播期與氣象因子對紅小豆生長發育及產量性狀的效應研究

申曉慧，姜成，何寧，項洪濤，曹大為，李婉

（1.宜春學院生命科學與資源環境學院，宜春 336000；2.黑龍江省農業科學院耕作栽培研究所）

紅小豆具有生育期短，耐旱、耐瘠薄、生態適應性廣等特點，同時又具有營養豐富、醫食同源的特性，在餐桌上倍受青睞，是中國傳統出口農產品[1-3]。以往紅小豆的研究工作主要集中在種子資源整理、新品種選育等方面。但近年隨著人們生活水平不斷的提高，對紅小豆需求量逐年增加，有關小豆高產栽培技術的研究也開始增多。如何通過生產技術集成，實現良種良法的合理配套，是爭取紅小豆單產新突破的關鍵，也是紅小豆栽培學科需要重點解決的問題。

播期是影響作物生產的重要栽培因素，合理確定播期可有效調整作物生長發育進程與季節同步，不僅可以充分利用當地光、溫、水等氣候資源，充分發揮品種生產潛力，還可以提高作物抵御外界不良環境的能力，保證作物高產優質[4-7]。關于播期、品種搭配對紅小豆等作物生長發育及產量影響的研究已有報道，趙翠媛等[8]研究表明，紅小豆播期的推遲不僅使有效積溫顯著減少，而且花后日均溫差也會降低，不利于小豆開花結莢，從而降低產量；王明海等[9]研究認為，早播有利于紅小豆產量的提高。趙秋等[10]對小豆播期與密度研究表明“遼紅小豆8號”在遼陽地區適時早播有利于產量提高。綜上所述，前人研究主要集中播期以及播期與密度等因素對紅小豆產量及產量性狀方面的影響，且多數研究認為早播更利于發揮紅小豆產量潛力。而關于播期對小豆生育進程、產量及溫度與降水等氣候條件的相關性分析的研究顯見報道。尤其是小豆花后積溫與降雨等氣候條件對紅小豆產量及產量性狀的影響未見報道。研究選用黑龍江地區生產上大面積推廣應用的紅小豆品種為試驗材料，通過分期播種，系統分析溫度與降水等氣象條件對紅小豆生育進程、生長指標、群體生長速率、產量及產量構成因素的影響，以期明確播期及氣象因素對不同播期條件下紅小豆品種生長發育期特性及產量調控的影響，為紅小豆播期的科學選擇以及高產栽培技術研究提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試紅小豆品種“珍珠紅”“農安紅”“龍小豆2號”“龍小豆3號”均由黑龍江省農科院耕作與栽培研究所提供。

1.2 試驗地點及氣候條件

試驗于2019年在黑龍江省農業科學院佳木斯分院雜糧試驗基地進行，試驗地位于東經130.37 °，北緯46.82°，海拔170 m，所在區域年平均降雨量500 mm，土壤類型為草甸黑土，pH為6.15，土壤有機質2.56%、速效鉀108.24 mg·kg-1、速效磷43.95 mg·kg-1、堿解氮130.85 mg·kg-1、全磷0.16%、全氮0.18%和全鉀1.58%。紅小豆生育期內日均溫度和降雨量等氣象數據由佳木斯市氣象局提供。2019年佳木斯地區有效積溫為2 590℃，降水量535.6 mm，日照時數2 525.3 h，在農作物生長期（5~9月）日照時數為1 225.3 h。

1.3 試驗設計

試驗采用單因素完全隨機區組設計，設T1（5月10日）、T2（5月20日）、T3（5月30日）、T4（6月9日）4個播期處理，3次重復，小區設置行長5 m，6行區，株距0.15 m，行距0.65 m，小區面積19.5 m2，公頃施肥量為磷酸二銨100 kg、磷酸鉀40 kg標準施肥，小區留苗66株。小區重復間設1 m調查區道，四周設2 m保護行。田間管理同大田生產[11]。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 生育期調查

不同播期條件下供試紅小豆出苗期（VE）、第一復葉展開期（V1）、第二復葉展開期（V2）、第三復葉展開期（V3）、始花期（R1）、始莢期（R3）、始粒期（R5）、鼓粒期（R6）、全生育期。

