不同生育期增加UV-B辐射对大豆产量的影响

第 2 9卷 2 01 0正 第 3期 6月 大豆 科学 S 0YBEAN SCI ENCE V o j 2 9 NO 3 J u n 2 0 l 0 不 同生育期增加 U V B辐射对大豆产量 的影响 任红 玉 ， 张兴文 ， 李东 沼 ， 徐 海明 ， 马传 国 ， 沈能展 ( 1 ， 哈尔滨工业大学 市政 与环境工程学院 ， 黑龙江 哈尔滨 1 5 0 0 0 1 ； 2 东北农业大学 资源与环境 学院， 黑龙 江 哈尔滨 1 5 0 0 3 0 ； 3 哈尔滨工业大 学 理学院，黑龙江 哈尔滨 1 5 0 0 0 1 ) 摘要 ： 以东农 4 2和东农 4 7为材料 ， 采用 盆栽 方式 ， 研究 了不 同生育时期分别增加强 、 弱 u V B辐 射对大豆产量 及其 构成因子的影响 。结果表明 ： 开花期弱紫外辐射使东农 4 2百粒重增加最多 ， 满粒期 强紫外辐射使 其单株粒数 和单株 粒重增加 ， 且增产效果显著 ； 苗期弱紫外辐射使东农 4 7单株粒数 、 单株粒重 和产量增加 ， 鼓粒期弱 紫外辐射使其 百粒 重增加最多 ； 但从开 花期 到成熟期 一直进行 强紫 外辐射对东农 4 2和东农 4 7的产量和产量构成 因子均有不利影响。 关键词 ： 生育期 ； U V B辐射 ； 大豆 ； 产量 中图分类 号 ： $ 5 6 5 1 文 献标识 码 ： A 文 章编 号 ： 1 0 0 0 9 8 4 1 ( 2 0 1 0 ) 0 3 0 5 4 3 0 3 Re s p o n s e o f S o y b e a n Yi e l d t o I n c r e a s i n g UV B Ra d i a t i o n a t Di ffe r e n t Gr o wt h S t a g e s REN Ho n g y u ，ZHANG Xi n g we n ，L I Do n g mi n g ，XU Ha i mi n g ，MA Ch u a n g u o ，S HEN Ne n g z h a n ( 1 S c h o o l o f Mu n ic i p a l a n d En v i r o n me n t a l En g i n e e r i n g ，Ha r b i n I ns t i t u t e o f Te c h n o l o g y，Ha r b i n 1 5 0 0 01； 2 Re s o u r c e s a n d E n v i r o n me n t a l S c i e n c e s Co l - l e g e ， N o r t h e a s t A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y ，H a r b i n 1 5 0 0 3 0 ； 3 S c i e n c e C o l l e g e ，H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ， He i l o n g j i a n g ， C h i n a ) Abs t r a c t： Th e e l e v a t e d UV- B r a di a t i on h a s s o me s i g n i f i c a n t e f f e c t s o n s o y be a n yi e l d a nd q ua l i t yI n t h i s p a pe r，t h e e f f e c t s o f i nc r e a s i n g s t r o n g a n d we a k UV B r a d i a t i on a t s o y b e a n v a r i o u s g r o wi ng s t a g e s o n y i e l d a n d y i e l d c o mp o ne nt s o f s o y b e a n Do ng n o n g 4 2 a n d Do ng n o n g 4 7 we r e c o n d u ct e d i n a po t e xp e r i me nt Th e r e s u l t s s ho we d t h at s e e d nu mbe r pe r p l a n t ，s e e d we i g h t pe r p l a nt a n d y i e l d o f s o y b e a n Do n g n o ng 4 7 we r e i n c r e a s e d i n t he t r e a t me n t o f we a k UV B r a di a t i o n a