种植密度和灌水量对商豆151产量的影响

摘要 为探究大豆品种商豆151在豫东地区的高效栽培技术，开展田间试验，设置3个种植密度（E1处理为18.0万株/hm2、E2处理为22.5万株/hm2、E3处理为27.0万株/hm2）和3个灌溉定额（W1处理为70 mm、W2处理为100 mm、W3处理为130 mm），研究其对商豆151的水分利用效率和产量及构成因素的影响。结果表明，种植密度与灌水量均显著影响商豆151产量，当种植密度为E3处理且灌溉定额为W1处理时，产量与水分利用效率均达最大值2 491.77 kg/hm2、8.27 kg/（hm2·mm）。方差分析结果表明，种植密度与灌水量及二者互作对单株荚数、单株粒数、单株粒重等产量性状的影响均达到显著水平。

关键词 种植密度；灌水量；产量；商豆151

中图分类号 S565.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2024）13-0027-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.13.007

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Planting Density and Irrigation Amount on the Yield of Shangdou 151

ZOU Lu-yang， YAN Xiang-qian， FU Ru-hong et al

（Henan Shangqiu Academy of Agricultural and Forestry Sciences，Shangqiu，Henan 476000）

Abstract In order to explore the efficient cultivation techniques of soybean variety Shangdou 151 in the eastern region of Henan， field experiments were conducted. Three planting densities （180 000， 225 000， 270 000 plants/hm2） and three irrigation quotas （70， 100， 130 mm） were set up to investigate their effects on the water use efficiency， yield and composition factors of Shangdou 151. The results showed that both planting density and irrigation amount significantly affected the yield. When the planting density was E3 and the irrigation quota was W1， the yield and water use efficiency both reached the maximum values of 2 491.77 kg/hm2 and 8.27 kg/（hm2·mm）. The analysis of variance results showed that the effects of planting density， irrigation amount and their interaction on yield traits reached a significant level， such as pod number per plant， grain number per plant and grain weight per plant.

Key words Planting density;Irrigation volume;Yield;Shangdou 151

基金项目 现代农业产业技术体系建设专项（CARS-04-CES16）。

作者简介 邹露阳（1994—），女，河南商丘人，研究实习员，硕士，从事大豆育种与栽培技术研究。*通信作者，副研究员，从事大豆遗传育种研究。

收稿日期 2023-07-25

大豆作为我国重要的粮油饲经济作物，是重要的脂肪和蛋白质来源［1］。河南是我国商豆151主产区，大豆产量占全国5%左右，但近20年间大豆播种面积显著降低［2］。大豆的品质和产量受遗传控制，也受耕种条件和管理方式的影响［3-4］。已有研究表明，种植密度对大豆单位面积产量影响显著，合理的种植密度可同时影响大豆单株生产潜力与植株群体产量［5］。大豆全生育期生长需要消耗大量水分［6］，而且大豆相较于其他作物水分利用效率较低，为提高产量及改善品质［7-8］，需保证合适的灌水量。

商豆151是商丘市农林科学院选育的高产商豆151品种，笔者以商豆151为试验材料，研究不同种植密度和灌水量对其土壤水分利用效率和产量的影响，为豫东地区大豆高产栽培技术和科学灌水提供理论数据参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

田间试验于2021年在河南省商丘市双八镇商丘市农林科学院试验示范中心（34°53′N，115°72′E）进行。试验地海拔49.2 m。商丘市地处河南省东部，属于温带大陆性季风气候，春季干旱夏季多雨，多年平均气温13.7～14.2 ℃，年降雨量平均值622 mm，日照时数2 212 h，无霜期为214 d，前茬作物为冬小麦。

1.2 试验材料

供试品种是商豆151，为商丘市农林科学院2009年以商8480为母本、商8653为父本进行有性杂交，经系谱法选育而成的大豆新品种，属高产、优质、多抗、中熟大豆品种。