1.4.2 葉面積指數及地上總干物重調查

分別于紅小豆第三復葉展開期（V3）始花期（R1）、始莢期（R3）、始粒期（R5）、鼓粒期（R6），各小區選取代表性植株5株，測定株高，用打孔稱重法測量葉面積指數，然后將子葉節以上部分各器官分開，105℃條件下殺青30 min，之后80℃條件下烘干至恒重，測定單株及各器官干物質量。

1.4.3 產量及產量構成因素

于紅小豆成熟期去除邊際效應在小區內任意選取3行實收測產，折算公頃產量，選取各小區代表性植株10株，測定莖粗、分枝數、主莖節數、單株分支數、單株莢數、單株粒數、單莢粒重及定百粒重。

1.5 數據計算與統計分析

葉面積指數（leaf area index）=（單株葉面積×單位土地面積內的株數）/單位土地面積：

群體生長率（crop growth rate）=（W2－W1）/（t2－t1），式中W1和W2為前后2次測定的干物質重，t1和t2為前后2次測定的時間，單位：g·m-2·d-1[12]。用Microsoft Excel 2007軟件計算數據和作圖，用SAS 9.1軟件統計分析。

2 結果與分析

2.1 播期對紅小豆各生育時期的影響

播期對紅小豆的生育進程有較大影響（表1）。由表1 可以看出，隨著播期的推遲，全生育期所需天數呈逐漸縮短變化趨勢。各生育階段持續天數受播期的影響表現為從播種至出苗可以看出，隨著播期的推遲出苗日數逐漸縮短，且差異顯著（P<0.05），這主要是由于晚播氣溫較高，小豆種子易早生萌發。

表1 紅小豆不同播期條件下各關鍵生育時期調查Table 1 Investigation of sowing date on development process of adzuki bean

5月10日播種的紅小豆從出苗至第一復葉展開期所需時間較長，因為這一時期佳木斯地區遇到了早春低溫現象，這一階段日均高溫17.4℃，日均低溫在3.2℃，夜間溫度過低不利于紅小豆生長發育，紅小豆生長處于停滯階段。不同播期條件下各小豆品種在6月中旬之后陸續展開第二、三復葉。從第三復葉展開期至始花期、始花至始莢期可以明顯看出，6月9日晚播各品種生育進程明顯縮短，始粒至鼓粒期及全生育期所需天數各處理均達到差異顯著水平（P<0.05）。

2.2 氣象因子與紅小豆生育時期的關系

溫度與降雨量等變化會直接影響紅小豆生長發育進程。對各生育階段及其對應的累積溫度（X1）、日均溫度（X2）和降雨量（X3）進行回歸分析，得到線性回歸方程見表2。結果表明，各生育階段持續天數受氣候條件影響顯著。播種至出苗期生育天數隨積溫的升高而縮短，隨累積日均溫差的升高而延長，累積日均溫差對該階段的影響效應值大于積溫效應。從VE-V1、V1-V3、V3-R1所需生育天數均隨積溫、日均溫度和降雨量的降低而縮短；這一階段是紅小豆生理生長最旺盛期也是對需水量要求最大時期。R1~R3所需天數則隨積溫和降雨量的增加而縮短，隨日均溫度的升高而延長，氣象因子效應以積溫效應最大；R3~R5所需生育天數則隨著積溫及累積日均溫差提高而延長，隨著降雨量增加而縮短。R5~R6所需天數受氣象因子影響與R1~R3期相同。就全生育期而言，紅小豆生育天數受積溫效應影響最大，受降雨效應影響最小。

表2 紅小豆不同生育階段平均持續天數與氣象因子的關系Table 2 Relationship between days of growth stage and climatic factors

2.3 播期對紅小豆生長發育指標的影響

作物群體生長狀況通過葉面積指數來反映，葉面積指數越高說明群體生長狀況良好，影響作物最終產量[13]。由圖1可知，不同播期條件下紅小豆從V3至R6葉面積指數均為先升高再降低的變化趨勢，其中T3播期最高，T1播期最低。各播期的葉面積指數從大到小依次為：T3＞T1＞T2＞T4。由此表明，適宜播期有利于提高紅小豆開花后的葉面積指數提高，有利于形成高質量群體，而播種過早或過晚均不利于小豆花后保持較高的葉面積指數，所以早播或晚播不利于后期小豆獲得高產。

