蓋志佳 劉婧琦 蔡麗君 杜佳興 谷維 張敬濤 吳俊江

摘要：黑龍江省是中國大豆主產(chǎn)區(qū)。近年來，低溫冷害頻發(fā)且無法預測，不利于大豆穩(wěn)產(chǎn)，嚴重限制了大豆產(chǎn)量的提高和大豆產(chǎn)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。本研究介紹了大豆冷害研究進展，從合理輪作、耐低溫品種選擇、種子精選與處理、適期播種、合理中耕、平衡施肥以及適時化控等方面詳細介紹了大豆冷害防控的具體措施與方法，旨在為大豆穩(wěn)產(chǎn)及抗低溫冷害提供技術支撐。

關鍵詞：大豆；萌發(fā)期；苗期；低溫；冷害；防控；栽培措施

中圖分類號：S-1文獻標志碼：A論文編號：cjas20191000248

基金項目：黑龍江省“頭雁”團隊“作物栽培技術創(chuàng)新研究團隊”；黑龍江省博士后基金（LBH-Z18268）；黑龍江省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術協(xié)同創(chuàng)新推廣體系項目大豆高產(chǎn)栽培崗位；國家大豆產(chǎn)業(yè)技術體系佳木斯綜合試驗站。

Cold Damage to Soybean and Its Prevention and Control Measures： Research Progress

Gai Zhijia1，2， Liu Jingqi2， Cai Lijun2， Du Jiaxing2， Gu Wei3， Zhang Jingtao1，2， Wu Junjiang4

（1Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences Postdoctoral Programme， Harbin 150086， Heilongjiang， China； 2Jiamusi Branch， Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences， Jiamusi 154007， Heilongjiang， China； 3Crop Protection Institute of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences， Harbin 150086， Heilongjiang， China； 4Soybean Research Institute of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences， Key Laboratory of Soybean Cultivation， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Harbin 150086， Heilongjiang， China）

Abstract： Heilongjiang Province is the main soybean production area in China. In recent years， low temperature damage has frequently occurred and could not be predicted， which is not conducive to the stable production of soybean and severely restrict the sustainable development of soybean industry. This paper introduces the research progress of cold damage on soybean production and measures of preventing and controlling the damage， including reasonable rotation， variety selection， seed selection and processing， suitable date of planting， reasonable cultivation， balanced fertilization and proper chemical regulation and control. The objective of the study is to provide technical support for stable soybean production and prevention and control of cold damage.

Keywords： Soybean； Germination Stage； Seedling Stage； Low Temperature； Cold Damage； Prevention and Control； Cultivation Measures

0引言

大豆是人類優(yōu)質(zhì)蛋白、畜牧業(yè)飼料蛋白以及食用油的重要來源，為人類提供約44%的蛋白質(zhì)和27%的食用油。1995年以后，隨著對大豆的剛性消費需求快速增加，中國由大豆凈進口國變?yōu)閮舫隹趪?。?jù)海關總署最新統(tǒng)計，僅2017年就進口大豆約9554萬t，已躍居世界最大的大豆進口國。進口主要來源國為阿根廷、美國和巴西，分別約占中國進口總量的7%、34%和53%，國產(chǎn)大豆需求對外國依存度高達87%，已嚴重威脅中國肉禽蛋奶和糧油等食品安全。為此，提高中國大豆生產(chǎn)力關系到國計民生和國家農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展，是國家重大戰(zhàn)略需求。在提高黑龍江省大豆生產(chǎn)力的栽培措施中，應對解決低溫冷害問題是關鍵之一。

黑龍江省冷害主要發(fā)生地區(qū)包括三江平原北部、黑河地區(qū)以及伊春地區(qū)，北安市北部區(qū)域是大豆冷害發(fā)生的嚴重區(qū)域。氣候是大豆冷害的發(fā)生的重要外因，晚熟高產(chǎn)品種越區(qū)種植，土壤肥力下降，少施或不施有機肥減，磷肥施用量不夠，播后出苗晚，苗小苗弱以及田間管理粗放等因素會導致大豆抵御低溫能力下降，如果遇到低溫冷害天氣則會導致大豆產(chǎn)質(zhì)量嚴重下降[1]。前人在耐低溫大豆品種篩選、種子包衣、噴施外源化控劑等方面進行了低溫冷害的防控技術研究，但多數(shù)是單一低溫冷害防控技術的研究，且近幾年關于大豆低溫冷害的研究較少。農(nóng)民種豆時關于低溫冷害的防控意識不強，且近幾年低溫冷害頻發(fā)不利于大豆產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展。特別是2019年黑龍江省連續(xù)低溫寡照對大豆生長不利，百粒重明顯降低，生育期延長，部分地區(qū)出現(xiàn)大豆非正常成熟現(xiàn)象。筆者闡述了大豆低溫冷害研究進展，并提出了一套防控措施，旨在為黑龍江大豆抗寒應變措施和大豆穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)提供技術支撐和理論依據(jù)，對充分發(fā)揮黑龍江省大豆在國家大豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展及國際戰(zhàn)略中的重要作用具有重大意義。