t s e e d l i n g s t a g e， wh i l e 1 0 0一 s e e d we i g ht wa s g r e a t l y i n c r e a s e d i n t h e t r e a t me n t o f we a k UV B r a d i a t i o n du r i n g g r a i ni ng s t a g e Fo r 1 0 0一 s e e d we i g h t o f s o y b e a n Do n g n o ng 4 2 wa s g r e a t l y i n c r e a s e d i n t he t r e a t m e nt o f s t r o n g UV B r a d i a t i o n a t flo we r i n g s t a g e，s e e d n a m b e r p e r pl a n t ，s e e d we i g h t p e r p l a n t a nd y i e l d o f s o y b e a n Don g n o n g 4 2 we r e a l s o i nc r e a s e d i n t h e t r e a t me n t o f s t r o ng UV B r a di a t i o n d ur i ng g r a i n i ng t e r mi n a t e s t a g e，wh i c h y i e l d i n c r e a s e r e a c h e d t h e s i g ni f i c a nt l e v e l ，b u t t he y i e l d a n d y i e l d c o mpo n e n t s o f s o y b e a n Do n g no n g 42 a nd Do n g n o ng 4 7 we r e ne g a t i v e l y a f f e c t e d i n t h e t r e a t me n t o f i n t e n s i v e UV B r a d i a t i o n d u rin g t h e f l o we r i n g t o ma t u r e pe r i o d Ke y wo r ds： Gr o wt h s t a g e；UV B r a di a t i o n；S o y b e a n；Yi e l d 大气平 流层 臭 氧浓 度 减 少 引起 的 u V B辐 射增 强对农作物 产量 和 品质 的影 响 已成 为 当今 研 究 的一 个热点 。大 豆对 紫外 辐 射 比较 敏 感 。 目前 国 内的 同 类研究主要集 中在 对 小麦 、 水 稻 “ 、 玉米 等 作物 的产 量 影 响 方 面 ， 而 对 大 豆 的 研 究 较 少 ” 。 试验 在盆栽 条件 下 ， 选 用 大豆 高 蛋 白品种 东 农 4 2和 高脂 肪 品种 东农 4 7为 材料 ， 采 用增 加 紫外 光 源 的方 法 ， 探讨 在 大豆 苗期 、 开 花期 、 鼓 粒期 、 满 粒期 及 开花 期到成 熟期 分别增 加 强 、 弱 u V B辐 射剂 量 下 ， u V B 辐射对 大豆 百粒 重 、 单 株粒 数 、 单株 粒 重 和产 量 的影 响 ， 分 析不 同大 豆品种 对紫 外辐 射 反应 的差异 性 ， 为 预测臭氧层变薄 以及 u V B辐射增加对我国大田农 作物 及农业 生产 的影 响提供 理论 依据 。 1 材料与方法 1 1 供 试 材料 以东农 4 2和东农 4 7为 材料 ， 采 用 盆栽 方 式 ， 常 规管 理 。播 种 期 为 2 0 0 3年 5月 3 日， 9月 2 9 日收 获 。试 验用 土取 自校 内 园艺 试 验 站 黑 土 ， 土 壤 含 全 氮 0 2 0 0 、 全磷 0 1 6 2 、 碱 解氮 1 6 9 9 m g k g 、 速效磷 5 0 6 5 mg k g 、 速 效钾 1 8 0 3 m g k g 、 缓 效钾 6 7 5 7 mg k g 、 有机 质 3 4 8 9 、 p H 为 7 4 0 。 1 2试 验 方法 采用北京 电光源研究所制造 的紫外灯 ( u V - B， 光谱为 3 1 3 n m) 悬挂 于植株上方 6 0 c m， 作 为 u V B 辐射加 强光 源 。试验设 置 5支平行 的 8 w 灯 管作 为 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 1 0 5 基金项 目： 黑龙江省博士后基金资助项 目( L B HZ 0 5 0 8 6 ) ； 东北农业大学博士启动基金资助项 目； 东北农业大学创新团队基金资助项 目。 