大豆波浪冠層栽培模式高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生理生態(tài)機(jī)制研究.pdf

1、為探明波浪冠層栽培模式增產(chǎn)增效的機(jī)理，及其對(duì)高油大豆產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，為其推廣應(yīng)用提供科學(xué)的理論依據(jù)。2005-2006年，以高油夏大豆品種魯豆9號(hào)為試驗(yàn)材料，由4個(gè)密度群體組成波浪冠層群體，各密度小區(qū)5行，按照密度從大到小順序，由北向南東西行向依次重復(fù)排列，即從北向南依次為，1：30．0萬(wàn)株/hm<'2>，Ⅱ：24.0萬(wàn)株/hm<'2>，Ⅲ：18．0萬(wàn)株/hm<'2>，Ⅳ：12.0萬(wàn)株/hm<'2>，采用大田試驗(yàn)和室內(nèi)生理生化測(cè)定相結(jié)

2、合的方法，研究波浪冠層栽培模式高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的生物學(xué)基礎(chǔ)、生理學(xué)基礎(chǔ)和生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)等，研究該栽培模式對(duì)魯豆9號(hào)群體結(jié)構(gòu)、微生態(tài)環(huán)境、高光效特性、產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素，籽粒蛋白質(zhì)、脂肪及脂肪酸組分，葉片活性氧代謝和膜脂過(guò)氧化的影響，以及它們之間相互作用的關(guān)系等。主要研究結(jié)果如下： 1波浪冠層栽培模式對(duì)大豆群體結(jié)構(gòu)的影響有效的栽培措施可以優(yōu)化作物的群體結(jié)構(gòu)。波浪冠層群體由4個(gè)密度群體組成，分別是I：30.0萬(wàn)株/hm<'2>、Ⅱ：24.0萬(wàn)株

3、/hm<'2>、Ⅲ：18.0萬(wàn)株/hm<'2>、Ⅳ：12.0萬(wàn)株/hm<'2>，其群體平均密度為21.0萬(wàn)株/hm<'2>，與對(duì)照CK(18.0萬(wàn)株/hm<'2>)相比，該栽培模式有使作物群體數(shù)量增加的耐密特性，即增加3.0萬(wàn)株/hm<'2>；自分枝至成熟期，株高平均降低1.27cm；分枝平均增加1.12個(gè)；主莖節(jié)數(shù)平均減少0.28個(gè)。 2波浪冠層栽培模式對(duì)大豆微生態(tài)環(huán)境的影響波浪冠層群體可改善和調(diào)控作物的微生態(tài)環(huán)境，調(diào)節(jié)作物生

4、長(zhǎng)發(fā)育的田間小氣候。與CK相比，自分枝至成熟期，波浪冠層群體冠層的光照強(qiáng)度、Co<,2>濃度和濕度分別平均提高5.06％、2.45％和4.47％；低溫生育期時(shí)(成熟期)溫度增加1.86℃，高溫生育期時(shí)(從分枝到鼓粒期)溫度平均降低0.17℃。 光照、溫度、濕度和Co<,2>濃度等微環(huán)境生態(tài)因子的變化，更利于大豆的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)的形成。 3．波浪冠層栽培模式對(duì)大豆生理特性的影響 3.1對(duì)大豆根系吸收生理特性的影

5、響衡量根系活力主要有有效根瘤數(shù)量和根冠比等指標(biāo)。與CK相比，自分枝至成熟期，波浪冠層群體的單株有效根瘤數(shù)和根冠比與CK相比，分別平均增加21.74％和0.51％，且單株有效根瘤數(shù)從開(kāi)花至鼓粒期分別比CK增加7.45％、47.03％和0.31％，差異均達(dá)極顯著水平，而根冠比其差異則不明顯。 3．2對(duì)大豆高光效特性的影響波浪冠層栽培模式實(shí)質(zhì)就是以密度為調(diào)節(jié)杠桿，人為地創(chuàng)造邊際優(yōu)勢(shì)，群體結(jié)構(gòu)更趨于高光效，提高作物光合作用能力。自分枝至

6、鼓粒期，波浪冠層群體與CK相比，其比葉重、單株葉面積、LAI、葉綠素含量、Chla/Chlb比值、植株中部透光率和光合速率等分別平均增加1.85％、8.88％、17.82％、1.99％、26.68％、1.57％和4.04％；自分枝至成熟期，波浪冠層群體平均WuE低于CK，平均降低1.32％，但在開(kāi)花、結(jié)莢和鼓粒等關(guān)鍵時(shí)期，其WUE分別比CK增加4.78％、0.08％和2.42％，差異均達(dá)顯著水平；而其生物產(chǎn)量均高于CK，平均增產(chǎn)186.

