《Plants》：Response of Yield Parameters of Field Pea (Pisum sativum L.) to Different Shading Levels Under Rainfed Conditions
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遮荫网下辐照度降低可能有助于冷季豆类作物应对半干旱地区晚春的高辐射和热负荷，但雨养条件下田间豌豆对分级遮荫的响应鲜有文献记载。本研究在土耳其迪亚巴克尔（Diyarbak?r）开展了一项为期两年（2022年和2023年）的雨养田间试验，采用裂区随机完全区组设计，
遮荫网下辐照度降低可能有助于冷季豆类作物应对半干旱地区晚春的高辐射和热负荷，但雨养条件下田间豌豆对分级遮荫的响应鲜有文献记载。本研究在土耳其迪亚巴克尔（Diyarbak?r）开展了一项为期两年（2022年和2023年）的雨养田间试验，采用裂区随机完全区组设计，设三次重复，评估了两个田间豌豆品种（Araka和Yaprak）在全光照（对照）及40%、75%和90%遮荫下的产量和产量构成。年份、品种和遮荫水平及其交互作用显著影响大部分性状，因此研究人员按年份和品种分别评估响应。平均而言，遮荫使株高相对于全光照增加24%–27%，40%遮荫使单株荚重（+31%）、单株粒数（+30%）和单株粒重（+25%）增加。然而，这些单株层面的增益并未转化为更高的单位面积产量：生物产量在全光照下最高（3.06 t ha?1），遮荫下降低16%–28%；40%遮荫下的种子产量（1.09 t ha?1）与全光照（1.10 t ha?1）无显著差异，而75%和90%遮荫分别使种子产量降低13%和25%。种子产量响应因品种和年份而异：90%遮荫在两个年份均降低两个品种的种子产量（降幅9%–35%）；Araka在两个年份中75%遮荫下的种子产量均比全光照高19%–24%；Yaprak在2022年于40%遮荫下获得最高种子产量（1.23 t ha?1），在2023年则于全光照下最高（1.96 t ha?1）。去除年份效应后，种子产量与生物产量密切相关（r = 0.91），但与单株产量构成无显著相关。因此应避免重度遮荫（90%），而轻度遮荫（40%）平均而言可在不造成产量损失的情况下应用；最适遮荫水平取决于品种和季节条件。
论文解读
一、研究背景与目的
全球气候变化使满足日益增长的世界人口营养需求愈发困难，发展中国家尤其难以满足蛋白质、维生素和矿物质等基本营养需求。因此，豌豆、干豆、蚕豆和小扁豆等食用谷类豆科作物在这些国家被广泛种植和消费。田间豌豆（Pisum sativum L.）是最受欢迎的食用豆类之一，是植物源蛋白质、维生素和矿物质的重要来源。豌豆在全球95多个国家生产，年产量约1570万吨，但土耳其产量仅3800吨，远低于其他生产国。豌豆是豆科作物中成本效益高、产量高的蛋白质来源，然而其生产受到多种因素限制，尤其是生殖期高温的影响。
气候变化可能通过高温、土壤水分亏缺、干旱和热胁迫降低豌豆产量，特别是在干旱和半干旱地区。豌豆是冷季作物，开花和鼓荚期温度超过约25°C会降低结荚率、粒数和粒重。在此类环境中，作物在生殖期经常同时暴露于高辐照度和高温下，降低入射辐射负荷被认为是缓解这些复合胁迫的管理措施之一。然而，阳光也是作物生长的首要资源：产量取决于冠层截获的辐射量及其转化为光合产物的效率。因此，任何辐照度降低都涉及缓解过量辐射和热负荷与限制光合作用可用能量之间的权衡。
关于田间豌豆遮荫响应的信息有限。以往研究考察了受控条件下光强对豌豆芽苗菜的影响、光强与氮素对豌豆生长的交互作用，以及不同发育阶段遮荫对食荚豌豆的影响。在雨养半干旱条件下、跨多个季节比较多个遮荫水平对田间豌豆品种影响的田间研究十分稀缺。尤其不清楚的是，中度遮荫下常观察到的单株性状增益是否能转化为更高的单位面积种子产量，以及该响应是否在不同品种和年份间保持一致。这些信息对于判断遮荫网（广泛用于保护园艺作物免受过量辐射）能否成为晚春高温预期加剧地区田间豌豆的实用选项至关重要。
本研究旨在确定三种遮荫水平（40%、75%和90%）与全光照相比，在两个生长季节雨养条件下对两个田间豌豆品种植株生长、产量构成和种子产量的影响。研究人员提出三个假设：（i）遮荫增强将逐步限制光可利用性并降低单位面积生物产量和种子产量；（ii）轻度遮荫可通过降低生殖期辐射和热负荷改善单株产量构成；（iii）这些响应的幅度和方向将因品种和年份而异。
二、研究设计与关键技术方法
