黃淮海地區夏大豆新品種產量相關性狀的綜合分析

陳亞光 昝凱 王鳳菊 鄭麗敏 劉婷 徐淑霞

摘? ? 要：為了解黃淮海地區夏大豆產量性狀之間的關系，以14個大豆品種為試驗材料，對產量及相關農藝性狀進行了豐產性、變異性、相關性和主成分分析，繼而進行聚類分析。結果表明：‘安豆6223’平均產量最高;變異性分析結果顯示，有效分支變異系數最大，達44.37%，百粒質量變異系數最小，為15.93%;產量和單株粒數，單株粒質量呈極顯著正相關（P<0.01），與單株有效莢數呈顯著正相關（P<0.05）;將9個農藝性狀降維成產3個主成分，分別為產量因子、株型因子和粒質量因子，累計貢獻率為74.930%;把14個品種聚類分析為4個類群，其中第2類群平均產量最高。綜上，黃淮海地區種質資源農藝性狀有豐富的多樣性，‘安豆6223’等大豆新品種適宜在此區域推廣種植以及作為優質親本使用。

關鍵詞：‘安豆6223’;變異性分析;相關性分析;主成分分析;聚類分析

中圖分類號：S565.1? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2022.06.004

Comprehensive Analysis of Yield Related Characters of New Summer Soybean Cultivars in Huang-huai-hai Region

CHEN Yaguang， ZAN Kai， WANG Fengju， ZHENG Limin， LIU Ting， XU Shuxia

（Anyang Academy of Agricultural Sciences/Henan Province High Quality Soybean Improvement Engineering Technology Research Center， Anyang， Henan 455000， China）

Abstract：In order to understand the relationship between summer soybean yield traits in Huang-huai-hai region， 14 soybean cultivars were used as experimental materials to conduct yield analysis， variability analysis， correlation analysis and principal component analysis on yield and related agronomic traits， followed by cluster analysis. The results showed that the average yield of 'Andou 6223' was the highest. The variation coefficient of effective branch was the maximum（44.37%）， while the variation coefficient of 100-seed weight was the minimum（15.93%）. The yield was positively and very significantly correlated with the seed number per plant and yield per plant（P<0.01）， and was significantly positively correlated with effective pods number per plant （P<0.05）. Nine agronomic traits were reduced to three principal components， namely yield factor， plant type factor and grain weight factor， with the accumulative contribution rate as 74.930%. The 14 soybean cultivars were clustered into 4 groups， and the second group had the highest average yield. Inconclusion， the agronomic traits of germplasm resources in Huang-huai-hai region are rich in diversity， and new soybean cultivars such as 'Andou 6223' are suitable for planting in this region and used as high-quality parents.

Key words： 'Andou 6223'; variability analysis; correlation analysis; factor analysis; cluster analysis

我國是世界上最大的大豆消耗國，現在每年需求超1億t，但目前我國大豆產量較低，無法滿足市場需求[1]。中國海關最新數據顯示，2020年我國累計進口大豆10 033萬t，對外依存度達84.8%。由于我國人多地少的國情，通過擴大面積增加大豆產量的空間有限，根據我國大豆振興計劃，提高大豆的單產和品質是緩解供需矛盾的主要途徑之一[2-3]。

黃淮海地區是我國夏大豆主產區之一，有豐富的大豆種質資源，育種家們選育出一批諸如‘安豆203’[4]，‘齊黃34’[5]等高產優質大豆品種。大豆產量構成較為復雜，與多個農藝性狀相關聯[6-7]。近年來，主成分分析法和聚類分析法在不同作物的綜合評價中被廣泛應用。李燦東[8]通過對黑龍江地區50個主栽大豆品種進行主成分分析，將10個產量性狀轉化為3個主成分，揭示了與產量相關性較大的關鍵產量性狀。葛平珍等[9]對24份紅小豆進行主成分分析，為貴州省小豆品種的選育與引進提供理論參考;張朝明等[10]利用聚類分析法將6個豇豆品種分為2大類群，Ⅰ類具有產量高和抗病性強特點，Ⅱ具有早熟特點。郭凱等[11]利用主成分分析和聚類分析對11個花生品種綜合評價，為鄂北地區推廣優良夏播花生品種提供參考依據。

