干旱胁迫对大豆品质及产量的影响

曹秀清　蒋尚明

摘要 采用盆栽试验，研究了不同生育阶段不同干旱胁迫条件下对大豆品质及产量的影响。结果表明，大豆蛋白质含量在营养生长阶段干旱胁迫呈上升的趋势，在生殖生长阶段呈下降的趋势，而大豆脂肪含量在各生育阶段干旱胁迫都有所提高。大豆各生育期干旱胁迫除苗期轻旱处理产量有所增加外，其他各生育期干旱处理大豆的产量都显著降低，特别是花荚期、鼓粒成熟期重旱处理减产幅度分别达77.9%、83.0%基本绝收；各生育期干旱胁迫对大豆产量影响程度表现为鼓粒成熟期>花荚期>分枝期>苗期。

关键词 大豆；干旱胁迫；品质；产量

中图分类号 S27；S565.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）16-0003-02

Abstract Using pot experiments，the effects of drought stress on yield and quality of soybean at different growth stages in pot culture test were studied. The results showed that under drought stress，the contents of protein increased in the vegetative growth phase and decreased in the reproductive growth phase，the contents of oil increased at different growth stages. For all the stages except seedling stage were found to decrease the yield of soybean in significantly，especially severe drought stress in flowering-podding stage and seed-filling and maturation stage yield reduction were 77.9% and 83.0% respectively. The negative effect of drought stress at different stages on soybean yield showed in the order：seed-filling and maturation stage>flowering-podding stage>branching stage>seedling stage.

Key words soybean；drought stress；quality；yield

安徽省淮北地区地处黄淮海南部，地势平坦，属南北气候的过渡地带，多年来一直延续着一麦一豆的种植习惯，其中夏大豆的播种面积占该地区夏种总面积的70%，占全省大豆面积的90%左右，是安徽省大豆的主要产区，也是我国高蛋白大豆主要产区之一[1-2]。大豆需水量较多，是豆类作物中对缺水最敏感的一种，对水分敏感性的程度与其生育期密切相关[3]。在影响大豆品质的诸多因素中，水分是很重要的一个因素[4]。近年来，随着工农业的发展和人口的增长，导致对水资源的需求量不断增加，淮北地区地下水的开采量呈逐年上升的趋势，而地表水的蓄水载体容量不大，调蓄能力差，地下水得不到及时足量的补给，使得本区水资源供需矛盾不断加剧，浅层地下水位有逐年下降的趋势；加之一些地方开发利用中深层地下水资源，已经造成了区域性的地下漏斗区不断扩大，进而导致地面下沉和建筑物破坏等环境恶化现象，农作物旱灾相对突出。本文从水分胁迫的角度探讨大豆生育期不同干旱处理对大豆产量和品质的影响具有重要的理论和现实意义，它将为提高大豆产量与品质和合理配置水资源提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2015年6—9月在安徽省水利部淮河水委员会水利科学研究院新马桥农水综合试验站进行，该站位于淮北平原中南部，海拔19.7 m（北纬33°09′，东经117°22′），属半干旱半湿润季风气候区，多年平均降雨量917 mm，6—9月降雨量占全年总雨量的60%～70%，蒸发量916 mm，地下水埋深在1.0～3.0 m范围内变动，多年平均气温15.0 ℃。供试土壤为淮北平原典型的砂姜黑土，采自试验站内0～20 cm耕层土，土壤肥料中等，前茬作物为小麦，其中有機质含量为26.6 g/kg、全氮0.91 g/kg、碱解氮43.49 mg/kg、全磷0.32 g/kg、有效磷2.01 mg/kg、土壤容重1.36 g/cm3，田间持水含水率28.0%（质量含水率），凋萎含水率12.0%（质量含水率）。

