不同大豆品种在新疆生态区主要农艺性状表现及产量的相关分析

赵连佳,李 淦,徐 麟,颜国荣,刘 宁,王 帆,邓超宏,阿布都克尤木·阿不都热孜克,王 聪,王 威

(1.新疆农业科学院农作物品种资源研究所/农业农村部植物新品种测试(乌鲁木齐)分中心,乌鲁木齐 830091;2.新疆心连心能源化工有限公司,新疆昌吉 832200;3.新疆农业大学农学院,乌鲁木齐 830052)

0 引 言

【研究意义】近几年,我国大豆消费量激增[1]。种质资源是培育超高产种质资源的物质基础,合理发掘和研究一定生态环境条件下种质资源特性和特点有利于育种,培育超高产大豆种质资源是增加总产量进而缓解供需矛盾的主要途径[2]。对新疆地区大豆种质资源不同性状间的相互关系及遗传多样性进行研究和综合评价,对培育和筛选满足不同需求的新种质和新种质资源具有重要意义。【前人研究进展】而新疆气候和灌溉条件与其它大豆生态区环境有所不同,其大豆生长发育也有不同程度的差异[3]。2012年,中黄35在新疆创造了我国当时大豆6 320 kg/hm2的最高产记录[4],2020年吉育86在新疆石河子创造6 803.1 kg/hm2的最高产记录。在新疆生态环境条件下选择适宜种质资源进而培育高产大豆新种质资源是可行的。不同生态类型、不同地理起源和不同亲缘关系的种质资源或种质,具有不同的遗传基础及独特的优良性状[5]。【本研究切入点】多年来对黄淮海夏播大豆和东北春播大豆生态区大豆种质农艺性状做了研究[6-10],有关不同大豆种质资源新疆生态区农艺性状的相关研究报道也只有零星报道[11]。需评价不同大豆种质资源在新疆生态区的表现。【拟解决的关键问题】选择来自不同地区的大豆种质资源27份,研究其主要农艺性状在新疆的表现及其和产量的关系,为新疆生态区大豆生产中高产栽培和新种质资源培育提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验区土壤为灰漠土,有机质含量17.5 kg,全氮0.98 mg/kg,全磷0.96 mg/kg,速效氮92.67 mg/kg,速效磷16.5 mg/kg,速效钾248.6 mg/kg。该区海拔高度590 m,年平均气温8℃,年平均日照时数2 733.6 h,无霜期156 d,年降水量322 mm,年蒸发量1 914 mm。

27份大豆种质资源试验材料来自新疆农业大学农学院。试验于2020年在农业农村部植物新种质资源测试(乌鲁木齐分中心)专用试验田进行。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

采用完全随机设计。4月5日基施磷酸二铵和尿素(含46%)各225 kg/hm2,4月15日播种,行距40 cm,株距10 cm,小区长5 m,宽4 m,面积20 m2。生育期共灌水2 500 m3/hm2,保证大豆的正常生长。其它参照当地大田管理。每小区大豆成熟测产后随机连续选取15株室内考种。

1.2.2 测定指标

田间记载及室内考种标准参考《大豆种质资源描述规范和数据标准》[12],测定项目有株高(X1)、茎粗(X2)、 底荚高度(X3)、有效分枝数(X4)、主茎节数(X5)、生育期(X6)、单株荚数(X7)、单株粒数(X8)、单株粒重(X9)、百粒重(X10)、折合每公顷产量(X11)。

1.3 数据处理

采用Excel 2016进行数据的基本整理。利用SPSS19.0分析软件进行统计分析。对数据标准化后进行主成分、通径分析,利用系统聚类对27份种质资源进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 大豆主要数量性状变异特征

研究表明,参试大豆种质资源株高在46～124 cm,石大豆2号最高,东生77最矮。茎粗在3.0～8.3 mm,中黄54和黑农51最高。底荚高度以绥无腥豆1号最大。有效分枝数以黑农51和黑农61最多。生育期在100～158 d,其中中黄54生育期最长,合农61和黑农44最短。主茎节数以黑农63最多,中黄54和黑农55最少。单株荚数以黑农71最多,单株粒数以中黄30最多,单株粒重以龙黄2号最重,绥农36百粒重最重,但产量以黑农52最高,石大豆2号最低。大豆种质资源间主要数量性状具有丰富的变异,其变异系数达8.2%～77.3%。有效分枝数变异系数最大,高达78.8%;百粒重变异系数最小,只有8.3%。有效分枝数(78.8%)、底荚高度(49.4%)、单株粒重(36.5%)具有较大的改良空间,百粒重遗传特性较为稳定,对其进行改良空间较小。表1

表1 大豆主要数量性状表现值

2.2 大豆主要农艺性状间的相关性

研究表明,除了株高、茎粗、主茎节数、生育期和百粒重外,产量与有效分枝数、单株荚数、单株粒数和单株粒重呈显著或极显著正相关,与底荚高度呈极显著负相关,且以单株荚数、单株粒数、单株粒重和产量的相关系数较大。除百粒重、株高外,单株粒重与底荚高度呈极显著负相关,与其它7个农艺性状呈显著或极显著正相关。底荚高度与单株粒数、单株粒重呈极显著负相关 ,但与株高呈极显著正相关。单株荚数与单株粒数、单株粒重呈极显著正相关。表2

