本研究由中国农业科学院作物科学研究所/国家大豆产业技术研发中心的李瑞东、崔益宁、Mahmoud Naser、吴宗声、徐一凡、陈新磊、朱玉鹏、宋雯雯、徐彩龙、吴存祥等研究者合作完成，发表于*Field Crops Research*第351卷（2027年），文章编号110769。该研究属于作物栽培与育种学领域，聚焦大豆高密度种植下的冠层光环境与源库协调机制，提出了“智能分枝调控理想株型”这一新的育种概念。

研究的学术背景涉及大豆在全球蛋白与油脂供给中的战略地位，以及提高单产对保障粮食安全的重要性。增加种植密度是提升大豆产量的直接手段，但密植会加剧植株间竞争，降低冠层内部光强并改变光质，尤其是红光与远红光比值（R/FR）下降，从而触发避荫反应（shade avoidance syndrome, SAS），抑制分枝发育、加速叶片衰老，最终限制单株产量潜力。传统的大豆理想株型理论主要关注成熟期静态形态性状，如紧凑株型、窄分枝角度等，却忽视了植株在生育过程中对光环境动态变化的适应性调节能力。因此，本研究的核心目标是探究密植条件下大豆分枝构型的动态变化过程、品种间差异及其对冠层光环境、源库关系和产量形成的影响，并据此提出适应密植的动态株型育种策略。

研究于2021至2023年在中国农业科学院新乡试验站（黄淮海大豆产区）开展，采用裂区设计，主区为三个大豆品种（中黄301：ZH301、中黄13：ZH13和冀豆17：JD17），副区为六个种植密度（13.5、18.0、22.5、27.0、31.5和36.0万株/公顷）。试验过程中，研究者对植株分枝分化、分枝长度、分枝与主茎夹角等构型性状进行了连续非破坏性监测，并结合破坏性取样测定分枝叶面积指数（LAIb）和分枝叶片空间密度（SDLab）。冠层光环境测定采用田间光谱仪，在R1至R3生育期将冠层分为上、中、下三层，分别测定光合光子通量密度（PPFD）、红光光子通量密度（PPFDR）、远红光光子通量密度（PPFDFR）及R/FR比值。光合特性测定包括主茎与分枝叶片的净光合速率（Pn）和叶绿素荧光参数（Fv/Fm），并在成熟期分析产量及其构成因素。此外，研究还引入了“性状适合度指数”（trait fitness index, TFI）对多性状进行综合评估，该指数基于胁迫耐受指数框架改进而成，能够同时考虑品种在低密度下的基础表现和高密度下的维持能力。

研究结果显示，品种间在分枝构型动态响应方面存在显著差异。ZH301在R1期即表现出显著的分枝角度收缩，而ZH13和JD17直到R3期才出现统计学上显著的角度减小。同时，ZH301在高密度下将高产概率分枝节位从低密度的第4至第8节上移至第6至第9节，保持了每株4.0个高产概率节位，而ZH13和JD17则表现为节位范围的收缩和净分枝损失。在分枝伸长方面，ZH301通过上部节位分枝的快速伸长补偿了下部节位的损失，高密度下仍能维持2.5个长分枝（≥20厘米），总分枝长度达97.13厘米，显著高于ZH13的0.5个长分枝和60.39厘米总长度以及JD17的1.0个长分枝和62.77厘米总长度。这些构型调整使ZH301在高密度下维持了较低的SDLab，表明其冠层结构更为开放，避免了叶片拥挤。光环境测定进一步表明，ZH301在D4至D6密度下上、中层冠层的R/FR比值显著高于其他品种，而ZH13的上层R/FR比ZH301低60.8%，中层低77.6%。这种较好的光质条件与叶片光合功能的维持密切相关：ZH301分枝叶片在D5密度下的Fv/Fm仅比D1下降3.87%，且68.0%的叶面积保持Fv/Fm大于0.75，而ZH13和JD17的降幅分别达19.83%和14.17%，且高光合能力叶面积比例仅34.07%和33.12%。分枝叶片净光合速率在D5下ZH301分别比ZH13和JD17高55.12%和16.08%。产量方面，ZH301在最高密度D6下实现28.82%的增产，2023年最高增产幅度达42.61%；其分枝单株结荚数平均为22.15个，显著高于JD17的15.94个和ZH13的14.94个，且分枝每荚粒数在不同密度下仅下降5.47%，表现出极强的稳定性。相比之下，ZH13在D4至D6密度下产量下降4.98%至6.57%，JD17虽有一定增产但分枝补偿能力有限。TFI综合评价显示，ZH301在产量、构型、光环境和光合参数等多个类别中均表现出高或强适应性，而ZH13在多数构型性状中未达到高适应性水平。

综合而言，本研究证明高密度下大豆单株产量的维持不仅取决于静态紧凑株型，更依赖于分枝构型的动态智能调控。ZH301通过早期分枝角度收缩、节位向上补偿和上部节位快速伸长，构建了低SDLab的开放冠层，改善了冠层内R/FR光环境，延缓了叶片衰老，维持了分枝光合源活性，同时缓解了低R/FR对腋芽生长的抑制，实现了源库协调和分枝产量补偿。基于此，作者提出了“智能分枝调控理想株型”概念，认为快速响应光环境变化的构型可塑性是对传统紧凑株型必要且关键的补充。该研究的重要价值在于：在理论上，揭示了构型动态响应时间与空间分布对密植适应的关键作用，弥补了以往静态株型理论的不足；在方法上，将TFI指数引入多性状综合评估，并强调在R1和R3等关键生育期进行构型评价的必要性；在应用上，为高密度大豆品种的选育和栽培管理提供了可操作的性状指标和理论框架。

本研究的亮点包括：首次系统量化了大豆品种间分枝角度收缩和节位重分配的时序差异，并证明早期响应（R1期）对产量形成的优势；将冠层光质（R/FR）的垂直分布与叶片光合衰老及分枝发育建立直接联系，揭示了结构-光环境-生理功能-产量之间的因果链；提出并验证了以动态调控为核心的智能分枝理想株型，突破了以静态形态为主的传统育种思路。此外，研究中构建的SDLab指标能够定量表征冠层空间拥挤程度，为密植品种筛选提供了简便有效的参数。该研究为大豆密植育种和栽培管理提供了重要的理论依据与实践指导。