大豆花莢期生物、根瘤鮮質量及農藝性狀對產量的影響

摘要：為探究大豆花莢期生物鮮質量、根瘤鮮質量及農藝性狀對產量的影響，對20個大豆品種（系）的大豆花莢期生物鮮質量、根瘤鮮質量及農藝性狀與小區產量進行相關性、多元回歸和通徑分析。結果表明，小區產量與單株粒數（r=0668**）、單株粒質量（r=0.662**）、莢期植株鮮質量（r=0.593**）呈極顯著正相關;與單株粒質量（r=0670**）、莢期植株鮮質量（r=0.721**）呈極顯著正偏相關。通徑分析顯示，莢期植株鮮質量（0.461）和單株粒質量（0.412）對小區產量的直接正向影響較大;在所有性狀中單株粒質量、單株粒數、莢期植株鮮質量可以解釋70.2%小區產量的變異，以這3個性狀建立最優回歸方程為：y=1357.28+0.861x3+1.736x9+16.448x10。綜上分析可以看出，單株粒數、單株粒質量、莢期植株鮮質量對大豆小區產量影響較大，因此在本試驗條件下選育黑龍江省西部生態區域高產大豆品種（系）時，除應注重選擇單株粒數和單株粒質量外，還應關注莢期植株鮮質量。

關鍵詞：大豆;花莢期;生物鮮質量;根瘤鮮質量;農藝性狀;相關分析;通徑分析;回歸分析

中圖分類號：S565.103?? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）14-0099-05

大豆是我國重要的傳統糧油兼用作物，是人們生活中的重要植物蛋白來源，也是農民增產增收的重要經濟作物之一。大豆是一種有益于人體吸收利用的高蛋白、高脂肪和營養成分較全面的食物[1]，其含有的膳食纖維以及胰蛋白酶抑制劑等次要成分對人體健康具有重要影響[2-3]。大豆原產于我國，具有豐富的品種資源，有關大豆遺傳研究已有較多的報道，但產量仍是作物育種的一個重要目標性狀[4-5]，大豆產量除受栽培措施影響外，還受大豆植株主要農藝性狀影響，各主要農藝性狀也存在著不同程度的相關性[6]。汪寶卿等通過研究大豆品種農藝性狀與產量的相關關系等發現，產量與單株粒數、生育期等性狀極顯著相關[7-10]。然而關于大豆花莢期生物、根瘤鮮質量對產量影響的研究卻少見。本研究以黑龍江省西部半干旱地區大豆品種（系）為試材，對大豆花莢期生物、根瘤鮮質量及農藝性狀對產量的作用進行分析比較，并根據黑龍江省西部半干旱地區的生態特點對大豆的育種目標進行探討，為品種的選育提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為黑龍江省農業科學院大慶分院自育的 17個優良大豆雜交組合，代號為13-310、17-156、13-309、17-388、17-474、15-474、14-34、15-632、17-107、16-50、15-386、14-110、15-477、16-102、15-755、16-468、15-282及對照（CK）合豐50、抗線4號、黑河43，共計20個品種（系）。

1.2 試驗設計

試驗于 2019年在黑龍江省農業科學院大慶分院安達封閉育種基地進行，海拔150 m，前茬為玉米，土壤為黑鈣土，地勢平坦、排灌方便、土壤肥力中等。試驗采取隨機區組設計，3次重復，小區面積13 m2，4行區，行長5 m，行距0.65 cm，株距8 cm。大田常規管理且措施一致。

1.3 試驗方法

在花期（R2）、莢期（R4）分別采集5株長勢一致的相鄰大豆植株，測定花期植株鮮質量（x1）、花期根瘤鮮質量（x2）和莢期植株鮮質量（x3）、莢期根瘤鮮質量（x4）;大豆成熟時確定成熟期并計算生育期（x5）;收獲時每個小區采集連續生長的大豆5株，測定株高（x6）、節數（x7）、單株莢數（x8）、單株粒數（x9）、單株粒質量（x10）、百粒質量（x11）并收取中間2行測量小區產量（y）。

1.4 數據統計分析

采用Excel 2007進行數據處理，利用SPSS 19.0軟件對測定數據進行方差分析、相關性分析、回歸分析和通徑分析。

2 結果與分析

2.1 小區產量的方差分析

田間各區內大豆品種（系）均無缺苗現象。方差分析結果（表1）表明，20個供試大豆品種（系）的小區產量在1 790.3～1 948.0 g，品種（系）間產量差異較大，產量最高的為13-310，產量最低的為 15-282。有10個品系產量高于對照品種合豐50，其中排名前7位的品系與對照呈顯著差異，排名前5位的與其他大豆品種（系）（15-474、14-34、15-632除外）在產量上呈極顯著差異。17-156、13-309、17-388分別排名第2、第3、第4位，且與其他品種（系）（17-474、15-474除外）呈顯著差異，但與排名第1位的 13-310 之間不存在顯著差異。早熟對照黑河43產量排名在第18位，與前13位的品種（系）呈顯著差異。

