不同大豆品種在新疆生態區主要農藝性狀表現及產量的相關分析

趙連佳,李 淦,徐 麟,顏國榮,劉 寧,王 帆,鄧超宏,阿布都克尤木·阿不都熱孜克,王 聰,王 威

(1.新疆農業科學院農作物品種資源研究所/農業農村部植物新品種測試(烏魯木齊)分中心,烏魯木齊 830091;2.新疆心連心能源化工有限公司,新疆昌吉 832200;3.新疆農業大學農學院,烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】近幾年,我國大豆消費量激增[1]。種質資源是培育超高產種質資源的物質基礎,合理發掘和研究一定生態環境條件下種質資源特性和特點有利于育種,培育超高產大豆種質資源是增加總產量進而緩解供需矛盾的主要途徑[2]。對新疆地區大豆種質資源不同性狀間的相互關系及遺傳多樣性進行研究和綜合評價,對培育和篩選滿足不同需求的新種質和新種質資源具有重要意義。【前人研究進展】而新疆氣候和灌溉條件與其它大豆生態區環境有所不同,其大豆生長發育也有不同程度的差異[3]。2012年,中黃35在新疆創造了我國當時大豆6 320 kg/hm2的最高產記錄[4],2020年吉育86在新疆石河子創造6 803.1 kg/hm2的最高產記錄。在新疆生態環境條件下選擇適宜種質資源進而培育高產大豆新種質資源是可行的。不同生態類型、不同地理起源和不同親緣關系的種質資源或種質,具有不同的遺傳基礎及獨特的優良性狀[5]。【本研究切入點】多年來對黃淮海夏播大豆和東北春播大豆生態區大豆種質農藝性狀做了研究[6-10],有關不同大豆種質資源新疆生態區農藝性狀的相關研究報道也只有零星報道[11]。需評價不同大豆種質資源在新疆生態區的表現。【擬解決的關鍵問題】選擇來自不同地區的大豆種質資源27份,研究其主要農藝性狀在新疆的表現及其和產量的關系,為新疆生態區大豆生產中高產栽培和新種質資源培育提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗區土壤為灰漠土,有機質含量17.5 kg,全氮0.98 mg/kg,全磷0.96 mg/kg,速效氮92.67 mg/kg,速效磷16.5 mg/kg,速效鉀248.6 mg/kg。該區海拔高度590 m,年平均氣溫8℃,年平均日照時數2 733.6 h,無霜期156 d,年降水量322 mm,年蒸發量1 914 mm。

27份大豆種質資源試驗材料來自新疆農業大學農學院。試驗于2020年在農業農村部植物新種質資源測試(烏魯木齊分中心)專用試驗田進行。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

采用完全隨機設計。4月5日基施磷酸二銨和尿素(含46%)各225 kg/hm2,4月15日播種,行距40 cm,株距10 cm,小區長5 m,寬4 m,面積20 m2。生育期共灌水2 500 m3/hm2,保證大豆的正常生長。其它參照當地大田管理。每小區大豆成熟測產后隨機連續選取15株室內考種。

1.2.2 測定指標

田間記載及室內考種標準參考《大豆種質資源描述規范和數據標準》[12],測定項目有株高(X1)、莖粗(X2)、 底莢高度(X3)、有效分枝數(X4)、主莖節數(X5)、生育期(X6)、單株莢數(X7)、單株粒數(X8)、單株粒重(X9)、百粒重(X10)、折合每公頃產量(X11)。

1.3 數據處理

采用Excel 2016進行數據的基本整理。利用SPSS19.0分析軟件進行統計分析。對數據標準化后進行主成分、通徑分析,利用系統聚類對27份種質資源進行聚類分析。

2 結果與分析

2.1 大豆主要數量性狀變異特征

研究表明,參試大豆種質資源株高在46～124 cm,石大豆2號最高,東生77最矮。莖粗在3.0～8.3 mm,中黃54和黑農51最高。底莢高度以綏無腥豆1號最大。有效分枝數以黑農51和黑農61最多。生育期在100～158 d,其中中黃54生育期最長,合農61和黑農44最短。主莖節數以黑農63最多,中黃54和黑農55最少。單株莢數以黑農71最多,單株粒數以中黃30最多,單株粒重以龍黃2號最重,綏農36百粒重最重,但產量以黑農52最高,石大豆2號最低。大豆種質資源間主要數量性狀具有豐富的變異,其變異系數達8.2%～77.3%。有效分枝數變異系數最大,高達78.8%;百粒重變異系數最小,只有8.3%。有效分枝數(78.8%)、底莢高度(49.4%)、單株粒重(36.5%)具有較大的改良空間,百粒重遺傳特性較為穩定,對其進行改良空間較小。表1

表1 大豆主要數量性狀表現值

2.2 大豆主要農藝性狀間的相關性

研究表明,除了株高、莖粗、主莖節數、生育期和百粒重外,產量與有效分枝數、單株莢數、單株粒數和單株粒重呈顯著或極顯著正相關,與底莢高度呈極顯著負相關,且以單株莢數、單株粒數、單株粒重和產量的相關系數較大。除百粒重、株高外,單株粒重與底莢高度呈極顯著負相關,與其它7個農藝性狀呈顯著或極顯著正相關。底莢高度與單株粒數、單株粒重呈極顯著負相關 ,但與株高呈極顯著正相關。單株莢數與單株粒數、單株粒重呈極顯著正相關。表2

