夏大豆荚粒形成及其与气象条件关系研究

牛心爱

（安徽省濉溪县南坪镇农业综合服务站，安徽 濉溪 235100）

鼓粒是大豆一生中生长发育、形成产量最重要的时期。前人对大豆的结荚特性、鼓粒进程已有较多的报道。昆野指出，大豆荚皮和籽粒重量的增加比其体积的增加稍迟，籽粒增重又比荚皮增重晚。苏黎等对不同结荚习性4品种大豆开花结荚鼓粒进程的比较表明，豆荚长度、宽度快速达到恒定水平之后，增长速度减缓；厚度的增长晚于长、宽，籽粒干物质增长符合Logistic曲线[1]。杨加银对24个菜用大豆品种荚粒形成研究表明，荚粒干物质积累不同步，籽粒在中后期，荚壳在中前期，豆荚在中期[2]。薛丽华等指出，始粒期荚壳物质积累量大是多粒荚和大粒荚形成的物质基础[3]。张德荣研究指出，农业气象条件对大豆籽粒增重影响很大[4]。故对夏大豆荚粒形成及干物质积累特性进行了观察，以期为高产栽培提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验方法

试验于2014年在柳丰种业（百善镇柳孜）和鑫荣谷物（孙疃镇王圩）品种展示田中进行。土壤分别为潮土和砂姜黑土，土质沙壤土和粘壤土，肥力中等，前茬小麦，产量7 000 kg/hm2。供试品种中黄13。6月19日播种，6月24日出苗，8月5日至8月16日开花，9月24日至9月25日成熟。行距40 cm，密度25万株/hm2。

详细记载出苗期、始花期、盛花期、终花期、结荚期、鼓粒期和成熟期。顶部开花后次日取主茎6～10节（下同）荚长大约0.5 cm的荚。之后，每3 d取荚一次（柳丰取三粒荚，王圩分开取二、三粒荚）。每次取荚20个，测定豆荚的长、宽、厚度（鼓粒后宽、厚度量取豆荚中间凹陷处，即两豆粒之间）和鲜重。在每次取荚的同时，选择“相似荚”20个以上，挂牌标记，以备下一次取样之用，如此直至成熟。每次取荚后，称取豆荚鲜重；剥出籽粒，用排水法测定鲜籽粒体积。而后，将籽粒和荚皮分别装入纸袋中，置于烘箱中105℃杀青10min，然后降至80℃恒温烘干至恒重，冷却后迅速称其干重，用排水法测定干籽粒体积。

1.2 数据处理与分析

数据处理和图表绘制利用Excel进行。将取得的数据应用PEMS3.1软件，进行Logistic曲线、一元直线、多元曲线和e（取2.718 3）指数曲线回归方程模拟选优，建立夏大豆荚厚、籽粒体积变化和豆荚、籽粒物质积累拟合曲线，分析气候条件对千粒质量增长的影响。

1.3 本季节气候特点

2014年夏玉米生长季节气温持续偏低，降水量先多后少，旱涝交替；光照不足。夏大豆鼓粒期低温多雨寡照，对鼓粒不利。8月中旬至9月下旬，平均气温22.7℃，比历年平均低0.9℃；降水量353.1 mm，比历年平均多176.2 mm，8月25日、9月18日2次田间积水2 d以上，形成涝渍；日照时数217.6 h，比历年平均少99.1 h。

2 结果与分析

2.1 豆荚形成

2014年中黄138月5日始花，8月16日顶部开花，花期12 d；顶部开花后1 d（8月17日）中下部始荚。豆荚长度、宽度的增长极其相似，即快速达到恒定水平，之后即不再增加。而厚度的增长过程则相对平缓。一直延续到豆荚变黄之前，而后又有所下降（见图1）。分析表明，豆荚厚度（H）变化可用e的二次多项式指数曲线拟合，H=e0.07+0.122t-0.002t2，式中t为顶部开花后天数（下同），F=29.14**。最大值点出现在顶部开花后29 d左右。

2.2 籽粒体积变化

大豆鲜籽粒体积是先鼓胀到一个最高值然后迅速回落[5]。前期上升平缓，顶部开花后29 d左右达到最大值，峰值前后速率较大。从最大体积到籽粒成熟所用时间很短（见图2）。鲜籽粒体积（V鲜）变化过程可用e的指数曲线描述：V鲜=e1.54+0.154t-0.003t2，F=23.449**。干籽粒体积从鼓粒到成熟一直呈直线上升趋势，速度较均匀。V干=-2.27+0.560t，F=330.68**。F值达极显著水平，能够真实反应籽粒体积变化趋势。