1.3 试验设计

商豆151于2021年6月12日播种，2021年10月4日收获。试验选取种植密度和灌水量为试验因素，采用双因素完全随机区组设计。种植密度设置3个水平：E1处理（18.0万株/hm2）、E2处理（22.5万株/hm2）和E3处理（27.0万株/hm2），灌溉定额设置3个水平：W1处理（70 mm）、W2处理（100 mm）、W3处理（130 mm），共9个处理（W1E1、W1E2、W1E3、W2E2、W2E3、W2E1、W3E3、W3E1、W3E2），分别记为T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9处理。每个处理重复3次，设27个小区，各小区面积为28 m2（4 m×7 m），小区间设置0.5 m的人行道。采取人工播种，每穴播3粒，留2株苗。根据当地生产管理水平进行田间管理，各小区保持一致。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 土壤含水量。

播前至收获每个关键生育均测定各小区土壤含水量。每小区随机设置3个取样点，用土钻取0～100 cm土层土样混匀后装入铝盒，用烘干法进行测定。

1.4.2 农田耗水量。

ETa＝P＋I＋ΔW

采用水量平衡法计算，式中：ETa为作物耗水量（mm），主要由植株蒸腾量与棵间蒸发量组成；P为降水量（mm）；I为灌溉量（mm）；ΔW为计算时段初与计算时段末土壤贮水的变化量。

1.4.3 土壤贮水量。

W＝0.1×r×v×h

式中：W为土壤贮水量（mm）；r为土壤质量含水量（%）；v为土壤平均干容重（g/cm3）；h为土层深度（cm）。

1.4.4 产量及其构成因素。

大豆成熟后测产，每小区随机选择10株植株进行考种，记录每株的单株荚数、单株粒数、百粒重。各小区进行实收测产，3次重复平均值计为产量。

1.4.5 水分利用效率。

WUE = Y/ET

式中：Y为作物籽粒产量（kg）；ET为作物生育期耗水量（mm）。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel 2013和SPSS 15.0软件进行数据处理与统计分析，用LSD 法进行差异显著性检验（α=0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同密度与灌水量对商豆151耗水量的影响

表2列出了不同处理下商豆151贮水量和总耗水量情况。各个处理成熟期贮水量均高于播前贮水量，成熟期贮水量由高到低表现为T7处理＞T4处理＞T2处理＞T3处理＞T5处理＞T6处理＞T9处理＞T1处理＞T8处理，最大值为259.50 mm，最小值为221.26 mm。种植密度E1、E2条件下，随灌水量增大，成熟期贮水量先增大后减小，灌水量为W2处理时成熟期贮水量最大；灌水量为W3处理时，随种植密度的增大，成熟期贮水量增大。

各处理商豆151全生育期降雨量占比为27.34%～38.37%，灌水量占比为43.07%～61.58%。大豆全生育期总耗水量各个处理间有差异，T7、T8、T9处理的总耗水量显著高于其他处理，表明灌水量是造成商豆151总耗水量差异的主要因素。对比T1、T6、T8处理可以看出，相同的种植密度下，随灌水量的增大，总耗水量增加，降雨量占比减少；在W1、W2处理条件下，随着种植密度的增大，总耗水量先减小后增大。

2.2 不同密度与灌水量对商豆151水分利用效率的影响

9个处理的水分利用效率由高到低表现为T3处理＞T2处理＞T5处理＞T4处理＞T1处理＞T7处理＞T9处理＞T6处理＞T8处理，最大值T3处理为8.27 kg/（hm2·mm），最小值T8处理为3.25 kg/（hm2·mm）。当灌水量相同时，T1、T2、T3处理的水分利用效率分别为5.08、8.07、8.27 kg/（hm2·mm），T3和T2处理较T1处理分别提高62.80%、58.86%，T2和T3处理间差异不显著；T6、T4、T5处理的水分利用效率分别为4.29、6.13、6.18 kg/（hm2·mm），T5和T4处理较T6处理分别提高44.06%、42.89%，T4和T5处理间差异不显著；T8、T9、T7处理的水分利用效率分别为3.25、4.91、5.03 kg/（hm2·mm），T7和T9处理较T8处理分别提高51.08%、54.77%，T7和T9处理间差异不显著，这表明水分利用效率随种植密度的增加而增加。

