行株距对夏大豆干物质积累、光合特性及产量的影响

李长红

（驻马店市农业综合行政执法支队，河南 驻马店 463000）

大豆起源于我国，目前国内大豆供不应求，主要依赖进口[1-2]。黄淮海区是我国大豆的主要生产区域，生产的大豆具有蛋白质含量高的特点，其种植方式多样[3]。通过种植方式的调节能够协调大豆群体内通风透光性状，有益于大豆单株的生长发育，是对最终产量产生作用的重要因素之一[4]。株距与行距的改变对大豆个体在空间的分布及生长发育产生影响，可以改善大豆生长发育空间均匀度，降低了肥、水、光、热资源的浪费[5]。

前人研究已证实，大豆产量既与行距密切相关，又会受到株距的影响，行距与株距的空间变化可提高大豆空间的均匀性，直接影响产量的形成[6]。焦浩等[7]研究发现，濉科998种植密度最佳为22.5万株/hm2，行距40 cm、株距11 cm或者宽窄行20～40 cm、株距14.8 cm的种植方式，可使大豆的空间分布更趋合理，益于改良生育后期透光通风条件，植株之间透光通风性好，让植株上中下均可接受良好光照，使大豆单株发育健壮。李丽等[6]研究表明，在同一大豆密度条件下，适当减小行距、增加行数，扩大株距，大豆单株生长发育过程中长势更旺，更能挖掘出大豆品种的产量潜力。彭姜龙[8]采取灰色关联度及田间试验方法研究了8个夏大豆品种产量与主要农艺性状的相关性，结果表明，等行距条件下大豆叶面积指数（LAI）、叶绿素含量（SPAD值）及光合速率（Pn）随行距的缩小、株距的扩大而增大，宽窄行种植大株距处理的LAI、SPAD值、Pn均较高；而刘丽君等[9]通过密植窄行平播研究大豆干物质累积规律时发现，在22.0万~45.0万株/hm2范围内，密植窄行可增加大豆群体的产量潜力，但过密倒伏严重，产量降低，密植窄行没有改变大豆群体LAI消长动态，而显著提高了大豆生育前期冠层的光截获率。何景新等[10]采用不同宽窄行方式研究了大豆的生长发育、光合利用及产量，结果表明，50∶20宽窄行种植模式增加了株间距，透光通风性能好，有益于大豆叶片伸展，提升了光合利用率，鼓粒加快，产量得以提高。

构建合理的群体结构有益于大豆群体内气体的交换和对光能的有效利用，从而提高夏大豆产量，在一定密度范围内，适宜行株距已成为调节夏大豆群体合理分布的主要措施与手段[11-13]。目前众多学者关于大豆种植方式的研究多集中在农艺性状、产量、种植密度等方面[3,7]，而河南省固有生态区有关行株距变化对夏大豆干物质积累、光合特性及产量的影响研究甚少，大豆的种植生产中还存在较多问题，尤其是大豆机械化播种时行距和株距的配置方式将会对大豆产量构成因子及产量潜力的挖掘产生重要影响。

本试验通过研究行株距变化条件下夏大豆干物质积累动态、光合特性及产量性状有关指标变化的差异，探讨不同行株距（等行距和宽窄行）种植方式对河南省夏大豆高产高效生产的影响机制，以期为探明河南省大豆生产的行株距合理变化范围，为大豆机械化播种调节适宜的行距和株距提供依据和技术支撑。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2020年在河南省驻马店市农业农村局试验地进行。试验地前茬作物为小麦，地势较为平整，土壤肥力属于中上等水平，质地属于黏壤类型，0~20 cm耕层土壤养分：有机质含量为16.41 g/kg，全氮含量为7.29 g/kg，碱解氮含量为68.62 mg/kg，有效磷含量为32.55 mg/kg，有效钾含量为83.06 mg/kg。