第一作者简介 ： 任红玉( 1 9 7 4 ) ， 女， 讲师 ， 博士 ， 研究方向为农业生态学。E m a i l ： r e n h o n g y u 1 6 3 t o n i 。 通讯作者 ： 沈能展 ， 教授。E ma i l ： r x l i a n g n e a u e d u o n 大豆 科 学 3期 弱紫外处 理 T l ( 自然 光照 + 弱 紫外 光 照 ) 、 5支 平行 的 4 0 w 灯管作为强紫外处理 T 2 ( 自然光照 +强紫 外光照 ) 和 C K( 对照 ， 即 自然 光 照 ) 3个 处 理 ， T l和 ， I 2处理相 当于哈尔滨 地 区在 自然条 件下 u V B强 度 分 别增加 4 3 3 和 1 2 8 0 ， 3次重复 。灯管 随植 株 高度增加及时调节。 分别按苗期 ( s ， 三叶期开始， 6月 1 5日 6月 2 6 1 3) 、 开花 期 ( F ， 6月 2 7 日 7月 2 1 13) 、 鼓 粒期 ( G， 7月 2 2日 一 8月 1 0 13) 、 满 粒期 ( G T， 8月 l 1日 8月 2 9日) 、 开花 期 到成熟 期 ( F M， 6月 2 7 13 8 月 2 9日) 进 行 u V B辐射处 理 ， 每天 照射 时间为 7： 0 01 7 ： 0 0共 1 0 h ( 雨天除 外 ) 。 大豆 成熟 后 采 用常 规方 法 测 定百 粒 重 、 单 株 粒 数 、 单 株粒重 和产量等 指标 。 1 3数 据分析 应用 S A S软 件 和 Mi c r o s o f t o f f i c e E x c e l 2 0 0 3软 件 对数 据进行统 计分析 。 表 1 U V B辐射对大豆东农 4 2产量 的影响 Tab l e l Effe c t o f i nc r e as e d UV- B r a di at i o n o n yi e l ds o f s o yb ea n Do ng no ng 4 2 不同小写字母表示不同处理的差异达到 0 0 5显著性水平 。 Di ff e r e n t s ma l l l e t t e r s i n t h e c o l u mn s s h o w t h e s i g n i f i c a n c e o f dif f e r e n t t r e a t me n t s a t P T 1 ， 其它 生育时期 均是 T 1 T 2 。T 1 G、 T 1 G T、 T 2 G T 和 T l F M处理使单株粒数增加， 其中 T 2 G T增幅最 大， 达 2 9 9 1 ； 其它处理则使单株粒数减少 ， 其 中 T 2 F M 减 少 的 最 多 。 达 3 0 0 4 。T 1 G、 T 1 G T 和 T 2 G T处理使单株粒重增加 ， 其 中 T 2 G T增 幅最大 ， 达 2 2 8 3 ； 其它处理则使单株粒重减少， 其 中 T 2 F M 减少 的最多 ， 达 2 8 7 8 。经 多 重 比较分 析 ， 各 处 理 的百粒 重 、 单 株 粒数 和 单株 粒 重 与对 照 间差 异不 显著 ( P 0 0 5 ) 。 不同处理对东农 4 2产量的影 响趋势与单株粒 数和单株粒重相同。T 1 s 、 T l F、 T 1 G、 T 1 G T 、 T 2 G T和 T l F M 处 理 使 产 量 增 加 ， 其 中 T 2 G T 显 著 增 产 3 4 3 1 ( PT 1 外 ， 其它生 育时期 各指标 均是 T 1 T 2 。 2 2 U V- B辐射对 大豆 东农 4 7产 量的影 响 如表 2所示， T 2 S 、 T 2 F 、 T 1 G和 T 2 G处理使东农 4 7百粒重增加 ， 其 中 T 1 G增幅最大 ， 达 1 3 。 3 l ； 其 它处理则使百粒重减少， 其中 T 2 F - M减少的最多， 达 7 5 4 。 T l S 、 T 2 S 、 T 1 F 、 T 2 G、 T 2 G T和 T 1 F - M处理使东 农 4 7单株粒 数增加 ， 其 中 T l S显 著增 加 3 2 7 6 ( P T 2 ， 即强 紫 表 2 UV B辐 射 对 大 豆东 农 4 7产 量 的影 响 Ta bl e 2 Ef f e c t of i nc r e a s e d UV B r adi a t i o n o n yi e l d s o f s o yb e an D o ng non g 47 3结 论 与讨 论 产量 是 反 映 u V B辐 射 对 作 物 生 长 影 响 的 指 标 ， 它是 很多 因素 综合作 用 的结 果 。u V B辐射 增 加 使 所有供 试 大豆 品种 的总生 物 量和 产量 分 别平 均 下 降 2 4 2 和 2 3 3 。