[科普中国]-[原创]大豆产量的形成

一、大豆产量构成因素大豆的子粒产量是单位面积的株数、每株荚数、每荚粒数、每粒重的乘积，即：子粒产量（kg/h㎡）=[每公顷株数×每株荚数×每荚粒数×每粒重（g）]/1000 产量构成因素中任何一个因素发生变化都会引起产量的增减。理想的产量构成是四个产量构成因素同时增长。这四个产量构成因素相互制约，在同一品种中，将荚多、每荚粒数多、粒大等优点结合在一起比较困难。尽管如此，许多大面积高产典型都证明，大豆要高产必须产量构成因素协调发展，只顾某一个或两个产量构成因秦发展的措施，都不会获得预期高额子粒产量。大豆品种间的株型不同，对营养面积的要求各异，因此，适宜种植密度也不一致。单株生长繁茂、叶片圆而大、分枝多且角度大的品种，一般不适于密植，主要靠增加每株荚数来增产。株型收敛、叶片窄而小、分枝少且角度小的品种，一般适于密植，通常靠株数多来提高产量。对同一个大豆品种来说，在子粒产量的四个构成因素中，单位面积株数在一定肥力和栽培条件下有其适宜的幅度，伸缩性不大。每荚粒数和百粒重在遗传上是比较稳定的。惟有每株荚数是变异较大的因素。国内外研究结果证实，单株荚数与产量相关显著。单株荚数受有效节数、分枝数等的制约，因此大豆要获得高产，必须增加有效节数，协调好主茎与分枝的关系。总之，要根据不同大豆品种产量构成因素的特点，发挥主导因素的增产作用，克服次要因素对增产的限制，在一定的肥力、栽培水平上，协调各产量因素的关系，做到合理密植、结荚多、秕粒少、子粒饱满，才能发挥大豆品种的生产潜力，提高子粒产量。二、光合产物的积累与分配1、大豆的光合作用（1）光合速率。大豆作为典型的C3作物，光合速率比较低。不同品种之间，在光合速率上有较大的区别。光合速率（C02）最低者为11 mg/（d㎡·h），最高者为40 mg/（d㎡·h），平均为24.4mg/（d㎡·h）。光合速率（C02）其变异幅度在25.5～38．18 mg/（（d㎡·h）。在饱和光强、适宜温度条件下，高光效大豆品种和高产品种的光合速率存在明显差异。高光效品种的光合速率大手高产品种。研究结果证明，大豆的光合速率高峰出现在结荚鼓粒期。就一个单叶而言，从小叶展平后，随着叶面积扩大，光合速率增大，叶面积达到最大以后一周内，同化能力达到最大值，以后又逐渐下降。在1 d之中，早晨和傍晚光合速率低，中午最高，并持续几个小时。国内外的许多研究者都指出，在作物叶片的光合速率和作物产量之间不存在稳定的和恒定的相关性。（2）光呼吸。大豆的光呼吸速率比较高。由光合作用固定下来的二氧化碳有25%～50%又被光呼吸作用所消耗。大豆光呼吸速率（CO2）在4.57～7.03 mg/（d㎡·h）之间，即占饱和光下净光合速率的1/3左右。2、大豆的吸收作用（1）水分吸收。大豆靠根尖附近的根毛和根的幼嫩部分吸收水分。大豆根主要是从30 cm以内的土层中吸收水分的。在根系强大时，也能从30～50 cm土层中吸收水分。大豆的根压大为0.05～0.25 MPa，由于有根压，大豆根能够主动从土壤中吸收水分。为保障叶片的正常生理活动，其水势应维持在～1 MPa以上。当水势大于～O.4 MPa时，叶片生长速度快；小于～0．4 MPa时，叶片生长速度很快下降，当水势在～1.2 MPa左右时，叶片生长接近于零。据王琳等（1991）测定表明，一株大豆的总耗水量为35090 ml。单株大豆耗水量的差异与供试品种的生长量大小有关。王琳等（1991）的测定还表明，春播大豆各生育时期的单株平均日耗水量分别为：分枝末期之前66 ml，初花期317 ml，花荚期600 ml，荚粒期678 ml，鼓粒期450 ml，成熟期175 ml。由此可见，结荚至鼓粒期间是春播大豆耗水的关键时期。在山东省的气候条件下，夏大豆各生育阶段的适宜供水量分别为：苗期3406.5 mm，花期1767mm，鼓粒l732.5mm，成熟364.5mm（李永孝等，1986）。（2）养分吸收。大豆植株生育早期阶段养分浓度较高。这是由于养分吸收速率比干物质积累速率快的缘故。后来，随着干物质积累速率加快，养分浓度普遍下降。董钻和谢甫绨（1996）以春大豆辽豆10号为试材，自出苗后21 d起，每隔14 d取样一次，测定了植株各个器官养分的百分含量变化动态。结果表明，大豆自幼苗至成熟期间，叶片、叶柄、茎秆和荚皮中的全氮、五氧化二磷和氧化钾百分含量基本呈递降趋势。