大豆不同品種農藝性狀及產量的比較

嚴勇亮,張 恒,曲可佳,時曉磊,王興州,張金波,叢 花

(1.新疆農業科學院農作物品種資源研究所,烏魯木齊 830091;2.新疆農業科學院國際合作交流處,烏魯木齊 830091;3.新疆農業大學農學院/農業生物技術重點實驗室,烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】大豆富含豐富的油脂、蛋白質、礦物質和維生素等多種生物活性物質,是糧、油、飼兼用作物和多種加工業的重要原料來源[1]。大豆及其制品用途廣泛,同小麥混合使用可做主食,改善主食的風味和營養價值[2]。籽粒營養高,剛收的芽豆可做蔬菜[3]。豆類可以充分利用資源,不和其他作物爭地,是較為優異的養地農作物之一[4]。與豆類根部共生的根瘤菌可以進行固氮作用,而收獲后的剩余根、莖和葉對于土壤而言也是優良的有機肥,其對培養土壤肥力,改良土壤微生物結構[5]。大豆及其制品在糧食安全生產和農產品貿易中占有重要地位[6]。而優質穩產的大豆品種較少、大豆品種實際收獲產量低、綜合抗病蟲害和抗逆能力差、較高的種植成本,需選育優良大豆品種[7]。新疆屬灌溉農業,年日照總時數長,能夠充分的滿足大豆生長對光熱的需求[8-13]。【前人研究進展】吳海軍等[14]將17個日本大豆種質資源引至四川對引種前后的籽粒品質進行分析,得到可以進行雜交育種親本和可以應用在豆制品的開發的原材料。李長亮[15]對引進21份高產大豆進行篩選,選出5個適合套種的適宜當地環境的新高產品種。董敬超等[16]以引進的吉林大豆品種進行比較試驗,得到吉育506這一綜合性較好的品種。趙朝森等[17]采用方差分析與相關性分析研究了長江流域高產優質春大豆新品種的重要農藝性狀、產量及其品質性狀的遺傳變化規律與相互關系。李強等[18]對北方春大豆中熟組區域試驗的10個大豆新品種(系)的農藝性狀和產量指標進行比較與相關性分析。【本研究切入點】新疆南疆地區大豆種植品種較單一,大豆品種更新換代緩慢,生產中亟需早熟、高產、優質、耐密植、抗旱耐鹽及適宜機械化收獲的大豆新品種。需加強收集引進國內外大豆新品種,在新疆開展鑒定評價,篩選適宜新疆生態條件及種植模式的大豆新品種。【擬解決的關鍵問題】試驗在新疆南疆喀什市澤普縣對引進大豆品種進行田間表型鑒定評價,分析不同大豆品種的農藝性狀與其產量和品質的關系,篩選出高產穩產、綜合農藝性狀優良、抗旱、耐鹽、耐密植、優質且適宜當地生態條件和種植模式的大豆新品種,為大豆生產適宜品種和自主選育大豆新品種提供親本資源。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗地點位于新疆喀什市澤普縣脫絨廠,E 76°52′0″,N 37°57′,海拔為1 200 m,試驗地前茬作物為冬小麥,試驗地肥力中等均勻,地勢平坦。

供試材料共計27份,其中中國26份,包括合農77、合農71、合農133、齊農12、綏農51、合農78、合農80、合農135、齊農10號、綏農56、中黃30(CK,對照)、冀豆22、隴中黃601、JO14、KF12、JO39、冀nf37、東生108、隴豆277、KF10、佳豆8、H15、花農39、H13、H12、H91;日本1份,SC15-11。表1

表 1 27 份大豆種質資源名稱及來源

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

采用隨機區組排列法,重復3次。小區行長7 m,寬3 m,行距(15+35) cm寬窄行,面積21 m2,保苗株數2.8×104～3.0×104株/667m2,人工點播,足墑播種,常規田間管理,在整個大豆生育期間調查與觀測田間表型性狀數據。大豆收獲時每個重復取連續10株室內考種。

1.2.2 測定指標

收獲前每個處理小區隨機取樣10株,參照《大豆種質資源描述規范和數據標準》方法[19],測定株高、底莢高度、有效分枝數、單株有效莢數、單株無效莢數;收獲晾曬后,調查百粒重、單株粒數、單株產量;各品種全區單獨收獲曬干脫粒計產。

