不同鷹嘴豆品種（系）籽粒產量及其構成因素分析

靳曉麗　杜文元　趙丹　等

摘要：對引進的15個鷹嘴豆品種（系） 的籽粒產量及其構成因素進行了比較，并應用相關、偏相關及通徑分析研究了產量構成因素和相互關系。篩選出兩個高產品種（系）ICCV 96853和ICCV 96852，相關分析中各性狀與產量的相關性為：單株粒數(shù)>莢粒數(shù)>百粒質量。在所有品種（系）中，單株粒數(shù)、莢粒數(shù)和百粒質量與產量呈極顯著偏相關，各性狀對產量影響的重要程度為：單株粒數(shù)>百粒質量>莢粒數(shù)。通徑分析發(fā)現(xiàn)單株粒數(shù)和百粒質量是影響產量的2個主要因素，可作為快速篩選高產鷹嘴豆種質的主要參考性狀。

關鍵詞：鷹嘴豆；產量；產量構成；通徑分析；相關分析；偏相關分析

中圖分類號：S 542文獻標識碼：A文章編號：10095500（2013）06005505

鷹嘴豆（Cicer arietinum）是一年生豆類作物，傳統(tǒng)上，種植在世界熱帶地區(qū)和地中海流域[1，2]。在這些地區(qū)，鷹嘴豆作為喜涼作物在冬天或春天種植。從20世紀80年代起，鷹嘴豆栽培延伸到非傳統(tǒng)區(qū)域，尤其是北方，包括北美大平原北部[3]，歐亞大陸東北，西伯利亞大草原[4]，以及歐洲西北部[5]，在這些地區(qū)，鷹嘴豆整個生育期需要較高的熱量和更長的生長季，常常作為喜溫作物種植[6]。鷹嘴豆在世界上半干旱地區(qū)已有數(shù)百年的栽培歷史[7]，它耐寒耐旱，耐貧瘠，對土壤沒有特殊的要求，是干旱、半干旱地區(qū)理想的豆類作物[8]，適宜我國西北地區(qū)種植。鷹嘴豆在我國主要分布在新疆的木壘縣，但品種單一，退化嚴重，籽粒小，產量低，嚴重制約著當?shù)剞r業(yè)的發(fā)展[9]，因此，選育高產優(yōu)質的鷹嘴豆新品種顯得很有必要。新疆農業(yè)科學研究所于1995年引進了182份鷹嘴豆材料，對其農藝性狀、籽粒品質和產量做了初步鑒定，為今后選配雜交親本和篩選生產用種提供了依據(jù)[10]。張掖地區(qū)農業(yè)科學研究所于20世紀90 年代征集、引進國際旱作農業(yè)中心鷹嘴豆品種資源200 份，并對這批資源進行了主要性狀鑒定，選育出抗旱耐寒高產的新品系FLIP81-71C[11，12]。 從1989年起，定西旱作農業(yè)中心在開展旱地豌豆、扁豆新品種選育的同時，從國內外引進一些鷹嘴豆材料，在旱作試驗地上開展了引種觀察、品系鑒定、品系比較試驗；1992～1994年又與青海農業(yè)科學院協(xié)作，開展了抗旱、抗病、豐產、穩(wěn)產的鷹嘴豆種質資源研究，肯定了鷹嘴豆的穩(wěn)產、豐產及推廣應用價值，選育出了適宜在青海、甘肅等地推廣試種的豐產優(yōu)質鷹嘴豆新品種CP55[13，14]。然而，鷹嘴豆籽粒產量是一個十分復雜的數(shù)量性狀，受許多因素的制約和影響。近幾年，相關分析、通徑分析等統(tǒng)計方法已在多種植物[15-19]上廣泛應用，為了能夠更快地篩選出高產優(yōu)質的鷹嘴豆材料，解決國內鷹嘴豆推廣品種缺乏的現(xiàn)狀，于2011年從澳大利亞和印度引進一批鷹嘴豆品種（系），在比較不同鷹嘴豆品種（系）籽粒產量的基礎上，用通徑分析進一步探討了鷹嘴豆產量構成因素對產量的決定作用，以期找出影響鷹嘴豆產量的關鍵因素，為鷹嘴豆育種提供參考。

