低温与水分胁迫对大豆(Glycine max[L.] Merr.)出苗的影响机制及农艺调控策略

本研究针对早播大豆易受低温伤害的问题，通过控制环境实验系统分析了种植深度、品种选择、土壤初始含水量及冷降水等因素对大豆出苗和生物量的影响。研究发现1.7°C冷水在播种后1小时施用对出苗最具破坏性，而20%土壤有效含水量(AWC)条件下深播可使正常幼苗生物量提升40%。该研究为优化大豆早播管理提供了重要理论依据，对降低重播风险、提高种植效益具有实践指导意义。

　　

在气候变化背景下，农民为规避晚播导致的产量损失，越来越倾向于提前大豆播种时间。然而早播大豆面临着双重挑战：一方面春季土壤温度可能低于大豆发芽的临界阈值10°C；另一方面冷锋过境带来的低温降水可能引发吸胀冷害(imbibitional chilling)和冷害(chilling injury)。这些胁迫会导致细胞膜损伤、呼吸作用受阻以及溶质渗漏，严重时造成出苗率下降甚至需要重播，反而抵消了早播带来的产量优势。针对这一农业实践中的关键问题，N. A. S. Anuththara Neththasinghe等研究团队在《Plant and Soil》发表了创新性研究成果。

研究人员采用裂-裂-裂区随机完全区组设计，通过精确控制环境变量，系统考察了土壤初始有效含水量(AWC)、水温处理(WT)、种植深度和品种等关键因素对大豆出苗的交互影响。主要技术方法包括：1)使用Crosby粉砂壤土建立20%和60%两种AWC水平；2)设计6种水温处理组合，模拟1.27cm降水量的冷水(1.7°C/10°C)、冰或无水条件在不同时间点的施加；3)设置2.5cm和3.8cm两种种植深度；4)选用3.4和3.7相对成熟度(RM)的两个商业品种；5)通过蓝牙数据记录仪持续监测土壤温湿度；6)采用S形模型定量分析出苗动态。

研究结果部分，"土壤温湿度波动"显示液态水处理(WT2,4)使土壤在施水后迅速达到饱和状态，而冰处理(WT3)的湿度上升较缓慢。在"每日出苗模式"中发现，1.7°C冷水处理(WT4)在60%AWC时仅产生4%的出苗率，显著低于其他处理。"最终正常、异常和死种百分比"数据显示，20%AWC下深播使正常幼苗比例比60%AWC提高44%，且3.4RM品种表现优于3.7RM。"单株幼苗生物量"部分揭示，WT4处理的3.4RM品种生物量最低，而20%AWC深播条件下的生物量比60%AWC提高40%。补充实验进一步证实，即使10°C冷水在播种后11小时施加，仍会显著降低正常幼苗比例。

该研究得出三个重要结论：首先，播种后1小时内施加1.7°C冷水对大豆出苗最具破坏性，会导致<25%的正常出苗率和生物量下降；其次，在低土壤含水量(20%AWC)条件下采用3.8cm深播可提升40%的生物量；最后，品种选择对低温胁迫响应存在差异，3.4RM表现出更好的抗冷性。这些发现为早播大豆管理提供了科学依据，建议农民在预报有冷降水时应推迟播种，在低土壤湿度条件下采用适当深播，并选择抗冷性较强的品种。研究创新性地量化了冷降水时间点与温度对大豆出苗的复合影响，填补了该领域的研究空白，对优化播种决策、降低生产风险具有重要指导价值。