不同結(jié)莢習(xí)性大豆的農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量研究

楊貴軍　陸國政　趙晉銘　于海洋　趙曉慶，3　張曉燕

（1北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心，北京 100097；2國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心，北京 100097；3農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100097；4河南理工大學(xué)測繪與國土信息工程學(xué)院，焦作 454000；5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)國家大豆改良中心，南京 210095）

不同結(jié)莢習(xí)性大豆的農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量研究

楊貴軍1，2，3陸國政1，4趙晉銘5于海洋2趙曉慶2，3張曉燕5

（1北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心，北京 100097；2國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心，北京 100097；3農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100097；4河南理工大學(xué)測繪與國土信息工程學(xué)院，焦作 454000；5南京農(nóng)業(yè)大學(xué)國家大豆改良中心，南京 210095）

對2種不同結(jié)莢習(xí)性的大豆品種分別進(jìn)行產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)分析、灰色關(guān)聯(lián)分析和主成分分析，結(jié)果表明，在亞有限型中，節(jié)粒重與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)最大，其次是倒伏性；在有限型中，粒莖比與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，其次是節(jié)粒重。在培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的大豆品種時(shí)，亞有限結(jié)莢習(xí)性品種需要優(yōu)先考慮節(jié)粒重，而有限結(jié)莢習(xí)性品種需要優(yōu)先考慮粒莖比。

大豆；結(jié)莢習(xí)性；農(nóng)藝性狀；相關(guān)分析

大豆作為我國重要的糧油兼用作物，隨著國內(nèi)需求的不斷增加和種植面積的日益萎縮，供需矛盾日益突出［1］。因此，大豆產(chǎn)出率的提高和大豆總產(chǎn)量的增加對調(diào)節(jié)大豆供需矛盾具有重大作用。在大豆育種中，研究產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)關(guān)系，找出對產(chǎn)量影響最大的農(nóng)藝性狀，可為培育出優(yōu)良大豆品種提供選擇依據(jù)。結(jié)莢習(xí)性是大豆進(jìn)化的主要性狀之一，與植株的高度、分枝數(shù)、莢粒分布有重要的關(guān)系。大豆結(jié)莢習(xí)性是大豆品種的重要特征性狀，也一直是大豆科研工作者的研究對象［2］。結(jié)莢習(xí)性的不同會(huì)通過農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量有一定的影響，由于目前夏大豆育成的品種以有限和亞有限結(jié)莢習(xí)性為主［3］，所以本文主要研究亞有限和有限這2種結(jié)莢習(xí)性的大豆品種。通過對產(chǎn)量與相關(guān)農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)、灰色關(guān)聯(lián)和主成分分析，比較了2個(gè)不同結(jié)莢習(xí)性的大豆產(chǎn)量構(gòu)成的差異，分析了主要農(nóng)藝性狀對大豆產(chǎn)量的影響，以期為今后大豆育種提供一些理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料供試材料來源于國家大豆改良中心山東圣豐試驗(yàn)站大豆育種基地，分成亞有限和有限2個(gè)結(jié)莢習(xí)性類型，共161份材料（77份有限材料和84份亞有限材料）。

1.2試驗(yàn)方法試驗(yàn)于2015年在山東圣豐大豆育種

圃進(jìn)行。育種圃地塊依隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)規(guī)劃，3次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)行長5m，行距0.4m，株距0.11m。

1.3測定項(xiàng)目及方法在大豆開花-鼓粒期間鑒別大豆結(jié)莢習(xí)性，在R4期以前及R4 期，主莖頂端有明顯花序的為有限結(jié)莢；在R4 期以后至R6 期，主莖頂端有明顯花序的為亞有限結(jié)莢。生長期間田間主要考察結(jié)莢習(xí)性、倒伏性和株型等性狀。材料成熟后每個(gè)小區(qū)隨機(jī)收獲10株植株進(jìn)行考種，測定株高、主莖節(jié)數(shù)、底莢高度、分枝數(shù)、單株莢數(shù)、單株重、單株粒數(shù)、株粒重、株莖重、百粒重、節(jié)粒重、粒莖比和產(chǎn)量等性狀。

1.4統(tǒng)計(jì)方法采用SPSS19.0和Excel2010軟件對不同結(jié)莢習(xí)性大豆的農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析、灰色關(guān)聯(lián)分析和主成分分析。