种植密度相同的条件下，密度为E1处理时，T1、T6、T8处理下水分利用效率排序为T1处理＞T6处理＞T8处理，T8处理较T6和T1处理分别降低24.24%、36.02%，各处理间差异显著；密度为E2处理时，T2、T4、T9处理下水分利用效率排序为T2处理＞T4处理＞T9处理，T9处理较T4和T2处理分别降低19.90%、39.16%，各处理间差异显著，这表明水分利用效率随灌水量的增加而降低。

2.3 不同密度与灌水量对商豆151产量及其构成因素的影

响 由表3可知，各处理下商豆151单株荚数差异明显。

当灌溉定额为W1、种植密度由E1提高到E3时，T1、T2、T3处

理下单株荚数排序为T1处理＞T2处理＞T3处理，T3处理较

T2和T1处理分别减少3.04%、19.88%；当灌溉定额为W2、种植密度由E1提高到E3时，T6、T4、T5处理下单株荚数排序为T6处理＞T4处理＞T5处理，T5处理较T4和T6处理分别减少4.61%、22.32%；当灌溉定额为W3、种植密度由E1提高到E3时，T8、T9、T7处理下单株荚数排序为T8处理＞T9处理＞T7处理，T7处理较T9和T8处理分别减少3.31%、25.28%。3个相同灌水量水平处理下，单株荚数均随种植密

度的增大而减小，这可能是由于种植密度增大时，大豆受向阳性影响，地上植株的生长发育消耗了大量营养，使得大豆籽粒生长所需养分减少，从而单株荚数减少。当种植密度为

E1、灌溉定额由W1提高到W3时，T1、T6、T8处理下单株荚数排序为T1处理＞T6处理＞T8处理，T8较T6和T1处理分别减少4.95%、8.35%；当种植密度为E2、灌溉定额由W1提高到W3时，T2、T4、T9处理下单株荚数排序为T2处理＞T4处理＞T9处理，T9处理较T4和T2处理分别减少9.80%、14.29%；当种植密度为E3、灌溉定额由W1提高到W3时，T3、T5、T7处理单株荚数排序为T3处理＞T5处理＞T7处理。这表明种植密度相同时，单株荚数随灌水量的增大而减少。单株粒数受不同灌水量和密度影响下的变化规律与单株荚数相同。

单株粒重受不同灌水量和密度影响下的变化规律与单株荚数和单株粒数不同，各处理间差异不明显。灌溉定额为W1时，单株粒重随着种植密度的增大而减小；灌溉定额为W2时，单株粒重随着种植密度的增大表现为逐渐减小；灌溉定额为W3时，单株粒重随着种植密度的增大表现为逐渐减小。

2023年，豫东地区气温较常年偏高5.97%，日照时数较常年减少16.37%，且生育期内降雨分布不均。9月持续出现阴雨天气，此时正值鼓粒中后期至成熟期，商豆151长时间受低温寡照影响，导致百粒重偏低，整体产量较往年减少。籽粒产量排序为T3处理＞T5处理＞T9处理＞T7处理＞T2处理＞T4处理＞T6处理＞T8处理＞T1处理，不同的灌水量水平处理下，均有中高密度处理的产量较大、低密度处理的产量较小的现象。T3处理籽粒产量最大，为2 491.77 kg/hm2，即种植密度为E3、灌溉定额为W1时能获得最高产。

由表4可知，灌水量与种植密度互作对商豆151籽粒产量影响不显著，除此之外种植密度与灌水量及二者互作对单株荚数、单株粒数、单株粒重等产量性状的影响均达到显著或极显著水平。

3 结论

结果表明，不同处理下商豆151单株粒重差异不显著，单株荚数和单株荚数变化规律相同，均随种植密度和灌水量的增大而减小。种植密度为E3、灌溉定额为W1时能获得最高产（2 491.77 kg/hm2）。籽粒产量在不同的灌水量水平处理下，均有中高密度处理的产量较大、低密度处理的产量较小的现象，这是因为大豆的籽粒产量是由群体产量构成，虽然种植密度较低时能获得高产单株，但单位面积下植株数量

少会直接影响最终的产量，这与黄兴军等［9-12］研究结果相同。在E1、E2条件下，商豆151成熟期贮水量随灌水量增大表现为先增大后减小，灌水量为W2处理时达到最大值；灌水量为W3处理时，随种植密度的增大，成熟期贮水量逐渐增大。

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