長江流域新育成春大豆品系主要農(nóng)藝性狀研究

陽小鳳，黃山，唐文軍，李小紅，姜玲，馬淑梅

(湖南省作物研究所，湖南 長沙 410125)

大豆是我國重要的糧食和油料作物，是人們植物蛋白和植物油的主要來源之一，大豆產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與國家糧食安全、經(jīng)濟發(fā)展息息相關[1]。近年來我國大豆需求量持續(xù)增加，大豆供給主要依賴國際市場，供需矛盾十分突出。造成我國大豆總產(chǎn)不高的主要原因是種植面積下降、單產(chǎn)水平偏低[2-3]。為提高單產(chǎn)水平，國內(nèi)科研院所圍繞大豆新品種選育以及育種技術創(chuàng)新、配套栽培技術優(yōu)化等進行了大量研究。

長江流域中下游地區(qū)光溫水資源豐富、地理環(huán)境復雜、氣候條件多變以及輪作復種制度多樣，是南方大豆的主要產(chǎn)區(qū)，但大豆的適應范圍較窄，育種家需根據(jù)育種目標選育適應不同區(qū)域、種植模式和生產(chǎn)需求的大豆品種[4]。前人對黑龍江[5]、吉林[6]等北方春大豆區(qū)域，河南[7]、安徽[8]等黃淮海夏大豆區(qū)域大豆品種產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀進行分析，但對適合長江流域地區(qū)春大豆種植的高產(chǎn)大豆品種的產(chǎn)量構成及農(nóng)藝性狀鮮有報道。本研究選擇2016—2020年度長江流域大豆育種協(xié)作網(wǎng)國家聯(lián)合鑒定試驗長沙點的55 個參試品系，對各品系的產(chǎn)量、主要農(nóng)藝性狀的變化及關系進行綜合分析，旨在明確長江中下游地區(qū)春大豆的產(chǎn)量構成和主要農(nóng)藝性狀的聯(lián)系，為長江流域篩選大豆新品種提供科學依據(jù)；同時，明確當?shù)卮蠖股a(chǎn)對品種的需求，篩選出適合長沙等湘中地區(qū)種植的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大豆新品種，提高大豆育種質(zhì)量與效率。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2016—2020 年長江流域大豆育種協(xié)作網(wǎng)國家聯(lián)合鑒定試驗長沙點55 個春大豆品種(表1)，來自9 個省份，其中湖北23 份，浙江11 份，四川11 份，江蘇2 份，上海2 份，湖南2 份，北京2 份，江西1份，山東1 份。

表1 春大豆參試品系信息Table 1 Information of the spring soybean varieties

1.2 試驗方法

試驗于2016—2020 年在湖南省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所試驗基地進行(113°5′E，28°10′N，海拔50 m)。土壤類型為紅壤土，肥力中等，小區(qū)面積7.2 m2。每小區(qū)9 行，行長2.0 m，行距40 cm，穴播，穴距20 cm，3 次重復，隨機區(qū)組排列。湘春豆26 為早熟品系對照，天隆1 號為中晚熟品系對照。春大豆早熟品系的種植密度為30 萬株/hm2，中晚熟品系的密度為25.05 萬株/hm2，播種時間為3 月下旬至4月上旬，田間管理模式與大田一致。整個生長期間進行田間觀察并記載，待成熟收獲時小區(qū)內(nèi)隨機拔取10 株連續(xù)單株進行室內(nèi)考種，測產(chǎn)時去掉邊株但不去邊行，計產(chǎn)面積為6.0 m2。

1.3 數(shù)據(jù)整理與分析

運用Microsoft Excel 2007 軟件進行數(shù)據(jù)整理與分析，DPSV 9.01 軟件進行回歸、相關性和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 春大豆參試品系的產(chǎn)量

由表2 可看出，參試品系的產(chǎn)量逐年上升，到2020 年各品系的平均產(chǎn)量為2 827.5 kg/hm2，最高產(chǎn)量為3 747.0 kg/hm2，比對照天隆1 號增產(chǎn)的品系21 個，占38.2%，比對照湘春豆26 增產(chǎn)的品系36 個，占65.5%。

表2 2016—2020 年春大豆參試品系產(chǎn)量比較Table 2 Yield comparison between the spring soybean varieties and the CK from 2016 to 2020

2.2 春大豆參試品系農(nóng)藝性狀的遺傳變幅

由表3 可見，55 份參試大豆品系間各性狀的變異系數(shù)較大，在7.67%～45.94%之間，其中有效分枝數(shù)變異系數(shù)最大，變異范圍為0.00～3.90 個，平均值為2.00 個，生育期的變異幅度最小，變異系數(shù)為7.67%，平均生育期為94.7 d。產(chǎn)量的變幅為1 854.0～3 747.0 kg/hm2，平均值為2 612.1 kg/hm2。參試品系的底莢高度變幅為5.4～20.1 cm，平均值從11.4 cm 提高到14.2 cm，合適的底莢高度是機械化收獲的基本要求，也是大豆新品種選育的主要方向[9-10]。同時，新品系的選育兼顧不同熟期和密度，55 個參試品系中有10 個早熟耐密型品系，占參試品系總數(shù)的18.2%。