1.2 试验材料

供试大豆品种为河南省农业科学院经济作物研究所选育的郑1307。

1.3 试验设计

试验共设置5个处理，即T 1.等行距，行距30.0 cm，株距18.4 cm；T 2.等行距，行距40.0 cm，株距13.8 cm；T 3.等行距，行距50.0 cm，株距11.1 cm；T 4.宽窄行，宽行40.0 cm、窄行30.0 cm，株距15.8 cm；T 5.宽窄行，宽行50.0 cm、窄行40.0 cm，株距12.3 cm。采用随机区组排列设计，3次重复，行长6 m，8行区，T 1、T 2、T 3、T 4、T 5处理小区面积分别为14.4、19.2、24.0、16.8、21.6 m2，各处理种植密度均为18.0万株/hm2，T 2处理为当地常规种植。2020年6月12日人工开沟播种，每穴3粒，出苗后定苗成1株，播种前施大豆专用复合肥（氮磷钾总养分≥45%，N︰P2O5︰K2O=15︰15︰15，史丹利化肥股份有限公司生产）450 kg/hm2。管理同当地大田生产措施。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 单株干物质指标测定 在大豆分枝期、开花期、结荚期、鼓粒期、成熟期选取株型大小、生长势基本相同的植株，每次取样5株，经过105℃杀青0.5 h后，放置于干燥箱内65℃烘干至恒质量，再称量单株干物质质量。

1.4.2 光合特性测定 采取打孔称重法[4]测定大豆叶面积，用直径2 cm单孔打孔器对大豆叶片打孔取样，每株取样10次，用天平称取10次圆形叶片的鲜质量，求其平均值。

其中，r为打孔器的半径；S1、S2分别为T1、T2时间测定的叶面积，T2-T1为间隔的天数。

1.4.3 叶绿素相对含量（SPAD值）测定 采用便携式叶绿素仪SPAD-502PLUS选择晴好天气，于10：00—14：00间选取生长势基本一致植株5株，避开叶脉每隔10 d测量上中下大豆叶片的SPAD值，求其平均值。

1.4.4 产量性状测定 成熟后每小区连续选取植株10株进行室内考种，测定株高、底荚高、单株有效分枝、单株荚数、单株粒数、单株粒质量。收获中间2行脱粒自然风干后测量产量。

1.5 数据分析

试验数据采用Excel 2003和SPSS 11进行分析与处理。

2 结果与分析

2.1 夏大豆行株距变化对干物质积累的影响

植株干物质积累量是大豆产量建成的物质基础，种植方式对大豆植株干物质积累均可产生一定影响[14]。由图1可知，随生育进程的推进，不同行株距变化对大豆干物质积累的影响呈现先增加后降低的趋势，不同生育时期差异均达显著水平，生育前期干物质积累缓慢，开花后随着荚的出现，营养生长迅速向生殖生长转变，干物质积累快速增长，鼓粒后期干物质积累增长渐缓，至成熟期时干物质积累量略有降低，究其原因可能与后期叶柄、叶片逐渐脱落相关[15]。分枝期干物质积累量变幅为1.64~2.67 g/株，等行距处理随着行距的增大、株距的缩小植株干物质积累量呈现降低趋势，而宽窄行处理随着行距的增大、株距的缩小植株干物质积累量呈现增加趋势，T 1、T 5处理比T 2处理当地常规种植干物质积累量分别增加了14.59%、10.73%，T 3、T 4处理比T 2处理干物质积累量分别降低了9.01%、29.61%，宽窄行T 4处理干物质积累量最低，宽窄行种植时缩小行距增大株距配置可能降低了光合利用效率，不利于干物质的积累。开花后随着植株个体的增长，干物质积累量迅速增加，鼓粒期达到高峰值后又缓慢降低，植株干物质积累量等行距处理随着行距的增加、株距的缩小呈现先升高后降低趋势，宽窄行种植宽行距低株距更有利于干物质的积累，鼓粒期干物质积累量表现为处理T 2＞T 5＞T 3＞T 4＞T 1，成熟期时干物质积累量又表现为处理T 3＞T 5＞T 2＞T 4＞T 1，成熟期宽行距短株距处理更有益于生育后期干物质的积累，使干物质向籽粒中转移，成熟期干物质积累量T 1、T 4处理比T 2处理当地常规种植分别降低11.27%、8.35%，T 3、T 5处理比T 2处理分别增加了8.30%、5.78%。说明本试验条件下等行距增大行距、缩小株距，可使植株个体间资源的竞争降低，宽窄行种植提高了群体植株个体间的通透性，促进了大豆单株的生长发育，有利积累更多的干物质。