目前關于大豆農藝性狀之間關系的研究有很多，但大豆對光周期非常敏感，單一品種對光環境適應較窄[12]，即使同一大豆品種在不同生態環境下農藝性狀差異也很大。為了解黃淮海地區夏大豆產量性狀之間的關系，本研究以2020年黃淮海夏大豆北片組品種區域試驗14個大豆新品種為研究材料，分析了品種間產量的差異性，并對9個產量相關性狀進行了變異性、相關性和主成分分析，最后把14個大豆品種進行了聚類分析，以期為黃淮海北片區高產優質大豆新品種選育提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗品種來自2020年黃淮海夏大豆北片組品種區域試驗（表1），參試品種13個，對照品種為‘冀豆12’。

1.2 試驗方法

試驗在河北南皮、河北石家莊、山東德州、天津寧河、河北寧晉、河北易縣和北京昌平7個點進行。試驗采用完全隨機區組設計，3次重復，試驗地四周設置保護行。小區面積18 m2，6行區，行長6 m，行距0.5 m，密度22.5萬株·hm-2。收獲前割去邊行邊株，收中間4行測產，測產面積12 m2。收獲前，從第1重復中間4行隨機取樣10株，對株高、底莢高度、主莖節數、有效分枝數、單株有效莢數、單株粒質量、單株粒數和百粒質量等8個農藝性狀進行測量。

1.3 數據分析

用WPS軟件進行數據整理，用SPSS 25軟件進行差異顯著性分析、描述性分析、相關性分析、主成分分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 大豆產量的豐產性分析

經參試品種豐產性分析可知（表2），參試品種（含對照品種‘冀豆12’）的平均產量2 917.5～3 177.0 kg·hm-2，‘安豆6223’產量最高，平均產量達3 177.0 kg·hm-2，‘中黃623’產量最低。較對照增產的品種有12個，增產幅度為0.7%～8.8%，其中‘安豆6223’、‘冀豆32’、‘HN0811’和‘中黃203’增產達到極顯著水平，減產的品種有1個。

2.2 大豆產量相關性狀的變異性分析

對14個大豆品種產量性狀變異性分析結果表明（表3），有效分支和底莢高度變異系數都大于40%，單株有效莢數、單株粒質量、株高、單株粒數、主莖節數、產量的變異系數在20%～30%之間，百粒質量變異系數最小，為15.93%。除百粒質量外的產量相關性狀變異系數都大于20%，說明14個大豆品種間產量相關性狀差異較大，遺傳背景豐富。

2.3 大豆產量相關性狀的相關性分析

由表4可知，產量和單株粒數，單株粒質量極顯著正相關（P<0.01，下同），與單株有效莢數顯著正相關（P<0.05，下同），與底莢高度極顯著負相關，與主莖節數顯著負相關;百粒質量與單株粒質量極顯著正相關，與株高極顯著負相關;單株粒質量與有效分支數、單株有效莢數、單株粒數極顯著正相關，與底莢高度顯著負相關;單株粒數與有效分支數、單株有效莢數極顯著正相關，與主莖節數顯著正相關;單株有效莢數與主莖節數和有效分支數極顯著正相關;主莖節數與株高和底莢高度極顯著正相關;底莢高度與株高極顯著正相關。

2.4 大豆產量相關性狀的主成分分析

利用SPSS 25軟件對9個性狀進行主成分分析（表5），特征值大于1的成分有3個，累計貢獻率為74.930%。第1主成分特征值為3.235，貢獻率為35.947%，主要由有效分支、單株有效莢數、單株粒數、單株粒質量、產量組成，此類性狀與產量直接相關，可命名為產量因子;第2主成分特征值為2.282，貢獻率為25.351%，主要由株高、底莢高度、主莖節數組成，此類性狀與株型有關，可命名為株型因子;第3主成分特征值為1.227，貢獻率為13.632%，主要由百粒質量組成，與籽粒大小有關，可命名為粒質量因子。

