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时间:2014-09-21 16:00:25  来源:  作者:

作者 : 金剑;刘晓冰;王光华;张秋英;STEPHEN J.HERBERT 
首作者单位 : 中国科学院东北地理与农业生态研究所,黑龙江哈尔滨150040 
信息来源 : 中国油料作物学报 

正文 : 大豆生产是群体生产,大豆产量也是指群体产量而言。大豆的群体结构是田间生长的个体大豆植株所构成的整体及其整体各部分的空间配置,包括地上和地下两部分,地上部分是指大豆冠层群体,其主要功能在于同化CO2,积累干物质,群体冠层结构形状可分为三类:(1)群体数量性状,包括群体的密度、高度和群体叶面积等;(2)群体几何性状,即叶倾角和叶方位角;(3)群体空间分布性状,指群体中各器官(主要是叶片)在空间的分布状态。地下部分是指大豆的根群,即吸收层,其主要功能在于吸收水分和养分,根群的主要性状为根重、根体积、根表面积、根粗度、根长及分布等。 大豆的产量是通过两个生理过程形成的,一个是吸收作用,一个是光合作用。大豆要维持地上茎、叶、花、果等器官所需要的水分和养分,必须具有强大的根系和庞大的吸收表面积,同时合适的冠层结构也是增大光截获、提高冠层光合速率,保证群体高产的关键因素。对产量形成起决定作用的是在群体光合系统和非光合系统达到最大值并相对稳定时的结构。然而,在群体的动态发展过程中,其外部环境(包括光、气、水等)也在不断变化,并且两者相互制约、相互影响,所以,要获得稳定且较高的产量,就必须使得个体、群体和环境相协调达到最优化。本文拟讨论群体地上部生态生理特性及其变化与产量形成的关系。 1 群体叶面积垂直分布及叶形态 许多研究已指出,大豆群体叶面积指数(Leaf Area lndex,LAl)是决定光合产物的多少、衡量群体结构的重要指标,影响冠层光截获,且与产量密切相关,LAI过大、过小或猛升、陡降,均难获得高产。适宜的LAI动态是大豆高产稳产的主要生理基础,在始花期之前,叶面积指数要稳步增大,结荚期前后应达到最大值,鼓粒期直至成熟前仍保持较大的叶面积指数是大豆高产的保证。尹田夫通过人工模拟株型的研究指出有效叶面积指数(effective leaf area index)的重要性,他认为前人报道的高产大豆实际叶面积指数均为大豆群体总体冠层的混合叶面积指数,不能描绘出大豆群体顶、中、底各冠层叶面积的垂直分布和对产量性状形成的贡献,认为研究大豆冠层叶面积的垂直分布对产量及农艺性状的影响是株型与产量结合的理论基础。研究表明,亚有限类型品种(品系)的叶面积指数(LAl)在结荚期达到高峰后,到鼓粒期明显回落;无限结荚类型品种在结荚期达到高峰后,鼓粒期仍维持较高值,并且在开花期以前冠层内上、中、下层的LAI差异较小,而结荚或鼓粒期则以中、上层比例大,下层比例小,其中亚有限型以上层居高,无限型以中层居高。要提高大豆产量,应更加注意提高中层叶片面积指数,适当照顾上层,下层叶面积在生育后期虽然对产量形成贡献较小,但它在前期营养生长期起主导作用,所以,王继安提出高产大豆的理想叶面积垂直分布的设想为:下层面积大(利用前期营养体快速生长),中层叶面积大且光合时间长(鼓粒期主要功能叶),上层叶面积小(利于通风透光保花荚)。 在大豆冠层结构中,叶片形态影响群体对光能的截获与利用。叶面积指数相同的两个作物群体,若叶倾角和叶片在空间分布的均匀程度不同,群体内的光分布不同,可能导致冠层的光合速率不同,结果单位时间内群体生产的干物质不同。当叶片均匀分布时,在群体良好光照条件下,农田光能利用率高。叶片近似水平生长的作物叶倾角小,上层叶片正面截获入射光,叶片光照强,位于冠层底部的叶片光照强度弱,上、下层叶片的受光量差异大;叶片近似直立生长的作物叶倾角大,太阳光可入射到叶层深处,位于作物层底部的叶片同样有较好光照条件,上、下层叶片的受光量差异小。 有报道指出,大豆有较强调节叶倾角和叶方位角的能力,叶片可抬起、降落、扭转,叶柄也能上下起落,左右扭转,叶片始终保持良好的受光态势。叶片的调位运动使叶层镶嵌性良好是大豆群体的突出特征,这使各个叶片得以截获阳光,但也使大豆群体各叶层的光照自上而下极度削弱。我们对不同大豆品种的叶片水平分布及叶倾角进行了测定,结果发现,平均叶倾角存在显著的品种间差异,而叶片分布差异不大。可见,大豆叶片的这种调位能力,尤其是调节叶倾角受遗传因素影响,所以叶倾角随叶位升高而增大的大豆品种极有可能获得高产,因其上部的叶倾角大,有较多直射光入射到叶层深处,下层叶片的叶倾角小,漏射于地表的光能减小,这样的群体有利于截获更多的光能,提高农田光能利用率。 2 产量空间分布及其与叶面积分布的关系 许多研究表明,叶片的同化产物在各成型叶片之间不能分享,只有在叶腋豆荚死去或满足其需要后,该叶的同化产物才向其他邻近节间的豆荚输送,大豆群体各层的粒重与叶面积的相关极显著,具有明显的叶荚对应关系。但不同结荚习性大豆叶荚对应关系存在差异,有限结荚习性大豆品种的叶与荚之间呈正相关;亚有限结荚习性大豆品种叶与荚之间在局部呈正相关;顶节位的粒叶比,以亚有限结荚习性品种为最大,无限结荚习性品种为最小,有限结荚习性品种介于上述二者之间。可见,大豆产量(荚粒)及其在植株上的分布与生育过程中叶面积及其空间分布有密切的关系,产量的空间分布是决定产量的重要指标。因此,探讨产量在植株或群体空间合理的分布对于大豆理想型设计及寻求产量突破途径有重要意义。 大豆产量分布于群体冠层中茎和分枝的大多数节上,产量空间分布是以群体为基础的包括垂直分布和水平分布。游明安根据上、中层和主茎产量百分率把品种(系)的产量空间分布在垂直方向上分为上层型、均匀型和分枝型等空间分布类型。为定量分析空间分布特性定义了两个描述产量分布的数量指标: 产量垂直分布指数: Iv=上层产量%-中层产量%(-100% 
 

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