研究人员在土耳其迪亚巴克尔迪切大学农学院大田作物系试验地（37°53′ N，40°16′ E，海拔675 m）于2022年和2023年早春季节开展田间试验。试验采用裂区随机完全区组设计，三次重复。两个豌豆品种（Araka和Yaprak）随机分配至主区，四个遮荫水平（全光照对照、40%、75%和90%）分配至副区。商业遮荫网标称遮荫能力分别为40%、75%和90%，遮荫网仅覆盖结构顶部表面，侧面板全部开放以保持自然空气流通。每个副区含四行，行长4.0 m，行距0.45 m，净小区面积3.6 m2。播种密度标准化为80粒 m?2。遮荫处理在播种后立即开始并持续至生理成熟期。植物在自然降雨条件下生长，无灌溉。两年均在2月22日播种，6月29日手工收获。
数据采用两年组合方差分析，年份作为固定效应。模型包括年份、年份内重复、品种、年份×品种、主区误差、遮荫水平、年份×遮荫、品种×遮荫、年份×品种×遮荫及副区误差。残差正态性用Shapiro–Wilk检验，方差齐性用Levene检验。均值比较采用Fisher最小显著差数（LSD）检验（p ≤ 0.05）。主成分分析（PCA）和Pearson相关分析在48个小区观测值上进行，因年份效应较大，各变量在年份内标准化至零均值和单位方差后再分析。
三、研究结果
3.1 株高
株高受年份、遮荫水平及所有交互作用显著影响，但两个品种平均后无差异（71.35 vs. 71.40 cm）。两年中，全光照下植株最矮或不显著高于最矮者。平均而言，所有遮荫水平均使株高相对于全光照（60.13 cm）增加23.7%–26.9%，90%遮荫下最高（76.33 cm）。
3.2 单株生物量
单株生物量受年份、年份×品种、遮荫水平、年份×遮荫、品种×遮荫和年份×品种×遮荫影响，但品种间无差异。40%遮荫下单株生物量最高（19.08 g；较全光照+21.1%），其次为75%遮荫（17.09 g；+8.5%），90%遮荫（15.99 g；+1.5%）与全光照（15.76 g）无差异。品种×遮荫模式在不同年份间存在差异。
3.3 荚长与荚宽
荚长受所有变异来源影响。2022年荚长（14.17 cm）远大于2023年（8.44 cm），Araka荚长（12.18 cm）大于Yaprak（10.43 cm）。全光照下荚长（11.71 cm）比75%和90%遮荫下长5%。荚宽受年份、遮荫水平、年份×遮荫、品种×遮荫和年份×品种×遮荫影响，但品种间无差异。40%遮荫下荚最宽（17.68 mm；+8.2%），90%遮荫下最窄（13.82 mm；?15.4%）。
3.4 单株荚数
单株荚数受所有变异来源影响。2023年（16.38）是2022年（4.86）的3.4倍，Yaprak（11.93）高于Araka（9.31）。平均而言，所有遮荫水平使单株荚数较全光照（9.52）增加12%–18%，但该主效应主要源于2023年Yaprak在遮荫下单株荚数增加62%–64%。
3.5 单株荚重
单株荚重受年份、年份×品种、遮荫水平、年份×遮荫和年份×品种×遮荫影响，但不受品种或品种×遮荫影响。40%遮荫下单株荚重最高（14.17 g；较全光照+30.5%），其次为90%遮荫（12.41 g；+14.4%），75%遮荫（11.00 g）与全光照（10.85 g）无差异。40%遮荫下的增加发生在2022年Araka（+76%）和2023年Yaprak（+70%）。
3.6 单株粒数
单株粒数受年份、品种、年份×品种、遮荫水平、年份×遮荫和年份×品种×遮荫影响，品种×遮荫交互不显著。40%和90%遮荫分别使单株粒数较全光照（45.02）增加30.1%和25.1%。该增加发生在2022年Araka于40%遮荫下（+118%）和2023年Yaprak于所有遮荫水平下（+37%至+69%）。
3.7 单株粒重
单株粒重受年份、遮荫水平、品种×遮荫和年份×品种×遮荫影响，但不受品种、年份×品种或年份×遮荫影响。40%遮荫下单株粒重最高（10.17 g；较全光照+25.1%），75%和90%遮荫与全光照（8.13 g）无差异。增加发生在2022年Araka和2023年Yaprak。
3.8 生物产量
生物产量受所有变异来源影响。2023年（2.86 t ha?1）高于2022年（2.18 t ha?1），Yaprak（2.92 t ha?1）高于Araka（2.13 t ha?1）。全光照下生物产量最高（3.06 t ha?1），40%、90%和75%遮荫分别使其降低15.8%、26.9%和28.3%。
