宁夏引黄灌区耐荫性春大豆新品种（系）筛选及产量性状分析*

连金番， 罗瑞萍**， 李培贵， 姬月梅， 沈 静， 李 强， 葛玉萍，

（1.宁夏农林科学院农作物研究所， 银川 750002； 2.宁夏种子工作站， 银川 750002；3.平罗县农业技术推广服务中心， 宁夏 石嘴山 753400； 4.宁夏原种场， 宁夏 贺兰 750200）

大豆是喜光、喜温作物，在与玉米间套作种植过程中，受弱光胁迫可影响大豆形态性状和产量[1]。因此，培育并筛选耐荫性强的大豆品种是提高间套种大豆产量的重要途径之一。玉米－大豆间作对充分利用宁夏引黄灌区有限的自然资源、水利资源和耕地资源，提高种植指数，增加大豆产量有着重要意义。大豆耐荫性是影响间作大豆产量的重要因素，同时也影响间作大豆模式的推广应用。前人采用遮阳网模拟玉米－大豆套作遮荫环境的研究较多，陈怀珠等[2]通过模拟间套种荫蔽条件对34 个大豆品种主要性状的影响进行研究，以综合耐荫系数为指标评价大豆种质的耐荫性，结果表明遮光处理可增高大豆植株，增加秕荚，减少分枝数、单株荚数、单株粒数，降低百粒重、单株产量。黄其椿等[3]利用遮荫网通过对9 个菜用大豆性状指标的综合耐荫系数判断其耐荫性。李春红等[4]利用多元统计方法得出大豆的7 个性状作为大豆耐荫性鉴定指标。武晓玲等[5]利用盆栽方法研究弱光胁迫条件下套作大豆苗期耐荫性鉴定指标。张立军等[6]利用盆栽方法通过耐荫性数学评价模型对82 份国内外大豆种质资源进行大豆耐荫性评价。孙祖东等[7]认为30%遮光度播种后50 d 的大豆株高和平均节间长构成耐荫指数是相对准确实用的耐荫性评价体系。间作荫蔽致使大豆株高增加，茎粗减小，分枝数减少，单株产量降低[8-11]。间作大豆属于弱势作物，当受到光照、温度、气候以及栽培管理技术等生长发育条件限制时，植株旺长，茎秆纤细，易发生倒伏，影响产量。

耐荫性一般是指植物通过株型，组织结构和生理生化的适应，使植物能够在荫蔽环境下持续生长发育，表现为茎秆和叶柄相对较弱的伸长机制和植株较低的生长率[12]。在大豆总干物质中，光合产物积累量占90%以上[13]，且整个生育期对光照反应都很敏感[14]。玉米－大豆套作模式下，刘卫国等[15]研究发现，套作大豆产量与分枝粒重、最高分枝数、有效分枝数、平均分枝长度及生育期呈极显著正相关，与主茎节数和营养生长期呈显著正相关。吴雨珊等[16]研究发现大豆产量与主茎节数、有效分枝数、单株荚数、每荚粒数、分枝粒重、分枝粒重占比、营养生长期、生育期呈极显著正相关。罗玲等[17]认为套作下作物株高的增加来源于节间的伸长，而非节数的增多。

宁夏引黄灌区玉米－春大豆间作种植主要采取玉米与春大豆同期机械精量播种，玉米与春大豆生长发育期间共生期长，田间管理主要以玉米为主，春大豆成熟后先用大豆专用收获机械收获，再用玉米专用收获机械收获玉米。由于各地区间种作物和间种时间不同导致大豆受荫蔽情况不同。宁夏引黄灌区作为西北地区春大豆间作的主要种植区域之一，目前，耐荫性春大豆品种（系）筛选及针对春大豆耐荫性性状综合评价尚未见详细研究报道。文章通过创设玉米－春大豆间作自然荫蔽条件，对15 份自育春大豆新品种（系）进行耐荫性筛选，并对产量性状进行综合分析，以期对提高间作春大豆产量及宁夏引黄灌区玉米－春大豆间作种植提供理论基础及技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试材料为宁夏农林科学院农作物研究所国家大豆产业技术体系银川大豆综合试验站通过ms1轮回选育的15 份春大豆新品种（系）。