图1 中黄13豆荚长宽厚度变化

图2 籽粒体积变化

图3 二、三粒荚干籽粒体积

三粒荚的干籽粒体积大于二粒荚的籽粒（见图3）。这说明3粒荚籽粒形成早，鼓粒快。

分析表明，大豆籽粒体积与豆荚厚度直线正相关。V鲜=-3.95+7.039H，F=11.785**；V干=-8.98+3.959H，F=11.072**。

2.3 豆荚质量变化

两点豆荚（三粒荚）质量（烘干）均呈慢—快—慢的变化趋势，可用Logistic曲线描述[6]。从图4可以看出，柳丰曲线较平缓，王圩慢—快—慢变化趋势明显。

2.4 籽粒干物质积累

大豆籽粒含水量先期下降缓慢，然后逐渐加快，到籽粒接近成熟的前10～15 d下降速度加快，含水量很快接近稳定值（见图5）。变化趋势为平抛物体运动曲线，W=88.9-0.031t2，F=30.925**。

大豆鲜籽粒质量（M鲜粒）呈慢—快—降的变化趋势（见图5），可用e的二次多项式指数曲线描述，M鲜粒=e-26.4+4.932t-0.090t2，F=9.321**。最大值点出现在顶部开花后28 d前后。干籽粒质量变化呈慢—快—慢的变化趋势，为Logistic曲线（见图6）。三粒荚百粒质量大于二粒荚（见图7）。

以王圩点为例，分析表明，大豆鼓粒速率呈抛物线变化趋势，最大值点出现在顶部开花后25 d前后。yt=-879.2+117.123t-2.426t2，F=4.371*。

2.5 气象因子对大豆鼓粒的影响

图4 豆荚质量变化

图5 籽粒含水量和鲜重变化

图6 百粒质量变化

图7 二粒荚、三粒荚百粒质量

大豆鼓粒速率并不是平稳变化的，这是因为大豆鼓粒过程除受自身生物学规律的支配外，还受环境条件的影响。环境条件包括气象因子和土壤养分、水分条件。为从实测鼓粒速率中分离出气象因子影响的部分，把拟合曲线的yt视为鼓粒速率的时间趋势值，他反映了大豆鼓粒进程的本身生物学规律，即在正常情况下第t天应有的鼓粒速率，他仅仅是时间的函数。以相对鼓粒速率（yw=实测值/趋势值×100%）来讨论气象因子对鼓粒速率的影响。显然，当环境条件有利于鼓粒时，则实测鼓粒速率比趋势值高，即有yw>100%；反之，则有yw<100%。

2.5.1 气温与大豆鼓粒 濉溪县8月下旬至9月下旬平均气温20.4～25.3℃，与夏大豆鼓粒期适宜温度（20～25℃）吻合。相关分析表明，大豆相对鼓粒速率与平均气温、最高气温和最低气温关系不大，而与温差呈直线弱相关关系，yw=20.8+12.676Td，F=4.277 3，P=7.7%。这说明温差大有利于夏大豆籽粒干物质积累。

2.5.2 日照与大豆鼓粒 分析表明，相对鼓粒速率与日照时数存在弱相关关系，yw=72.4+3.174St，F=4.769 6，P=6.5%。这说明日照时间长有利于夏大豆籽粒干物质积累。

2.5.3 降水与大豆鼓粒 大豆鼓粒速率与降水量之间不存在定量关系，但在有降水的情况下，鼓粒速率下降是十分明显的。降水对鼓粒速率影响主要表现为雨日里的鼓粒速率明显降低，而与雨量大小无明显的定量关系，这与日照的增加与鼓粒速率正效应有直接关系。

3 结论

大豆鼓粒有三个明显时期：初期—籽粒形成期，中期—籽粒膨大期，后期—籽粒脱水期。豆荚长、宽度先期同步快速增长，达到恒定值后则趋于稳定；厚度和鲜籽粒体积先增后降，可用e的二次多项式指数曲线拟合，顶部开花29 d左右最大；干籽粒体积随生育进程延续直线增长。籽粒含水量变化为平抛物体运动曲线，鲜籽粒质量变化可用e的二次多项式指数曲线描述，豆荚、籽粒和百粒干物质积累可拟合Logistic曲线。大豆鼓粒速率呈抛物线变化趋势。温差大、日照时间长有利于夏大豆籽粒干物质积累。

[1]苏黎,张仁双,宋书宏,等.不同结荚习性大豆开花结荚鼓粒进程的比较研究[J].大豆科学,1997,16(3):52-59.

[2]杨加银.菜用大豆品种花荚粒形成的初步研究[J].中国农学通报,2005,21(2):210-212,224.

[3]薛丽华,章建新,闫晓红,等.大豆荚生长与粒数和粒重的关系研究[J].新疆农业大学学报,2008,31(4):16-19.

[4]张德荣,王国琴,郭法申,等.大豆鼓粒及其与农业气象条件的关系[J].大豆科学,1993,12(1):8-14.

[5]刘中奇,李志刚,谭崴崴.不同大豆品种籽粒体积、含水量、脂肪和蛋白质积累动态分析[J].大豆科学,2007,26(2):194-197.

[6]章建新,薛丽华,邢永峰,等.大豆粒、荚物质积累分配规律研究[J].新疆农业大学学报,2008,31(1):22-24.