云南花生收獲指數(shù)與主要性狀的相關(guān)與聚類分析

符明聯(lián)，原小燕，張云云，趙凱琴，田正書，李淑瓊

(1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所，云南 昆明 650205；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與信息研究所，云南 昆明 650205)

【研究意義】花生是中國重要的油料作物和經(jīng)濟作物，在促進農(nóng)民增收和社會經(jīng)濟發(fā)展方面具有重要作用[1]。云南屬中國云貴高原花生產(chǎn)區(qū)，是中國高脂肪酸、高油酸、低亞油酸“立體花生”產(chǎn)區(qū)，適宜種植珍珠豆型花生品種，花生籽粒兼作食用和油用[2]。花生是云南省第二大油料作物和重要的經(jīng)濟作物，廣泛分布在南盤江、金沙江及怒江流域海拔1600 m以下的丘陵、壩區(qū)與河谷盆地，年種植面積7萬hm2左右，因用途廣泛、種植效益高而在云南高原特色農(nóng)業(yè)中占有重要地位[3]。本區(qū)域生產(chǎn)品種多以傳統(tǒng)地方品種為主，近年來育成登記了云花生3號等近10個花生新品種應(yīng)用于生產(chǎn)[4-7]，但尚難以滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，加快花生新品種的選育與應(yīng)用成為云南花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切要求。【前人研究進展】提高單產(chǎn)和品質(zhì)是中國花生主產(chǎn)區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本出路[8]。為加快種質(zhì)研究和品種選育進程，眾多育種者開展了花生主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)分析研究。蘇秋芹對不同株型花生品質(zhì)性狀與主要數(shù)量性狀相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)其相關(guān)性有一定的差異，在匍匐型和半蔓型花生中有可能同時獲得高產(chǎn)、高蛋白的材料或低油、高產(chǎn)、高 O/L 值、高蛋白的材料，在直立型花生中有可能同時獲得高蛋白、高油、高產(chǎn)的材料或高油、高 O/L 值的材料[9]；陳茹艷等分析發(fā)現(xiàn)福建花生新品種主莖高、側(cè)枝長和千克果數(shù)與莢果產(chǎn)量呈負相關(guān)，結(jié)果數(shù)、百果重、百仁重和出仁率與籽仁產(chǎn)量呈正相關(guān)[10]；郭陞垚等分析南方新育成9個花生品種主要農(nóng)藝性狀與單株生產(chǎn)力的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)飽果數(shù)與單株生產(chǎn)力呈極顯著正相關(guān)，出仁率與單株生產(chǎn)力呈顯著正相關(guān)，提出注重選擇果多、果飽、出仁率高、果較大的單株，兼顧其他農(nóng)藝性狀的花生高產(chǎn)品種選育策略[11]。但是，這些研究鮮有涉及花生收獲指數(shù)，僅見1990年張福春對全國收集的58份花生樣品分析得到花生收獲指數(shù)0.426的報道[12]。應(yīng)用聚類分析，王曉軍等將 143 份花生地方品種資源在歐式距離D=15.5水平上聚為 3大類群[13]，陳雷等將河南省17個花生高代品系在D=6.21水平下分為4大類[14]。這些研究為資源的利用和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)花生品種選育提供了依據(jù)。【本研究切入點】以上研究明確了資源間的相關(guān)性，為資源的挖掘利用奠定了基礎(chǔ)。云南花生“早播、早熟、早上市、高效益”的鮮食特點和花生種皮色澤豐富的資源特點突出，生產(chǎn)品種需求具有特異性，而品種材料間的差異性缺乏系統(tǒng)研究。本研究通過相關(guān)、通徑與聚類分析，研究云南省68份花生品種及高世代材料莢果收獲指數(shù)和籽仁收獲指數(shù)與主要農(nóng)藝性狀相關(guān)性和材料間的差異性。【擬解決的關(guān)鍵問題】為云南花生品種材料的應(yīng)用和新品種選育提供理論參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所近年來收集、引進、創(chuàng)新、選育的花生品種及穩(wěn)定的高代品系材料，共68份，田間編號1～68號。

1.2 試驗種植地點與田間設(shè)計

田間試驗在云南省文山州硯山縣盤龍鄉(xiāng)盤龍村拖支白云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所花生研究基地進行。海拔1 487.00 m，年平均氣溫16.30 ℃，年降水量996.00 mm，土質(zhì)為紅壤土，pH 6.40、有機質(zhì)含量28.90 g/kg、速效氮含量117.00 mg/kg、有效磷含量22.40 mg/kg、速效鉀含量136.90 mg/kg。

試驗起壟覆蓋地膜栽培，壟寬1.2 m，塘距0.2 m、行距0.4 m、雙粒播種，密度22.5萬株/hm2。試驗材料采用順序排列，每個品種材料種植3行36株。試驗于2017年3月3日起壟覆膜播種，8月20日收獲，田間管理參照當?shù)氐啬せㄉ弋a(chǎn)栽培技術(shù)措施。