表2 大豆主要農藝性狀的簡單相關系數

2.3 主分量性狀的特征值、貢獻率、累積貢獻率

研究表明,影響大豆產量的前3個主成分包含了主要農藝性狀總遺傳信息的75.98%,各主成分貢獻率分別為41.038%、20.758%和14.186%。主成分1的特征向量中載荷較高且與產量符號一致的因子有單株粒數(X8)、單株粒重(X9)、產量(X11),主要特點是單株粒數較多、單株粒重較大、產量高,反映莢粒因子,代表種質資源有黑農51、科豐1號、黑農61。主成分2的特征向量中載荷絕對值較高的主要性狀有株高(X1)、生育期(X6)、百粒重(X10)、莖粗(X2)、有效分枝數(X4),主要反映了大豆株型性狀,表現為生育期長、株高較高、莖粗較大,代表種質資源有新大豆20號、黑農63、綏農36。主成分3的特征向量中載荷絕對值較高的主要性狀有主莖節數(X5)、單株莢數(X7)、單株粒數(X8),主要反映大豆結莢性狀,具有主莖節數、單株莢數和單株粒數較多的特性,代表種質資源有綏農29、黑農63、墾豐14。表3,表4

表3 主分量性狀的特征值、貢獻率、累積貢獻率

表4 各主成分中排名前3的代表性材料及其主成分得分值

2.4 多元線性回歸分析與通徑分析

表5 正態性檢驗

表6 大豆產量決定因子的通徑分析

2.5 農藝性狀聚類分析

研究表明,第I類群包括3個種質資源,該類群株高85.7 cm左右,生育期113 d左右,單株粒數多,有效分枝少,產量高,屬于中熟類型。第II類群包括1個種質資源(黑農63),該種質資源株高較高(113.8 cm),生育期長(144 d),有效分枝多,單株莢數較多,;第III類群包括3個種質資源,該類群產量4 800 kg/hm2左右,生育期129.7 d左右、株高96.7cm左右,屬于中熟類型,其百粒重較高,達22.3g;第IV類群包括1個種質資源(石大豆2號),株高和底莢高度較高,節數多,生育期108 d,單株莢數、單株粒數和百粒重較低,導致產量最低;第V類群包括1個種質資源(中黃30),株高73 cm,底莢高度較高,有效分枝數較多,生育期145 cm,單株莢數和單株粒數較多,產量較高,屬于晚熟種質資源;第VI類群包括11個種質資源,該類群株高66.2 cm左右、底莢高度低、生育期109 d左右,有效分枝數低,屬于中熟類型;第VII類群包括7個種質資源,株高66.1 cm左右,底莢高度低,有效分枝數多,主莖節數少,生育期長,單株粒重高,屬于中晚熟類型。圖1,表7

圖1 參試大豆種質資源聚類

表7 參試種質資源資源各類群的性狀特征

3 討 論

申忠寶等[15]研究表明,單株粒數和主莖分枝數與單株產量關系最為密切。王秋玲[8]和汪寶卿[9]等研究認為,亞有限結莢習性夏大豆莢粒因子指標對產量影響較大。韓秉進等[16]認為,提高大豆產量主要應該增加莢數,而百粒重效應較小。徐澤茹等[17]則認為,百粒重、粒數、有效莢數和生育日數對大豆產量影響較大。試驗研究表明,反映產量構成因子的主成分1和反映株型性狀的主成分2所占貢獻率分別高達為41.038%、20.758%,單株粒數、單株粒重對產量的影響最大,株高(X1)、生育期(X6)、百粒重(X10)、莖粗(X2)、有效分枝數(X4)對產量有較大的影響,研究結果與韓秉進等[16]研究的結果一致。

采用系統聚類分析,在歐氏距離為15時將供試種質資源劃分為七大類群,不同類群材料農藝性狀平均值有所不同。第I、III和VI類群種質資源,株高83 cm左右,生育期117 d左右,有效分枝少,產量高,屬于中熟類型,適宜在新疆種植。第II和VII類群種質資源,生育期長,有效分枝多,屬于中晚熟類型。第V類群只有1個種質資源(中黃30),有效分枝數多,生育期長,產量較高,屬于晚熟種質資源,如需復播冬小麥,則不適合在新疆生態區種植。

4 結 論

大豆主要數量性狀具有豐富的變異,其變異系數達8.3%～78.8%。有效分枝數變異系數最大,百粒重變異系數最小。產量與有效分枝數、單株莢數、單株粒數和單株粒重呈顯著或極顯著正相關,與底莢高度呈極顯著負相關,而底莢高度與單株粒數和單株粒重呈極顯著負相關。影響產量的主要性狀有單株粒數、單株粒重和百粒重。單株粒數(0.863)和單株粒重(0.739)在決定大豆產量中較百粒重(0.155)更為重要。墾豐14、綏農29、合農62、黑農52、黑農61等類群株高83 cm左右、生育期117 d左右,分枝少,產量高,屬于中熟類型,適宜在新疆生態區種植;中黃30、新豐1號、中黃54、黑農51、黑農55、黑農63生育期普遍在140 d左右,偏晚熟,不宜在新疆生態區種植。