陜西省夏大豆產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的通徑及灰色關(guān)聯(lián)度分析

茍升學(xué)，肖金平

(陜西省雜交油菜研究中心/國家油料作物改良中心 陜西分中心，陜西 楊凌 712100)

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陜西省夏大豆產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的通徑及灰色關(guān)聯(lián)度分析

茍升學(xué)，肖金平

(陜西省雜交油菜研究中心/國家油料作物改良中心 陜西分中心，陜西 楊凌 712100)

為了研究陜西省關(guān)中地區(qū)大豆主要農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的影響，以陜西夏播大豆的16個品種(系)為試驗材料，通過大田試驗，應(yīng)用通徑和灰色關(guān)聯(lián)度分析的方法對與產(chǎn)量相關(guān)的農(nóng)藝性狀進(jìn)行了主次關(guān)系的分析。通徑分析結(jié)果表明:大豆主要農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率大小依次為單株粒重>單株粒數(shù)>百粒重>單株莢數(shù)>株高>單莢粒數(shù)>結(jié)莢高度?；疑P(guān)聯(lián)度分析表明:大豆主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量灰色關(guān)聯(lián)度依次為單株粒重>單株粒數(shù)>單株莢數(shù)>株高>百粒重>有效分枝數(shù)>生育期>結(jié)莢高度>單莢粒數(shù)。通過兩種不同分析方法，單株粒重、單株粒數(shù)和株高被認(rèn)定為影響大豆高產(chǎn)最為重要的農(nóng)藝性狀。

大豆；產(chǎn)量；主要農(nóng)藝性狀；通徑分析；灰色關(guān)聯(lián)度分析

由于我國南北緯度跨度大，大豆不同的試驗群體、栽培生態(tài)區(qū)的研究結(jié)果差異很大，選育的品種也各有特點[6]。黃淮海地區(qū)是我國夏大豆的主產(chǎn)區(qū)，產(chǎn)量占全國大豆總產(chǎn)量的30%左右[7]。明確大豆農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量影響的主次關(guān)系，對于進(jìn)一步指導(dǎo)大豆育種工作，選育優(yōu)良高產(chǎn)品種具有重要的意義。雖然，前人對黃淮海部分地區(qū)(如河南[1]和山東[3]等)的夏大豆產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，但是對于它在陜西關(guān)中種植區(qū)的產(chǎn)量與相關(guān)農(nóng)藝性狀之間的關(guān)系報道較少。通徑分析法和灰色關(guān)聯(lián)度分析法都可用來分析多數(shù)農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的影響，但同時利用這兩種分析方法開展大豆主要農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量影響的對比研究還較少。因此，本文利用通徑分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析方法，對陜西關(guān)中地區(qū)夏播大豆產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀之間的主次關(guān)系進(jìn)行了探討，比較了陜西關(guān)中地區(qū)不同大豆品種(系)的產(chǎn)量構(gòu)成因素，確定了大豆高產(chǎn)育種方向，旨在為陜西關(guān)中地區(qū)夏播大豆高產(chǎn)新品種選育和栽培改良提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗材料與試驗地點

試驗材料來源于陜西省2008～2009連續(xù)兩年的大豆區(qū)域試驗品種(系)(表1)。試驗地點為陜西省大荔縣雜交油菜研究中心試驗田，該試驗地位于東經(jīng)109°43′～110°19′，北緯34°36′～35°02′，年降雨量514。試驗田地勢平坦，排灌方便，土壤為粘土，肥力均勻且水平較高，5年內(nèi)未種過豆科作物。

