栽培因子对套作大豆形态、碳氮代谢及产量的影响

摘要

通过2004～2006年度的“不同品种和播期对套作大豆的效应研究”、“前作玉米播期与密度对套作大豆的影响”、“前作玉米株型与幅宽对套作大豆的影响”、“不同施氮水平对套作大豆的效应研究”和“不同种植密度对套作大豆的影响”，研究了不同栽培措施下套作大豆生长发育的形态效应和碳氮代谢规律，明确了茎、叶形态和碳氮代谢与套作大豆产量的关系，并初步形成了套作大豆高产栽培技术体系。结果如下： 1.套作大豆形态变化规律 套作大豆的株高随播期的推迟、幅宽的增加而减小，随施氮量的增加而增高。不同种植密度下，晚熟品种随密度的增加株高增加，中熟品种随密度的增加株高降低。前作玉米株型越紧凑，播期越早，密度越小，套作大豆的株高就越小。V3～R1期的株高增长速率过快不利于后期产量的形成。 套作大豆的茎粗在前期受玉米荫蔽条件下较小，但玉米收获后至成熟期一直呈上升趋势。播期推后、密度和施氮量增加都使茎粗减小。适当的扩大幅宽，前作玉米选择株型紧凑的品种，并适期早播，利于大豆茎粗的增加。 套作大豆茎中干物质的积累量呈先增后减的变化，早熟品种在始粒期达到峰值，中、晚熟品种在满粒期达到峰值，积累最迅速的时期均为v3～R2期。随着播期的推后，密度的增加、氮肥的过量施用，茎干重均降低。而适当扩大副宽、前作玉米株型紧凑、播期提前，均有利于大豆茎中物质的积累。 大豆套作后，叶面积指数增加，呈先升后降的变化趋势，V3～R1期增长速率最快。早熟品种的叶面积指数在R3期达到峰值，中、晚熟品种在R4期达到峰值，且都随播期的推迟而减小，随密度和幅宽的增加而增加。高氮水平下，大豆叶面积指数峰值的出现提前，且下降速率加快。前作玉米株型紧凑并适期早播，能使套作大豆的叶面积指数维持在较高水平，并减缓后期的下降速率。 套作大豆的比叶重呈先升后降的变化趋势，在R4期达到峰值，V3～R3期增长速率最快。晚熟品种的比叶重高于早、中熟品种，且随播期的推迟、幅宽的增加、施氮量和种植密度的减小而增大。前作玉米株型松散、播期推后，则不利于大豆叶片中物质的积累。 2.套作大豆碳、氮代谢规律 套作大豆茎、叶中可溶性糖含量呈先增后减的变化趋势。叶片中可溶性糖含量在R4期达到峰值，早、中熟品种以R2～R4期的可溶性糖积累量最大，晚熟品种以V3～R2期的积累量最大：在高密度和高氮肥水平下，大豆叶片中可溶性糖的含量均降低；前作玉米株型紧凑、播期提前、大豆幅宽增加都延长了叶片中可溶性糖的积累时间，加快了积累速度。茎中可溶性糖峰值的出现时间品种间存在差异，中、晚熟品种主要出现在R4期，早熟品种主要出现在R6期；随大豆播期的推迟、密度的增加，茎中可溶性糖峰值的出现时间提前；前作玉米株型紧凑、播期提前都有利于大豆生育前期茎中可溶性糖的积累。套作大豆茎、叶中淀粉含量先升后降，均在R4期达到最大值，V3～R2期的积累量最大。适期播种、适宜的种植密度和氮肥供应，能提高大豆茎、叶中淀粉的积累和分解速率；前作玉米株型紧凑、播期提前、大豆幅宽增加都有利于大豆茎、叶中的淀粉含量维持在较高水平。 氮素含量在套作大豆茎中的变化呈“降-升-降”的趋势；叶片中的变化品种间存在差异，早熟品种为逐渐减小，中、晚熟品种则为先降后增再降。但茎、叶中的氮含量都随大豆播期的推迟、种植密度的减小、施氮量和幅宽的增加有升高的趋势；而前作玉米株型松散、播期推迟，都降低了大豆茎、叶中的氮素含量，且叶片中的变化更加显著。 套作大豆叶片中蔗糖磷酸合成酶、淀粉酶和谷氨酰胺合成酶的变化趋势一致，都是先增后降，于盛荚期达到峰值，其中R2～R4期增幅最大。硝酸还原酶活性的变化在不同熟性大豆品种间差异较大，早熟品种表现为先升后降，中、晚熟品种表现为先降后升再降，但都以R6～R7期的降幅最大。大豆6月上旬播种，密度在16.5万株．hm<'-2>之左右，施氮量在59.8kg.hm<'-2>以下，并适当增加大豆幅宽均有利于以上四种酶活性的提高。而前作株玉米型松散，播期推迟则显著降低酶的活性。 3.套作大豆产量及其与形态和碳氮代谢的关系 套作大豆产量的高低，除受品种特性限制外，主要还受前作玉米的遮荫程度和两者共生期长短的制约。晚熟品种的产量显著高于早、中熟品种，且以6月上中旬播种产量最高，过早或过晚播种都不利于产量的形成。高密度和和高氮肥水平下，大豆减产严重。前作玉米株型紧凑、适期早播，大豆幅宽适当扩大都能充分发挥大豆的增产潜力，获得高产。 麦/玉/豆模式中，大豆的花期恰逢玉米收获前后，因此R2是大豆经历光照转换的重要时期，该时期的茎、叶生长状况和碳氮代谢能力对大豆后期产量的形成起着重要的作用。而玉米收获后，套作大豆都表现出了不同程度的光合补偿效应，此效应一直延续到大豆灌浆鼓粒，且补偿能力的大小对大豆籽粒产量的高低起着决定性作用，因此R5、R6期大豆的形态特征和碳、氮代谢水平也能较准确的反映后期产量。我们对不同生育时期下大豆形态，碳、氮含量和代谢关键酶活性与产量进行通径分析后得出，要想获得套作大豆高产，应保持较大的叶面积指数，茎粗和比叶重维持在适宜的水平，控制株高和后期茎枝中的干物质积累量。并使R2期茎、叶中保持较高的可溶性糖、淀粉、氮含量和NR、AM、SPS、GS活性；R6期时叶片中的糖、氮含量和SPS、NR活性仍需维持在较高水平，但茎中糖和淀粉含量、叶片中AM和GS的活性却不宜过高， 4.套作大豆高产栽培技术 大豆应选用全生育期在130d左右的晚熟品种，于6月上旬播种，这样即能充分利用有效光热光热条件，发挥品种的增产潜力，又能保证下季小麦的适期播种。套作密度以16.5万株.hm<'-2>最优，可适当稀植，但密度过高减产严重。在土壤肥力状况较好，有机质含量53.106g.kg<'-1>，全氮含量2.15 g.kg<'-1>，速效氮158.542mg.kg<'-1>以上水平时，为节约成本，可不施或少施氮肥，当氮肥用量达到78.2kg.hm<'-2>时，减产严重。为创造良好的群体结构，前作玉米应选择株型紧凑的中、矮秆品种，于3月下旬适期早播，密度控制在52500株.hm<'-2>左右，并选择大豆、玉米的套作幅宽分别为，1.17m和0.83m，以确保全年高产。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前言

