大豆不同品种农艺性状及产量的比较

严勇亮,张 恒,曲可佳,时晓磊,王兴州,张金波,丛 花

(1.新疆农业科学院农作物品种资源研究所,乌鲁木齐 830091;2.新疆农业科学院国际合作交流处,乌鲁木齐 830091;3.新疆农业大学农学院/农业生物技术重点实验室,乌鲁木齐 830052)

0 引 言

【研究意义】大豆富含丰富的油脂、蛋白质、矿物质和维生素等多种生物活性物质,是粮、油、饲兼用作物和多种加工业的重要原料来源[1]。大豆及其制品用途广泛,同小麦混合使用可做主食,改善主食的风味和营养价值[2]。籽粒营养高,刚收的芽豆可做蔬菜[3]。豆类可以充分利用资源,不和其他作物争地,是较为优异的养地农作物之一[4]。与豆类根部共生的根瘤菌可以进行固氮作用,而收获后的剩余根、茎和叶对于土壤而言也是优良的有机肥,其对培养土壤肥力,改良土壤微生物结构[5]。大豆及其制品在粮食安全生产和农产品贸易中占有重要地位[6]。而优质稳产的大豆品种较少、大豆品种实际收获产量低、综合抗病虫害和抗逆能力差、较高的种植成本,需选育优良大豆品种[7]。新疆属灌溉农业,年日照总时数长,能够充分的满足大豆生长对光热的需求[8-13]。【前人研究进展】吴海军等[14]将17个日本大豆种质资源引至四川对引种前后的籽粒品质进行分析,得到可以进行杂交育种亲本和可以应用在豆制品的开发的原材料。李长亮[15]对引进21份高产大豆进行筛选,选出5个适合套种的适宜当地环境的新高产品种。董敬超等[16]以引进的吉林大豆品种进行比较试验,得到吉育506这一综合性较好的品种。赵朝森等[17]采用方差分析与相关性分析研究了长江流域高产优质春大豆新品种的重要农艺性状、产量及其品质性状的遗传变化规律与相互关系。李强等[18]对北方春大豆中熟组区域试验的10个大豆新品种(系)的农艺性状和产量指标进行比较与相关性分析。【本研究切入点】新疆南疆地区大豆种植品种较单一,大豆品种更新换代缓慢,生产中亟需早熟、高产、优质、耐密植、抗旱耐盐及适宜机械化收获的大豆新品种。需加强收集引进国内外大豆新品种,在新疆开展鉴定评价,筛选适宜新疆生态条件及种植模式的大豆新品种。【拟解决的关键问题】试验在新疆南疆喀什市泽普县对引进大豆品种进行田间表型鉴定评价,分析不同大豆品种的农艺性状与其产量和品质的关系,筛选出高产稳产、综合农艺性状优良、抗旱、耐盐、耐密植、优质且适宜当地生态条件和种植模式的大豆新品种,为大豆生产适宜品种和自主选育大豆新品种提供亲本资源。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验地点位于新疆喀什市泽普县脱绒厂,E 76°52′0″,N 37°57′,海拔为1 200 m,试验地前茬作物为冬小麦,试验地肥力中等均匀,地势平坦。

供试材料共计27份,其中中国26份,包括合农77、合农71、合农133、齐农12、绥农51、合农78、合农80、合农135、齐农10号、绥农56、中黄30(CK,对照)、冀豆22、陇中黄601、JO14、KF12、JO39、冀nf37、东生108、陇豆277、KF10、佳豆8、H15、花农39、H13、H12、H91;日本1份,SC15-11。表1

表 1 27 份大豆种质资源名称及来源

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

采用随机区组排列法,重复3次。小区行长7 m,宽3 m,行距(15+35) cm宽窄行,面积21 m2,保苗株数2.8×104～3.0×104株/667m2,人工点播,足墒播种,常规田间管理,在整个大豆生育期间调查与观测田间表型性状数据。大豆收获时每个重复取连续10株室内考种。

1.2.2 测定指标

收获前每个处理小区随机取样10株,参照《大豆种质资源描述规范和数据标准》方法[19],测定株高、底荚高度、有效分枝数、单株有效荚数、单株无效荚数;收获晾晒后,调查百粒重、单株粒数、单株产量;各品种全区单独收获晒干脱粒计产。