2.2 大豆花莢期生物、根瘤鮮質量及農藝性狀與產量的相關分析

2.2.1 相關性分析 由表2可見，與小區產量的相關系數由大到小依次為單株粒數>單株粒質量>莢期植株鮮質量>花期植株鮮質量>單株莢數>生育期>株高>節數>莢期根瘤鮮質量>花期根瘤鮮質量>百粒質量。小區產量與單株粒數（r=0668**）、單株粒質量（r=0.662**）、莢期植株鮮質量呈極顯著正相關;與花期植株鮮質量、單株莢數、生育期均呈顯著正相關;與節數、莢期根瘤鮮質量、花期根瘤鮮質量、百粒質量都呈正相關，但不顯著。由此可見，單株粒數、單株粒質量、莢期植株鮮質量對大豆后期產量影響較大，其次是花期植株鮮質量、單株莢數、生育期，雖然莢期根瘤鮮質量、花期根瘤鮮質量對產量影響較小但為正向影響。

在各性狀之間，單株粒數與單株莢數（r=0613**）呈極顯著正相關，與花期植株鮮質量、生育期、株高、節數均呈顯著正相關;單株粒質量與花期植株鮮質量呈顯著正相關，與節數為負相關但不顯著;莢期植株鮮質量與株高呈顯著正相關，與單株莢數和節數呈負相關但不顯著;單株莢數與節數呈顯著正相關，與花期根瘤鮮質量、莢期植株鮮質量為負相關但不顯著;株高與莢期植株鮮質量、花期植株鮮質量呈顯著正相關。通過分析各性狀之間的關系可以看出，花期植株鮮質量直接較大影響大豆的單株粒數、單株粒質量這2個重要性狀。因此，在選育大豆品種時應注重單株粒數、單株粒質量、莢期植株鮮質量，但同時要兼顧花期植株鮮質量、單株莢數、生育期等性狀間的相互影響和制約。

2.2.2 偏相關分析 簡單相關系數包含了2個變量之間的直接作用以及變量通過其他變量對另一變量的間接作用[11]。為了研究2個變量間的真實效應，為此進行了偏相關分析，結果（表2右上角）表明，小區產量與單株粒質量（r=0.670**）、莢期植株鮮質量（r=0.721**）呈顯著正偏相關，與花期植株鮮質量、單株莢數、生育期、莢期根瘤鮮質量、單株粒數呈不顯著的正偏相關;產量與花期根瘤鮮質量（r=-0.476*）呈顯著負偏相關，與株高、節數呈不顯著負偏相關。單株粒質量除與株高、花期根瘤鮮質量、單株莢數、單株粒數、百粒質量呈正偏相關外， 與其余性狀均呈負偏相關;單株粒數與株高、節數、花期根瘤鮮質量呈顯著正偏相關，與其他性狀相關不顯著。

上述結果表明，直接顯著影響大豆產量的性狀為單株粒質量和莢期植株鮮質量，且為正向影響。單株粒質量、莢期植株鮮質量的增加可以顯著提高產量，其他性狀均是通過單株粒質量間接影響產量。在相關分析中，株高、節數、花期根瘤鮮質量、百粒質量與產量為正相關，但在偏相關分析中負偏相關。因此，探究變量間真實關系有必要進行偏相關分析。

2.3 產量與大豆花莢期生物、根瘤鮮質量及農藝性狀的回歸分析和通徑分析

回歸分析和通徑分析須要對因變量作正態性檢驗，本研究利用SPSS 19.0軟件對大豆產量進行正態性檢驗，對因變量小區產量（y）進行正態分布檢驗結果發現，Shapiro-Wilk 統計量為0.947（P>0.05），故產量性狀服從正態分析，可以進行回歸分析和通徑分析。

2.3.1 產量與農藝性狀的多元線性回歸分析 利用SPSS 19.0軟件對因變量（小區產量）與11個自變量進行多元線性回歸分析。由多元線性回歸模型（表3、表4）可以看出，11個農藝性狀與產量的復相關系數R=0.943，決定系數R2=0.888，說明這11個調查項目中可以解釋大豆產量88.8%的變異。根據表5的回歸系數建立多元線性回歸方程為：y=1 313.01+2.257x1-52.384x2+1.156x3+19.347x4+0299x5-1.732x6-0.901x7+4.041x8+1.443x9+17.347x10-3.009x11。各回歸系數顯著性檢驗結果（表4）表明，株高、節數、花期根瘤鮮質量、百粒質量的回歸系數為負向，因此應進行多元線性逐步回歸分析，建立最優回歸方程。