表1　供試大豆品種(系)編號及名稱

1.2試驗設(shè)計與田間管理

試驗設(shè)計采取隨機(jī)區(qū)組排列，行長6 m，行距0.4 m，每區(qū)種植6行，株距0.1 m，小區(qū)面積14.4 m2，每個品種(系)3次重復(fù)，種植密度25.05萬株/hm2。施基肥磷酸二銨187.5 kg/hm2、尿素75 kg/hm2，隨后旋耕兩遍，人工整平；等距點播，每穴兩粒，并進(jìn)行中耕、除草和病蟲害防治。10月大豆成熟時，每個品種收獲1個小區(qū)，并進(jìn)行人工脫粒、曬干，按小區(qū)統(tǒng)計產(chǎn)量。

1.3試驗記錄項目

大豆成熟時，在試驗品種每個重復(fù)小區(qū)的中間行隨機(jī)選取10株進(jìn)行考種?？挤N性狀主要包括：株高、結(jié)莢高度、有效分枝數(shù)、單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重和小區(qū)產(chǎn)量。全程統(tǒng)計生育期。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

利用Microsoft Excel軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，用DPS分析軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行通徑分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析。

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2　結(jié)果與分析

2.1不同大豆品種(系)農(nóng)藝性狀表型分析

大豆農(nóng)藝性狀表現(xiàn)和小區(qū)產(chǎn)量如表2所示，小區(qū)產(chǎn)量平均為4.4 kg，變異系數(shù)為11.3%，產(chǎn)量最高的是秦豆8號，為5.4 kg，最低的是F90和鄭豆04023，均為3.7 kg；單株粒重平均為16.6 g，變異系數(shù)為16.3%，單株粒重最高的是秦豆8號(20.4 g)，最低的是高豆2號(12.8 g)；各品種的百粒重平均為18.9 g，變異系數(shù)為13.8%，最高的是豫豆29(22.3 g)，最低的是F90(12.9 g)；單株莢數(shù)平均為43.1個，最多的為豫豆29(52.2個)，最少的為鄭豆04023和高豆2號，皆為32.9個；單莢粒數(shù)平均為2.1個，最多的是鄭豆04023和高豆2001，都為2.7個/莢；單株粒數(shù)平均為89.2個，秦豆8號的單株粒數(shù)最多，為107.6個，高豆2號的單株粒數(shù)最少，為72.4個；各品種株高平均為62.5 cm，其中21A-03的株高最高，為86.9 cm，99E218的株高最低，為27.6 cm；結(jié)莢高度平均為14.4 cm，最高的是拂藍(lán)克，為23.8 cm，最低的是99E218和高豆2000，皆為7.1 cm；有效分枝平均為2.4個，最多的是豫豆29，為5.9個，最少的是99E218和拂藍(lán)克，皆為1.4個。生育期平均為107.7 d，F(xiàn)90的生育期最長，為118 d，黃矮豐的生育期最短，為103 d。

在觀測的性狀中，變異系數(shù)最大的是有效分枝數(shù)(41.9%)，其次為結(jié)莢高度(38.3%)，最小的為生育期(4.1%)。因此，從變異系數(shù)來看，各個品種的生育期差異不大，而有效分枝的變異系數(shù)最大，表明供試品種的有效分枝變異豐富，而其它性狀變異介于這兩個性狀之間。有效分枝、結(jié)莢高度和株高的變異系數(shù)較大，可通過品種改良和栽培措施等方法，使這些性狀得到有效提高。生育期的變異系數(shù)最小，表明通過品種改良和栽培措施來獲得理想生育期的難度較大。

2.2大豆主要農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量影響的通徑分析

利用通徑分析的方法，大豆主要農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量影響的分析結(jié)果見表3。各相關(guān)農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)大小依次為單株粒重(1.718)>單株粒數(shù)(1.572)>結(jié)莢高度(0.411)>有效分枝數(shù)(0.277)>株高(0.214)>生育期(-0.401)>百粒重(-0.769)>單莢粒數(shù)(-1.583)>單株莢數(shù)(-2.604)，說明單株粒重和單株粒數(shù)對產(chǎn)量的影響較大；生育期和百粒重對大豆產(chǎn)量的通徑系數(shù)為負(fù)值，表明這兩個性狀對產(chǎn)量的負(fù)向效應(yīng)比較明顯。