2　結(jié)果與分析

2.1不同結(jié)莢習(xí)性大豆種質(zhì)產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性分析表1結(jié)果表明，在亞有限結(jié)莢習(xí)性大豆品種中，產(chǎn)量與分枝數(shù)、單株莢數(shù)、單株重、單株粒數(shù)、株粒重、百粒重、節(jié)粒重和粒莖比呈極顯著正相關(guān)性，與株高呈顯著正相關(guān)性。分枝數(shù)與單株莢數(shù)、單株重、單株粒數(shù)、株粒重、株莖重和節(jié)粒重呈極顯著正相關(guān)性，與百粒重和倒伏性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。在各農(nóng)藝性狀間也存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明這些性狀間會(huì)存在抑制作用。在分析農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性中，如圖1所示，相關(guān)系數(shù)的絕對值從大到小依次為節(jié)粒重、株粒重、單株粒數(shù)、粒莖比、單株莢數(shù)、分枝數(shù)、單株重、株高、百粒重、倒伏性、主莖節(jié)數(shù)、株莖重和底莢高度。

表2結(jié)果表明，在有限結(jié)莢習(xí)性大豆品種中，產(chǎn)量與單株莢數(shù)、單株重、單株粒數(shù)、株粒重、節(jié)粒重和粒莖比呈極顯著正相關(guān)性，與主莖節(jié)數(shù)、底莢高度、分枝數(shù)和株莖重呈正相關(guān)性但不顯著，與株高、百粒重和倒伏性呈負(fù)相關(guān)性但不顯著。單株莢數(shù)與單株重、單株粒數(shù)、株粒重、株莖重、節(jié)粒重和粒莖比呈極顯著正相關(guān)性，與百粒重呈極顯著負(fù)相關(guān)性，與倒伏性呈負(fù)相關(guān)性但不顯著。在各農(nóng)藝性狀間也存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明這些性狀間會(huì)存在抑制作用。在分析農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性中，如圖2所示，相關(guān)系數(shù)的絕對值從大到小依次為粒莖比、節(jié)粒重、單株粒數(shù)、單株莢數(shù)、株粒重、單株重、底莢高度、株莖重、分枝數(shù)、百粒重、主莖節(jié)數(shù)、倒伏性和株高。

表1　亞有限結(jié)莢習(xí)性大豆農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性

圖1　亞有限結(jié)莢習(xí)性大豆農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性

2.2不同結(jié)莢習(xí)性大豆種質(zhì)產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀間的灰色關(guān)聯(lián)度分析灰色關(guān)聯(lián)度分析法是對系統(tǒng)發(fā)展動(dòng)態(tài)的量化比較，其基本思想是根據(jù)曲線幾何形狀的相似程度來判斷關(guān)聯(lián)程度，關(guān)聯(lián)度越大，說明因素間變化的態(tài)勢越接近，相互關(guān)系越密切。

表2　有限結(jié)莢習(xí)性大豆農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性

圖2　有限結(jié)莢習(xí)性大豆農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性

對161份材料（77份有限材料和84份亞有限材料）進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析。將所有性狀看作一個(gè)灰色系統(tǒng)，每個(gè)性狀看作一個(gè)因素，以產(chǎn)量在各個(gè)材料品種上的觀測值為參考數(shù)列，其他各農(nóng)藝性狀的觀測值為比較數(shù)列，以此來構(gòu)成原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后，設(shè)定分辨系數(shù)為0.5計(jì)算關(guān)聯(lián)度，根據(jù)關(guān)聯(lián)度排序位次確定各農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量影響的主次關(guān)系。采用Excel2010軟件進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析。

由表3可以看出，亞有限和有限結(jié)莢習(xí)性品種各性狀與單株產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度排序是不相同的，這說明各性狀對單株產(chǎn)量的影響在不同結(jié)莢類型的品種中其主次是不相同的。在亞有限結(jié)莢習(xí)性的大豆品種中，各農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度從大到小的排序是：倒伏性、節(jié)粒重、粒莖比、分枝數(shù)、株粒重、主莖節(jié)數(shù)、株莖重、百粒重、底莢高度、單株莢數(shù)、單株重、株粒重和株高。倒伏性、節(jié)粒重、粒莖比、分枝數(shù)和株粒重對產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度較高。

表3　不同結(jié)莢習(xí)性大豆農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)度

在有限結(jié)莢習(xí)性的大豆品種中，各農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度從大到小的排序是：節(jié)粒重、倒伏性、分枝數(shù)、粒莖比、主莖節(jié)數(shù)、株粒重、百粒重、底莢高度、株莖重、單株莢數(shù)、單株重、株粒重和株高。節(jié)粒重、倒伏性、分枝數(shù)、粒莖比和主莖節(jié)數(shù)對產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度較高。