1大豆低溫冷害研究進展

1.1冷害概念與類型

0℃以上的低溫對作物的不利影響與危害稱之為冷害。冷害會導致植株代謝失調(diào)以及細胞膜結構破壞。冷害按照大豆減產(chǎn)原因可分為3種類型，包括生育不良冷害、障礙冷害和延遲冷害，黑龍江省的冷害主要是延遲冷害和苗期生育不良冷害這2種類型[1]。

1.2大豆生長與溫度的關系

大豆屬于喜溫耐冷涼作物。不同品種的最低和最適宜溫度不盡相同，通常最低發(fā)芽溫度范圍為6～8℃，最適發(fā)芽溫度范圍為25～30℃范圍。一般情況下出苗延遲率隨著溫度的降低而增加，溫度越低，播種至出苗的時間越長[2]。大豆幼苗期的冷害指標是13～15℃，這一時期低溫主要是影響幼苗葉片伸長率[3]。大豆開花結莢期是大豆生理上的冷害關鍵時期，這一時期冷害的指標為17℃[1]。大豆花莢期溫度越低，低溫持續(xù)時間越長，大豆產(chǎn)量降低越嚴重[3]。

1.3大豆低溫冷害的研究進展

作為中國大豆主產(chǎn)區(qū)的黑龍江省屬于大陸性季風氣候，低溫冷害等極端天氣經(jīng)常發(fā)生。黑龍江的氣候為大陸性季風氣候，春秋兩季氣溫變化較大，容易發(fā)生冷害。黑龍江省冷害類型多為苗期不良型冷害和延遲型冷害。關于大豆低溫冷害的研究，前人主要集中在大豆萌發(fā)期[4-6]。

大豆耐低溫萌發(fā)是一個復雜過程[7-8]，其萌發(fā)低溫冷害研究前人已做了大量工作[9-11]。研究表明，植物受低溫等逆境脅迫時，細胞內(nèi)氧代謝平衡失調(diào)，產(chǎn)生活性氧引發(fā)或加劇膜脂過氧化作用，造成細胞膜系統(tǒng)損傷。植物對活性氧脅迫的抗性與活性氧的清除能力密切相關，超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）等是植物體內(nèi)主要的活性氧清除劑，三者協(xié)調(diào)一致可使活性氧維持在正常水平上，從而防止傷害，因此它們被稱為保護酶系統(tǒng)[12]。宋劍陶等[13]對大豆抗冷性生理生化指標進行篩選，指出抗冷性越強的品種SOD酶活性越高，MDA含量越低，且低溫導致MDA含量的增加幅度也越小。郝晶等[14]指出耐冷大豆品種在萌發(fā)期間的SOD、POD、CAT活性對低溫反應靈敏，低溫處理后SOD、POD、CAT活性較高或較穩(wěn)定。張大偉[15]研究指出，通過研究低溫脅迫對大豆萌發(fā)期電導率、丙二醛、脯氨酸和可溶性糖等生理指標的影響，從12個大豆品種中篩選出‘綏農(nóng)14’、‘墾豐7號’、‘合豐25’和‘墾農(nóng)18’等6個耐低溫性強的大豆品種。脯氨酸含量是評價品種耐低溫能力的重要指標之一，耐低溫能力越強的品種，脯氨酸積累的越多[16-18]。許多研究表明，大豆萌發(fā)期施用化控劑可提高大豆種子抗低溫能力[19-22]。研究發(fā)現(xiàn)，濃度為100～200μmol/L的褪黑素可顯著提高低溫條件下大豆種子的萌發(fā)能力及抗低溫能力[19]。也有研究表明[23]，高壓靜電場預處理大豆種子可明顯提高大豆種子的抗低溫能力。