1本研究的目的意义

2国内外研究现状

2.1大豆复种制度研究进展

2.2套作栽培措施的研究进展

2.3大豆植株形态与产量关系的研究进展

2.4大豆碳、氮代谢的研究进展

第二章品种与播期对套作大豆的效应研究

1材料与方法

1.1供试材料

1.2试验设计

1.3调查测定项目与方法

2结果与分析

2.1对生育期结构的影响

2.2大豆形态的变化

2.3大豆茎、叶碳氮含量的变化

2.4大豆碳氮代谢关键酶活性的变化

2.5大豆产量

3讨论

3.1适宜的品种是保证套作大豆高产的基础

3.2适期播种，协调共生期

第三章前作玉米播期与密度对套作大豆的影响

1材料与方法

1.1供试材料

1.2试验设计

1.3调查测定项目与方法

2结果与分析

2.1对生育期结构的影响

2.2大豆形态的变化

2.3大豆茎、叶碳氮含量的变化

2.4大豆碳氮代谢关键酶活性的变化

2.4大豆、玉米产量和产值

3 讨论

第四章前作玉米株型与幅宽对套作大豆的影响

1材料与方法

1.1供试材料

1.2试验设计

1.3.调查测定项目与方法

2结果与分析

2.1大豆生长带的田间小气候

2.2大豆形态的变化

2.3茎、叶组织解剖结构的观察

2.4叶片光合速率的变化

2.5叶绿素a/b值的变化

2.6大豆茎、叶碳氮含量的变化

2.7大豆碳氮代谢关键酶活性的变化

2.8大豆、玉米产量和产值

3讨论

3.1玉米株型紧凑益于大豆生长

3.2适当加大幅宽利于大豆生长

第五章施氮水平对套作大豆的效应研究

1材料与方法

1.1供试材料

1.2试验设计

1.3调查测定项目与方法

2结果与分析

2.1大豆形态的变化

2.2大豆茎、叶碳氮含量的变化

2.3大豆碳氮代谢关键酶活性的变化

2.4大豆产量

3讨论

第六章种植密度对套作大豆的影响

1材料与方法

1.1供试材料

1.2试验设计

1.3调查测定项目与方法

2结果与分析

2.1大豆形态的变化

2.2大豆茎、叶碳氮含量的变化

2.3大豆碳氮代谢关键酶活性的变化

2.4大豆产量

3讨论

第七章总论

1套作大豆形态特征变化特点及其与产量的关系

2套作大豆碳氮代谢规律及其与产量的关系

2.1碳、氮含量变化

2.2碳氮代谢关键酶活性变化

3套作大豆高产栽培技术体系

参考文献

致 谢

攻读博士期间发表的论文