1.3 數(shù)據(jù)采集與處理

花生收獲時，每個品種材料順序取10株，莢果經(jīng)流水沖洗干凈泥沙后自然風(fēng)干，考察主莖高度(x1)、總分枝數(shù)(x2)、結(jié)果枝數(shù)(x3)、有效莢果數(shù)(x4)，用千分之一天平稱量單株生物產(chǎn)量(x5)、單株莢果產(chǎn)量(x6)、單株籽仁產(chǎn)量(x7)，計算百果重(x8)、百仁重(x9)、出仁率(x10)、莢果收獲指數(shù)(x11)和籽仁收獲指數(shù)(x12)。基本統(tǒng)計分析依據(jù)蓋鈞鎰的方法[15]進行，利用 Microsoft Excel 2010 進行性狀數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計分析，采用DPS 7.05[16]軟件比較均值差異顯著性，進行相關(guān)分析、通徑分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要農(nóng)藝性狀變異分析

參試68份品種和高世代材料除出仁率和主莖高度的變異系數(shù)偏低外，其余性狀均偏高，特別是單株結(jié)果數(shù)、單株莢果產(chǎn)量和單株籽仁產(chǎn)量的變異系數(shù)均超過50 %，說明材料類型廣泛、特色明顯，特別是產(chǎn)量差異較大，通過材料間的雜交實現(xiàn)優(yōu)良性狀的聚合，可選擇到經(jīng)濟性狀優(yōu)良的花生品種(表1)。

2.2 主要農(nóng)藝性狀相關(guān)分析

相關(guān)分析表明，云南花生單株生物產(chǎn)量與主莖高度、總分枝數(shù)、結(jié)果枝數(shù)、單株莢果數(shù)、單株莢果產(chǎn)量和單株籽仁產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，單株莢果產(chǎn)量和單株籽仁產(chǎn)量與總分枝數(shù)、結(jié)果枝數(shù)、單株莢果數(shù)、百果重、百仁重呈極顯著正相關(guān)，籽仁產(chǎn)量還與出仁率呈極顯著正相關(guān)；莢果收獲指數(shù)和籽仁收獲指數(shù)與主莖高度呈顯著負相關(guān)，與單株生物產(chǎn)量呈不顯著負相關(guān)，與單株莢果數(shù)、單株莢果產(chǎn)量、單株籽仁產(chǎn)量、百果重、百仁重、出仁率呈極顯著正相關(guān)(表2)。

表1 主要農(nóng)藝性狀變異分析

2.3 主要農(nóng)藝性狀通徑分析

通徑分析表明，相關(guān)農(nóng)藝性狀對莢果收獲指數(shù)的直接貢獻大小依次為單株莢果產(chǎn)量、單株莢果數(shù)、百果重、出仁率、結(jié)果枝數(shù)、百仁重、主莖高度、總分枝數(shù)、仁產(chǎn)量、生物產(chǎn)量，其中單株莢果產(chǎn)量、有效莢果數(shù)、百果重、出仁率、結(jié)果枝數(shù)等5個性狀為正向作用；對籽仁收獲指數(shù)的直接貢獻大小依次為有效莢果數(shù)、單株籽仁產(chǎn)量、單株莢果產(chǎn)量、百果重、出仁率、結(jié)果枝數(shù)、主莖高度、百仁重、總分枝數(shù)、單株生物產(chǎn)量，其中有效莢果數(shù)、單株籽仁產(chǎn)量、單株莢果產(chǎn)量、百果重、出仁率、結(jié)果枝數(shù)等6個性狀為正向作用。可見，選育結(jié)果多的品種、提高單株莢果產(chǎn)量和單株籽仁產(chǎn)量，是提高云南花生莢果產(chǎn)量和籽仁產(chǎn)量的有效策略。生物產(chǎn)量對莢果收獲指數(shù)和籽仁收獲指數(shù)的貢獻均最低且為負向作用，說明植株生長旺盛不利于提高云南花生莢果收獲指數(shù)和籽仁收獲指數(shù)，云南花生增產(chǎn)宜控制單株生長、增加種植密度(表3)。

2.4 主要農(nóng)藝性狀的聚類分析

根據(jù)同一類群內(nèi)花生品系類間距離接近且綜合性狀值差異較小的原則，將參試68份花生品種和高世代材料在D2=2.42水平下分為5大類群(圖1)。各類群農(nóng)藝性狀的平均值列入表4。第1類群包含材料1和22，其總分枝數(shù)、結(jié)果枝數(shù)和單株莢果多，單株生物產(chǎn)量、單株莢果產(chǎn)量、單株籽仁產(chǎn)量高，莢果和籽仁收獲指數(shù)較高；第2類群包含6、52、13等15份材料，其單株結(jié)果數(shù)較多，單株生物產(chǎn)量、單株莢果產(chǎn)量、單株籽仁產(chǎn)量較高，百果重、百仁重和出仁率高，莢果和籽仁收獲指數(shù)高；第3類群包含14、41、15等9份材料，其出仁率高、莢果和籽仁收獲指數(shù)較高；第4類包含2、19、57等20份材料，第5類群包含5、37、47等22份材料，均屬于收獲指數(shù)較低的材料。通過第1類群和第2類群間雜交聚集優(yōu)良性狀，可獲得具有較高產(chǎn)量和收獲指數(shù)的優(yōu)良品種。

表2 主要農(nóng)藝性狀相關(guān)分析

注：*表示顯著相關(guān)(P<0.05)；**表示極顯著相關(guān)(P<0.01)。

Note: * indicates a significant correlation atP<0.05. ** indicates a significant correlation atP<0.01.

