夏播大豆產量相關性狀灰色關聯度分析

2023-07-28 13:32:16時曉磊丁孫磊張金波曲可佳王興州嚴勇亮

新疆農業科學 2023年7期

時曉磊,丁孫磊,叢花,張金波,曲可佳,王興州,韓岱,嚴勇亮

(1.新疆農業科學院農作物品種資源研究所,烏魯木齊 830091;2.新疆農業大學農學院,烏魯木齊 830052)

0 引言

【研究意義】大豆是富含優質植物蛋白的一種作物[1],新疆南疆地區光熱資源豐富[2],為麥后復播等一年兩熟制種植模式提供了天然的條件。近些年來,新疆南疆地區麥后復播大豆、麥后復播玉米等種植模式逐漸興起,2018～2021年喀什地區復播大豆的種植面積年均超過6 666.67 hm2(10萬畝),但播種的大豆品種較雜影響新疆南疆地區復播大豆的產量[3]。篩選出適宜于新疆南疆地區種植的高產復播大豆品種,對提高復播大豆的產量有實際意義。【前人研究進展】彭姜龍等[3]通過運用灰色系統理論關聯度分析法發現在眾多農藝性狀中,單株粒重和單株粒數是影響夏播大豆最終產量形成的主要因素。舒文濤等[4]以黃淮海地區16個品種為材料,運用灰色系統理論關聯度分析發現,影響大豆產量的主要農藝性狀為單株粒重、分枝數和株高。汪寶卿等[5]以黃淮海地區79份夏大豆為材料,通過運用灰色系統理論關聯度分析法發現與產量關聯度最高的農藝性狀為分枝數、單株粒數和單株粒重。田海燕[6]、姜永平[7]、韓秉進等[8]均通過運用灰色系統理論關聯度分析法發現單株粒重和單株粒數對于大豆最終產量的形成具有重要作用。單彩云[9]、張海燕等[10]則發現,株高是影響對大豆最終產量形成的重要性狀。【本研究切入點】河南、山東等地均有關于復播大豆的研究,新疆目前關于大豆的研究主要集中在春播,關于新疆夏播大豆的研究鮮有報道,新疆本土夏播大豆品種缺乏,暫未形成系統的夏播大豆選育方法和審定程序,目前新疆夏播大豆品種來源主要為引進篩選。【擬解決的關鍵問題】應用灰色關聯度分析法,分析新疆南疆種植的23個復播大豆品種進行產量與主要農藝性狀相關性,為新疆南疆地區篩選高產的夏播大豆品種提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2021年6～10月在新疆喀什地區澤普縣國家現代種子產業園進行(39°582″N,77°037″E),日照時數年平均可達2 700～3 000 h,年平均氣溫11.4℃,年均降水量46.1 mm。全年無霜期平均209 d。試驗地有機質含量13.42 g/kg,全氮0.85 g/kg,有效磷6.61 mg/kg,速效鉀158 mg/kg,pH值7.95。

材料均引進于國家大豆產業技術體系,吉育系列來自于吉林省農業科學院,綏農系列來自于黑龍江省農業科學院綏化分院。表1

表1 供試材料

1.2 方法

1.2.1 試驗設計

采用隨機區組試驗設計,23個大豆品種,每個品種3次重復,共69個小區,種植密度63×104株/hm2,各處理小區面積為9 m2。株行距采用(15+35) cm寬窄行配置,即行距寬行35 cm,窄行15 cm,穴距10.5 cm,每穴2株。種植模式為膜下滴灌水肥一體化,滴灌帶置于窄行,全生育期灌水量約為2 700～3 300 m3/hm2。