1材料和方法

1.1供試材料

15個供試品種（系）為ICCV 05111、ICCV 98818、ICCV 96852、ICCV 98801、ICCV 98816、ICCV 06107、ICCV 96853、ICCV 98813、ICCV 06108、Jimbour、Howzat、Bumper、Jimbour #1、Flipper和Yorker。其中，前9個品種（系）由印度引進，后6個品種（系）由澳大利亞引進。

1.2試驗地概況

試驗于2011年在甘肅農業(yè)大學牧草試驗站進行。N 36°03′，E 103°52′，海拔1 650 m；年均溫8.5 ℃，降水量380 mm，蒸發(fā)量1 486.5 mm，無霜期171 d。試驗地土壤為栗鈣土，pH 7.3，地勢平坦，肥力均勻，前茬作物為燕麥。耕作層土壤的營養(yǎng)成分為：有機質0.84%，含鹽量0.25%，有效氮95.05 mgkg，有效磷7.32 mgkg，有效鉀182.80 mgkg。

1.3試驗設計

試驗采用完全隨機區(qū)組設計，3個重復，小區(qū)面積2.0 m×5.0 m。點播，株行距分別為20 cm和35 cm，每穴2粒，以保證出苗，播種深度3～4 cm。2011年4月8日播種，播前施過磷酸鈣500 kghm2。苗期間苗，每穴保留1粒種子。試驗期間及時中耕除草，分枝、開花和結莢期進行灌水，現(xiàn)蕾期追施過磷酸鈣300 kghm2，并灌水。

1.4測定項目

每個品種（系）成熟期于3個小區(qū)分別隨機抽取10株，帶回室內，進行考種，測定每株的單株莢數(shù)，脫粒后測其單株粒數(shù)，計算莢粒數(shù)，用電子天平稱量單株粒重，根據(jù)株行距估測產量。將3個小區(qū)的30株籽粒混合，采用四分法，數(shù)取100粒種子，用電子秤稱量，測其百粒質量（單株粒重、百粒質量于收獲晾曬后稱取）。

1.5數(shù)據(jù)處理

用Excel進行數(shù)據(jù)整理，在spss16.0中進行方差分析、相關分析、回歸分析和通徑分析。

2結果與分析

2.1不同鷹嘴豆品種（系）籽粒產量和產量結構

結果表明，ICCV 96853和ICCV 06107的單株粒數(shù)最多，顯著高于ICCV 98816、ICCV 98813和Howzat，Howzat單株粒數(shù)最少，其他品種（系）間無顯著差異。ICCV 96852的百粒質量最高，顯著高于其他品種（系），其次，ICCV 05111，Jimbour #1的百粒質量最低。供試品種（系）產量變幅為552.80 ～1453.37 kghm2，平均953.17 kghm2，ICCV 96853產量最高，顯著高于Jimbour #1、ICCV 98813、ICCV 98816和Howzat，其次，ICCV 96852，其余品種（系）間無顯著差異。

2.2相關分析

相關分析表明，以所有品種（系）、印度品種（系）以及澳大利亞品種（系）為統(tǒng)計對象，其單株粒數(shù)和百粒質量均呈負現(xiàn)相關，說明在同一株上要想獲得多粒和大粒比較困難，在培育鷹嘴豆品種（系）試驗時，可選擇增加單株的粒數(shù)來提高單株粒重或通過選擇大粒品種來提高單株粒重的途徑實現(xiàn)；單株粒數(shù)與產量呈極顯著正相關，試驗說明在當前的產量水平下，保持足夠的單株粒數(shù)是保證獲得鷹嘴豆高產的基礎；莢粒數(shù)與產量呈正相關，在所有品種（系）為統(tǒng)計對象時達到顯著水平，而在印度品種（系）和澳大利亞品種（系）中相關性不顯著；在所有參試品種（系）和印度品種（系）中，百粒質量與產量呈現(xiàn)正相關，而澳大利亞品種（系）中，百粒質量與產量呈負相關，此次試驗這是三要素中唯一與產量呈負相關的數(shù)據(jù)，其原因可能與選取的澳大利亞品種（系）多為卡布里類型（種子較大）原因有關。雖然，單株粒數(shù)、莢粒數(shù)和百粒質量在不同的統(tǒng)計對象中與產量的相關性不同，但相關性排列順利相同，其相關性x1（單株粒數(shù)）>x2（莢粒數(shù)）>x3（百粒質量）。

