种植密度和喷施乙烯利对大豆产量和品质的影响

屈洋 马雯 刘晓婷 薛玉莹 王可珍

摘要 为了解种植密度和喷施乙烯利对大豆产量和品质的影响，以提高大豆高密度种植下的产量。本试验以宝豆10号为材料，设置了4个栽培密度：22.5万株/hm2（D1）、24.0万株/hm2（D2）、25.5万株/hm2（D3）和27.0万株/hm2（D4），于大豆4～5片复叶期设置喷施清水（E0）和稀释500倍乙烯利（E1）处理，研究种植密度和乙烯利对大豆光合特性、产量和籽粒品质的影响。结果表明，较高种植密度下（D3、D4），E1处理的大豆叶片SPAD值和Pn优于E0处理；E1处理的株高、节间长较E0处理有所降低；E1处理的产量水平较E0处理分别提高6.51%和30.19%。大豆品质性状方面，喷施乙烯利对籽粒的粗蛋白含量的影响存在统计学意义（P<0.01）；种植密度对大豆籽粒粗蛋白质、粗脂肪和异黄酮含量的影响存在统计学意义（P<0.01）。综合来看，宝豆10号种植密度为27.0万株/hm2时喷施乙烯利可改善叶片的光合性能和茎秆性状，其产量最高。

关键词 种植密度；乙烯利；大豆；净光合速率；粗蛋白含量；大豆产量

中图分类号 S565.1；Q946.885   文献标志码 A

文章编号 1007-7731（2024）09-0020-05

Effects of planting density and spraying ethylene on soybean yield and quality

Abstract Understand the effects of planting density and spraying ethylene on soybean yield and quality to increase the yield of soybean under high-density cultivation. This study used Baodou 10 as the experimental material and set four cultivation densities： 225 000 plants/hm2 （D1）， 240 000 plants/hm2 （D2）， 255 000 plants/hm2 （D3）， and 270 000 plants/hm2 （D4）. Water （E0） and diluted 500 times ethylene （E1） were sprayed during the compound leaf stage of 4-5 soybean leaves to study the effects of planting density and ethylene on soybean photosynthetic characteristics， yield， and grain quality. The results showed that under higher density planting （D3， D4），the SPAD value and Pn of soybean leaves treated with E1 were better than those treated with E0; The plant height and internode length of E1 treatment decreased compared to E0 treatment; The yield level of E1 treatment increased by 6.51% and 30.19% compared to E0 treatment， respectively. In terms of soybean quality traits， the effect of spraying ethephon on the crude protein content of seeds was statistically significant （P<0.01）， while the effect of planting density on the crude protein，crude fat，and isoflavone content of soybean seeds was statistically significant （P<0.01）. Overall， when the planting density of Baodou 10 was 270 000 plants/hm2， spraying ethephon could improve the photosynthetic performance of leaves and stem traits， resulting in the highest yield.

Keywords planting density; ethephon; soybean; net photosynthetic rate; crude protein content;  soybean yields

大豆是重要油料作物和高蛋白作物之一，黃淮海等地区是大豆生产的主要区域之一。为促进大豆产能提升，生产上提出了增加种植密度、增强肥水管理等一系列举措。其中，种植密度需要根据当地气候环境等合理安排，过高密度种植可能导致大豆发生倒伏，影响大豆产量和品质。因此，提高高密度种植条件下大豆的抗倒伏能力是促进大豆单产提升的措施之一。研究表明，随着种植密度的升高，大豆株高、底荚高升高，产量构成因子呈现减少趋势[1]。合理的作物种植密度是产量形成的基础，在高密度种植条件下，群体数量较多，植株群体的增加量可在一定程度上弥补产量构成因子的减少量，促使荚、粒和植株协调发展，最终提高产量[2]。但是随着种植密度的增加，大豆群体可能出现郁闭，导致大豆植株对光、热和水资源的竞争加剧，根系发育不良，秕荚增多，进而发生倒伏[3]。即种植密度过高可能发生倒伏，种植密度过低不利于群体形成，均无法形成较高的产量[4-5]。乙烯利是一种广泛应用于作物密植抗倒伏和增产的植物生长调节剂[6]，能通过降低作物的重心、促进根系发育来提高作物抗倒伏能力[7]。研究表明，喷施乙烯利可适当调节大豆株高和植株长势，最终提高大豆产量[8]，同时喷施乙烯利可使作物的茎秆强度和木质素的代谢能力增强，提高作物的抗倒伏能力[9-10]。本研究设置了不同大豆种植密度，研究乙烯利对大豆生长发育的影响，探讨高密度种植条件下，乙烯利调控大豆光合特性、产量和籽粒品质的效应，为大豆高密度种植和单产提升提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地基本情况