该 试 验从 开花 期 到 成 熟 期 长 时 间的增加 强 紫 外 辐 射 ， 使 大 豆 的单 株 粒 数 和 单 株 粒重 大 幅度 减 少 ， 并 最 终 导 致 严 重 减 产 ， 东 农 4 2 和东农 4 7的产 量分 别 减少 2 1 2 8 和 3 7 5 3 。这 一 结 论 与前人 研究 的结 果一致 。 在苗 期 、 开花 期 、 鼓 粒 期 、 满 粒 期 和开 花 期 到 成 熟 期分别 增加 强 、 弱 U V B辐 射 ， 对 大 豆产 量 及 其 构 成 因子 的影 响 还 表 现 出 品种 间 的差 异 。在鼓 粒 期 、 满粒 期 、 开花期 到 成 熟 期 增 加 弱 紫 外 辐 射 和满 粒 期 增 加强紫 外辐 射 ， 均使东 农 4 2的单株 粒 数 和单 株 粒 重增 加 ， 特别 是满 粒 期 增 加 强 紫 外 辐 射 增 产 效 果 显 著 ； 而在 苗期 、 开 花 期 、 鼓 粒 期 增 加 弱 紫 外 辐射 均 有 利 于百粒 重 的增 加 ， 其 中开 花 期 的 弱 紫 外 辐射 使 百 粒重 增加 的最 多 。在苗期 的 紫外 辐射 和 满粒 期 的 强 紫 外辐射 ， 均 使 东农 4 7的 单 株粒 数 、 单 株 粒 重 和 产 量增 加 ， 尤其是 苗期 的弱 紫外 辐射 处 理增 幅最大 ； 苗 期 、 开花 期 的强 紫 外 辐 射 和 鼓 粒 期 增 加 紫 外辐 射 均 有利 于百 粒重 的增 加 ， 特 别 是 鼓 粒 期 短 时 间 的 增 加 弱 紫外辐 射使 百 粒 重 增 幅最 大 。 总之 ， 在 不 同 生 育 期增 加 U V B辐 射对 不 同大 豆 品 种产 量 及 其 构 成 因 子 的 影 响各 异 ， 而 且百 粒 重 的变 化 也 不 尽 一 致 。 以上 结果 可能是 不 同大豆 品 种对 紫外 辐 射 的敏 感性 不 同所 至 。针 对 这 种 差 异 性 的 机 理 需 作 进 一 步 研 究 参考 文献 5 4 8 大豆科学 3期 参考文献 I 】 2 3 4 5 6 刘更另， 金维续 中国有机肥料 M 北京 ： 农业 出版社， I 9 9 I ： 2 3 82 4 1 (L i u G L， J i n W xO r g a n i c f e r t i l iz e r i n C h i n a M B e ij i n g ：A g c u l t u r e P r e s s ，1 9 9 1 ： 2 3 82 4 1 ) Lu o A C S u n XE f f e c t o f o r g a n i c ma n u r e o n t h e b io l o g i c a l a c t i v i t i e s a s s o c i a t e d wit h i n s o l u b l e p h o s p h o r u s r e l e a s e i n a b l u e p u rpl e p a d d y s o i l J C o m mu n i c a t i o n i n S o i l S c i e n c e a n d P l a n t A n a l y s i s ，1 9 9 4， 2 5 ( 1 3 &1 4 ) ： 2 5 1 32 5 2 2 罗安程， 孙羲 ， 章永松 有机肥料对大麦根系生长的影响及其可 能机制 J 土壤通报 ， 1 9 9 4， 2 5 ( 5 ) ： 2 1 9 2 2 1 ( L u o A C， S u n X， Z h a n g Y S E f f e c t o f o r g a n i c ma n u r e o n p h o s p h a t e a b s o rpt i o n a n d p h y s i o l o g i c a l me t a b o l i s m o f b a r l e y r o o t s J A c t a P e d o l o g i c a S i n i e a 。 1 9 9 4 ， 2 5 ( 5 ) ： 2 1 92 2 1 ) 曹慧 ， 孙辉， 杨浩 ， 等 土壤酶活性及 其对 土壤质量 的指示研究 进展 J 应用与环 境生物学报 ， 2 0 0 3 ， 9 ( 1 ) ： 1 0 51 0 9 (C a o H ，S u n H ，Ya n g H，e t a 1 A r e v i e w s o i l e n z y me a c t i v i t y a n d i t s i n d i e a t i o n f o r s o i l q u a l i t y J C h i n e s e J o u r n a l o f A p p l i e d a n d