表2 大豆主要农艺性状的简单相关系数

2.3 主分量性状的特征值、贡献率、累积贡献率

研究表明,影响大豆产量的前3个主成分包含了主要农艺性状总遗传信息的75.98%,各主成分贡献率分别为41.038%、20.758%和14.186%。主成分1的特征向量中载荷较高且与产量符号一致的因子有单株粒数(X8)、单株粒重(X9)、产量(X11),主要特点是单株粒数较多、单株粒重较大、产量高,反映荚粒因子,代表种质资源有黑农51、科丰1号、黑农61。主成分2的特征向量中载荷绝对值较高的主要性状有株高(X1)、生育期(X6)、百粒重(X10)、茎粗(X2)、有效分枝数(X4),主要反映了大豆株型性状,表现为生育期长、株高较高、茎粗较大,代表种质资源有新大豆20号、黑农63、绥农36。主成分3的特征向量中载荷绝对值较高的主要性状有主茎节数(X5)、单株荚数(X7)、单株粒数(X8),主要反映大豆结荚性状,具有主茎节数、单株荚数和单株粒数较多的特性,代表种质资源有绥农29、黑农63、垦丰14。表3,表4

表3 主分量性状的特征值、贡献率、累积贡献率

表4 各主成分中排名前3的代表性材料及其主成分得分值

2.4 多元线性回归分析与通径分析

表5 正态性检验

表6 大豆产量决定因子的通径分析

2.5 农艺性状聚类分析

研究表明,第I类群包括3个种质资源,该类群株高85.7 cm左右,生育期113 d左右,单株粒数多,有效分枝少,产量高,属于中熟类型。第II类群包括1个种质资源(黑农63),该种质资源株高较高(113.8 cm),生育期长(144 d),有效分枝多,单株荚数较多,;第III类群包括3个种质资源,该类群产量4 800 kg/hm2左右,生育期129.7 d左右、株高96.7cm左右,属于中熟类型,其百粒重较高,达22.3g;第IV类群包括1个种质资源(石大豆2号),株高和底荚高度较高,节数多,生育期108 d,单株荚数、单株粒数和百粒重较低,导致产量最低;第V类群包括1个种质资源(中黄30),株高73 cm,底荚高度较高,有效分枝数较多,生育期145 cm,单株荚数和单株粒数较多,产量较高,属于晚熟种质资源;第VI类群包括11个种质资源,该类群株高66.2 cm左右、底荚高度低、生育期109 d左右,有效分枝数低,属于中熟类型;第VII类群包括7个种质资源,株高66.1 cm左右,底荚高度低,有效分枝数多,主茎节数少,生育期长,单株粒重高,属于中晚熟类型。图1,表7

图1 参试大豆种质资源聚类

表7 参试种质资源资源各类群的性状特征

3 讨 论

申忠宝等[15]研究表明,单株粒数和主茎分枝数与单株产量关系最为密切。王秋玲[8]和汪宝卿[9]等研究认为,亚有限结荚习性夏大豆荚粒因子指标对产量影响较大。韩秉进等[16]认为,提高大豆产量主要应该增加荚数,而百粒重效应较小。徐泽茹等[17]则认为,百粒重、粒数、有效荚数和生育日数对大豆产量影响较大。试验研究表明,反映产量构成因子的主成分1和反映株型性状的主成分2所占贡献率分别高达为41.038%、20.758%,单株粒数、单株粒重对产量的影响最大,株高(X1)、生育期(X6)、百粒重(X10)、茎粗(X2)、有效分枝数(X4)对产量有较大的影响,研究结果与韩秉进等[16]研究的结果一致。

采用系统聚类分析,在欧氏距离为15时将供试种质资源划分为七大类群,不同类群材料农艺性状平均值有所不同。第I、III和VI类群种质资源,株高83 cm左右,生育期117 d左右,有效分枝少,产量高,属于中熟类型,适宜在新疆种植。第II和VII类群种质资源,生育期长,有效分枝多,属于中晚熟类型。第V类群只有1个种质资源(中黄30),有效分枝数多,生育期长,产量较高,属于晚熟种质资源,如需复播冬小麦,则不适合在新疆生态区种植。

4 结 论

大豆主要数量性状具有丰富的变异,其变异系数达8.3%～78.8%。有效分枝数变异系数最大,百粒重变异系数最小。产量与有效分枝数、单株荚数、单株粒数和单株粒重呈显著或极显著正相关,与底荚高度呈极显著负相关,而底荚高度与单株粒数和单株粒重呈极显著负相关。影响产量的主要性状有单株粒数、单株粒重和百粒重。单株粒数(0.863)和单株粒重(0.739)在决定大豆产量中较百粒重(0.155)更为重要。垦丰14、绥农29、合农62、黑农52、黑农61等类群株高83 cm左右、生育期117 d左右,分枝少,产量高,属于中熟类型,适宜在新疆生态区种植;中黄30、新丰1号、中黄54、黑农51、黑农55、黑农63生育期普遍在140 d左右,偏晚熟,不宜在新疆生态区种植。