2.5 基于主要農藝性狀的大豆品種聚類分析

根據9個產量性狀對14個大豆新品種進行聚類分析，在歐氏距離為10處分為4個類群（圖1，表6）：第1類群有4個品種，分別為‘冀豆29’、‘滄豆09Y1’、‘邯豆20’和‘冀豆32’，主要特征是產量表現中等，株高最高，主莖節數最多，百粒質量最小;第2類群有3個品種，分別為‘安豆6223’、‘中黃341’和‘HN0811’，主要特征是株高和主莖節數中等水平，產量、底莢高度、單株有效莢數、單株粒數、單株粒質量最高;第3類群有4個品種，分別為‘中黃203’、‘中黃212’、‘石936’和‘中黃205’，主要特征是產量中等，百粒質量最高，底莢高度、主莖節數、有效分支和單株粒質量較低;第4類群包括3個品種，分別為‘冀豆12’、‘中黃313’、‘中黃623’，主要特征是產量最低，株高、底莢高度、主莖節數、單株粒質量最低，有效分支最大。

3 結論與討論

本研究對14個來自黃淮海地區夏大豆品種的豐產性分析發現，安陽市農業科學院選育的大豆新品種‘安豆6223’在7個點平均產量3 177 kg·hm-2，位居14個參試品種首位（含對照），是高產廣適的大豆新品種，適宜在此區域進行大面積推廣種植。變異系數可以反映作物性狀的豐富程度，性狀的變異系數越大，該性狀的可選擇性越大。李瓊等[6]通過對黃淮海地區46份大豆品種9個農藝性狀變異分析表明，有效分枝數和底莢高度的變異系數最大。連金番等[13]通過對13個大豆早熟種質資源的農藝性狀變異性分析發現，有效分支變異系數最大，其次是株高，百粒質量和生育期變異系數較小。本研究結果顯示有效分支和底莢高度變異系數最大，百粒質量變異系數最小，與前人研究結果一致。除百粒質量外的農藝性狀變異系數都大于20%，說明黃淮海地區夏大豆品種有豐富的多樣性，在大豆育種過程中，有效分支，底莢高度等變異性大的性狀有更大的選擇范圍。

大豆產量與農藝性狀的關聯性多而復雜，學者們進行了大量研究，受地點和品種的影響，得出的結論也不同。謝皓等[14]研究北京9個大豆品種發現單株產量與株高、主莖分枝、單株粒數遺傳相關較大;黃小英等[15]通過對廣西不同大豆品種研究發現，大豆產量與單株有效莢數、單株粒數、分枝數呈極顯著正相關;周長軍等[16]通過對黑龍江省西部大豆研究發現產量與單株粒質量的關聯度最大，其次是單株粒數，百粒質量關聯度最小。本研究相關性分析結果顯示，單株粒數、單株粒質量、單株有效莢數是影響產量的主要農藝性狀，底莢高度、主莖節數、株高和產量呈負相關，而株高與底莢高度和主莖節數呈極顯著正相關，說明在黃淮海北部地區，適當降低大豆株高可以提高產量。

通過主成分分析和聚類分析，可以準確地對作物品種進行客觀評價，在多種作物分析中被廣泛使用[17-19]。張亞萍等[20]利用主成分分析，從藜麥品種的農藝性狀中提取到2個主成分，第1主成分大部分與株型有關，第2主成分大部分與籽粒及產量有關，聚類分析把14個品種分為3大類群。徐澤俊等[21]對黃淮海大豆種質農藝與品質性狀進行綜合評價，將13個性狀簡化為4個主要成分，累積貢獻率為75.051%，通過聚類分析把303份大豆種質資源分為7類，其中第Ⅴ類綜合性狀最好。本研究通過主成分分析法將14個大豆品種的9個農藝性狀分成3個主成分。第1主成分為產量因子，第2主成分為株型因子，第3主成分為粒質量因子。3個主成分累計貢獻率為74.930%，說明這3個主成分可以很好地反映這9個產量相關性狀包含的信息。根據9個農藝性狀將14個大豆新品種分成4個類群，其中第2類群株高和主莖節數中等，產量、底莢高度、單株有效莢數、單株粒數、單株粒質量最高。該類群產量高，適宜機械化收獲，可作為黃淮海地區優質親本使用。

通過對黃淮海地區14個大豆品種的9個產量相關性狀綜合分析可知，黃淮海地區種質資源農藝性狀有豐富的多樣性，在該地區適當降低株高可以提高大豆產量。通過主成分分析和聚類分析發現，‘安豆6223’等大豆新品種適宜在此區域推廣種植以及作為優質親本使用。

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