2.3不同結(jié)莢習(xí)性大豆種質(zhì)產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀間的主成分分析對不同結(jié)莢習(xí)性大豆農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析，亞有限結(jié)莢習(xí)性的大豆品種各農(nóng)藝性狀得到每個(gè)主成分值如表4 所示，特征值大于1的有4個(gè)主成分，累積貢獻(xiàn)率可解釋84個(gè)亞有限結(jié)莢習(xí)性的大豆品種間的80.874%變異。有限結(jié)莢習(xí)性的大豆品種各農(nóng)藝性狀得到每個(gè)主成分值如表5所示，特征值大于1的有4個(gè)主成分，累積貢獻(xiàn)率可解釋77個(gè)有限結(jié)莢習(xí)性的大豆品種間的80.469%變異。若解析出的特征值貢獻(xiàn)率可達(dá)到80%以上，則研究對象的屬性即可用這些主成分來概括，這樣基本能夠涵蓋決定研究對象性質(zhì)的主導(dǎo)因子，所以，本試驗(yàn)中不同結(jié)莢習(xí)性大豆農(nóng)藝性狀的絕大部分信息解析可以用這4個(gè)主成分來概括。

在亞有限結(jié)莢習(xí)性大豆品種中，單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株重和株粒重是主成分1中向量值較大的性狀，向量值依次為0.964、0.943、0.935和0.930；粒莖比、百粒重、節(jié)粒重和產(chǎn)量是主成分2中向量值較大的性狀，向量值依次為0.761，0.571，0.560和0.509，主莖節(jié)數(shù)在這一成分中向量值較大，但為負(fù)值；倒伏性、底莢高度、株高和粒莖比是主成分3中向量值較大的性狀，向量值依次為0.699、0.418、0.403和0.335；百粒重、底莢高度、株莖重和單株重是主成分4中向量值較大的性狀，向量值依次為0.666、0.547、0.224和0.172。

在有限結(jié)莢習(xí)性大豆品種中，株粒重、單株粒數(shù)、單株重和單株莢數(shù)是主成分1中向量值較大的性狀，向量值依次為0.962、0.953、0.950和0.896；株高、主莖節(jié)數(shù)、倒伏性和底莢高度是主成分2中向量值較大的性狀，向量值依次為0.828、0.692、0.601和0.420，節(jié)粒重和粒莖比在這一成分中向量值較大，但為負(fù)值；百粒重、底莢高度和節(jié)粒重是主成分3中向量值較大的性狀，向量值依次為0.875、0.369和0.249，分枝數(shù)在這一成分中向量值較大，但為負(fù)值；底莢高度和產(chǎn)量是主成分4中向量值較大的性狀，向量值依次為0.649 和0.613，百粒重在這一成分中向量值較大，但為負(fù)值。

表5　有限結(jié)莢習(xí)性大豆農(nóng)藝性狀的主成分值及主成分載荷

3　討論

通過大豆的主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)分析、灰色關(guān)聯(lián)度分析和主成分分析明確了各農(nóng)藝性狀間對產(chǎn)量的影響密切程度和主次關(guān)系。在亞有限結(jié)莢習(xí)性大豆品種中，想要培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的大豆品種需要優(yōu)先考慮節(jié)粒重，其次是倒伏性，最后是單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株重和株粒重等農(nóng)藝性狀；在有限結(jié)莢習(xí)性大豆品種中，想要培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的大豆品種需要優(yōu)先考慮粒莖比，其次是節(jié)粒重，最后是株粒重、單株粒數(shù)、單株重和單株莢數(shù)等農(nóng)藝性狀。通過這次試驗(yàn)，為以后不同結(jié)莢習(xí)性大豆育種提供了一定的理論基礎(chǔ)。

［1］雍太文，楊文鈺，任萬軍，等.發(fā)展套作大豆，促進(jìn)四川大豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展.作物雜志，2007（6）：5-8

［2］高鳳菊，張書良，趙同凱.大豆結(jié)莢習(xí)性的研究進(jìn)展及育種展望.大豆科技，2010（4）：12-16

［3］胡國玉，李杰坤，黃志平，等.不同結(jié)莢習(xí)性夏大豆種質(zhì)的農(nóng)藝表現(xiàn)及其與產(chǎn)量的相關(guān)分析.植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2014，15（2）：417-422

北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目（4141001）；北京市農(nóng)林科學(xué)院科技創(chuàng)新能力建設(shè)項(xiàng)目（KJCX20140417）

陸國政

2016-05-09）