滴灌大豆节水高产根系和群体结构的形态生理特征

大豆滴灌栽培技术的节水和增产效果十分显著，并且在新疆创造了全国春大豆高产纪录。大豆根系不但从土壤中吸收养分和水分，而且其根瘤还固氮，对植株生长和产量形成起重要的作用。大豆需水量较大，根系却不发达，在豆类作物中对缺水最敏感。有关土壤水分对大豆根系形态和生理性状影响的系统研究很少，且几乎都是非滴灌条件的研究结果。本项目拟采用田间与盆栽试验相结合的方法，系统地比较不同滴灌处理下根区土壤水分含量的空间变异、根系形态（根干重、根长、根毛数、根瘤数、根瘤重及其超微结构等）和生理（根系活性、固氮活性、激素含量、氨基酸和氮磷钾含量等）性状的变化，探讨根系形态生理指标的变化与地上部群体形态（叶片大小和厚度、根冠比、节间长度、叶片超微结构等）生理指标（叶面积指数、干物重、光合速率、蒸腾速率等）变化的相互关系；在探明滴灌春大豆节水高产根群形态生理特征及其建成规律的基础上，优化滴灌大豆节水高产栽培技术。

滴灌技术在新疆大豆生产上应用表现节水、增产效果显著。并且，利用该技术在新疆创造了全国春大豆高产纪录。滴灌大豆节水高产根系和地上部的形态生理特征不清楚。本项目采用田间和管栽试验方法，系统地研究了不同滴灌处理对土壤含水量、根系生长、花荚形成等形态生理性状的影响，探讨了滴灌春大豆节水高产根系和群体结构的形态生理特征及相应的水氮运筹技术。获得了以下重要结果：在总水量975 m3/hm～2 775 m3/hm2 的范围内，随着滴水量的增加，0～40cm土层含水量增加；增加生育中后期0～80cm土层总根干重、总侧根长及0～40cm土层根系活力；增加群体最大叶面积指数、总光合势；增加花、荚、粒数、提高产量和水分利用效率，将灌头水由初花期（（R1））后移至盛花期（R2）促进根系生长，并可预防茎叶徒长和倒伏。滴灌春大豆产量为6 082.6 kg/hm2～6 404.7kg/hm2，水分利用效率为1.30 kg/m3左右，灌溉水利用率2.3～2.8kg/m3，其鼓粒期（R5）0～80 cm土层根干重88.6～95.8g/m2，侧根长432.4～482.9m/m2；最大叶面积指数5.15～5.46，总光合势233.6～264.0 m2•d/m2，总干物质积累量13 500．0～14 514.0kg/hm2；总花数3 000.4～3 042.0×104/hm2，总腔数为2 978.8～3165.8×104/hm2，总粒数为2 855.3～2 651.2×104/hm2。新疆伊宁地区春大豆适宜总滴水量为2 175～2 775m3/hm2(盛花期滴头水，每隔15天左右滴1次水，共滴4次，前3次每次滴600-750m3/hm2，最后1次滴450-600 m3/hm2)；育成大豆新品种“新大豆27号”。申请发明专利1项已受理。本项目基本明确了节水、产量近6000kg/hm2大豆根系和地上部的形态生理特征及其水氮运筹模式，为干旱区大豆节水高产栽培提供了重要的理论依据。研究成果已应用于新疆伊宁地区大豆生产上。