1.2 供试材料

供试大豆品种为当地主栽品种中黄13。试验采用普通塑料盆，上部内径28 cm，底部内径20 cm，高27 cm，每盆装干土15 kg。

1.3 试验设计

通过控制各生育期土壤含水率下限设置不同干旱胁迫处理。4个生育期均设置轻度、重度2个干旱胁迫水平，根据新马桥农水综合试验站多年作物干旱胁迫试验成果与工程实践经验，确定对应的土壤含水率下限分别为55%和35%（这里指土壤含水率占田间持水含水率的百分比），另设全生育期无干旱胁迫作对照处理（CK），其对应的土壤含水量下限为田间持水含水率的75%，共设置9个处理，5次重复，具体试验设计方案见表1。为更加符合实际灌溉情况，同时结合相关控制灌溉研究的试验设计，设定当大豆盆栽土壤含水率达到相应控制下限时灌水至田间持水含水率的90%。每天定时用电子称测定土壤水分，补充至设计值。各处理除土壤含水率控制外，其他管理方式完全一致，保证大豆正常生长发育，无病虫害影响。endprint

1.4 试验实施

所有供试测盆均布置于大型启闭式防雨棚内，试验全过程隔绝降雨，土壤含水率完全受人工灌水控制。播种前每盆施复合肥4.0 g，大豆生长期内不再追施其他肥料。每盆播6粒种子，出苗后定苗3株，于2015年6月20日播种，2015年9月20日收获。

1.5 测定内容与方法

1.5.1 产量。待大豆成熟后，收获时将大豆植株各器官分开，分别洗净后用吸水纸擦干，置于烘箱中105 ℃杀青30 min，然后降温至75 ℃恒温烘至质量恒定，再放入干燥器中冷却，之后用1/10 000电子天平称重，测定各部位干物质量。

1.5.2 品质。粗蛋白用凯氏半微量定氮法，粗脂肪用无水乙醚浸提索氏残渣法，都以干重百分率表示。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对大豆品质的影响

干旱胁迫对大豆品质影响的报道不多，且多在大豆开花期以后设置一个干旱水平进行试验。如王芳[5]、张敬荣[6]等报道，大豆结荚鼓粒期在水分胁迫下，籽粒蛋白质含量比对照提高，脂肪含量下降；而万超文[7]等报道，大豆鼓粒期严重水分胁迫下，籽粒蛋白质含量较对照下降，脂肪含量较对照增加；Rose[8]报道，水分胁迫对大豆蛋白质和油分的影响，5年试验中1年在鼓粒期严重水分胁迫下造成蛋白质含量下降、脂肪含量增加；另外，3年蛋白质提高、脂肪含量下降；而降雨充足的1年无显著变化。

大豆各生育时期干旱胁迫处理蛋白质、脂肪平均含量分别见图1、图2。方差分析结果表明，蛋白质平均含量仅在鼓粒成熟期轻旱和重旱处理间达到显著差异水平，轻旱蛋白质含量（40.19%）较重旱（38.12%）提高5.4%，其他各生育期间不同干旱胁迫蛋白质含量变化不显著；各生育时期随着干旱胁迫程度的加大，蛋白质含量的变化趋势为苗期时逐渐加大，分枝期、鼓粒成熟期先增加后下降，而花荚期先下降后增加，总的趋势是为在大豆营养生长阶段干旱胁迫蛋白质含量有上升的趋势，在生殖生长阶段干旱胁迫有下降的趋势。脂肪平均含量也仅在花荚期对照和重旱处理间达到显著差异水平，重旱处理脂肪含量（22.99%）较CK（21.97%）提高4.6%，其他各生育期间不同干旱胁迫脂肪含量变化不显著；各生育时期随着干旱胁迫程度的加大脂肪含量都有升高的趋势。本试验进一步证明和补充万超文等[7]和Rose[8]的报道结果。

