对稳定能代表一个品种不矛盾。刘振兴等在研究唐山红小豆数量性状的研究时发现红小豆的主茎峰值数是一个遗传力强的数量性状和本研究的结果一致。本研究的环境条件在吕梁山区，降雨偏少。2012年当地降雨略高于往年并且雨量分布均匀，‘晋小豆2号有旺长的现象。对于异地引种，首先考虑的是无霜期的长短和当地常年降雨量，雨量充沛区引种注意植株株型的控制。