關于大豆苗期低溫冷害研究較少，主要在苗期低溫分子生物學[24-25]、野生大豆低溫研究[26-27]、低溫脅迫下大豆幼苗生長發(fā)育[28-30]等方面取得一定進展。大豆苗期的冷害指標為13～15℃，大豆幼苗對低溫的反應，主要是葉片伸長率的影響，生長16～17天的大豆幼苗受到10℃處理7天后，轉入25℃條件下，發(fā)現(xiàn)葉片伸長率，凈二氧化碳吸收率和氣孔導度在處理期間降低[1]。胡俊杰等[31]研究了低溫脅迫對菜用苗期葉片形態(tài)生理指標的影響，發(fā)現(xiàn)低溫脅迫會對降低菜用大豆幼苗生物量，提高保護酶活性。田鑫等[32]研究認為，大豆苗期抗氧化酶活性、光合速率及光響應曲線能夠判斷耐低溫種質(zhì)，相對電導率、丙二醛含量能夠判斷不耐低溫大豆種質(zhì)。

在大豆花期對低溫反應方面的研究甚少[33-35]。多數(shù)研究表明，花期低溫冷害會降低大豆結莢數(shù)，進而不利于大豆產(chǎn)量形成。王萍等[34]研究發(fā)現(xiàn)，花期低溫冷害導致大豆二、三粒莢數(shù)減少是大豆單株籽粒產(chǎn)量降低的主要原因。王萍等[35]認為，不同品種對花期低溫的反應不同，大豆花期連續(xù)低溫對大豆結莢和籽粒形成影響較大。

一般低溫年也就是大豆的低產(chǎn)年，一般減產(chǎn)18.2%～34.8%[1]。減產(chǎn)的主要原因是大豆生育期間積溫不足，特別是6月氣溫低導致營養(yǎng)生長期生理活性減弱，而影響苗期正常發(fā)育，推遲了分枝、開花、成熟等發(fā)育階段[36]。研究表明，6月份平均氣溫每增減1℃，大豆公頃產(chǎn)量增減112.5～150.0 kg[31]。

2大豆低溫冷害防控措施

大豆低溫冷害的防控原則是預防為主，防控結合，精細管理，綜合防控，通過合理輪作、選擇抗低溫大豆品種、種子精選與包衣處理、適期播種、平衡施肥、合理中耕、適時化控[37-40]等農(nóng)業(yè)技術措施，培育大豆壯苗，促進其生長發(fā)育，進而增強大豆抗低溫冷害能力。

2.1合理輪作

大豆忌重茬和迎茬，重茬和迎茬不利于培育大豆壯苗以及正常生長發(fā)育，特別是長期重茬嚴重影響大豆產(chǎn)量及品質(zhì)[41]。一般適宜的上茬作物為玉米、小麥、高粱和烤煙等。

2.2抗低溫品種選擇

根據(jù)大豆對低溫冷害的適應性，一般將栽培大豆分為3種類型，分別是敏感型、中間型和耐冷型[42]。選擇耐低溫大豆品種可有效提高大豆抗低溫冷害能力[43]。通常選擇熟期比當?shù)赜行Хe溫少100℃～150℃的耐低溫大豆品種，防止大豆越區(qū)種植，提高大豆抵御低溫能力，促進大豆早發(fā)快生，如‘合農(nóng)60’、‘黑河43’、‘金源55’等。

2.3種子處理

2.3.1種子精選播種前需要精選大豆種子，剔除蟲食粒、病粒以及不完善粒。精選后種子質(zhì)量達到良種以上，即：凈度不低98%，純度不低于98%，含水量不高于13.5%，發(fā)芽率不低于90%。

2.3.2種子包衣化控種衣劑一方面化控種衣劑可有效促進過氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性、增加可溶糖含量，降低丙二醛（MDA）含量，進而提高大豆幼苗的抗寒性，如黑龍江省八一農(nóng)墾大學研制的HK化控種衣劑[38]。另外一方面，可通過預防影響大豆正常生長發(fā)育的病蟲害，確保苗齊、苗壯，如35%多克福種衣劑可有效預防大豆根潛蠅、蠐螬、二條葉甲等地下害蟲以及大豆孢囊線蟲（俗稱火龍秧子）、根腐病等。

2.4適期播種

在0～5 cm地溫能夠穩(wěn)定地通過8℃以上時開始播種作業(yè)。播種過早容易出現(xiàn)大豆粉籽或大豆發(fā)芽延緩而導致苗弱，進而導致大豆生長緩慢以及生育期延后，最終易受晚霜危害。