圖1 播期對不同生育時期葉面積指數的影響Fig.1 Effect of sowing date on leaf area index in different growth stage

作物干物質積累量是植株營養體的繁茂程度和生長趨勢的反映，直接影響作物最終產量和品質[14]。如圖2所示，從播種出苗至始莢期，不同播期條件下紅小豆地上部干物質積累差別不大，但隨著生育期的推進，不同播期干物質積累量差距越來越明顯，其中T3播期紅小豆地上干物重積累量最大。這可能是由于前期作物主要進行營養生長，差異不顯著，隨著生長期推進，5月30日播種的氣候條件更有利于小豆生長發育，植株分枝增加，開花結莢部位相對較多，從而使花莢積累量增大，有利于紅小豆干物質積累與分配。

圖2 播期對不同生育時期總干物重的影響Fig.2 Effect of sowing date on dry matter accumulation in different growth stage

群體生長率是干物質日產量的反映，是群體生產速率的重要指標。雖然不同播期條件下紅小豆群體干物質積累量和生育進程存在差異，但隨著生育進程的推進，T1至T4播期紅小豆群體生長率變化趨勢均呈先增后降的變化趨勢，不同播期條件下群體生長速率仍以T3播期最大，T4播期最小，最大值均出現在R1~R3期。由此說明，紅小豆最適播期為5月30日，此時播種更有利于群體生長速率的提高（表3）。

表3 播期對紅小豆各生育時期群體生長速率的影響Table 3 Effect of sowing date on crop growth rate of adzuki bean in different growth stage

2.4 氣象因子與紅小豆各項生長指標的關系

紅小豆各生育時期氣象因子與葉面積指數、總干物重及群體生長率的相關關系見表4。V3-R1期積溫與群體生長率呈顯著正相關關系；R1~R3期積溫與該時期葉面積指數和總干物重呈極顯著正相關；R3~R5期積溫與各指標均呈極顯著正相關關系，累積日溫差與葉面積指數及總干物重呈顯著正相關關系；R1~R6期積溫與其相應階段的葉面積指數及總干物重呈極顯著正相關，累積日溫差與葉面積指數、總干物重呈顯著正相關關系，這說明積溫對紅小豆生長發育起了關鍵作用，尤其是對紅小豆生殖生長發育階段，積溫越高，越有利于干物質積累，增加群體生長速率，有利于獲得高產穩產。

表4 氣象因子與葉面積指數、總干物重及群體生長率間的相關分析Table 4 Correlation analysis between climatic factors and leaf area index，dry matter accumulation，crop growth rate

2.5 播期對紅小豆產量及產量性狀的影響

供試品種產量變化規律基本一致，以代表性品種“珍珠紅”為例，產量及產量性狀分析結果見表5。由表中可知，T3播期莖粗、單株莢數、單株粒重及產量指標均顯著高于其他播期處理（P<0.05），其中單株莢數比其他播期平均值高出27.74%，單株粒重比其他播期平均值高于36.40%，產量比其他播期平均值高出20.45%以上，主莖節數和單株分枝數均顯著低于其他各播期處理（P<0.05）。單莢粒數T1播期最高，其他播期差異不顯著，百粒重T4播期最高，其次為T3播期，但差異不顯著。由此可見，播期過早或過晚均不利于高產產量性狀形成，適時播種才更有利于提高作物對光能的利用效率，從而促進作物形態器官的建成和生殖器官的發育。

表5 不同播期對各紅小豆品種產量及其構成因素的影響Table 5 Effect of sowing date on yield and yield components of adzuki bean

2.6 氣象因子與紅小豆產量及產量構成因素的關系

除了播種時期對紅小豆產量具有明顯影響外，氣候條件也是影響紅小豆產量的另一重要因素。將已知的氣象因子花前積溫（X1）、花前累積日溫差（X2）、花前降雨量（X3）、三葉期積溫（X4）、花后累積日溫差（X5）、花后降水量（X6）、全生育期積溫（X7）、全生育期累積日溫差（X8）以及全生育期降水量（X9）與小豆產量（Y1）、單株莢數（Y2）、單株粒重（Y3）、單株粒數（Y4）和百粒重（Y5）分別進行回歸分析，得到回歸方程為如下表。

