不同年份气象因子对夏大豆生长及产量的影响

任海红 郭丰辉 刘小荣 任小俊 赵晶云 吕新云 马俊奎

（山西农业大学经济作物研究所，太原 030031）

大豆起源于中国，是世界上重要的油料作物和高蛋白粮饲兼用作物。1996 年我国成为大豆净进口国，之后进口数量持续增加，2020 年大豆进口数量为1.0033 亿t，进口大豆数量占总消费量的84%[1]。面临人多地少的国情，只有提高单产才能提升我国大豆自给率，降低对进口大豆的依存度[2]。

大豆单产及产量构成因素的形成不仅取决于品种和栽培措施，而且受到光照时数、气温、降水量等气象因子的影响[3]。随着CO2等气体排放引起的温室效应加剧，全球气候变暖对农业生产产生了重要影响[4]。近年来，症青现象时有发生[5-7]，严重时甚至造成大豆绝产[8]，成为发展大豆生产的一大障碍。梁家铭等[9]研究发现结荚初期持续7d 的模拟干热浪胁迫可导致大豆症青，可见气候变化对大豆生产的影响很大[4]，此方面研究主要集中在气候对大豆平均产量[10]、生育期[11]、品质[12]等的影响方面。这些研究以多个大豆材料为研究对象，而研究某一大豆品种对天气变化的响应方面的报道相对较少[13-14]。研究气象因子对单一大豆品种生长发育及产量构成的影响，更能直观了解大豆如何应对天气变化，以便在极端天气来临之前，采取正确的防控措施，减少自然灾害对大豆生产造成的损失，具有重要的实践和指导意义。

本研究于2018-2022 年以冀豆12 为材料，在相同田间管理条件下，同一试验地轮换种植，调查大豆生长及产量表现，综合分析了不同年份生育期间光、温、水等气象因子对大豆生长及产量的影响，揭示影响该区域大豆产量的主要气象因子，以期遇到极端天气时，可以及早预防、减少损失，为大豆高产稳产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料冀豆12 号由河北省农林科学院粮油作物研究所选育而成[15]，2002 年通过国家审定，现为黄淮海地区多点鉴定北组对照品种。

1.2 试验方法2018-2022 年每年6 月下旬将供试材料种植于山西农业大学经济作物研究所汾阳市试验地。该试验地区属温带大陆性季风气候，全年无霜期180d 左右，年平均降水量419.8mm，年平均日照时数2389.5h，年平均气温10.7℃。试验地土壤为黏壤土。种植密度22.5 万株/hm2，6 行区，行距0.5m，株距9cm，小区面积144m2。同一块试验地轮流种植，前茬为玉米，年际间田间管理一致。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 大豆生育期及产量构成因素参照《大豆种质资源描述规范和数据标准》[16]记载播种期、出苗期、开花期、成熟期，并于大豆成熟期随机选取小区内连续的10 个植株，对株高、结荚高度、主茎分枝数、单株有效荚数、单株粒重和百粒重进行室内考种，将小区植株全部收获记产。

1.3.2 气象数据月平均气温、月总降水量、月总日照时数来源于汾阳市气象局。

1.3.3 统计分析数据经Microsoft Excel 2010 软件整理，并用SPSS18.0 进行相关性和显著性分析。

2 结果与分析

2.1 气温及其对大豆生长的影响从表1 中可知，2018-2022 年6 月平均气温为24.4℃，2022 年最高，为25.9℃，年际间变异系数为3.66%。7 月平均气温为24.8℃，2019 年最高，为25.8℃，变异系数为4.27%。8 月平均气温为23.5℃，2018 年最高，为24.8℃，变异系数为3.62%。9 月平均气温为18.0℃，2021 年最高，为19.1℃，变异系数为4.53%。10 月 平 均 气 温10.7℃，2020 年、2021 年 最 高，均为10.8℃，变异系数为1.03%。从总体上看，2018-2022 年6-10 月年际间月平均气温变化不大，变异系数都低于5%。

表1 2018-2022 年大豆生育期间月平均气温

从大豆的整个生育期看，6 月为出苗期，2018-2022 年6 月气温较高且变幅不大，气温高有利于大豆出苗整齐一致；7 月为苗期，年际间气温变幅稍大，气温过低过高都不好，合适的气温易形成壮苗；8 月为开花结荚期，气温变幅不大，大豆开花授粉的适宜温度为20～25℃，超过35℃雄蕊就会死亡[17]，易造成落花，当低于13℃时大豆停止开花；9月为结荚鼓粒期，遇上持续高温和干旱天气，会使胚珠败育形成秕荚[18]，此时昼夜温差大，有利于籽粒充实、增加粒重；10 月为成熟期，2018-2022 年10月气温相差不大，对大豆的成熟、收获较为有利。