2.3產量和產量構成因素間的偏相關及回歸分析

偏相關分析可以排除相關分析中各性狀間的相互干擾，深入了解各性狀與產量的實質關系[20]。在3個統(tǒng)計對象中，各性狀對產量影響的重要程度如下：x1>x3>x2，x1與y的偏相關均達極顯著水平（P<0.01）；除了澳大利亞品種（系）中x3與y的偏相關達顯著水平（P<0.05）外，所有品種（系）和印度品種（系）中，百粒質量與產量的偏相關均達極顯著水平（P<0.01）；在所有品種（系）中，莢粒數(shù)與產量的偏相關達極顯著水平（P<0.01），而在印度和澳大利亞品種（系）中莢粒數(shù)x2與產量y的偏相關不顯著，對產量y無顯著影響，可能與樣本數(shù)量較少有關。因此，分別對3個統(tǒng)計對象進行逐步回歸分析，在印度品種（系）和澳大利亞品種（系）中，剔除對產量無顯著影響的x2，相應的3個最優(yōu)回歸方程：

對方程進行顯著檢驗，均達到極顯著水平（R1=0.998**，R2=0.996**，R3=0.997**），說明3個回歸方程可以很好地預測相應的籽粒產量。其中，決定系數(shù)R12=0.996，R22=0.991，R32=0.993，則對應的剩余因子[21]（e=1-R2）分別為e1=0.063，e2=0.095，e3=0.084，值較小，說明在3個統(tǒng)計對象中，對產量有影響的自變量主要為單株粒數(shù)，百粒質量和莢粒數(shù)，還有一些影響較小的因素此次研究中未考慮。以所有品種（系）為對象，當x2 和x3固定時，單株粒數(shù)每增加一個單位（個），y將增加14.61 kghm2；當x1和x3固定時，x2每增加一個單位（個），y將增加202.96 kghm2；當x1和x2固定時，x3每增加一個單位（g），y將增加64.29 kghm2。以印度品種（系）和澳大利亞品種（系）為參試對象，當x3固定時，x1每增加一個單位（個），產量分別增加15.65和14.52 kghm2；當單

2.4通徑分析

通徑分析可將簡單關系系數(shù)分解為直接通徑系數(shù)和間接通徑系數(shù)，從而進一步理清各性狀對產量的直、間接影響。以所有品種（系）為參試對象的通徑分析表明，3個自變量對產量的直接影響中，單株粒數(shù)x1的直接作用最大，百粒質量x3次之，莢粒數(shù)x2的直接作用最小。單株粒數(shù)通過百粒質量對產量有較小的負向間接作用，說明單株粒數(shù)增加，影響百粒質量減小，間接使產量有輕微的減?。?0.072），但綜合產量還是極顯著增加（0.836 7**）；莢粒數(shù)主要通過單株粒數(shù)對產量有正向間接作用，莢粒數(shù)增加，影響單株粒數(shù)增加，間接使產量有不小的增加（0.397）；百粒質量通過單株粒數(shù)對產量有較大的負向間接作用，說明百粒質量增加，影響單株粒數(shù)減小，間接使產量減?。?0.119），而綜合產量沒有顯著變化（0.419 7）。

分別采用印度品種（系）和澳大利亞品種（系）進行通徑分析，因莢粒數(shù)與產量間無顯著線性關系，所以未對其進行通徑分析。印度品種（系）的單株莢數(shù)和百粒質量主要通過直接作用對產量產生影響，其直接通徑系數(shù)分別為0.912和0.575，單株粒數(shù)對產量的直接作用較大；間接通徑系數(shù)分別為-0.094和-0.150，試驗中百粒質量通過單株粒數(shù)對產量產生的負向間接作用較大，單株粒數(shù)和百粒質量間存在著相互制約的關系。澳大利亞品種（系）的單株粒數(shù)主要通過正向的直接作用對產量產生影響，通過百粒質量對產量有一定的負向間接作用（-0.130），但綜合產量仍然顯著增加（0.938 3**）；而百粒質量對產量的直接通徑系數(shù)為0.360，通過單株粒數(shù)對產量產生影響的間接通徑系數(shù)為-0.384，間接作用微大于直接作用，但綜合產量沒有顯著變化，有減小的趨勢（-0.024 2）。