1.2.2 田間管理

小麥收獲后于6月26日播種大豆,耕種前施基肥尿素75 kg/hm2、磷酸二銨375 kg/hm2、硫酸鉀150 kg/hm2,大豆開花期追施肥尿素120 kg/hm2、磷酸二銨60 kg/hm2、硫酸鉀45 kg/hm2。大豆鼓粒期追施肥尿素60 kg/hm2、磷酸二銨45 kg/hm2、硫酸鉀75 kg/hm2。大豆開花期葉面噴施尿素1.50 kg/hm2和磷酸二氫鉀1.50 kg/hm2,大豆鼓粒期葉面噴施尿素3.00 kg/hm2和磷酸二氫鉀3.00 kg/hm2。復播大豆于10月5日收獲。

1.2.3 農藝性狀測定

根據《大豆種質資源描述規范》調查記載各處理大豆的播種期、出苗期、開花期、結莢期、鼓粒期和成熟期。每個品種每個重復各選取有代表性植株10株進行考種,調查株高、底莢高、莢節數、分枝數、單株莢數、單株粒數、單株粒重、莖稈直徑、生育期、百粒重并計算其平均數。實測每小區的收獲株數,大豆收獲后,測定每個小區的產量,根據小區收獲株數和產量,計算出種植密度和產量。

1.3 數據處理

數據采用Microsoft Excel 2007軟件和SPSS 26軟件,產量與主要農藝性狀相關性分析采用灰色關聯分析法[3-5]。

依據灰色系統理論,將28個供試綠豆新品種(系)的所有性狀作為一個灰色系統,每個材料設為該系統中的一個變量,把產量設為參考序列(X0),其余性狀設為比較序列(Xi),分別為株高(X1)、底莢高(X2)、莢節數(X3)、主莖分枝(X4)、單株莢數(X5)、單株粒數(X6)、單株粒重(X7)、莖稈直徑(X8)、生育期(X9)、種植密度(X10)、百粒重(X11)。

X0=[X0(1),X0(2),X0(3),…X0(k)].

Xi=[Xi(1),Xi(2),Xi(3),…Xi(n)].

式中,k為試驗品種個數,n為性狀個數。

由于該系統中各性狀因數的量綱不同,需按照式(1)對原始數據進行標準化處理。按照式(2),通過絕對差值計算關聯系數,按照式(3)計算各性狀的加權關聯度,記為ri。

(1)

Li(k)=(Δmin+ρΔmax)/(Δi(k)+ρΔmax).

(2)

式中,Δi(k)=|X0(k)-Xi(k)|為參考序列與比較序列在k點的絕對差值,Δmax和Δmin為所有比較序列在各時刻絕對差值的最大值和最小值,ρ為分辨系數,ρ=0.5。

(3)

2 結果與分析

2.1 不同品種夏播大豆農藝性狀比較

2.1.1 不同品種夏播大豆農藝性狀表型變異

研究表明,夏播大豆主要農藝性狀的變異系數存在一定的差異,為2.82%～91.67%,其中主莖分枝數的變幅最大(91.67%),其次為單株粒數、單株莢數和單株粒重,生育期的變幅最小,不同的夏播大豆品種其分枝能力、結莢能力等存在較大的差異,而夏播大豆品種(系)的生育期差異不大,以中早熟為主。表2,表3

2.1.2 不同品種夏播大豆農藝性狀的相關性

研究表明,產量與除莖稈直徑外的其余10個性狀均呈正相關關系。單株莢數與莢節數和株高呈極顯著正相關,即株高越高的品種莢節數越多,一般矮稈品種單株莢數較少,在品種選育過程中可以適當選擇株高適中的品種以提高單株莢數,間接提高產量。莢節數、株高、單株莢數、單株粒數、單株粒重等是反映大豆品種經濟性狀的一個重要因素。表3

2.2 農藝性狀與產量的灰色關聯度

2.2.1 參試品種數據標準化與絕對差值計算

研究表明,根據不同大豆品種各性狀標準化數據計算得到不同大豆品種產量與各農藝性狀的絕對差值,其中,最小差為0.01,最大差為4.36,計算各序列與產量的關聯系數及關聯度。表4,表5