试验于2022年在宝鸡市农业科学研究院岐山县刘家塬试验基地进行（34°27′N，107°39'E，平均海拔669.6 m）。该地区属大陆性季风半湿润气候，四季冷暖干湿分明，年均日照2 066.6 h，年均气温11.9 ℃，年均降水631.4 mm，年均无霜期209 d。供试土壤为黏壤土，耕层（0～20 cm）土壤养分含量：有机质18.93 g/kg、全氮0.61 g/kg、碱解氮75.90 mg/kg、速效磷19.73 mg/kg、速效钾171.6 mg/kg以及pH值8.55。

1.2 试验设计

1.2.1 试验材料  参试大豆品种为宝豆10号，属中熟大豆品种，亚有限结荚习性，株高中等，来自宝鸡市农业科学研究院豆类研究室。乙烯利（浓度40.0%）购自当地农资市场。

1.2.2 试验方法  试验采用二因素裂区试验设计，随机区组排列，3次重复，小区长×宽为2 m × 6 m，面积12 m2。主处理为乙烯利喷施，在大豆4～5片复叶期设置喷清水（E0）和喷施稀释500倍的乙烯利（E1）处理。副处理为种植密度，分别设置4个大豆种植密度：22.5万株/hm2（D1），24.0万株/hm2（D2），25.5万株/hm2（D3）和27.0万株/hm2（D4）。

1.3 试验管理

基肥结合整地施入，施三元复合肥（N∶P2O5∶K2O=18∶18∶18）300 kg/hm2。第1片复叶展开后分小区定植到留苗密度，生育期间遇旱及时灌溉，花荚期防虫，其他田间管理方式等同于当地高产田。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 植株光合特性  叶绿素相对含量（SPAD值）测定：利用叶绿素仪（SPAD-502plus）在花期、荚期和鼓粒期选择生长发育一致、叶片无破损的植株冠层叶片，每小区选取5株代表性植株，测定每个叶片中心点，每片叶测量3次，取平均值。净光合速率（Pn）测定：选择晴朗无云天气，在9：00—11：00利用便携式光合测定系统（TARGAS-1）测定大豆冠层叶片的光合性能，于花期、荚期和鼓粒期选择生长发育一致、叶片无破损的植株冠层叶片重复测量3次，取平均值。

1.4.2 农艺性状及产量  在大豆成熟后，每小区收取中间3行进行测产，同时每小区从中间1行随机连续选取10株进行室内考种，主要测定株高、节间长和百粒重。产量各小区单独收获测产，按13%含水率折合计算。

1.4.3 大豆籽粒品质  收获后，测定各处理大豆籽粒的粗蛋白含量、粗脂肪含量和异黄酮含量，采用多功能全光谱近红外光谱分析仪（DA7250）进行测定，随机选取3次定量样品（小样品盘44 cm2），每个样品测量3次，取平均值。

1.5 数据处理

采用Excel 2016軟件进行数据处理及图表制作，DPS 7.05软件进行数据统计分析（Duncan法）。

2 结果与分析

2.1 不同处理对大豆光合特性的影响

2.1.1 叶绿素相对含量（SPAD值）  各生育时期不同处理大豆的SPAD值如表1所示。随着种植密度的增加，E0处理的大豆叶片SPAD值呈下降趋势，E1处理的大豆叶片SPAD值随密度变化不明显。如表1所示，喷施乙烯利对鼓粒期大豆叶片的SPAD值影响存在统计学意义（P<0.05），种植密度对花期大豆叶片的SPAD值影响存在统计学意义（P<0.01）。喷施乙烯利×种植密度对花期和荚期大豆叶片的SPAD值影响存在统计学意义（P<0.01）。在较低密度种植条件下（D1、D2），E1处理较E0处理的各时期叶片SPAD值有下降趋势；在较高密度种植条件下（D3、D4），E1处理与E0处理的花期叶片SPAD值基本一致，荚期和鼓粒期有增加趋势。

2.1.2 净光合速率  各生育时期不同处理大豆的Pn如表2所示。随着种植密度的增加，E0处理的大豆叶片Pn整体呈下降趋势。喷施乙烯利、种植密度和喷施乙烯利×种植密度均对各时期大豆叶片的Pn影响具有统计学意义（P<0.01）。在较低密度种植条件下（D1、D2），E1处理较E0处理的各时期叶片Pn有下降的趋势；在较高密度种植条件下（D3、D4），E1处理较E0处理的各时期叶片Pn有提高趋势。

2.2 不同处理对大豆农艺性状的影响

不同处理的大豆农艺性状如表3所示。随着种植密度的增加，E0处理和E1处理的株高、节间长均呈上升趋势。随着种植密度的增加，E0处理的百粒重整体呈下降趋势。由表3可知，喷施乙烯利、种植密度均对大豆株高、节间长和百粒重影响存在统计学意义（P<0.01）；喷施乙烯利×种植密度对株高影响存在统计学意义（P<0.05），对节间长、百粒重影响存在统计学意义（P<0.01）。