3討論與結論

（1）相關分析中各性狀與產量的相關性如下：x1（單株粒數(shù)）>x2（莢粒數(shù)）>x3（百粒質量）。除產量之外，各性狀之間也存在相關性，因此，每個性狀對產量的影響還受到另外其他因素的干擾，關系較復雜，是一個綜合的結果，不能單純根據(jù)簡單相關的結果判斷產量與各性狀的真實關系。偏相關分析的結果為單株粒數(shù)x1>百粒質量x3>莢粒數(shù)x2，莢粒數(shù)對產量的影響最小，甚至在以澳大利亞和印度品種（系）為統(tǒng)計對象時，莢粒數(shù)對產量無顯著影響。通徑分析表明，所有品種（系）中，單株莢數(shù)和百粒質量對產量的貢獻最大，主要通過直接效應對其產生影響，莢粒數(shù)對產量的直接貢獻很小，主要通過單株莢數(shù)間接地對產量施加正向影響。兩種方法均表明，對產量真正有顯著影響的性狀主要有2個，單株粒數(shù)和百粒質量，對鷹嘴豆產量具有決定性作用，這是3個不同統(tǒng)計對象的共同之處。因此，單株粒數(shù)和百粒質量可作為快速篩選高產鷹嘴豆種質的最主要指標。

（2）以所有品種（系）、澳大利亞品種（系）以及印度品種（系）為統(tǒng)計對象，相關分析和偏相關分析均表明，單株粒數(shù)和百粒質量呈負相關，這一結果在通徑分析中也得到了證明，單株粒數(shù)和百粒質量分別通過彼此對產量間接地產生負向效應，3個不同的分析方法結果一致，說明在同一株上同時獲得多粒和大粒比較困難，在培育鷹嘴豆品種時，可選擇增加單株的粒數(shù)進而提高單株粒重或通過選擇大粒品種來提高單株粒重的途徑來實現(xiàn)。鷹嘴豆根據(jù)籽粒大小、性狀和顏色，主要分為兩種類型即迪西和卡布里，迪西種子小，顏色暗，有棱角，卡布里種子大，米黃色，形如鷹頭[22]。因此，可通過選擇大粒的卡布里類型或選擇小粒、單株粒數(shù)較多的迪西類型來提高籽粒產量。消費者更喜歡大籽粒的卡布里類型用于制作糕點，沙拉以及可口的餐點，其市場價格是迪西類型的3倍[23]，但與迪西類型相比，卡布里類型對生物或非生物脅迫的抗逆性較差，導致其種植面積較小[24]，因此，在鷹嘴豆未來的育種工作中，培育抗生物或非生物脅迫的卡布里類型具有很大的產量升值空間和市場潛力。

（3）在以所有品種（系）和印度品種（系）為統(tǒng)計對象時，百粒質量與產量呈正相關，而在澳大利亞品種（系）中，百粒質量與產量的關系為負相關，得出的結論不同。李瑩[25]在研究大豆產量構成因素時證明，這與取材多少，百粒質量大小都有關系，選取材料的百粒質量較小，則百粒質量與產量呈正相關，選取材料的百粒質量較大，則百粒質量與產量呈負相關，說明隨著百粒質量的增加，產量增加，但也有一定的限度，超過這個限度，產量反而降低。而本研究中選取的澳大利亞品種（系）多為卡布里類型（種子較大）。

（4）秦代紅等[26]認為，在進行偏相關分析時，如果所考察的性狀較少，會影響結果的準確性，使一些本來不顯著的性狀變得顯著，或使本來顯著的性狀降成不顯著的性狀。而此次研究中，雖然選取的性狀較少，但剩余因子效應e均在0.1以下，說明試驗研究選取的性狀是影響產量的主要因素，分析結果具有一定的代表性，但性狀太少也會增大一些性狀對產量的決定度[26]，從而產生誤差。因此，為了更全面的反應各個因素對產量的影響因素，還需調查考慮盡可能多的因素，盡量減小誤差。

（5）引種試驗中，從15個品種（系）中選育出了2個高產的鷹嘴豆品種（系），ICCV 96853和ICCV 96852。在對品種（系）進行分析時，單獨對澳大利亞品種（系）和印度品種（系）進行了分析，因其品種（系）數(shù)量較少（分別為6個品種（系）和9個品種（系）），故所得分析結果不一定全面。

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