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大豆生长习惯改变对产量的潜在影响

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  • 大豆可以补偿季节胁迫,然而,一般来说,胁迫对产量潜力有负面影响。

  • 在这些试验中,切割、眼镜蛇®除草剂和麦草畏除草剂处理经常降低产量。

  • 作物期和环境对大豆克服胁迫事件的能力起着关键作用。

大豆生长响应对产量潜力的影响

根尖分生组织或生长点直接影响大豆植株的生长习性和结构。大豆植株如果不受损伤,将主要从原来的顶端分生组织中产生一个主茎。任何对植物造成压力或阻碍的环境或生产实践都可能影响其生长习惯。大豆在顶分生组织受到胁迫或损害时,可以通过腋芽产生分支来补偿,这种分支可以产生三叶状叶和生殖结构。分枝可能会对粮食产量产生积极或消极的影响,这是难以量化和预测的。

大豆生长习惯试验

NK农学研究小组在Blue Earth, MN, Grundy Center, IA, Malta, IL, Slater, IA和Waterloo, NE进行了试验,以评估大豆生长习惯的变化如何影响产量潜力。大豆品种NK21-C2E3或NK30-B2E3根据地理位置的不同,以14万颗/英亩的目标率种植。与未经处理的对照相比,专门选择了五种处理来改变植物的生长或生理:

Figure 1. Soybeans rolled with drum roller at Slater, IA (left) and ran over with the tire of a utility vehicle at Malta, IL (right)
Figure 1. Soybeans rolled with drum roller at Slater, IA (left) and ran over with the tire of a utility vehicle at Malta, IL (right)
图1所示。大豆在伊利诺斯州斯莱特(上)被滚筒压路机碾压,在伊利诺斯州马耳他(下)被一辆多功能车的轮胎碾过。

1.V1碾压:大豆在V1生长期使用滚筒压路机或多功能车轮胎碾压(图1)。在中西部地区,碾压大豆将岩石压入地面和平整土壤表面已成为一种常见的做法,目的是提高大豆的收成。翻滚的大豆也会使植株覆盖,延缓生长,在某些情况下还会折断主茎,导致分枝。

2.眼镜蛇V3:眼镜蛇以8盎司/英亩的速率叶面施用,结合2分/英亩的农作物油,喷量为20加仑/英亩。眼镜蛇是一种PPO抑制剂除草剂,在大豆出苗后使用可能导致大豆损伤(烧伤或叶组织坏死)。当在炎热和潮湿的条件下与作物油一起使用时,损伤症状通常更严重。在某些情况下,分生组织可能会受到损伤,导致分支。

Figure 2. Soybeans with visual leaf burn from an application of Cobra.
图2。施用眼镜蛇后,大豆叶片明显烧伤。

3.麦草畏V3:麦草畏以标记量的1/1000施用于非麦草畏耐大豆叶面,以有效控制杂草,模拟脱靶运动。含有有效成分麦草畏的除草剂被认为是合成的生长素除草剂。生长素是植物生长调节剂(PGR)的五大类之一。当不耐麦草畏的大豆暴露于麦草畏时,会出现损伤症状,如新出现的叶片拔罐和捆扎。根据暴露程度的不同,植物高度会降低,生长点会受到伤害,从而产生分枝。

4.在V3处剪断:用剪刀直接从单叶叶子上方剪下主茎,以模拟冰雹或鹿的伤害。去除生长点会使大豆产生分枝(图4)。

5.Ascend2®在V3和R1: Ascend2在V3和R1分别以3.4盎司/英亩的速率叶面施用。Ascend2包含三种类型的pgr(细胞分裂素、赤霉素和脱落酸),它们作用于植物激素,刺激植物生长。

视觉应季生长习惯

Malta和Waterloo使用了一辆多功能车来模拟滚动大豆,这种车辆往往比Blue Earth、Grundy中心和Slater使用的滚筒压路机提供更大的下行压力。植物在滚动后被放置,但在接下来的几天里逐渐重新长出来。使用滚筒压路机的植物没有破碎。使用多用途车辆方法导致平均每英亩20,000株植物断裂和死亡