1.3 数据处理

用Microsoft Excel 2007进行试验数据处理,并绘制图表,选用SPSS 21.0数据处理系统进行方差分析、聚类分析、主成分分析和相关统计分析。

2 结果与分析

2.1 农艺性状表型

研究表明,各品种百粒重为16.277～24.850 g,除JO14、KF12、JO39、冀nf37、合农77和东生108外,其余各品种均与对照品种差异显著;其中,冀豆22与对照差异最大为2.957 g。各品种株高为35.517～108.667 cm ,除KF12、KF10、佳豆8、SC15-11、合农71、合农133、合农77、齐农12和合农78外,其余各品种均与对照差异显著,H15与对照差异最大为37.667 cm。各品种底荚高度为5.500～11.400 cm,除合农71、绥农51和JO39外,其余各品种均与对照差异不显著。各品种有效分枝为0.000～4.333个,H91、SC15-11、花农39、合农133、H13和陇中黄601与对照差异显著,其余各品种均有对照差异不显著,H91与对照差异最大为4个。各品种单株有效荚数为19.7～57.500个,KF12、花农39、陇中黄601、SC15-11、KF10、陇豆277和JO39与对照差异显著,其余各品种均与对照差异不显著,KF12与对照差异最大为31.833个。各品种单株无效荚数为0.333～7.000个,H13、H15、H91、KF12和H12与对照差异显著,其余各品种均与对照差异不显著,H13与对照差异最大为5.7个。各品种单株粒数为63.300～125.000粒,H12、花农39、SC15-11、H91、KF10和合农133与对照差异显著,其余各品种均与对照差异不显著,H12与对照差异最大为56.2粒。表2

表2 大豆农艺性状与产量的方差

2.2 农艺性状表型变异

研究表明,供试材料农艺性状的变异系数从大到小依次为有效分枝>单株无效荚数>株高>单株有效荚数>底荚高度>单株粒数>百粒重。各大豆品种变异系数为 13.060%～95.721%,各性状品种间变异较大。其中,有效分枝和单株无效荚数数的变异系数分别为95.721%和88.553%,参试品种的这2 个性状具有丰富的遗传变异,育种中可选择的空间较大。表3

表3 大豆主要农艺性状的变异系数

2.3 各参试品种产量

研究表明,中黄30(CK)产量为180.558 kg/667m2,参试品种中有9个比中黄30(CK)增产30%以上,产量由高到低分别为SC15-11、JO14、冀豆22、花农39、陇中黄601、H12、KF12、JO39和东生108,其中SC15-11产量居第1位,为266.995 kg/667m2,比对照增产47.872%;JO14产量居第2位,为266.891 kg/667m2,比对照增产47.815%;东生108产量居第9位,为236.499 kg/667m2,比对照增产30.982%。图1

图1 大豆产量变化

2.4 各农艺性状相关性

研究表明,不同大豆品种产量与单株粒数呈极显著正相关(P<0.01),相关系数为0.746与单株有效荚数呈极显著正相关(P<0.01),相关系数为0.745;与有效分枝显著正相关(P<0.05),相关系数为0.429;与株高呈极显著正相关(P<0.01),相关系数为0.495。单株粒数与单株有效荚数呈极显著正相关(P<0.01),提高单株有效荚数可提高单株粒数增加产量。表4

表 4 大豆农艺性状与产量的相关性

2.5 各农艺性状主成分

研究表明,3个特征值大于1 的主成分因子,分别命名为 MF1、MF2和MF3,其累计总方差贡献率达到76.485%,MF1方差贡献率最大,为42.635%,MF2方差贡献率为21.226%,MF3方差贡献率为12.623%。表5

表 5 主成分因子的方差贡献率

单株粒数、折合单产、有效分枝和单株有效荚数在MF1上有较高的载荷,MF1主要是反映出单株粒数、折合单产、有效分枝和单株有效荚数这4个性状的信息,MF1可以作为产量因子。百粒重在MF2上有较高的载荷MF2可以作为粒重因子。底荚高度在MF3上有较高的载荷,MF3可以作为高度因子。表6