由表6可知，影響紅小豆產量（Y1）的各氣象因子效應的大小為X5＞X7＞X3＞X6＞X9；影響單株莢數（Y2）的各氣象因子效應的大小為X8＞X5＞X7＞X3＞X4；影響單株粒重（Y3）的各氣象因子效應的大小為X6＞X5＞X7＞X9＞X4；影響單株粒數（Y4）的各氣象因子效應的大小為X5＞X7＞X2＞X9＞X1；影響百粒重（Y5）的各氣象因子效應的大小為X5＞X6＞X3＞X7。此外，由表可知，單株莢數、粒數、粒重與百粒重與全生育期積溫（X7）呈負相關，產量與全生育期積溫呈正相關。

表6 產量及產量構成因素與氣象因子的關系Table 6 Relationship between yield and yield components of adzuki bean and climatic factors

3 討論

播期不同，作物所遇到的溫、光、水等氣象條件不同，其生長發育和籽粒形成各異。因此，播期對作物的影響尤為重要[15-16]。紅小豆屬于喜溫作物，溫度對紅小豆產量具有重要影響[17]。實驗研究結果表明，早播延長了紅小豆生育天數，而晚播則縮短紅小豆生育天數，自第三復葉展開期至始花期受降水影響最大，開花至成熟各階段積溫影響最大。積溫和累積日溫差對葉面積指數、總干物重影響顯著，其中積溫影響極顯著。說明積溫增加直接影響紅小豆實際產量的增加。

在作物品種、栽培措施和管理水平確定的情況下，氣象條件則是影響作物產量的主要因子。袁晉等[18]認為，氣象因子主要通過對單株莢數、百粒重等產量構成因素來影響大豆最終產量。鄭盛華等[19]研究表明，適宜播期條件下，光、溫、水等氣候條件有利于提高水稻成穗率、促進個體發育和成熟，提高產量。實驗通過氣象因素與產量及其構成因素的關系分析可知，溫度與降水對紅小豆產量及產量構成因素存在不同程度影響，對產量影響顯著的因素主要有開花前期的累積日溫差、花后積溫和降雨量，即花前累積日溫差較小、花后積溫較高、降水充分有利于產量的提高；全生育期日均溫度較高，降水充足有利于提高小豆單株莢數；花后降水充足、花后累積日溫差較大有利于提高單株粒重；花后累積日溫差較大、全生育期積溫高有利于增加單株粒數；花后累積日溫差較大，有利于提高百粒重。

紅小豆產量及產量相關性狀的變化與播期關系密切，選擇合適的播期是紅小豆獲得高產、優質的重要栽培技術措施。前人研究認為早播有利于高產。如王樂政等[20]研究表明，紅小豆株高、主莖節數和分枝數等隨播種日期的延遲而降低，單株莢數也隨播期的推遲而減少。趙翠媛等[8]認為，小豆單株莢數、單株粒數和單株粒重隨播期推遲而降低。但在試驗中，隨播期的推遲，紅小豆主莖節數和分枝數等形態指標值逐漸降低，與王海明等[9]結論一致。而莖粗、單株粒數和單株粒重均是5月30日播種最高，這可能是由于紅小豆過早播種，小豆子粒灌漿過程晝夜溫差小，不利于紅小豆干物質積累與運輸，而過晚播種，小豆籽粒灌漿時溫度過低，也不利于干物質積累與運輸。因此，早播或晚播均不利于紅小豆產量提高，此結果與前人研究結果不同。研究的結果可能與試驗研究的起始播期、試驗品種特性及試驗地點生態條件不同有關，具體原因還有待于進一步深入研究。

4 結論

通過大田試驗，從紅小豆生育進程、生長指標、產量結構、積溫和降水等方面來分析不同播期對紅小豆生長特性及產量的影響，從而估測紅小豆在佳木斯地區生產上的最佳播種日期為5月30日前后。然而由于試驗結果僅為一年試驗數據采集，為得出更加確切的播種日期，試驗還需進行多年多點試驗，為合理利用佳木斯地區的氣候資源提高紅小豆產量提供理論依據和技術指導。