2.2.2 農藝性狀與產量的灰色關聯度

研究表明,各農藝性狀對產量的關聯度排序依次為株高(0.731)>百粒重(0.714)>底莢高(0.699)>莢節數(0.678)>單株粒數(0.669)>單株莢數(0.646)>莖稈直徑(0.636)>單株粒重(0.633)>種植密度(0.625)>生育期(0.614)>主莖分枝(0.611)。關聯度越大的數列與參考數列的關系越密切,與產量關系密切程度依次為株高>百粒重>底莢高>莢節數>單株粒數>單株莢數>莖稈直徑>單株粒重>種植密度>生育期>主莖分枝,育種中優先考慮株高和百粒重,兼顧底莢高、莢節數、單株粒數和單株莢數,其次注意適當的莖稈直徑和生育期。表6、表7

3 討論

研究表明,種植密度、莢節數、單株莢數、單株粒數和單株粒重與產量的相關系數較大,可能由于試驗材料均為近年來各地選育的新品種(系),是育種家根據實際生產需求在大量后代群體篩選出的具有優異農藝性狀的材料。通過遺傳改良提高單株莢數和單株粒數,適當地增加莢節數對于提高大豆最終產量具有重要作用[3, 11]。單株莢數、莢節數和株高呈極顯著正相關,一般矮稈品種單株莢數較少,大豆品種的節間長一般處于一個固定的區間,株高較高的品種莢節數要多于株高較矮的品種,在品種選育過程中可以在保證大豆抗倒伏性不受影響的情況下適當選擇株高適中的品種以提高單株莢數,間接促進大豆最終產量形成[12-13]。

通過夏播大豆產量與農藝性狀的灰色關聯度分析可以發現,影響新疆南疆地區大豆產量的主要農藝性狀是株高、百粒重、底莢高、莢節數和單株粒數,其關聯度系數分別為0.731、0.714、0.699、0.678、0.669。其次是單株莢數、莖稈直徑和單株粒重,其關聯度系數為0.646、0.636和0.633。種植密度、生育期和主莖分枝對大豆產量的影響最小,其關聯度系數為0.625、0.614和0.611。灰色關聯分析方法具有操作簡單和結果準確等優點,是目前國內大豆育種工作者選育大豆新品系和對新品系綜合評價的主要參考方法之一[4, 14]。大豆單株粒數對大豆產量的影響最大[15],試驗結果與郝瑞蓮[16]結果一致,均表明有效分枝數對產量的的影響較小,與王秋玲[17]和舒文濤等[4]得出的觀點有差異,可能是由于試驗采用的種植密度不同有關,如增大種植密度,大豆產量與分枝數關聯度可能較小。大豆的株高和生育期也是影響大豆產量的重要性狀[18],南疆夏大豆在不影響冬季作物播種的前提下,適當延長生育期,可提高大豆產量,張富厚等[19]研究結果也一樣。研究中株高與產量關聯度最高,大豆株高增加會提升大豆的莢節數,但是同樣會增加倒伏的風險,進行單株選擇時,結合大豆抗倒伏性適當增加株高,也可間接促進大豆最終產量增加[20]。其次,品種選育還應當考慮百粒重、莢節數、單株粒數和單株莢數等性狀[21],試驗中百粒重、莢節數、單株粒數和單株莢數對產量的關聯度分別為0.714、0.699、0.678和0.669,在對大豆新品系進行選擇時,這幾個農藝性狀同樣具有重要參考作用。大豆產量是由單株粒重、種植密度和百粒重共同決定,單株粒重、單株粒數和百粒重兩兩之間密切相關,單株粒數又與單株莢數和莢粒數緊密相連,單株莢數和主莖節數也密切相關[22]。大豆百粒重的遺傳力較大[23],試驗中產量與百粒重的關聯度位于第二位,所以在對新品系進行農藝性狀選擇時,可根據商品性需要對百粒重進行選擇。試驗未考慮葉片大小,株型結構等質量性狀和生理功能對大豆產量的影響,有關大豆質量性狀和生理功能對大豆產量的影響還需進一步研究。