2.2 夏大豆行株距变化对叶面积指数（LAI）的影响

叶面积指数（LAI）可以用来评价大豆群体光合利用效率的高低，大豆产量在一定群体范围内随叶面积指数提高而增加[14]。从图2可以看出，夏大豆叶面积指数（LAI）随生育进程的推进呈现抛物线曲线变化趋势，叶面积指数（LAI）出苗后15 d开始逐渐增加，55 d时达最大值，后又迅速下降，这与生育后期叶片变黄脱落叶面积降低密切相关，生育前期叶面积指数（LAI）对行株距变化的反应不明显，出苗25 d后差距逐渐加大，等行距和宽窄行种植叶面积指数（LAI）随着行距的增加、株距的降低呈现下降趋势，总体表现为T 4＞T 5＞T 1＞T 2＞T 3。叶面积指数（LAI）出苗后55 d T 1、T 4、T 5处理比T 2处理当地常规种植分别增加14.42%、16.14%、12.23%，T 3处理较T 2处理降低3.61%；出苗后75 d乳熟期T 1、T 4、T 5处理比T 2处理当地常规种植分别增加了4.52%、17.51%、11.30%，T 3处理较T 2处理降低9.04%。说明宽窄行处理夏大豆叶面积指数（LAI）明显高于等行距处理，生育后期等行距处理夏大豆叶面积指数（LAI）下降速度远高于宽窄行处理，可能由于宽窄行处理使大豆植株的分布趋于更加完善，能够合理利用自然空间，田间透光通风性更加畅通，叶片持绿时间更长，有益于夏大豆叶片的茁壮生长，增加土壤的有效利用面积。

2.3 夏大豆行株距变化对叶绿素相对含量（SPAD值）的影响

叶绿素是影响夏大豆叶片光合速率的关键内在因素之一，叶绿素含量在一定条件下与光合速率呈正相关性，其含量的高低可作为衡量光合器官对夏大豆籽粒充实及贡献大小的关键依据[14-16]。由图3可知，叶绿素相对含量（SPAD值）与叶面积指数（LAI）变化趋势基本相同，随生育进程的推进呈现抛物线曲线变化趋势，叶绿素相对含量（SPAD值）在出苗后15 d开始逐渐增加，55 d达最大值后又缓慢下降。出苗后15～35 d等行距种植处理随着行距的增加、株距的降低叶绿素相对含量（SPAD值）呈现先升高后降低趋势，出苗后45～75 d则呈现出逐渐降低趋势，宽窄行种植处理叶绿素相对含量（SPAD值）随着行距的增加、株距的降低而呈现降低趋势，叶绿素相对含量（SPAD值）基本表现为T 4＞T 5＞T 1＞T 2＞T 3，这与叶面积指数（LAI）变化表现基本一致。出苗后55 d叶绿素相对含量（SPAD值）达最大值时T 1、T 4、T 5处理比T 2处理当地常规种植分别增加1.17%、3.03%、1.23%，T 3处理较T 2处理降低5.26%；出苗后75 d叶绿素相对含量（SPAD值）T 1、T 4、T 5处理比T 2处理当地常规种植分别增加了3.22%、9.76%、8.89%，T 3处理较T 2处理降低1.56%。说明夏大豆行距的减小、株距的增大能够增加大豆功能叶片的叶绿素相对含量（SPAD值），而宽窄行种植处理比等行距种植处理更有利于叶绿素相对含量（SPAD值）维持较高的水平，稳定时期较长，可更好地促进大豆叶片生长发育，延缓生育后期叶片衰老脱落，促进叶片进行有效的光合作用，能够进一步提高夏大豆干物质积累与籽粒的充实灌浆，为大豆产量构建奠定基础。