表3 主要農(nóng)藝性狀與莢果和籽仁收獲指數(shù)的通徑分析

3 討 論

本研究參試的68份品種和高世代材料的主要農(nóng)藝性狀均值與國內(nèi)同期研究[10-11,14]相比較，主莖高度相當，總分枝數(shù)和結(jié)果枝數(shù)偏多，單株產(chǎn)量較高，但出仁率偏低。其單株莢果產(chǎn)量、百果重和百仁重與福建等南方花生相當，同屬小粒花生，但與河南大花生差異顯著。云南花生平均莢果收獲指數(shù)0.31，明顯低于張福春花生收獲指數(shù)0.426的報道[12]。

提高收獲指數(shù)是降低農(nóng)用物資投入和生產(chǎn)成本，提高農(nóng)戶生產(chǎn)效益的有效途徑。對花生收獲指數(shù)與相關(guān)農(nóng)藝性狀的分析研究未見報道。本研究通徑分析表明，花生的莢果和籽仁收獲指數(shù)與單株莢果數(shù)、單株莢果產(chǎn)量、百果重和結(jié)果枝數(shù)密切相關(guān)，通過優(yōu)良產(chǎn)量性狀的聚合提高莢果產(chǎn)量是提高收獲指數(shù)的有效策略。同時，籽仁收獲指數(shù)還與籽仁產(chǎn)量、出仁率、百仁重密切相關(guān)，通過大小粒雜交提高出仁率和百仁重，進而提高籽仁產(chǎn)量，將有效提高籽仁收獲指數(shù)。生物產(chǎn)量是經(jīng)濟產(chǎn)量的基礎(chǔ)，只有具有一定的生物產(chǎn)量才可能獲得經(jīng)濟產(chǎn)量。本研究表明，單株生物產(chǎn)量與莢果收獲指數(shù)和籽仁收獲指數(shù)均呈負向作用，說明云南花生高收獲指數(shù)需要控制植株過度生長，這與油菜等作物上的研究結(jié)果一致[17]。

本研究通過對主要農(nóng)藝性狀的聚類分析，將參試68份花生品種和高世代材料分為5大類群。第1類群總分枝數(shù)、結(jié)果枝數(shù)和單株莢果多，單株生物產(chǎn)量、單株莢果產(chǎn)量、單株籽仁產(chǎn)量高，莢果和籽仁收獲指數(shù)較高；第2類群單株結(jié)果數(shù)較多，單株生物產(chǎn)量、單株莢果產(chǎn)量、單株籽仁產(chǎn)量較高，百果重、百仁重和出仁率高，莢果和籽仁收獲指數(shù)高；通過兩個類群間雜交聚集優(yōu)良性狀，可獲得具有較高產(chǎn)量和收獲指數(shù)的優(yōu)良品種。

圖1 綜合性狀的聚類分析Fig.1 Dendrogram of cluster analysis

項目Item類群GroupⅠⅡⅡⅣⅤ數(shù)目21592022主莖高度(cm)44.0044.5934.6046.4046.11總分枝數(shù)26.0011.419.1312.207.78結(jié)果枝數(shù)13.506.004.806.353.33單株結(jié)果數(shù)51.0018.8614.8714.157.22單株生物產(chǎn)量(g)109.5957.3635.1256.3830.79單株莢果產(chǎn)量(g)38.9721.5011.9811.795.15單株籽仁產(chǎn)量(g)22.8113.367.586.802.74百果重(g)152.39232.42167.32171.20145.40百仁重(g)53.9780.2562.5852.1441.34出仁率(%)0.590.620.640.580.53莢果收獲指數(shù)0.360.380.360.210.18籽仁收獲指數(shù)0.210.240.230.120.10

4 結(jié) 論

提高花生收獲指數(shù)是云南花生實現(xiàn)豐產(chǎn)的有效措施，云南花生通過適當控制單株生長、增加種植密度，提高花生各經(jīng)濟性狀指標，進而獲得較高的單株莢果產(chǎn)量和單株籽仁產(chǎn)量，有助于提高花生的收獲指數(shù)。在育種策略上可以采用云南花生品種間雜交，也可通過云南花生與河南等北方大花生種質(zhì)材料雜交，實現(xiàn)優(yōu)良性狀的聚合。