2.3.2 產量與花莢期生物、根瘤鮮質量及農藝性狀的多元線性逐步回歸分析 由表6可見，以單株粒質量1個性狀建立最優回歸方程可以解釋40.7%小區產量的變異;以單株粒質量、單株粒數這2個性狀建立最優回歸方程可以解釋55.6%小區產量的變異;而單株粒質量、單株粒數、莢期植株鮮質量與產量的復相關系數R=0.838，確定系數 R2=0702，說明以單株粒質量、單株粒數、莢期植株鮮質量建立最優回歸方程可以解釋70.2%小區產量的變異。根據表7的回歸系數建立最優回歸方程為：y= 1 357.28+0.861x3+1.736x9+16.448xx10。該方程表明，11個調查項目中單株粒質量、單株粒數、莢期植株鮮質量對小區產量直接正向影響較大。

最優回歸方程表明，20個大豆品種（系）的單株粒質量、單株粒數、莢期植株鮮質量在測定值范圍內，若單株粒數、莢期植株鮮質量保持不變的情況下，單株粒質量每增加1 g，小區產量將會增加16448 g。若單株粒質量、單株粒數保持不變的情況下，莢期植株鮮質量每增加1粒，小區產量將會增加0.861 g。若單株粒質量、莢期植株鮮質量保持不變的情況下，單株粒數每增加1粒，玉米產量將會增加1736 g。

2.3.3 產量的通徑分析 為明確大豆花莢期生物、根瘤鮮質量及農藝性狀對產量的具體作用，直接通徑系數越大，對因變量（小區產量）的直接影響越大。通過表8可以得出，莢期植株鮮質量的直接通徑系數（0.461）最大，其次是單株粒質量（0.412）、單株粒數（0.299），說明莢期植株鮮質量、單株粒質量是直接影響大豆產量的重要性狀。從間接通徑系數可知，單株粒質量、莢期植株鮮質量、單株粒數之間的間接通徑系數都較大，說明單株粒質量、莢期植株鮮質量、單株粒數對大豆產量產生較大影響。通徑分析的結果進一步印證了單株粒質量、莢期植株鮮質量、單株粒數是直接影響大豆產量的重要性狀。

3 討論與結論

本研究結果表明，單株粒質量、莢期植株鮮質量、單株粒數是直接影響大豆產量的重要性狀。相關分析顯示，小區產量與單株粒數（r=0.668**）、單株粒質量（r=0.662**）呈極顯著正相關，與史宏認為大豆小區產量與單株質量呈顯著正相關的研究結果[12]一致。小區產量與單株粒質量（r=0670**）、莢期植株鮮質量（r=0.721**）呈極顯著正偏相關。故單株粒質量、莢期植株鮮質量和單株粒數與產量關系最為密切，可作為選育高產大豆品種（系）的重點標志性狀，同時應綜合考慮株高、節數等其他性狀的制約作用。在相關分析的基礎上為了準確判斷變量因子與產量之間的真實關系，因而進行了通徑分析。結果顯示，莢期植株鮮質量和單株粒質量對小區產量的直接正向作用較大，分別是0.461和0.412，表明莢期植株鮮質量和單株粒質量對產量的提高作用較大，與茍升學等認為“大豆主要農藝性狀對產量貢獻率較大的為單株粒質量、單株粒數”的研究結果[13]相同。

本研究中多元線性回歸分析結果顯示，20個大豆材料的11個調查項目可以解釋88.8%的產量變異，其中單株粒質量、單株粒數、莢期植株鮮質量可以解釋70.2% 的產量變異，因此以上述3個性狀建立最優回歸方程。試驗中僅研究黑龍江省西部半干旱地區種植大豆的農藝性狀對其產量的影響，不同的供試材料、土壤條件、栽培措施、生態環境都可能會導致研究結果有所不同。綜合多重分析結果可知，在黑龍江省西部生態區選擇高產的大豆品種（系）時，應注重選擇單株粒質量、莢期植株鮮質量、單株粒數較重的品種（系）。

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收稿日期：2020-03-06

基金項目：現代農業大豆產業技術體系大慶綜合試驗站項目（編號：CARS-004-CES07）;大豆優異品種創制及高產高效栽培配套技術集成（編號：HNK2019CX01）;黑龍江省百千萬工程科技重大專項（編號：2019ZX16B01）。

作者簡介：周長軍（1977—），男，黑龍江富裕人，碩士，助理研究員，主要從事作物育種工作。E-mail：andazhouchangjun@163.com。