2.2 干旱胁迫对大豆产量的影响

由表2可以看出，各生育时期干旱胁迫对大豆干物质积累均有影响，但影响效果不同。苗期轻度干旱胁迫有利于植株各部位干物质的积累，重度干旱胁迫各部位干物质的积累则有所降低，但方差分析结果表明，苗期干旱胁迫对大豆产量的影响达不到显著差异水平。分枝期随着干旱胁迫程度的加大，根、茎、籽粒的干物重以及经济系数都呈下降的趋势，对大豆产量影响达到显著差异水平，轻旱处理籽粒干物重（51.44 g）较CK（59.93 g）减产14.2%，重旱处理（42.19 g）较CK减产29.6%。花荚期与鼓粒成熟期随着干旱胁迫程度的加大根、茎、籽粒的干物重以及经济系数也都呈下降的趋势，生育期间各处理对大豆产量的影响同样达到显著差异水平；花荚期轻旱处理籽粒干物重（52.69 g）较CK减产12.1%，重旱处理（13.2 g）较CK减产达78.0%；而鼓粒成熟期轻旱处理籽粒干物重（42.70 g）较CK减产28.8%，重旱处理（10.16 g）较CK减产达83.0%。各生育期干旱胁迫对大豆产量影响程度为鼓粒成熟期>花荚期>分枝期>苗期，特别是鼓粒成熟期和花荚期严重干旱处理大豆产量基本绝收。

3 结论与讨论

各生育期干旱胁迫蛋白质平均含量仅在鼓粒成熟期轻旱和重旱处理间达到显著差异水平，脂肪平均含量也仅在花荚期对照和重旱处理间达到显著差异水平。大豆蛋白质含量在营养生长阶段干旱胁迫呈上升的趋势，在生殖生长阶段呈下降的趋势，而大豆脂肪含量在各生育阶段干旱胁迫都有升高的趋势。这与万超文等[7]、Rose[8]鼓粒期严重水分胁迫下试验结果一致，与王芳[5]、张敬荣等[6]鼓粒期水分胁迫下蛋白质含量升高、脂肪含量下降的结果相反。大豆各生育期干旱胁迫除苗期轻旱处理产量有所增加外，其他各生育期干旱处理都显著降低了大豆的产量，特别是花荚期、鼓粒成熟期重旱处理减产幅度分别达78.0%、83.0%（基本绝收）。各生育期干旱胁迫对大豆产量影响程度表现为鼓粒成熟期>花荚期>分枝期>苗期。这与闫春娟等[3]研究结果（干旱引起的减产程度表现为结荚期>开花期>营养生长期）及韩晓增等[9]研究结果（在干旱条件下，不同生育期处理产量损失大小结果为鼓粒期>荚期>花期>营养生长期）基本一致。

4 参考文献

[1] 孙洪亮，孙月丽，孙晓丽.安徽淮北地区大豆长期低产原因反对策[J].中国种业，2009（6）：27-28.

[2] 李轶群.淮北地区大豆生产現状与高产栽培对策[J].安徽农学通报，2011，17（10）：112-113.

[3] 闫春娟，韩晓增，宋书宏，等.水钾耦合对大豆产量及品质的影响[J].中国油料作物学报，2009，31（3）：359-364.

[4] 任红玉，付薇，崔振才，等.大豆品质与水分动态变化的关系[J].东北农业大学学报，2008，39（1）：1-5.

[5] 王芳.干旱胁迫对大豆产量及品质性状的影响[D].大庆：黑龙江八一农垦大学，2006.

[6] 张敬荣，高继国，李辰仁，等.开花至鼓粒期干旱对大豆籽粒化学品质的影响[J].大豆科学，1996，15（1）：85-90.

[7] 万超文，李舒凡.持续水分胁迫对大豆鼓粒期抗旱性及籽粒品质的影响[J].植物遗传资源科学，2000，1（2）：9-14.

[8] ROSE I A.Effect of moisture stress on the oil and protein components of soybean seeds[J].Australian Journal of Agricultural Research，1988，39（2）：163-170.

[9] 韩晓增，乔云发，张秋英，等.不同土壤水分条件对大豆产量的影响[J].大豆科学，2003，22（4）：269-272.endprint