2.4 夏大豆行株距变化对光合势（LAD）的影响

光合势（LAD）反映了单位土地面积内大豆叶面积的持续时间，大豆群体绿色叶片面积的高低和持绿时间的长短决定了其光合势强弱，对大豆群体光合效率产生一定影响[14,16]。由图4可知，光合势（LAD）随着生育期延长呈现单峰曲线变化趋势，光合势（LAD）逐渐升高，在结荚—鼓粒期达到最高值后又快速降低，这可能与生育后期叶面积快速减小有关，光合势（LAD）也随之迅速降低，等行距和宽窄行种植处理随着行距的增加、株距的降低夏大豆光合势（LAD）基本呈现先降低后增加加的趋势，光合势（LAD）表现为T 4＞T 5＞T 1＞T 2＞T 3，这与叶绿素相对含量（SPAD值）变化趋势相一致。光合势（LAD）在结荚—鼓粒期达最大值时，T 1、T 4、T 5处理比T 2处理当地常规种植分别增加17.85%、28.99%、23.99%，T 3处理较T 2处理降低9.74%，而鼓粒—成熟期T 1、T 4、T 5处理比T 2处理当地常规种植分别增加了23.32%、38.69%、28.83%，T 3处理较T 2处理降低12.29%。结荚—鼓粒期后等行距种植与宽窄行种植处理光合势（LAD）均呈现降低趋势，但宽窄行种植处理比等行距种植处理降低速度慢，光合势（LAD）持续保持时间长，表明在一定条件下宽窄行种植处理减小行距、增大株距使植株分布更趋于合理性，田间透光通风性良好，促进个体茁壮生长，延缓了大豆叶片的衰老时间，进而维持旺盛的光合势（LAD），益于产量形成。

2.5 夏大豆行株距变化对产量性状的影响

夏大豆行株距变化对产量性状的影响如表1所示。

表1 夏大豆行株距变化对产量性状的影响Tab.1 Effects of the change of row and plant spacing on yield traits of summer soybean

夏大豆株高、底荚高、单株荚数、单株粒数、单株粒质量及产量受行株距变化的影响差异达显著水平，而单株有效分枝、百粒质量差异不明显。由表1可知，随着行距的增加、株距的缩小夏大豆植株株高、底荚高、单株荚数、单株粒数、单株粒质量及产量均呈现出降低趋势，而百粒质量等行距种植处理、单株有效分枝宽窄行种植处理则呈现出相反趋势，行距增加、株距缩小单株有效分枝增多、百粒质量有所提高，宽窄行种植处理的农艺性状及产量均高于等行距种植处理。不同行株距条件下农艺性状的变化幅度分别为株高72.7~80.5 cm、底荚高16.6~20.1 cm、单株有效分枝1.4~1.7枝、单株荚数51.1~59.5荚，单株粒数91.2~110.3粒、单株粒质量16.19~20.26 g、百 粒 质 量17.65~18.26 g，T 1、T 3、T 4、T 5处理比T 2处理当地常规种植株高分别增加了4.44%、-2.15%、8.34%、6.86%，底荚高分别增加了0.57%、-5.68%、14.20%、12.50%，单株有效分枝分别增加了6.67%、0、-6.67%、13.33%，单株荚数分别增加了3.87%、-5.89%、9.58%、4.60%，单株粒数分别增加了7.36%、-2.67%、17.72%、13.02%，单株粒质量分别增加了4.71%、-2.29%、22.27%、15.15%，百粒质量分别增加了-0.90%、0.06%、2.53%、1.63%，说明宽窄行种植处理宽行40 cm、窄行30 cm，株距15.8 cm更有利于平衡农艺性状与产量间的协同关系，单株荚数和单株粒数较多、单株粒质量较高、百粒质量较高，决定了大豆高产量的形成。产量以T 4处理最高，比等行距T 1、T 2、T 3处理分别增产18.21%、22.60%、26.10%，比宽窄行T 5处理增产6.23%，表明T 4处理宽窄行种植（宽行40 cm、窄行30 cm，株距15.8 cm）处理群体结构更有利于提高夏大豆单株生产能力，与其他行株距处理配置相比更能使夏大豆群体产量优势得以表达。