表3 參試品系產(chǎn)量和主要農(nóng)藝性狀分析Table 3 Analysis of yield and main agronomic traits of the spring soybean varieties

2.3 春大豆參試品系農(nóng)藝性狀間的相關性

從表4 可見，在55 份大豆品系中，產(chǎn)量與底莢高度極顯著正相關(r＝0.35)，與單株粒質(zhì)量顯著正相關(r＝0.30)，但與其他性狀相關不顯著，單株粒質(zhì)量與株高、主莖節(jié)數(shù)、有效分枝數(shù)、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)均極顯著正相關，相關系數(shù)達到0.52～0.78。株高分別與主莖節(jié)數(shù)、有效分枝數(shù)、單株粒數(shù)、生育期呈極顯著正相關。

表4 春大豆參試品系主要農(nóng)藝性狀間的相關性分析Table 4 Correlation analysis for main agronomic traits of the spring soybean varieties

2.4 春大豆參試品系的聚類分析結果

從表4 可知，產(chǎn)量與株高等9 個農(nóng)藝性狀相關性均較強，因此，用系統(tǒng)聚類分析方法將數(shù)據(jù)進行標準化處理，選用歐式距離、離差平方和法對產(chǎn)量、株高、底莢高度、主莖節(jié)數(shù)、有效分枝數(shù)、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量、生育期等性狀進行聚類分析，得到聚類圖如圖1 所示。55 個春大豆品系可分為4 類:第Ⅰ類包括12 個品系，總體特性為產(chǎn)量較低，株高較低、主莖節(jié)數(shù)少、單株粒質(zhì)量較輕、單株粒數(shù)少。第Ⅱ類包括14 個品系，這類群品系產(chǎn)量最高，底莢高度較高，單株粒質(zhì)量較大，生育期適中。第Ⅲ類包括17 個品系，生育期較早，耐密，豐產(chǎn)性較好，百粒質(zhì)量較大。第Ⅳ類包括12 個品系，豐產(chǎn)性較好，生育期稍遲，株高較高，主莖節(jié)數(shù)和單株粒數(shù)較多。由此可見，第Ⅱ類較易獲得較高產(chǎn)量，較適宜長沙點種植。

圖1 春大豆參試品系聚類分析結果Fig.1 Cluster analysis of spring soybean lines

3 討論

本研究結果表明，2016—2020 年長江流域大豆育種協(xié)作網(wǎng)國家聯(lián)合鑒定試驗長沙點參試品系產(chǎn)量整體有較大提升，且每年逐步提高。長江流域春大豆的生育期與氣候的相關性較大，晚熟品種鼓粒期易遇到高溫干旱，不利于豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，其次在長江流域春大豆種植區(qū)域，因茬口和種植習慣，要求春大豆在6 月底或7 月中上旬成熟收獲，以免影響下茬作物的種植。長江流域光溫水資源豐富，種植制度多樣，品種用途多樣[11]，總之，品種類型越豐富，覆蓋面也越廣。本研究結果顯示，主要農(nóng)藝性狀變異系數(shù)中有效分枝最大，達45.94%，表明參試品系的有效分枝數(shù)差異較大，這與王大剛等[12]和趙朝森等[13]的結果一致，除了品系間的個體差異，早熟和中晚熟品系間不同的種植密度是有效分枝差異較大的原因之一，早熟高密度品系相對較中晚熟低密度品系分枝少。適當增加有效分枝能增加單株莢數(shù)、單株粒數(shù)和單株粒質(zhì)量，從而提高大豆產(chǎn)量[14-16]。相關性分析表明:產(chǎn)量與底莢高度極顯著正相關，與單株粒質(zhì)量顯著正相關，產(chǎn)量分別與其他性狀均呈正相關，說明這些性狀是決定產(chǎn)量的關鍵性狀。

聚類分析可將參試品系分為4 個群體，高產(chǎn)和中低產(chǎn)品系間產(chǎn)量相關性狀結構有明顯的差異。第Ⅰ類品系是低產(chǎn)的類群，基因型特征性狀表現(xiàn)為株高較低，主莖節(jié)數(shù)少，單株粒質(zhì)量輕，單株粒數(shù)少。第Ⅱ類品系是高產(chǎn)的類群，表現(xiàn)為株高較高，單株粒質(zhì)量大，生育期適中。品種產(chǎn)量是群體產(chǎn)量，是各性狀在一定生態(tài)條件下的整體表現(xiàn)，綜合聚類分析中產(chǎn)量較高的第Ⅱ類和第Ⅲ類品系性狀特征，產(chǎn)量提升可以從以下幾個方面進行相關性狀改良:一是增加單株粒質(zhì)量，二是篩選耐密的材料，三是適當增加株高和延長生育期，但是增加株高和密度需考慮抗倒伏性和生育期[17-19]。

4 結論

55 個春大豆品系有效分枝數(shù)變異系數(shù)最大，生育期的變異幅度最小，產(chǎn)量與底莢高度、單株粒質(zhì)量顯著正相關，單株粒質(zhì)量與株高、主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)均極顯著正相關。適宜在長沙種植的春大豆植株較高，單株粒質(zhì)量大，生育期適中。