Figure 4. Soybean plant 4 weeks after being cut at the V3 growth stage resulting in a “Y-branch” at Malta, IL in 2023.
图4。2023年,在马耳他,大豆植株在V3生长期被切断后4周,导致“y分枝”。

最终林分仍在10万株/英亩以上,因此产量潜力不受影响。在R1-R2生长阶段,接受滚动处理的地块在视觉上与未处理的地块相同。

根据不同的位置,眼镜蛇叶烧伤症状的严重程度不同。

Figure 3. Stunted soybeans from either dicamba or being cut caused a longer duration before canopy compared to the surrounding untreated plots at Malta, IL in 2023.
图3。2023年,与周围未处理的地块相比,麦草畏或刈割导致的发育不良的大豆在冠层前的持续时间更长。

施用后的第二天,可以看到叶片的褐色和坏死区域(图2)。植株生长稍微延迟了几天,大豆从胁迫中恢复过来。4-6天后,新的三叶草叶片出现,#06936E组织。在R1-R2生长阶段,接受眼镜蛇治疗的地块与未接受眼镜蛇治疗的地块在视觉上相同。

Figure 5. Plots labeled with dicamba or cut treatment for each rep at Slater, IA in 2023. Plots are 4 rows wide. Plants in the dicamba and cut treatments were stunted and behind in growth all season resulting in delay in maturity compared to other treatments.
图5。2023年在Slater, IA对每个rep标记麦草畏或切割处理的地块。地块宽4行。麦草畏和刈割处理的植株在整个季节生长迟缓,导致与其他处理相比成熟延迟。

麦草畏的低剂量率显著阻碍了植物的生长。这些大豆在整个季节的高度和成熟度上都落后。在Blue Earth、Grundy Center、Malta和Slater施用后的干燥天气延迟了大豆摆脱胁迫的能力。在滑铁卢,植物发育不良,但充足的水分和生长条件加快了恢复过程。节点在主茎上堆积得更紧密,与未处理的地块相比,发育不良的植株到冠层所需的时间要长几周(图3)。

与麦草畏的施用类似,在V3生长期将单叶正上方的大豆植株主茎进行物理切断,造成了显著的发育迟缓。原始生长点被移除,导致两个新的主茎从顶芽中生长出来,形成一个“y枝”(图4)。与未经处理的植物相比,这些植物在整个生长季节的生物量和成熟度都落后于未经处理的植物(图3)。

多次施用Ascend2对大豆地上部生长无明显影响。


Figure 6. Difference in soybean senescence between untreated (left) and cut soybeans (right) at Slater, IA in 2023.
图6。2023年在美国大豆研究所Slater,未经处理(左)和切割后的大豆(右)的衰老差异。

产生结果

马耳他大豆经历了严重的白霉胁迫。在试验中,严重程度是空间依赖性的,导致产量的变异。尽管产量存在差异,但马耳他接受麦草畏或刈割处理的地块倾向于提高产量(表1)。这些地块的大豆在整个季节的生长都明显落后于未处理地块,冠层时间也比未处理地块晚得多。延迟的冠层增加了排内的空气流动,减缓了白霉的发展。从视觉上看,这些地块的白霉菌含量低于其他处理地块。在这种独特的情况下,延迟大豆发育的典型负面影响是fb体育的,因为这些地块的白霉病严重程度降低,最终导致产量提高。滚动处理和眼镜蛇处理也阻碍了大豆的生长,但冠层的延迟不足以影响白霉的发育。

马耳他,IL被排除在多位置分析之外,由于独特的环境,沉重的白模具压力。当在Blue Earth、Grundy Center、Slater和Waterloo的平均产量时,使用Cobra、麦草畏或刈割的大豆产量分别显著降低了2.4、4.2和7.1磅/英亩。施用低剂量率的麦草畏或切断大豆植株的生长点会阻碍植株的发育,可能会减少豆荚数和种子重量。在所有其他处理中,这些植株比大豆成熟得晚(图5和6)。

接受滚轧处理的大豆能够迅速恢复,即使是在东北滑铁卢更激进的滚轧方法也不会影响产量潜力(表1)。在V1生育期早期滚轧大豆是植株恢复和恢复的最佳选择。出苗期过早滚动会折断子叶,杀死植株。

在V3和R1上施用Ascend2对任何位置的产量都没有显著影响。只有在Blue Earth, MN中,Ascend2倾向于增加1.3 bu/acre的产量(表1)。

Table 1. Effect of growth habit changing treatments on yield at 5 Midwest locations.