3 结论与讨论

干物质在植株内的积累规律及对器官组织中的分配直接影响最终产量形成[14]。周勋波等[15]研究表明，大豆干物质的累积因株行距差异而产生相应的变化。本试验研究表明，植株干物质积累量等行距处理随着行距的增加、株距的缩小呈现先升高后降低趋势，宽窄行种植宽行距窄株距更有利于干物质的积累，这与陈传信[14]研究结果一致，进一步证明不同行株距变化对大豆干物质积累有显著影响。赵桂范等[17]也得出相似结论，认为窄行穴播种方式大豆干物质累积量高于其他播种方式（垄上条播、垄上双条播）。

光合能力是大豆产量形成的重要基础，大豆较高的叶面积利于对光能的有效利用，适当提高LAI也是大豆增产的主要途径[18-19]。LAI直接评价大豆群体冠层郁闭的强度，适宜LAI是大豆植株高效利用光能，形成高产的关键条件[5]。前人研究指出[10]，大豆缩小行距增加株距透光通风性好，益于叶片的伸展，利于维持较高的叶面积指数（LAI），这与本试验结论相吻合。张伟等[20]也进一步验证了种植方式改变后，在空间上行距与株距分布更趋均匀，也明显影响到叶片生长发育。

已有较多研究表明，叶片内叶绿素含量的高低与光合速率、大豆产量均呈现显著相关性[21]。本试验结果表明，出苗后15~35 d等行距种植处理随着行距的增加、株距的降低叶绿素相对含量（SPAD值）呈现先升高后降低趋势，出苗后45~75 d则呈现出逐渐降低趋势，而宽窄行种植处理SPAD值随着行距的增加、株距的降低呈现降低趋势，这与陈传信[14]结论相同，本试验宽窄行的SPAD值明显大于等行距，这可能与宽窄行处理提高了大豆的通风与光照，SPAD值稳定期延长，从而维持较高水平。

大豆群体绿叶面积的大小及持绿时长对其群体的光合势强弱起决定性作用，光合势（LAD）直接影响到大豆群体光合效能的高低[14]。本试验光合势（LAD）等行距和宽窄行种植处理均随着行距的增加、株距的降低呈现逐渐降低趋势，LAD与SPAD值变化趋势相一致，表明在一定条件下宽窄行处理减小行距增大株距，能够合理利用自然空间，将使植株分布更趋于合理性，田间透光通风性良好，光合性能更趋充分，促进大豆个体茁壮生长，延缓了大豆叶片的衰老时间，进而维持旺盛的LAD，这与前人研究[14]一致。

本试验结果表明，宽窄行种植处理的农艺性状及产量均高于等行距种植处理。产量以T 4处理最高，比等行距T 1、T 2、T 3处理分别增产18.21%、22.60%、26.10%，比宽窄行T 5处理增产6.23%，表明T 4处理（宽行40 cm、窄行30 cm，株距15.8 cm）的群体结构更有利于提高夏大豆单株生产能力，更有利于平衡农艺性状与产量间的协同关系，这与陈传信等[4]研究结果相同，但与李琼等[3]结论不同，这可能与试验区域、种植措施、生态条件、本地气候、品种特性等差异所致。