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玉米-大豆带状复合种植在保证玉米产量同时增收一季大豆,选择耐荫性大豆品种是发挥群体产量优势的关键。贵州大豆种质资源丰富,栽培历史悠久,是西南山区春大豆与玉米带状间作栽培的主要地区,但生产上适宜间作的大豆品种极少,产量较低,影响整个间作系统的产量以及栽培模式的大范围推广应用,本研究根据玉米-大豆带状间作种植技术发展对大豆品种迫切需求,充分利用贵州弱光地区丰富的大豆种质资源,筛选适宜间作弱光胁迫的大豆材料,为选育大豆抗性品种奠定基础,从而进一步发挥间作优势。本研究通过在不同生态环境下对大豆进行净间作栽培,分析间作弱光胁迫对大豆生长发育及产量的影响,通过聚类分析、主成分分析和隶属函数评价等多种方法建立起大豆对间作弱光胁迫适应性评价体系,并通过深入分析耐荫性强、中、弱三类品种在净间作下的形态和生理特征差异,探明了耐荫性大豆适应间作弱光胁迫的形态效应和生理机理,为选育耐荫大豆品种和耐荫性评价提供理论依据,对发展玉米-大豆带状复合种植技术具有重要的意义。主要结果如下:1、间作弱光胁迫对大豆形态特征的影响:在茎秆形态上,与净作相比,间作下株高增加17.2%,茎粗减少36.1%,植株倒伏率增加29.3%,有效分枝数减少33.8%,且株高和有效分枝变化与产量变化极显著相关;在叶片形态上,单株叶面积降低27.9%,叶面积指数降低28.1%,干物质重减少39.4%;产量性状上,单株有效荚数减少36.6%,单株粒数减少39.5%,百粒重减少17.7%,产量降低52.4%,单株有效荚数、有效粒数、百粒重的变化率与产量变化率极显著相关,本试验条件下相同材料的产量在三个生态点间差异不显著,表明影响产量的主要因子是间作弱光胁迫,对不同的生态点而言,间作弱光胁迫都使得产量显著降低。2、间作弱光胁迫对大豆生理特性的影响:间作弱光胁迫下的净光合速率显著低于净作,平均降低48.5%,本试验条件下影响光合速率的主要因子是间作弱光胁迫,对不同的生态点而言间作弱光胁迫都使得叶片净光合速率显著降低;叶绿素相对含量(SPAD值)降低17.5%,SOD酶活性增加55.9%,CAT酶活性增加126.4%,POD酶活性增加15.3%,SOD和CAT酶活性受到生态环境影响较大,对间作弱光胁迫比较敏感,变异系数较大,而POD酶活性相对比较稳定,主要受到各材料自身遗传特性影响,在间作弱光胁迫下的变化幅度较小。3、大豆对间作弱光胁迫的适应性综合评价:通过相关分析、主成分分析和隶属函数分析获得各参试材料的D值,并进行聚类分析,最终将30份材料划分为3个类别:黔豆08014、黔豆2011-1、黔豆2011-3、黔豆2011-5、黔豆2011-19、黔豆2011-20等6个材料为第1类,其耐荫综合评价值大,该类材料株高较低、有效分枝数多、单株叶面积大,CAT酶活性较低,单株荚数多、百粒重较小,属于耐荫型材料;黔豆08002、黔豆7号、黔豆2011-7、黔豆2011-24等10个材料属于第2类,其耐荫综合评价值较大,株高偏矮、有效分枝数较少、单株叶面积较大、CAT酶活性较高,单株荚数较多、百粒重适中,属于中度耐荫型材料;其余14个材料属于第3类,其耐荫综合评价值最小,株高较高、有效分枝数少、单株叶面积偏小、CAT酶活性高,单株荚数少、百粒重较大,属于敏感型材料。以耐荫性综合评价值(D值)作因变量,与D值显著相关的株高、茎粗、有效分枝、植株倒伏率、单株叶面积、叶面积指数、生物产量、单株荚数、单株粒数、百粒重、光合速率、CAT酶活性(用X1、X2X12表示)等12个指标的间作变化率为自变量进行逐步回归分析,建立最优回归方程:D=0.99-0.001X1-0.002X3-0.005X5-0.004X8-0.003X10-0.0003X12(R2=0.9853,F=127.5720,P=0.0001)。表明方程中6个指标所代表的株高、有效分枝、单株叶面积、单株荚数、百粒重、CAT酶活性对间作弱光胁迫响应较为明显,可作为大豆耐荫性评价指标。4、耐荫性大豆适应间作弱光胁迫的形态效应和光合生理机理浅析:耐荫性强大豆品种在间作栽培模式下,与净作相比,具有较为稳定的株高、茎粗,抗倒能力提高,具有有效分枝和叶面积指数能维持合理的冠层结构;叶片净光合速率和Ru BPCase活性减少幅度较小,为维持较高的间作产量打下基础。间作下耐荫性强的品种能够通过大幅度增加叶片表观量子效率,降低光补偿点、光饱和点和叶片羧化效率(CE),提高CO2补偿点,随遮荫程度的增加,提高了对弱光的利用能力,降低了对高CO2的利用能力。Fv/Fm、Yield、q P、r ETR值显著降低,而NPQ值增加,表明间作弱光胁迫显著降低了PS反应中心的潜在活性,PSⅡ的电子传递速率降低,活性减弱,使得PSⅡ原初电子受体QA重新氧化形成QA的量减少,而NPQ值显著增加吸收多余以热的形式耗散的光能,这是一种自我保护机制,对光合机构起一定的保护作用。