在东北滑铁卢,与未经处理的大豆相比,麦草畏的低剂量率显著提高了大豆产量(表1)。在某些环境条件下,生长早期的麦草畏伤害可以提高产量潜力,但这种情况并不常见。绝大多数同行评审的研究表明,在营养生长早期对不耐药的大豆施用低剂量麦草畏时,产量反应为负或无反应(Griffin等人,2013年,Foster等人,2019年,Osipitan等人,2019年,Scholtes等人,2019年)。然而,也有在某些环境下观察到产量增加的情况(Castner et al. 2021a, Castner et al. 2021b,以及Meyeres et al. 2021)。在这些发表的文章中,大多数得出的结论是,当大豆从营养中期进入生殖阶段时,麦草畏暴露导致的产量下降幅度更大。密苏里大学进行的一项研究发现,灌溉和保持足够的土壤湿度水平可以显著减少麦草畏低剂量率后的伤害症状和产量损失(Dintelmann et al., 2022)。东北滑铁卢是本研究中唯一灌溉的地点,可能加快了麦草畏损伤大豆的恢复时间。重要的是要记住,在标签外使用麦草畏除草剂是非法的。

总结

大豆是一种不确定植物,这意味着植物在生殖阶段继续营养生长。大豆的不确定性就是为什么产量是在生长季节的较长一段时间内确定的。当新的花和豆荚形成时,花和豆荚可以流产。形成新花和豆荚的能力使大豆能够补偿或克服整个季节的压力。

本研究结果表明,环境和生长阶段对大豆克服不同程度胁迫的能力起关键作用。一般来说,大多数应力对产量有负面影响。然而,在适当的环境和压力水平下,大豆可以补偿季初的压力,并有可能提高产量。

参考:

M. Castner, J. Norsworthy, L. Barber, T. Roberts和E. Gbur. 2021a。大豆接触除草剂与麦草畏暴露时间的相互作用。植物学报,35(5),725-732。doi: 10.1017 / wet.2021.37。

卡斯特纳,m.c., j.k Norsworthy, T. Barber, E. Gbur,和T. Roberts. 2021b。麦草畏暴露是否会引起敏感大豆的激敏反应?草业学报(英文版). 7(6):20121。

丁特尔曼,B. S.法雷尔和K.布拉德利。2022。恢复处理对麦草畏危害大豆的影响。除草技术,36(1):1-7。doi: 10.1017 / wet.2021.63。

格里芬,J., M. Bauerle, D. Stephenson, D. Miller和J. Boudreaux. 2013。大豆营养生长期和生殖生长期对麦草畏的响应植物学报,27(4):696-703。doi: 10.1614 / wt - d - 13 - 00084.1。

福斯特,M.R.和J.L.格里芬,2019。大豆产量成分对麦草畏的响应地球科学与环境,21(2):1-6 .链接本文:https://doi.org/10.2134/age2019.04.0026。

Meyeres, T., S. Lancaster, V. Kumar, K. Roozeboom和D. Peterson. 2021。非抗麦草畏大豆品种对麦草畏的反应。植物学报,35(5):718-724。doi: 10.1017 / wet.2021.4。

Osipitan, o.a., J.E. Scott和S.Z. Knezevic, 2019。抗草甘膦大豆对三种麦草畏除草剂微量用量的响应地球科学与环境,21(2):1-8 180052。

Scholtes, A., B. Sperry, D. Reynolds, J. Irby, T. Eubank, L. Barber和D. Dodds. 2019。大豆生长阶段对麦草畏和2,4- d亚致死率敏感性的影响。杂草学报,33(4):555-561。doi: 10.1017 / wet.2019.39。

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