7、14kg/666.7m<'2>，增產(chǎn)22.58％，其中，鼓粒期增產(chǎn)最高為28.09％，差異均達(dá)極顯著水平，各生育時(shí)期產(chǎn)量增加的幅度依次為：鼓粒期>結(jié)莢期>開(kāi)花期>成熟期>分枝期。 4波浪冠層栽培模式對(duì)大豆產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響波浪冠層群體與CK相比，平均增產(chǎn)253.65kg/hm<'2>,增產(chǎn)11.76％，且差異達(dá)極顯著水平。 與CK相比，在產(chǎn)量構(gòu)成因素中，波浪冠層群體群體密度平均增加3.0萬(wàn)株/hm<'2>，百粒重有差異

8、但不顯著，單株粒數(shù)和單株粒重僅分別減少2.1粒和0.51g，分別減少3.3％和4.25％，差異均不顯著，大豆增產(chǎn)主要來(lái)源于群體數(shù)量的增加。 5波浪冠層栽培模式對(duì)高油大豆籽粒品質(zhì)及組分的影響在籽粒脂肪總量提高1.52％基礎(chǔ)上，亞油酸含量提高1.60％，亞麻酸和硬脂酸含量分別降低0.14％和7.20％。波浪冠層群體提高了高油大豆脂肪含量、優(yōu)化了脂肪酸組分、提高了營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。 波浪冠層群體密度與脂肪和棕櫚酸含量呈極顯著和顯著負(fù)相

9、關(guān)(r=-0.99**和-0.90*)；脂肪與亞油酸呈正相關(guān)(r=0.79)，而與硬脂酸呈負(fù)相關(guān)(r=-0.55)；油酸與亞油酸和亞麻酸均呈負(fù)相關(guān)(r=-0.74和-0.50)，亞油酸和亞麻酸呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.95*)。 6波浪冠層栽培模式對(duì)大豆葉片碳、氮代謝的影響 6．1波浪冠層栽培模式對(duì)大豆葉片碳代謝的影響波浪冠層群體與CK相比，從分枝至成熟期，其可溶性糖含量、磷酸蔗糖合成酶活性和蔗糖合成酶活性分別平均提高7.

10、18％、6.67％和21.82％；在C代謝作用的過(guò)程中，磷酸蔗糖合成酶與蔗糖合成酶相比，其作用更大，明顯占主導(dǎo)地位。 6．2波浪冠層栽培模式對(duì)大豆葉片氮代謝的影響波浪冠層群體與CK相比，從分枝至成熟期，可溶性蛋白質(zhì)含量、硝酸還原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性分別平均增加0.034％、7.91％和10.05％；在N代謝作用的過(guò)程中，硝酸還原酶與谷氨酰胺合成酶相比，在鼓粒期前，谷氨酰胺合成酶其作用較大，占主導(dǎo)地位，但在鼓粒期后，硝酸還原

11、酶作用較大，占主導(dǎo)地位。 6．3波浪冠層栽培模式對(duì)大豆碳、氮代謝水平差異的影響大豆葉片中可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量，是N、C代謝的產(chǎn)物，分別代表著N、C代謝的水平。 本試驗(yàn)結(jié)果表明，與CK相比，可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量均有不同程度提高，其中，平均可溶性糖含量增加的幅度(7.18％)高于平均可溶性蛋白質(zhì)含量(0.034％)，且隨著大豆生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程的推進(jìn)，前者呈升高趨勢(shì)，后者呈降低趨勢(shì)，二者變化趨向基本相反。因而，該栽培模

12、式改善和提升了N、C代謝水平，特別是提高了C代謝水平，N、C代謝水平相比，C代謝水平高于N代謝水平。 7波浪冠層栽培模式對(duì)大豆葉片活性氧代謝和膜脂過(guò)氧化的影響波浪冠層群體與CK相比，SOD、POD和CAT活性有不同程度的提高，MDA含量降低，保護(hù)性酶POD活性平均增高20.13％，其中結(jié)莢期最高達(dá)46.53％,差異達(dá)極顯著水平，是關(guān)鍵保護(hù)性酶，其保護(hù)作用強(qiáng)于SOD和CAT；SOD活性平均增高2.28％；CAT活性平均增高0.48

13、％；膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物MDA含量降低；波浪冠層群體與CK保護(hù)性酶變化規(guī)律一致，即SOD活性高峰出現(xiàn)時(shí)期最早，CAT次之，POD最晚，即在大豆不同的生育時(shí)期，不同保護(hù)酶分別發(fā)揮著不同程度的保護(hù)作用。 8波浪冠層栽培模式對(duì)密度群體Ⅲ的影響與CK相比，密度同為18.0萬(wàn)株/hm<'2>的波浪冠層密度群體Ⅲ，其群體平均增產(chǎn)359.10kg/hm<'2>增產(chǎn)16.65％，差異達(dá)極顯著水平；在脂肪總量提高1.92％的基礎(chǔ)上，其棕櫚酸和亞油酸含量