2.2 月总降水量及其对大豆生长的影响从表2 中 可 知，2018-2022 年6 月 的 月 总 降 雨 量 平 均为29.2mm，2021 年 最 高，为37.1mm，变 异 系 数 为30.38%。7 月的月总降雨量平均为112.7mm，2022年最高，为239.5mm，变异系数为76.48%，变幅较大。8 月的月总降雨量平均为132.7mm，2020 年最高，为226.6mm，变异系数为59.86%。9 月的月总降雨量平均为63.0mm，2021 年最高，为122.6mm，变异系数为72.37%，变幅也较大。10 月的月总降雨量平均为70.8mm，2021 年最高，为228.4mm，变异系数为131.46%，变幅最大。从总体上看，2018-2022 年6-10月份年际间月总降水量变化非常明显，变异系数在30.38%～131.46%之间。尤其2021 年10 月遭受暴雨袭击，降水量远高于常年此月份。

表2 2018-2022 年大豆生育期间月总降水量

从大豆的整个生育期看，6 月为出苗期，2018-2022 年6 月的月总降雨量变幅不大，播种前都灌溉浇水，墒情好，对出苗影响不大。7 月为苗期，最多月总降水量为2022 年的239.5mm，但苗期适度干旱利于蹲苗，形成壮苗。开花至鼓粒期是大豆的水分临界期，8 月为大豆开花结荚期，2018-2022 年8 月的月总降雨量变幅不太大。开花到结荚期耗水占总耗水量的22%[19]，相对湿度为70%～90%时[18]，利于开花结荚，否则易造成落花落荚。9 月为结荚鼓粒期，2018-2022 年9 月的月总降雨量变幅较大。结荚到鼓粒期耗水占总耗水量的24.7%[19]，降雨多利于结荚鼓粒，否则易造成落荚秕粒。10 月为成熟期，2018-2022 年10 月的月总降雨量变幅最大，此时为大豆成熟期，降雨多会造成贪青晚熟，对大豆的成熟、收获不利。特别是2021 年10 月遭受暴雨袭击，月总降雨量高达228.4mm，造成涝害，严重影响大豆成熟。

2.3 月总日照时数及其对大豆生长的影响表3 显示，2018-2022 年6 月的月总日照时数平均为251.7h，2020 年最高，为337.1h，变异系数为21.35%。2018-2022 年7 月的月总日照时数平均为233.8h，2020 年最高，为327.8h，变异系数为23.76%，在5 个月中变幅最大。2018-2022 年8 月的月总日照时数平均为198.4h，2019 年最高，为219.6h，变异系数为18.56%。2018-2022 年9 月的月总日照时数平均为197.8h，2022 年最高，为240.8h，变异系数为16.9%。2018-2022 年10 月的月总日照时数平均为171.9h，2018 年最高，为217.4h，变异系数为16.06%。总体上看2018-2022 年 6-10 月的月总日照时数变幅较大，变异系数为16.06%～23.76%。

表3 2018-2022 年大豆生育期间月总日照时数

从大豆的整个生育期看，6 月为出苗期，2018-2022 年6 月日照时数变幅较大，但日照时数对出苗没有直接影响[19]。7 月为苗期，2018-2022 年7 月日照时数变幅最大，日照时数长易形成健壮苗。8 月为开花结荚期，2018-2022 年8 月日照时数变幅不大，日照时数长，光照充足有利于大豆花芽分化，否则易造成落花落荚。2018-2022年9月日照时数变幅不大，此时为大豆结荚鼓粒期，日照时数长利于结荚鼓粒，否则造成落荚秕粒。10 月为成熟期，2018-2022 年10 月日照时数变幅最小，此时为大豆成熟期，日照时数短不利于光合产物的积累，特别是2021 年日照时数最少，为144.9h，不利于大豆成熟收获。

2.4 2018-2022 年冀豆12 生长及产量表现

2.4.1 全生育期从表4 可以看出，2018-2022 年冀豆12 全生育期最长可达112d，最短95d，达到极显著水平。5 年间从大豆出苗到开花天数变化不大，年际间仅1d 之差。可见，生育期长短主要取决于开花至成熟时间的长短，年际间差异最大可达18d，达到极显著水平，这段时间的长短会随着气温、降水量和日照时数的变化而变化。

表4 2018-2022 年冀豆12 生育期的影响

2.4.2 产量及重要农艺性状从表5 可以看出，2018-2022 年冀豆12 株高、底荚高度、有效分枝数、单株有效荚数、单株粒重、百粒重和产量会随着不同年份间天气的变化而变化。单株有效荚数是影响大豆产量的一个重要因素，表5 中2018-2022 年冀豆12 的单株有效荚数分别为：27.9 个、43.1 个、39.8 个、23.8 个和34.7 个，年际间差异达到极显著水平，单株有效荚数越多相应产量就越高，2018-2022 年冀豆12的每hm2产量分别为2718.0kg、3519.0kg、3376.5kg、2254.5.0kg 和2878.5kg，除2019 年、2020 年之间产量差异不显著以外，其他年际间存在极显著差异。百粒重也是影响大豆产量的又一重要因素，百粒重引起的产量波动约占大豆产量的3.1%[20]。百粒重的大小一般由品种本身特性决定，但也受气温、降水量和日照时数等气象因子的影响[10]。从表5 可 知：2018-2022 年 冀 豆12 的 百 粒 重 分 别为23.1g、24.2g、23.4g、25.0g 和25.0g，2021 年、2022 年百粒重最大。