播深適宜。一般播深范圍為3～5 cm，播種過深不利于培育壯苗以及后期生長發(fā)育。

2.5平衡施肥

有機肥與無機化肥相結合，應施用腐熟好的優(yōu)質(zhì)有機肥，無機化肥做底肥要深施，深度一般為14～ 16 cm；大量元素和中微量元素結合，做到測土配方平衡施肥，特別是要確保磷肥充足。此外，應該根據(jù)大豆田的植株生長狀態(tài)適時葉面噴施肥料，葉面肥主要以植物生長調(diào)節(jié)劑、磷酸二氫鉀、中微量元素及腐殖酸類肥料為主，促進大豆生育進程及安全早熟。

2.6合理中耕

及時中耕，散寒增溫。大豆幼苗株高為12～14 cm時實施第一次中耕，耕深范圍為6～7 cm；大豆開花之前實行第2次中耕，2次中耕需結合培土進行，一方面可促進大豆根系生長發(fā)育，另一方面還可提高大豆抗性。

2.7適時化控

外源化學調(diào)節(jié)劑可通過維持膜結構和功能或者啟動有關抗寒基因表達來提高大豆抗冷性。所以，在大豆生產(chǎn)上施用化學調(diào)節(jié)劑改善大豆抗低溫冷害能力已成為一種行之有效的技術途徑[1，44-46]。如外源脫落酸（ABA）有利于大豆抗寒能力的增強[1]。外施脫落酸對大豆抗寒性的誘導作用，在于它起到了冷馴化的生理效應。用0.15 mg/L的脫落酸（ABA）和100 mg/L水楊酸（SA）浸泡大豆種子及根灌處理幼苗均可明顯增加大豆幼苗脯氨酸含量以及抗氧化酶POD、SOD和CAT活性，而且脫落酸抗冷效果要好于水楊酸處理。脫落酸和水楊酸改善植物抗冷性方面在茉莉[46]、茶樹[47]、番茄[48]、小麥[49]、玉米[50]等均有報道。此外，大豆結莢前期的低溫和霜凍在東北大豆生產(chǎn)中需要格外注意，在開花期可噴施濃度為1000×10-6B-995（丁先肼）可有效增加結莢數(shù)量、使植株具有明顯的抵抗低溫和霜凍的作用[1]。

3展望

大豆生產(chǎn)的目標是高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全。在大豆實現(xiàn)高產(chǎn)之前，應該確保穩(wěn)產(chǎn)，對可能的低溫冷害進行有效預防和調(diào)控。特別是在中美貿(mào)易關系不斷發(fā)展的背景下，如何實現(xiàn)大豆生產(chǎn)目標，確保大豆穩(wěn)產(chǎn)與防災減災，增強中國大豆在國際市場競爭優(yōu)勢迫在眉睫。鑒于此，根據(jù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和進展，今后大豆冷害研究和冷害預防應該從以下幾方面進行。

3.1耐低溫大豆品種的篩選

品種選擇是大豆穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的關鍵。當前生產(chǎn)中推廣應用的多數(shù)大豆品種的耐冷性是未知數(shù)，出現(xiàn)低溫冷害天氣將對大豆產(chǎn)量造成不利的影響，特別是大豆花莢期的低溫冷害。所以，應該進行耐低溫大豆品種的篩選，篩選出耐低溫大豆品種用于生產(chǎn)。

3.2完善大豆品種審定程序

大豆品種審定過程中，抗病鑒定是品種審定的必要程序，沒有通過抗病鑒定的品種不能在生產(chǎn)中應用與推廣。大豆生產(chǎn)中低溫冷害頻發(fā)，所以建議將低溫冷害鑒定加入大豆品種審定程序中，進而確保推廣應用的品種抗性能力，提高大豆抵御低溫冷害的能力，進而確保大豆穩(wěn)產(chǎn)。

3.3建立低溫冷害防控技術體系

目前，關于大豆低溫冷害的研究較少，低溫冷害防控技術規(guī)程和技術體系尚未建立，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中如何有效防控低溫冷害缺少參考依據(jù)和技術指導。因此，建立操作簡單、通俗易懂的低溫冷害技術規(guī)程。

3.4加強低溫冷害防控技術培訓

農(nóng)民是應用低溫冷害防御技術的主體，加強技術培訓，堅持預防為主，防控結合的技術方針，通過微信、廣播、農(nóng)村路路通、田間展覽等方式開展技術培訓，使農(nóng)民真正掌握低溫冷害防控技術，并應用于大豆生產(chǎn)。

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