E n v i ron me n t a l B i o l o g y ， 2 0 0 3， 9 ( 1 ) ： 1 0 51 0 9 ) 关松荫土壤 酶及其 研究法 M 北京 ：农业 出版 社 ， 1 9 8 6 ( G u a n S Y S o i l e n z y me s a n d t h e r e s e a r c h m e t h o d M B e ij i n g ： A g ri c u l t u r e P r e s s ， 1 9 8 6 ) 周礼恺 土壤 酶 活性 的总 体在 评 价土壤 肥 力水 平 中的 作用 J 土壤学报 ， 1 9 8 3 ， 2 0 ( 4 ) ： 4 1 34 1 7 (Z h o u L K O n t h e r o l e o f t h e t o t a l i t y o f s o i l e n z y me a c t i v i t ie s i n t h e e v a l u a t i o n o f t h e l e v e l o f s o i l f e r t i l i t y J A c t a P e d o l o g i c a S i n i c a ， 1 9 8 3， 2 0( 4) ： 4 1 3 41 7 ) 7 和文样， 朱铭莪 陕西土壤脲酶活性与土壤肥力关 系分析 J 土壤学报 ， 1 9 9 7 ， 3 4 ( 4 ) ： 3 9 23 9 7 (H e W X， Z h u M WR e l a t i o n s h i p b e t we e n u r e a s e a c t i v i t y a n d f e r t i l i ty o f s o i l s i n S h a a n x i p r o v i n c e J A c ta P e d o l o g i c a S i n ic a ，1 9 9 7 ， 3 4 ( 4 ) ： 3 9 2 3 9 7 ) 8 和文祥 ， 朱铭卧 ， 张一平 土壤 酶与重金属的关系研究 J 土 壤与环境 ， 2 0 0 0， 9 ( 2 ) ： 1 3 91 3 4 ( H e W X， Z h u M W， Z h a n g Y PRe c e n t a d v a n c e i n r e l a t i o n s h i p b e t we e n s o i l e n z y me s a n d h e a v y m e t a l s J S o i l a n d E n v i r o n m e n ta l S c i e n c e s ， 2 0 0 0 ， 9( 2) ： 1 3 9 1 3 4 ) 9 邱莉萍，刘 军 ，王益 权， 等 土壤酶活性与 土壤肥 力关 系分析 J 植物营养与肥料学报 ， 2 0 0 4 ( 3 ) ： 1 5 61 5 8 (Q i u L P ， L i u J ，Wa n g Y Q，e t a 1 R e s e a r c h o n r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s o i l e n z y me a c t i v i t ie s a n d s o i l f e r t i l i t y J P l a n t N u t ri t i o n a n d F e r t i l i z i n g S c i - e n c e，2 0 0 4( 3)： 1 5 61 5 8 ) 1 O 王红 ，周大迈 土壤肥力分级 的酶活性指标研究进展 J 河南 农业大学学报 ， 2 0 0 2 ， 2 5( 2) ： 1 92 3 (Wa n g H。Z h o u D M T h e i mp r o v e me n t o f s o i l e n z y me a c t i v i t i e s a s s y mb o l i n g i n s o i l for t i l - i t y J J o u r n a l o f A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y o f H e b e i 。 