表5 2018-2022 年冀豆12 产量及产量性状的影响

2.5 2018-2022年冀豆12农艺性状与生育期月平均气象因子的相关性分析大豆生育期间的温度、降水量、日照时数对大豆生育期和产量起着重要作用，通过对冀豆12 主要农艺性状与气象因子相关性分析（表6）可知，产量与单株粒重、单株有效荚数呈极显著正相关，这与刘正学等[21]的研究结果一致。生育期与10 月总日照时数呈极显著负相关，10 月份正值大豆成熟期，光照充足有利于成熟。百粒重与生育期呈显著正相关，这与郑天琪等[20]的研究结果相同，说明同一品种，生育期长对百粒重的增加起了一定的作用。从表6 中还发现，6-10 月份的月总降雨量与当月总日照时数呈负相关关系，虽然未达到显著水平，但可以看出降水量与日照时数变化是相反的，一般情况下降水量偏少，日照时数增加；降水量偏多，日照时数减少，这与李智[10]的结果是相同的。

表6 冀豆12 农艺性状与生育期气象因子的相关性分析

2.6 2018-2022年冀豆12农艺性状与开花前后气象因子的相关性分析开花期标志着大豆由营养生长转向生殖生长与营养生长并进的时期。由表4 可以看出不同年份天气对大豆营养生长进程影响不大，主要是对生殖生长产生影响。将气象因子分为开花前后两段，从表7 可以看出，开花前气象因子与产量等性状相关性不显著，开花后气象因子有的与产量等性状呈显著或极显著相关。开花后总平均气温与单株有效荚数、单株粒重、产量呈显著负相关关系，也就是太高的温度对大豆开花结荚不利，花荚期高温干旱能造成大豆症青[9]，甚至绝产[8]。开花后总降雨量与生育期呈极显著正相关关系，即开花后降雨越多生育期越长。全生育期总降雨量与百粒重呈显著正相关关系，尤其是大豆结荚鼓粒期需水量最大，但降雨多，光照会减少，适量雨水与充足的光照，才有利于大豆产量的提高。

表7 冀豆12 农艺性状与开花前后气象因子的相关性分析

3 结论与讨论

分析2018-2022 年大豆生育期间的温度、降水量、日照时数3 个气象因子，发现5 年间平均气温变幅不大，变异系数都低于5%。而降水量与日照时数变化是相反的，一般情况下降水量偏少，日照时数增加；降水量偏多，日照时数减少[10]。只有当温度、降水量、日照时数的变化与大豆生长发育的需求一致时，才有利于大豆的生长发育，实现高产。

3.1 气象因子对生育期的影响生育期长短主要取决于开花到成熟时间的长短，因此，大豆生长中后期的天气条件对生育期的影响较大。5 年间，2018年大豆生育期最短，与生育后期降雨量最少，日照时数最长有关。2018 年8-10 月降雨量仅103.4mm，日照时数却达到最大595.6h。而2021 年大豆生育期最长，与生育后期降雨量最多，日照时数最短有关。2021 年8-10 月降雨量多达430.4mm，是2018年的4 倍多，日照时数最少为530.6h，比2018 年少65.0h。因此，大豆生育后期降雨量和日照时数对生育期长短起关键作用。后期日照时数少，降雨量多，造成贪青晚熟，非常不利于大豆成熟，进而使大豆生育期延长。

3.2 气象因子对产量性状的影响对于同一品种，在相同栽培条件下，大豆产量由不同的天气条件决定。大豆生育期间的气温、降水量、日照时数是影响大豆产量的主要因素，尤其是从开花期到成熟期阶段，降水量、日照时数的影响非常明显[10]。2019年冀豆12 的产量最高，达到3519.0kg/hm2，这与当年的天气条件有极大关系。2019 年8-10 月气温51.5℃，5 年中最低；降雨量236.1mm，5 年中排名第4 位，降雨量不多，但每月降雨量比较均匀，没有出现缺水或雨量过大的现象；日照时数595.3h，5 年中排第2 位，比第1 位仅低0.3h，而且每月日照时数比较均匀。日照时数长，利于叶片光合作用，积累光合产物。2020 年冀豆12 的产量较高，5 年中排第2 位，达 到3376.5kg/hm2。2020 年8-10 月 气 温51.5 ℃，与2019 年相同；降雨量258.9mm，5 年中排第3 位，降雨量不少，但每月间分布不均匀，8 月份降雨量226.6mm，9 月份降雨量28.3mm；日照时数579.0h，5 年中排第3 位。因此，本地区冀豆12 获得丰产的气候条件大致为：生育期间气温101.8℃，总降雨量330.1mm，总日照时数1047.2h。即大豆生长期适宜的气温、均匀充足的光照、均匀适中的降雨量，无极端天气，是获得高产的关键因素。