3.9 种子产量
种子产量受所有变异来源影响。2023年（1.18 t ha?1）比2022年（0.81 t ha?1）高46%，Yaprak（1.24 t ha?1）比Araka（0.75 t ha?1）高65%。平均而言，40%遮荫下种子产量（1.09 t ha?1）与全光照（1.10 t ha?1）无显著差异，75%和90%遮荫分别使其降低13.0%和25.1%。三个特征在年份间一致：90%遮荫在两个年份均降低两个品种的种子产量；Araka在两个年份中75%遮荫下种子产量均高于全光照（2022年1.01 vs. 0.85 t ha?1；2023年0.80 vs. 0.65 t ha?1）；Yaprak在两个年份中75%遮荫下种子产量均低于全光照（?51%和?20%）。
3.10 主成分与相关分析
前两个主成分解释总变异的69.1%（PC1占42.0%，PC2占27.1%）。PC1主要由单株性状（单株荚重、单株粒数、单株生物量、株高和单株粒重）定义，均具有正载荷（0.74–0.83）。PC2主要由生物产量（载荷0.80）和种子产量（载荷0.79）定义，与荚长（?0.74）和株高相对立。单株产量构成与单位面积产量性状近乎正交，表明这两组性状基本独立变化。年份内，种子产量与生物产量极强正相关（r = 0.91，p < 0.001），与株高（r = ?0.52）和荚长（r = ?0.64）负相关。单株产量构成之间正相关（r = 0.34–0.81），且与单株生物量正相关（r = 0.62–0.75），但均与单位面积种子产量无显著相关（r = ?0.21至0.01）。
四、讨论与结论
本研究的主要发现是遮荫在单株层面和单位面积层面具有对比效应。轻度遮荫（40%）平均使单株荚重、粒数和粒重增加25%–31%，但40%遮荫下的每公顷种子产量与全光照无显著差异，75%和90%遮荫下生物产量和种子产量均降低。响应的方向和幅度强烈依赖品种和季节。唯一在两个品种和两个年份间一致的响应是90%遮荫下种子产量的降低（9%–35%）。
株高在所有遮荫水平下增加24%–27%，这是典型的避荫响应。单株生物量在40%和75%遮荫下增加，而90%遮荫下与全光照无差异，表明90%遮荫未带来进一步增益，在某些情况下限制了干物质积累。单株产量构成在40%遮荫下增加，但仅发生在2022年Araka和2023年Yaprak中，表明遮荫的益处可能取决于品种发育与季节性胁迫时间的交互作用。
单株产量构成增益未转化为更高的单位面积种子产量，原因可能有两方面：一是单位面积种子产量是单位面积株数与单株种子产量的乘积，产量构成间的补偿在谷类豆科作物中常见；二是生物产量（整合了整个季节冠层辐射截获和利用）在所有遮荫水平下均降低16%–28%，冠层水平干物质生产的减少抵消了单株层面的增益。
Araka在75%遮荫下比全光照产量高19%–24%，而Yaprak在同一遮荫水平下产量低20%–51%。Yaprak在全光照下能高效地将高辐照度转化为干物质和种子，遮荫主要限制其同化物来源；Araka在全光照下产量潜力较低，可能对晚春高辐射和温度负荷更敏感，75%遮荫缓解了其限制因素而非施加限制。
2023年种子产量比2022年高46%，单株产量构成高2.2–3.4倍。2023年1月至6月降雨量多50%（371.5 vs. 247.7 mm），5月最高温度更低（32.5 vs. 37.8 °C）。两个年份5月均记录到超过30°C的最高温度，即处于生殖期，证实了生殖期高温和水分亏缺是该地区雨养豌豆的主要限产因素。
研究结论为：在迪亚巴克尔雨养半干旱条件下，遮荫增加株高，40%遮荫水平下增加田间豌豆单株产量构成，但这些增益未转化为更高的单位面积生物产量或种子产量。平均而言，40%遮荫下种子产量与全光照无显著差异，75%和90%遮荫分别使其降低13%和25%，90%遮荫在两个年份均降低两个品种的种子产量。因此，不建议对田间豌豆使用90%遮荫。在与本研究相似的条件下，轻度遮荫（40%）可应用于Yaprak等高产品种而不造成产量损失，并可能在炎热干旱季节增加产量；75%遮荫可仅考虑用于像Araka这样在两个季节均对其有正响应的低产品种。这些建议基于两个对比季节、两个品种和一个地点。研究的主要局限性是未测量网下叶片和冠层温度、土壤水分、光合参数和入射辐射，因此无法直接检验所提出的遮荫效应机制；未来研究应纳入更多品种、季节和地点，以及生殖期微气候、冠层温度、土壤含水量和光合作用的测量，并对遮荫网用于田间豌豆生产进行经济评估。