1.2 试验设计

试验于2020－2021 年在宁夏农林科学院农作物研究所永宁望洪试验基地进行。试验地位于北纬 38°13′、东经 106°12′，海拔 1 100 m。通过创设玉米－春大豆间作自然荫蔽条件，对15 份春大豆新品种（系）进行耐荫性鉴定及筛选研究。试验采用大区对比设计，随机区组排列，不设重复。玉米－春大豆间作以2∶2 东西行向种植。玉米宽行距170 cm，窄行距 30 cm，玉米穴距 13～14 cm，播种带幅宽200 cm；春大豆种植在玉米宽行距内，每个春大豆品种（系）种植2 行，春大豆距离玉米70 cm，行距30 cm，穴距10～13 cm，每穴2 粒种子，行长20 m，总幅宽200 cm，小区面积为40 m2。玉米与春大豆于4 月19 日同期播种，春大豆于9 月28 日收获，玉米于9 月30 日收获。

1.3 田间记载及测定项目

田间记载标准按照《大豆种质资源描述规范和数据标准》[18]进行。试验地田间管理同大田生产管理措施。春大豆成熟时，每个试验小区连续取10 株有代表性的植株进行室内考种，测定项目主要有株高（Xl），主茎节数（X2），节间长度（X3），单株分枝数（X4），单株有效分枝数（X5），单株有效荚数（X6），单株粒数（X7），每荚粒数（X8），百粒重（X9）和单株产量（Y）。

1.4 数据分析

试验数据采用Excel 2016 进行计算和整理，以DPS18.0 软件进行春大豆品种（系）变异性分析、相关性分析、主成分分析（Principal component analysis，PCA）、聚类分析。

耐荫系数（Shade tolerance coefficient，STC）[19]为STC=遮荫后性状值/正常光性状值。

2 结果与分析

2.1 品种（系）间主要农艺性状的STC 分析

由表1 可知，不同春大豆品种（系）农艺性状单项指标的STC 性状表达值中，单株有效分枝数、单株分枝数的变异系数较大，分别为38.77%、37.29%；其次是单株粒数、单株产量、单株有效荚数和节间长度的变异系数，分别为20.18%、19.13%、18.92%和11.32%；株高、百粒重、主茎节数的变异系数较小，分别为7.36%、7.32%和6.62%。试验结果表明，不同春大豆品种（系）与玉米间作，遮荫胁迫对春大豆株高、节间长度、单株分枝及有效分枝数、单株有效荚数、单株粒数、单株产量影响较大，而对春大豆主茎节数、每荚粒数影响较小。

由表1 可知，不同春大豆品种（系）受玉米遮荫胁迫后，株高、主茎节数、节间长度、分枝数增加（STC＞1），而单株有效分枝、有效荚数、单株粒数、每荚粒数、百粒重和单株产量下降（STC＜1）。

表1 大豆品种（系）农艺性状单项指标的STC 变异性分析

2.2 主要农艺性状与产量的相关性及PCA 分析

根据表2 可知，大豆单株产量与株高、单株有效荚数、单株粒数呈极显著正相关，与每荚粒数呈显著相关，与百粒重呈负相关；百粒重与节间长度、单株有效荚数、单株粒数、每荚粒数呈显著负相关；每荚粒数与单株粒数呈极显著正相关；单株粒数与株高、单株有效荚数呈极显著正相关；单株有效荚数与株高呈极显著正相关，与节间长度呈显著正相关；株高与主茎节数呈极显著正相关。结果表明，间作春大豆在株高适宜（不倒伏）的范围内，随着株高、单株有效荚数、单株粒数的增加，春大豆单株产量也会增加，但是大豆籽粒变小，百粒重下降。

表2 主要农艺性状与产量性状的相关性分析

主成分分析（Principal component analysis，PCA）是多元统计分析中的重要统计方法。如表3 所示，PCA 分析结果表明，春大豆新品种（系）的遗传多样性明显，前3 个主成分累计贡献率达80.331 0%。

表3 春大豆新品种（系）各性状的PCA 分析

第一主成分F1的特征值为4.655 2，其贡献率占46.551 8%，在主成分特征向量中，特征值较高的性状主要有单株分枝数、每荚粒数、百粒重，特征值分别为0.437 1、0.359 9 和0.317 4。此类性状与单株产量有关，称之为“产量因子”，可通过筛选这些性状选择适合间作套种的春大豆高产品种（系）。

第二主成分F2的特征值为1.859 4，贡献率占18.593 8%，在主成分特征向量中，特征值较高性状主要有节间长度、株高，特征值分别为0.605 0、0.318 6。称之为“株高因子”，通过第二主成分F2的特征值选择植株高度适宜的春大豆品种（系）增加产量。