1.3 數據處理

用Microsoft Excel 2007進行試驗數據處理,并繪制圖表,選用SPSS 21.0數據處理系統進行方差分析、聚類分析、主成分分析和相關統計分析。

2 結果與分析

2.1 農藝性狀表型

研究表明,各品種百粒重為16.277～24.850 g,除JO14、KF12、JO39、冀nf37、合農77和東生108外,其余各品種均與對照品種差異顯著;其中,冀豆22與對照差異最大為2.957 g。各品種株高為35.517～108.667 cm ,除KF12、KF10、佳豆8、SC15-11、合農71、合農133、合農77、齊農12和合農78外,其余各品種均與對照差異顯著,H15與對照差異最大為37.667 cm。各品種底莢高度為5.500～11.400 cm,除合農71、綏農51和JO39外,其余各品種均與對照差異不顯著。各品種有效分枝為0.000～4.333個,H91、SC15-11、花農39、合農133、H13和隴中黃601與對照差異顯著,其余各品種均有對照差異不顯著,H91與對照差異最大為4個。各品種單株有效莢數為19.7～57.500個,KF12、花農39、隴中黃601、SC15-11、KF10、隴豆277和JO39與對照差異顯著,其余各品種均與對照差異不顯著,KF12與對照差異最大為31.833個。各品種單株無效莢數為0.333～7.000個,H13、H15、H91、KF12和H12與對照差異顯著,其余各品種均與對照差異不顯著,H13與對照差異最大為5.7個。各品種單株粒數為63.300～125.000粒,H12、花農39、SC15-11、H91、KF10和合農133與對照差異顯著,其余各品種均與對照差異不顯著,H12與對照差異最大為56.2粒。表2

表2 大豆農藝性狀與產量的方差

2.2 農藝性狀表型變異

研究表明,供試材料農藝性狀的變異系數從大到小依次為有效分枝>單株無效莢數>株高>單株有效莢數>底莢高度>單株粒數>百粒重。各大豆品種變異系數為 13.060%～95.721%,各性狀品種間變異較大。其中,有效分枝和單株無效莢數數的變異系數分別為95.721%和88.553%,參試品種的這2 個性狀具有豐富的遺傳變異,育種中可選擇的空間較大。表3

表3 大豆主要農藝性狀的變異系數

2.3 各參試品種產量

研究表明,中黃30(CK)產量為180.558 kg/667m2,參試品種中有9個比中黃30(CK)增產30%以上,產量由高到低分別為SC15-11、JO14、冀豆22、花農39、隴中黃601、H12、KF12、JO39和東生108,其中SC15-11產量居第1位,為266.995 kg/667m2,比對照增產47.872%;JO14產量居第2位,為266.891 kg/667m2,比對照增產47.815%;東生108產量居第9位,為236.499 kg/667m2,比對照增產30.982%。圖1

圖1 大豆產量變化

2.4 各農藝性狀相關性

研究表明,不同大豆品種產量與單株粒數呈極顯著正相關(P<0.01),相關系數為0.746與單株有效莢數呈極顯著正相關(P<0.01),相關系數為0.745;與有效分枝顯著正相關(P<0.05),相關系數為0.429;與株高呈極顯著正相關(P<0.01),相關系數為0.495。單株粒數與單株有效莢數呈極顯著正相關(P<0.01),提高單株有效莢數可提高單株粒數增加產量。表4

表 4 大豆農藝性狀與產量的相關性

2.5 各農藝性狀主成分

研究表明,3個特征值大于1 的主成分因子,分別命名為 MF1、MF2和MF3,其累計總方差貢獻率達到76.485%,MF1方差貢獻率最大,為42.635%,MF2方差貢獻率為21.226%,MF3方差貢獻率為12.623%。表5

表 5 主成分因子的方差貢獻率

單株粒數、折合單產、有效分枝和單株有效莢數在MF1上有較高的載荷,MF1主要是反映出單株粒數、折合單產、有效分枝和單株有效莢數這4個性狀的信息,MF1可以作為產量因子。百粒重在MF2上有較高的載荷MF2可以作為粒重因子。底莢高度在MF3上有較高的載荷,MF3可以作為高度因子。表6