2 0 0 2 ， 2 5 ( 2) ： 1 92 3 ) 1 1 杨万勤 ， 王开运 土壤酶研究动态与展望 J 应用与环境生物 学报， 2 0 0 2， 8 ( 5 ) ： 5 6 4 5 7 0 (Y a n g W Q， Wa n g K Y A d v a n c e s o H s o i l e n z y mo l o g y J C h i n e s e J o u r n a l o f A p p l i e d a n d E n v i r o n me n t a l B i o l o g y ， 2 0 0 2， 8 ( 5 ) ： 5 6 45 7 0 ) ( 上 接 第 5 4 5 页) 参 考文献 7 唐莉娜 ， 林文雄 ， 吴杏春 ， 等 u V B辐射增强对水稻生 长发育及 其产量形成的影响 J 】 应用生态学报 ， 2 0 0 2 ，1 3 ( 1 0 ) ： 1 2 7 8 1 2 8 2 ( T a n g L N，L i n W X， Wu X C， e t a 1 E f f e c t s o f e n h a n c e d u l t r a v i o l e t - B r a dia t i o n o n g r o wt h d e v e l o p me n t a n d y i e l d f o r ma t i o n i n r i c e( O r y z a s a t i v a L ) J C h i n e s e J o u r n a l o f A p p l i e d E c o l o g y ， 2 0 0 2， 1 3 ( 1 0 ) ： 1 2 7 81 2 8 2 ) 8 毛晓艳 ， 殷红， 郭巍 ， 等 U V B辐射增强对水稻产量及 品质的影 响 J 安徽农业科学 ， 2 0 0 7， 3 5( 4) ： 1 0 1 61 0 1 7 ( Ma o X Y Yi n H，Gu n W ，e t a 1 Eff e c t o f e n h a n c e me n t o f UV B r a d i a t i o n o l l y i e l d a n d q u a l i t y o f r i c e J J o u r n a l o f A n h u i A g r i c u t u r a l S c i e n c e 2 0 0 7，3 5( 4)： 1 01 61 01 7 ) 9 李 海涛 ， 廖迎春 ， 董铭 ， 等田间 可调式 u v B辐射增强 对籼型 杂交稻 “ 协优 4 3 2 ” 生 长及 产 量的 影响 J 中国农 学通 报 ， 2 0 0 6 ， 2 2 ( 6 ) ： 3 4 93 5 5 ( L i H T，L i a o Y C，D o n g Me t a l Eff e c t s o f mo d u l a t e d UV B s u p p l e me n t a t i o n o n t h e g r o wt h a n d y ie l d o f r i c e( O r y z a s a t i v a L )i n fi e l d s J C h i n e s e A g r i c u l t u r a l S c i e n c e B u l l e t i n 。 2 0 0 6 ， 2 2 ( 6 ) ： 3 4 9 3 5 5 ) 1 O 许 莹， 殷红 ， 毛晓燕 u V B辐射增加对水稻生长 发育及产量的 影响 J 中国农学通报 ， 2 0 0 6， 2 2 ( 4 ) ： 4 1 1 4 1 4 ( X u Y Y i n H Ma o X YS t u d ie s o n t h e e f f e c t s o f e n h a n c e d UV B r a d i a t i o n o n g r o w t h a n d p rod u c t i o n o f ri c e J C h i n e s e A g r i c u l t u r a l S c i e n c e B u l le t i n ， 2 0 0 6， 2 2 ( 4 ) ： 4 1 1 4 1 4 ) 1 1 张文会 ， 孙传清， 佐藤雅志， 等、 紫外线( U V B) 照射对水稻产量 及稻米蛋 白质 含量的影 响 J 作物学报 ， 2 0 0 3， 2 9( 6 ) ： 9 0 8 9 1 2 ( Z h a n g W H， S u n C Q，T a d a s h i S a t o 。 e t a 1 E ff e c t o f s u p - p l e me n t u h r a v i o l e t B r a d i a t i o n o n y i e l d a n d t h e c o n t e n t o f p rot e i n i n r i c e( O r y z a s a t i v a L )【 J A c t a A g ru n o m i e a S i n i c a ，2 0 0 3 ，2 9 ( 6 ) ： 9 0 8 9 1 2 ) 1 2 张荣刚， 何雨红 ， 郑有飞 u V - B增加对玉米生长 发育 和产量的 影响 J ， 中国农 业气象 ， 2 0 0 3， 2 4