遮阴对10个菜用大豆品种农艺性状、产量和硝态氮代谢的影响

檀舒霞,赵桃弟,杨 豪,宁可君,刘 丽,何庆元,黄守程,舒英杰,*

(1.安徽科技学院 农学院,安徽 凤阳 233100; 2.安徽省石台县乡村振兴局,安徽 石台 245100)

菜用大豆是指在鼓粒足期(R6)至初熟期(R7)豆荚鼓粒饱满,适于在荚色、籽粒呈翠绿色时进行采收的大豆类型,属于特用大豆。菜用大豆富含蛋白质、脂肪、游离氨基酸、维生素、植物纤维和各种矿物质养分,在调节膳食结构、改善人体营养上有重要作用[1]。在种植业产业结构调整中,菜用大豆凭借较好的经济效益,种植面积越来越大。为了提高自然资源利用率,不与粮食作物争地,菜用大豆一般以间套作为主[2-3]。

大豆为喜光作物。研究表明,大豆在间套作时会发生避阴反应,具体表现为叶片光合能力下降,植株茎秆过度伸长、变细,甚至出现茎秆藤蔓化现象,茎秆机械强度降低,易倒伏,从而引起大豆产量的降低和品质的下降[3-4]。间套作大豆的减产幅度受遮阴程度、大豆品种和遮阴时期等因素的影响[5-7]。遮阴对大豆形态性状和产量的影响备受关注,学者已从遮阴程度、特定遮阴时期(苗期和鼓粒期等)、大豆品种的耐阴性等角度进行了一系列研究[8-9],还筛选出可用于评价大豆耐阴性的株高、最低结荚高度、结荚期生物产量、单株荚数、单株粒数、单株粒重和百粒重等农艺性状指标[10];但是,针对不同时期遮阴对菜用大豆品种农艺性状、产量、氮代谢相关酶活性的研究较少。为此,本试验特选用江淮地区种植的10个菜用大豆品种,分别在四叶期和初花期进行遮阴处理,分析遮阴对菜用大豆农艺性状、产量,以及氮代谢的影响,比较不同菜用大豆品种的耐阴能力,以期筛选出适合与高秆作物间套作的菜用大豆品种,并为选育耐阴菜用大豆品种提供理论依据与参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试的10个菜用大豆品种均为作者课题组所收集的大豆种质资源,具体地:翠绿玉、绿宝石2个品种收集于江西新余,淮鲜豆5号、淮鲜17-08收集于江苏淮安,辽鲜1号收集于辽宁沈阳,开鲜3号、日本青、SP-16收集于辽宁开原,沪宁95-1收集于上海,台湾292收集于台湾。试验材料于2020年4月种植于安徽科技学院种植科技园。

1.2 试验设计

采用双因素(遮阴时期、品种)随机区组试验。每个小区的面积7 m2(2 m×3.5 m),每个处理重复3次。大豆种植时,株距10 cm,行距40 cm,田间管理同常规。分别在4叶期和初花期用50%透光率的遮阳网对10个品种的菜用大豆进行遮阴处理(分别简记为V、R),以不遮阴为对照(CK)。于鼓粒足期测定相关指标。

1.3 测定方法

农艺性状指标:每个重复随机选有代表性的5株测定株高、主茎节数、分枝高度、结荚高度,具体考查方法和标准参照《大豆种质资源描述规范和数据标准》[11],取5株的平均值作为该性状的观测值。

产量性状指标:每个重复随机选5株测定单株荚数、有效荚数、单株粒数、单株鲜荚重、百粒鲜重,取5株的平均值作为该性状的观测值。测算小区鲜荚重。

1.4 数据分析

将测定的相关指标数值转换为隶属函数值,通过综合隶属函数法评价不同菜用大豆品种的耐阴性。

X=VCK-(V4+V1)/2;

(1)

X=(V4+V1)/2-VCK;

(2)

μ(X)=(X-Xmin)/(Xmax-X);

(3)

μ(X)=(Xmax-X)/(Xmax-Xmin)。

(4)

式(1)～(4)中:VCK、V4、V1分别表示该品种在CK、V、R处理下该指标的观测值,Xmin和Xmax分别表示某性状下各个品种得分的最小值和最大值。

用Excel 2013软件对数据进行整理;用DPS 9.05软件进行方差分析,对有显著(P<0.05)差异的,采用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同处理对菜用大豆部分农艺性状的影响