子粒中氮的百分含量则是渐升趋势，成熟之前2周达到最高值，成熟时则有所下降。子粒中的五氧化二磷百分含量变化幅度不大，氧化钾百分含量略呈下降趋势。大豆植株对氮、五氧化二磷和氧化钾吸收积累的动态符合Logistic曲线，即前期慢，中期快，后期又慢。大豆植株吸收各种养分最快的时间不同。氮在出苗后第9～10周，五氧化二磷在第10周前后，而氧化钾则偏早，在8～9周。不同品种吸收养分最快的时间并不一样。从养分吸收的最大速率上看，不同品种也不相同，这与品种的株型、各器官的比例以及土壤肥力、施肥状况有很大关系。3、大豆干物质的积累动态（1）叶面积指数。适当地增大叶面积指数是现阶段提高大豆产量的主要途径。大豆出苗到成，叶面积指数有一个发展过程，一般在开花末至结荚初达到高峰，大致呈一抛物线。叶面积指数过小，即光合面积小，不能截获足够的光能；叶面积指数过大，中、下部叶片阳光被遮，光合效率低或变黄脱落。适宜的叶面积指数动态：苗期0.2～0.3、分枝期1.1～1.5、开花末至结荚初期5.5～6.0、鼓粒期3.0～3.4。叶面积指数在3.0～6.0范围内，叶面积指数与生物产量、经济产量的相关性极显著。较大的叶面积指数维持较长时间对产量形成有利。（2）生物产量的形成。大豆生物产量形成的过程大体可分为三个时期：指数增长期、直线增长期和稳定期。大豆植株生长初期，叶片接阳光充分，光合产物与叶面积成正比，增长速度缓慢，此时，生物产量的积累曲线如指数曲线。从分枝期起，叶面积增长迅速，光合产物积累速度大为提高。从分枝期至结荚期，生物产量增加最快，基本上呈直线增长。结荚期之后，叶片光合速率降低，生物产量趋于稳定，在鼓粒中期前后达到最大值。生物产量是经济产量的基础。要获得高额的子粒产量，首先必须提高生物产量；其次，应注意光合产物多向子粒转移。（3）子粒产量的形成。大豆生长发育的重要特点是生殖生长开始早，营养生长和生殖生长并进的时间长。一个生育期为125 d的有限结荚习性品种，出苗后60 d始花，此时生物产量占总生物产量的20%～25%。由此可见，大豆的大部分干物质是在营养生长和生殖生长并进的时期内积累起来的。大豆早熟品种在出苗后50 d左右、晚熟品种在出苗后75 d左右，荚中子粒即已开始形成。整个子粒形成期为45～50 d，最初10 d左右增重较慢，中期增重较快，后期又较慢。著以每日每平方米土地子粒平均增重9.9 g计算，每公顷子粒平均日增重达105 kg左右。大豆子粒含蛋白质约40%，脂肪20%，碳水化合物30%，形成单位重量的蛋白质和脂肪所需要的能量显著高于碳水化合物，所以大豆的经济产量高低不能与以碳水化合物为主要产量构成成分的小麦、水稻作物相比较。4、大豆干物质的分配大豆干物质分配是指地上部分各个器官在生物产量中所占的比率。干物质的分配取决于许多因素：光合作用、库的强度、库与源的间距、环境条件等。在正常条件下，禾谷类作物的旗叶及其下方一张叶片是穗部同化物的主要供应者。大豆的腋生花和花序主要由同节位叶片供应同化物。库的数量、大小、位置是支配同化物运转和分配的主导因素。作物收获器亭的构成成分产生于初级光合产物，如葡萄糖。1个单位葡萄糖可以生产的淀粉、蛋白质和脂肪分别为O.84、O.38、O.31个单位。由于光合产物的转化效率不同，与禾谷类作物相比，以蛋白质和脂肪为主要成分的大豆，其经济系数往往稍低一些。有关研究结果表明，大豆晚熟品种的叶片、叶柄、茎秆、荚皮和子粒在生物产量中的最优比例应为24%、9%、20%、12%和35%。即经济系数为35%。早熟品种的茎秆比例应更小些（春播15%，夏播10%），子粒比例则应更大些，在42%～45%之间或更高。大豆干物质分配反映了光合产物的转移和“源一库”关系。从大豆栽培角度看，应当选择在高肥水条件下生物产量高、干物质分配合理、经济系数高的品种，加之采用各种栽培措施，以较小的叶片、叶柄、茎秆和荚皮比率，取得较多的子粒产量。大豆的经济系数相对较稳定。同一品种，夏播的经济系数高于春播；同一品种，在中肥条件下的经济系数往往又比在高肥条件下为高。不同品种同期播种，只要能够正常成熟，一般早熟品种的经济系数比晚熟品种高。不同品种同期播种，只要能够正常成熟，一般早熟品种的经济系数比晚熟品种高。编辑：李敏审核专家：山西省农科院作物所研究员 张海生