2.3 不同处理对大豆产量的影响

不同处理对大豆产量的影响如图1所示。随着种植密度的增加，E0处理的产量呈现先升高后降低趋势，E1处理的产量呈逐渐升高的趋势。在较低密度种植条件下（D1、D2），E1处理的产量较E0处理分别降低19.10%和15.30%。在较高密度种植条件下（D3、D4），E1处理的产量较E0处理分别提高6.51%和30.19%。

2.4 不同处理对大豆籽粒品质的影响

不同处理对大豆籽粒品质的影响如表4所示。随着种植密度的增加，E0处理和E1处理的粗蛋白含量呈先升高后下降趋势。随着种植密度的增加，E0处理和E1处理的粗脂肪含量变化不明显，异黄酮含量整体呈升高趋势。由表4可知，喷施乙烯利对粗蛋白的含量影响具有统计学意义（P<0.01），种植密度对粗蛋白、粗脂肪和异黄酮含量的影响均具有统计学意义（P<0.01），喷施乙烯利×种植密度对粗蛋白含量的影响具有统计学意义（P<0.05）。

3 结论与讨论

合理的群体结构是大豆产量形成的基础[11]，群体结构影响大豆光合特性和干物质生产能力[12]，过大或过小的群体结构均不利于大豆产量的形成。生长调节剂可以一定程度上改善作物的生长发育和适应逆境的能力[13]，有利于产量的形成。本研究结果表明，随着种植密度的增加，乙烯利处理的大豆在较高密度条件下（D3、D4），其叶片的SPAD值下降不明显，且荚期和鼓粒期的叶片SPAD值有所增加；同时，喷施乙烯利增加了高密度条件下（D3、D4）叶片的净光合速率，表明喷施乙烯利可有效改善高密度种植条件下大豆叶片的光合性能。

合理密植是形成高产的基础，合理密植可增加作物单位面积有效株数，进而提高产量。增密是大豆获得高产的有效途径之一，但是大豆产量与密度之间并非是完全直线相关关系。过大的种植密度可能导致田间郁闭、光合性能降低、病虫害增加[14]、根系发育不良、茎秆变细[15]、底荚高度增加[16]和出现倒伏，进而产量和品质下降[17]。喷施乙烯利可改善作物的生长和产量因素的构成[18]。本研究结果表明，随着种植密度的增加，喷施乙烯利处理较未喷施处理的株高、节间长降低，高密度条件下，喷施乙烯利与未喷施乙烯利的百粒重差距不明显；喷施乙烯利一定程度降低了D1和D2处理的产量，增加了D3和D4处理的产量；不同种植密度条件下，喷施乙烯利对籽粒粗脂肪含量和异黄酮含量影响无统计学意义，对粗蛋白含量有一定的影响。在低密度条件下，喷施乙烯利处理的大豆产量降低，可能原因是乙烯利影响了植株的正常发育，导致其光合能力、百粒重下降，进而降低了籽粒库容和库活性[19]；在高密度种植下喷施乙烯利获得了较高的产量，可能原因是乙烯利改善了高密度种植条件下大豆的茎秆特性，提高了抗倒伏能力，保证了单位面积的有效株数，一定程度上弥补了百粒重的降低，从而提高了产量[20]。同时，喷施乙烯利导致大豆籽粒的蛋白质含量有所降低，这与舒凯等[21]的研究存在一定的差异，可能是乙烯利喷施的时间和作用的机制存在差异，影响了籽粒灌浆和干物质的形成[22]。

本研究设置了不同的大豆种植密度，研究乙烯利对大豆生长发育的影响，探讨不同密度种植条件下，乙烯利调控大豆光合特性、产量和籽粒品质的效应。结果表明，较高种植密度下（D3、D4），E1处理的大豆叶片SPAD值和Pn优于E0处理；E1处理的株高、节间长较E0处理有所降低；E1处理的产量较E0处理分别提高6.51%和30.19%。大豆品质性状方面，喷施乙烯利对籽粒的粗蛋白含量的影响存在统计学意义（P<0.01），种植密度对大豆籽粒粗蛋白、粗脂肪和异黄酮含量的影响存在统计学意义（P<0.01）。综合来看，宝豆10号种植密度27.0万株/hm2时喷施乙烯利可改善叶片的光合性能、茎秆性状，产量最高。高密度种植条件下喷施乙烯利可促进大豆增强抗倒伏能力、提升光合性能，这种栽培措施可保证大豆的产量和品质，为大豆高产、稳产栽培提供参考。

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