总的来看,遮阴处理下,某些菜用大豆品种的株高、结荚高度、分枝高度较CK显著增高(表1),且V处理下上述指标的增幅比R处理要大;但各品种的主茎节数在不同处理下均无显著差异。总体上,与CK相比,遮阴处理下开鲜3号的株高、分枝高度、结荚高度增幅最小。从绝对数值来看,V处理下,开鲜3号的株高、分枝高度、结荚高度分别比CK增加6.90、0.42、0.55 cm;R处理下,分别增高3.50、0.27、0.16 cm。

表1 不同处理对各品种菜用大豆农艺性状的影响Table 1 Effects of different treatments on agronomic characters of vegetable soybean variaties

2.2 不同处理对菜用大豆产量性状的影响

总的来看,遮阴处理下,某些菜用大豆品种的单株荚数、单株鲜荚重、有效荚数、单株粒数、百粒鲜重和小区鲜荚重均会显著降低(表2),且V处理下的降幅要大于R处理。与CK相比:在遮阴处理下,翠绿玉的单株荚数降幅最小,R和V处理下分别下降9.52%和23.80%;淮鲜17-08的单株荚鲜重降幅最小,R和V处理下分别下降3.50%和3.94%;绿宝石的有效荚数和单株粒数降幅最小,R和V处理下有效荚数分别降低14.28%和13.27%,单株粒数分别降低19.26%和17.53%;翠绿玉的小区鲜荚重降幅较小,R和V处理下分别降低16.35%和34.25%。与CK相比,V处理下各菜用大豆品种的百粒鲜重均显著降低,但R处理下并无显著差异。

表2 不同处理对各品种菜用大豆产量性状的影响Table 2 Effect of different treatments on yield traits of vegetable soybean varieties

2.3 不同处理对菜用大豆根系氮代谢的影响

表3 不同处理对各品种菜用大豆根系氮代谢的影响Table 3 Effects of different treatments on root nitrogen metabolism of vegetable soybean varieties

遮阴处理会显著降低某些菜用大豆品种根系的NR活性,R处理下的降幅整体小于V处理。遮阴处理下,与CK相比,日本青根系的NR活性降幅最小,R和V处理下分别降低了8.52%和8.45%,绿宝石的降幅最大,在V和R处理下分别降低了67.20%和54.47%。

2.4 各菜用大豆品种耐阴性的综合评价

表4 各菜用大豆品种的综合隶属函数值Table 4 Comprehensive membership function values of ten vegetable soybean varieties

3 讨论

3.1 遮阴对大豆农艺性状、产量性状的影响

3.2 不同时期遮阴对大豆生长的影响

间作和套作下,大豆被遮阴的生育时期不同,其对大豆生长发育和产量的影响也不一样。前人研究表明,前期遮阴对大豆生长发育的影响较大。王一等[5]研究表明,出苗至始花期和出苗至盛花期遮阴的主茎长/茎粗比值增幅显著大于始花期至完熟期和盛花期至完熟期遮阴,第一节间长度、主茎节数等主茎形态性状受前期遮阴的影响程度显著大于后期遮阴,后期遮阴对分枝数量的影响更大。黄其椿等[14]研究表明,大豆三叶期前开始遮阴较初花期后开始遮阴对大豆单株荚数、粒数、产量等的影响更大。本研究表明,遮阴处理下,菜用大豆的单株荚数、单株鲜荚重、有效荚数、单株粒数、百粒鲜重和小区鲜荚重均会有不同程度的下降,其中,于初花期进行遮阴处理的降幅要小于在四叶期进行遮阴处理的,说明前期遮阴对菜用大豆生长的影响较大,推测可能是因为其不利于光合产物的积累,从而最终影响产量。

3.3 大豆耐阴性评价

总的来看,于四叶期或初花期进行50%遮阴对菜用大豆的生长发育、产量和氮代谢均有显著影响,具体表现为株高、结荚高度、分枝高度和根系硝态氮含量增高,但产量和根系硝酸还原酶活力降低。在供试的10个菜用大豆品种中,淮鲜17-08、开鲜3号、淮鲜豆5号、翠绿玉等4个菜用品种的耐阴性较强,适宜与高秆作物间套作栽培。