表6 初始因子載荷矩陣

2.6 各農藝性狀聚類

研究表明,在歐式距離為5.00時可將所有材料分為 3個類群。圖2

圖2 基于農藝性狀數據的聚類

第一類群百粒重平均值為19.244 g,株高平均值為48.931 cm,底莢高度平均值為8.153 cm,有效分枝平均值為0.509個,單株有效莢數平均值為27.283個,單株無效莢數平均值為1.210個,單株粒數平均值為74.544粒,折合單產平均值為164.230 kg/667m2。該類群單株有效莢數較少,單株粒重較小,影響最終產量,屬于低產品種。第二類群百粒重平均值為20.580 g,株高平均值為73.744 cm,底莢高度平均值為8.736 cm,有效分枝平均值為1.693個,單株有效莢數平均值為41.907個,單株無效莢數平均值為1.976個,單株粒數平均值為100.644粒,折合單產平均值為244.340 kg/667m2。該類群百粒重較高,結莢量較多,單株粒重較大,產量較高,屬于高產品種。第三類群百粒重平均值為19.521 g,株高平均值為96.458 cm,底莢高度平均值為8.041 cm,有效分枝平均值為1.709個,單株有效莢數平均值為36.833個,單株無效莢數平均值為3.792個,單株粒數平均值為86.361粒,折合單產平均值為201.785 kg/667m2。該類群各項指標相對值比較居中,屬于中產品種。表7

表7 參試品種資源各類群的性狀特征

3 討 論

3.1 夏播大豆表型變異及產量

參試大豆品種中SC15-11、JO14、冀豆22、花農39、隴中黃601、H12、KF12、JO39和東生108均比對照品種增產20%以上,增產幅度在24.078%～47.872%,產量性狀表現較突出,品種單株粒數、單株有效莢數和百粒重均高于其他品種,可以當地夏播正常生長并且達到較好的產量,可以通過增加單株粒數和百粒重的方法來更好的提高大豆產量,與謝紅英等[20]的結果較為一致。有效分枝和單株無效莢數數的變異系數分別為95.721%和88.553%,參試品種的這2 個性狀有很大的改進潛力,具有豐富的遺傳變異,也可以作為育種選擇的性狀,與韓秉進等[21]的結果相似。研究與李燦東[22]的結果均表明對大豆品種進行產量性狀相關分析,單株有效莢數與單株粒數之間具有較強的正相關性,可以通過增加單株有效莢數來達到增加單株粒數的目的。單株有效莢數與株高和有效分枝呈顯著正相關,與姜磊等[23]的結果較為一致。單株粒數和單株有效莢數與折合單產極顯著正相關,與陳紅等[24]的結果相似。通過對材料的性狀進行相關分析,發現單株粒數、單株有效莢數等性狀與產量相關性較大,在育種是可以參考這些性狀來選擇親本。

3.2 夏播大豆品種比較

通過主成分分析將8個產量相關性狀轉化為3個獨立綜合指標,能夠代表8個產量性狀信息量的76.485%,大豆品種產量受這幾個關鍵產量性狀控制,第一主成分關鍵產量性狀為單株粒數、折合單產、有效分枝和單株有效莢數,這4個性狀對大豆產量至關重要,產量累計貢獻率為42.635%,與李強等[25]的結果相似。第二主成分關鍵產量性狀為百粒重,對產量具有促進作用,產量累計貢獻率21.226%,與羅珊等[26]的結果一致。第三主成分關鍵產量性狀為底莢高度,有利于提高單株產量,對產量具有促進作用,產量累計貢獻率為12.623%,與譚千軍等[27]的結果較為相似。該主成分對產量性狀的影響,可以作為親本選育的條件,更好的提高大豆產量[28]。對大豆品種進行聚類分析,單株產量較高的主要集中在第二類群和第三類群,兩個類群的特點主要表現為單株有效莢數、單株粒數、株高和有效分枝數這 4個指標的其中幾個值較高,研究與符小發等[29]的聚類結果都反映了品種來源。聚類分析的結果可以更加準確的評價大豆品種的適應性以及選種的科學性等問題,與張玉革等[30]的結果相似。

4 結 論

新疆南疆地區主要適宜種植高度適中、單株生產力強、單株莢數和單粒數多、百粒重相對較大的大豆品種。SC15-11、JO14和冀豆22等品種綜合性狀表現突出,可在新疆南疆地區試驗種植,其產量分別為266.995、266.891和263.649 kg/667m2。