表6 初始因子载荷矩阵

2.6 各农艺性状聚类

研究表明,在欧式距离为5.00时可将所有材料分为 3个类群。图2

图2 基于农艺性状数据的聚类

第一类群百粒重平均值为19.244 g,株高平均值为48.931 cm,底荚高度平均值为8.153 cm,有效分枝平均值为0.509个,单株有效荚数平均值为27.283个,单株无效荚数平均值为1.210个,单株粒数平均值为74.544粒,折合单产平均值为164.230 kg/667m2。该类群单株有效荚数较少,单株粒重较小,影响最终产量,属于低产品种。第二类群百粒重平均值为20.580 g,株高平均值为73.744 cm,底荚高度平均值为8.736 cm,有效分枝平均值为1.693个,单株有效荚数平均值为41.907个,单株无效荚数平均值为1.976个,单株粒数平均值为100.644粒,折合单产平均值为244.340 kg/667m2。该类群百粒重较高,结荚量较多,单株粒重较大,产量较高,属于高产品种。第三类群百粒重平均值为19.521 g,株高平均值为96.458 cm,底荚高度平均值为8.041 cm,有效分枝平均值为1.709个,单株有效荚数平均值为36.833个,单株无效荚数平均值为3.792个,单株粒数平均值为86.361粒,折合单产平均值为201.785 kg/667m2。该类群各项指标相对值比较居中,属于中产品种。表7

表7 参试品种资源各类群的性状特征

3 讨 论

3.1 夏播大豆表型变异及产量

参试大豆品种中SC15-11、JO14、冀豆22、花农39、陇中黄601、H12、KF12、JO39和东生108均比对照品种增产20%以上,增产幅度在24.078%～47.872%,产量性状表现较突出,品种单株粒数、单株有效荚数和百粒重均高于其他品种,可以当地夏播正常生长并且达到较好的产量,可以通过增加单株粒数和百粒重的方法来更好的提高大豆产量,与谢红英等[20]的结果较为一致。有效分枝和单株无效荚数数的变异系数分别为95.721%和88.553%,参试品种的这2 个性状有很大的改进潜力,具有丰富的遗传变异,也可以作为育种选择的性状,与韩秉进等[21]的结果相似。研究与李灿东[22]的结果均表明对大豆品种进行产量性状相关分析,单株有效荚数与单株粒数之间具有较强的正相关性,可以通过增加单株有效荚数来达到增加单株粒数的目的。单株有效荚数与株高和有效分枝呈显著正相关,与姜磊等[23]的结果较为一致。单株粒数和单株有效荚数与折合单产极显著正相关,与陈红等[24]的结果相似。通过对材料的性状进行相关分析,发现单株粒数、单株有效荚数等性状与产量相关性较大,在育种是可以参考这些性状来选择亲本。

3.2 夏播大豆品种比较

通过主成分分析将8个产量相关性状转化为3个独立综合指标,能够代表8个产量性状信息量的76.485%,大豆品种产量受这几个关键产量性状控制,第一主成分关键产量性状为单株粒数、折合单产、有效分枝和单株有效荚数,这4个性状对大豆产量至关重要,产量累计贡献率为42.635%,与李强等[25]的结果相似。第二主成分关键产量性状为百粒重,对产量具有促进作用,产量累计贡献率21.226%,与罗珊等[26]的结果一致。第三主成分关键产量性状为底荚高度,有利于提高单株产量,对产量具有促进作用,产量累计贡献率为12.623%,与谭千军等[27]的结果较为相似。该主成分对产量性状的影响,可以作为亲本选育的条件,更好的提高大豆产量[28]。对大豆品种进行聚类分析,单株产量较高的主要集中在第二类群和第三类群,两个类群的特点主要表现为单株有效荚数、单株粒数、株高和有效分枝数这 4个指标的其中几个值较高,研究与符小发等[29]的聚类结果都反映了品种来源。聚类分析的结果可以更加准确的评价大豆品种的适应性以及选种的科学性等问题,与张玉革等[30]的结果相似。

4 结 论

新疆南疆地区主要适宜种植高度适中、单株生产力强、单株荚数和单粒数多、百粒重相对较大的大豆品种。SC15-11、JO14和冀豆22等品种综合性状表现突出,可在新疆南疆地区试验种植,其产量分别为266.995、266.891和263.649 kg/667m2。