第三主成分F3的特征值为1.528 5，其贡献率占15.185 3%，在主成分特征向量中，特征值较高的性状主要有单株有效荚数、单株粒数、单株产量，称之为“荚粒因子”，其特征值分别为0.432 7、0.451 1、0.409 0。通过“产量因子“”株高因子”和“荚粒因子”的筛选可选择适宜间作套种产量较高的大豆品种（系），提高大豆产量。

2.3 主要产量性状的聚类分析

聚类结果表明，15 份参试春大豆品种（系）可以分为4 大类（见附图）。

附图 供试春大豆品种（系）聚类分析结果

参试春大豆品种（系）各类群性状特征值见表4。

表4 参试春大豆品种（系）各类群性状特征

第Ⅰ类群有2 个春大豆品种（系）。主要特征为平均株高173.4 cm、主茎节数20.1 节、节间长度8.6 cm、单株有效荚数53.1 个、单株粒数127.7 粒、百粒重15.2 g、单株产量19.5 g。该类群春大豆品种（系）单株产量较高，但植株偏高，不抗倒伏。

第Ⅱ类群有2 个春大豆品种（系）。主要特征为株高141.8 cm、主茎节数16.1 节、节间长度8.8 cm、单株有效荚数51.9 荚、单株粒数112.5 粒、百粒重14.9 g、单株产量16.8 g。该类群的春大豆品种（系）株高适宜，单株粒数较多，单株产量较高。

第Ⅲ类群可以分为2 个亚群，有4 个春大豆品种（系）。主要特征为株高117.8～139.4 cm、主茎节数16.0～18.3 节、节间长度7.4～7.6 cm、单株有效荚数 33.6～36.5 荚、单株粒数 68.9～72.7 粒、百粒重 18.0～18.6 g、单株产量 12.8～13.1 g。该类群的春大豆品种（系）植株高度较矮，单株粒数少，百粒重小，单株产量偏低，因此，该类群春大豆品种（系）不适合与玉米间作。

第Ⅳ类群可以分为2 个亚群，有7 个品种（系）。主要特征为株高140.5～144.2 cm、主茎节数15.9～18.0 节、节间长度 8.0～8.9 cm、单株有效荚数 39.4～39.6 荚、单株粒数 82.1～82.9 粒、百粒重15.6～18.2 g、单株产量12.9～14.9 g。该类群的春大豆品种（系）株高适宜，单株粒数较多，籽粒较大，单株产量较高。

分类结果表明，第Ⅱ类群和第Ⅳ-Ⅰ类群植株高度虽然偏高，但是单株粒数较多、百粒重较大、单株产量较高，生产实践中只要采取适当技术措施可以直接应用；第Ⅰ类群植株太高，容易发生倒伏，不能直接利用；第Ⅲ类群产量较低，生产上不能直接利用，不适合与玉米间作套种。

3 结论与讨论

作物耐荫性是由作物自身遗传特性及诸多生物和非生物因素共同决定，为复合性状[20]。本试验研究表明，15 份春大豆品种（系）在与玉米间作后受遮荫胁迫，春大豆单株有效分枝数、单株分枝数、单株粒数、单株产量和单株有效荚数变异程度较大。春大豆株高、主茎节数、节间长度、分枝数增加（STC＞1），单株有效分枝、有效荚数、单株粒数、每荚粒数、百粒重和单株产量下降（STC＜1）。

玉米－春大豆间作种植是宁夏引黄灌区的主要种植模式之一。间作春大豆耐荫性性状是影响大豆产量的主要因素。研究筛选出适合宁夏引黄灌区间作的春大豆品种（系），即第Ⅱ、第Ⅳ-Ⅰ类群的5 个春大豆品种（系），分别为16LD-18、15LD-8、15LD-37、14LD-125、14LD-124。其类群性状为株高 141.8～144.2 cm、主茎节数 16.1～18.0 节，分枝数 2.0～3.5 个，单株有效荚39.4～51.9 荚、单株粒数 82.1～112.5 粒、百粒重 14.9～18.2 g，单株产量14.9～16.8 g，耐荫且抗倒伏。大田生产栽培管理过程中可通过肥水管控、化控等技术措施，控制植株生长，保证较多单株荚数、单株粒数，增加百粒重，提高单株产量，实现春大豆产量提高。