通過對大豆產(chǎn)量的通徑分析，各主要性狀對產(chǎn)量的影響不同，并且彼此相互制約，如單株粒重對產(chǎn)量的作用最大，但是這些又被百粒重、單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)、株高、結(jié)莢高度和生育期的間接負(fù)向效應(yīng)削弱。各農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)從大到小依次為單株粒重(0.564)、單株粒數(shù)(0.387)、百粒重(0.293)、單株莢數(shù)(0.258)、株高(0.182)、單莢粒數(shù)(0.091)和結(jié)莢高度(0.056)。這也進(jìn)一步說明構(gòu)成大豆產(chǎn)量的主要因素為單株粒重、單株粒數(shù)、百粒重和單株莢數(shù)。因此，在對大豆單株產(chǎn)量進(jìn)行選擇時，還應(yīng)該兼顧產(chǎn)量構(gòu)成的其它相關(guān)性狀，選擇綜合性狀較好的品系。

表2　大豆品種(系)主要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)及變異分析

表3　大豆主要農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的通徑分析結(jié)果

2.3大豆主要農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量影響的灰色關(guān)聯(lián)分析

將供試材料的產(chǎn)量及相關(guān)農(nóng)藝性狀視為1個灰色系統(tǒng)，設(shè)產(chǎn)量為參考數(shù)列X0；單株粒重、百粒重、單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)、單株粒數(shù)、株高、結(jié)莢高度、有效分枝數(shù)、生育期分別設(shè)為比較數(shù)列，依次為X1～X9。由于各個性狀因素量綱不一致，因此需要對表2中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)如表4所示。

通過主要農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量影響的灰色關(guān)聯(lián)度分析(表5)，9個主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度大小分別是r1=0.771、r2=0.763、r3=0.749、r4=0.730、r5=0.724、r6=0.704、r7=0.698、r8=0.684、r9=0.672。綜合以上灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果，大豆主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度大小依次為單株粒重>單株粒數(shù)>單株莢數(shù)>株高>百粒重>有效分枝數(shù)>生育期>結(jié)莢高度>單莢粒數(shù)。根據(jù)關(guān)聯(lián)度分析原則，關(guān)聯(lián)度大的數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)系最為密切，關(guān)聯(lián)度小的數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)系較遠(yuǎn)。由此可知，單株粒重對大豆產(chǎn)量的影響最大；其次為單株莢數(shù)、株高、百粒重；對大豆產(chǎn)量影響中等的是有效分枝數(shù)和生育期；影響較小的是結(jié)莢高度和單莢粒數(shù)。因此，在高產(chǎn)大豆品種的選育過程中，首先要選育單株粒重高的大豆品系，其次通過合理密植和栽培技術(shù)提高單株的有效莢數(shù)，增加百粒重和株高同樣對產(chǎn)量具有重要的促進(jìn)作用。

3　結(jié)論與討論

大豆產(chǎn)量是眾多相關(guān)農(nóng)藝性狀的綜合表達(dá)，這些相關(guān)性狀無論是在栽培措施的管理上，還是在育種目標(biāo)性狀的選擇上，都難以準(zhǔn)確把握。同時，大豆產(chǎn)量性狀是受多基因控制的數(shù)量性狀[8]，且遺傳力低，難以直接選擇出高產(chǎn)材料或品系。許多研究人員已對大豆高產(chǎn)品種選育進(jìn)行相關(guān)研究[9-10]，發(fā)現(xiàn)在一定株型和種植密度范圍的前提下，大豆產(chǎn)量主要取決于單株粒重[11-12]。雖然不少研究人員采用相關(guān)性分析和回歸分析對大豆產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析[13-16]，但是這些分析方法要求樣本容量較大，應(yīng)用起來較為困難，并且研究結(jié)果也不盡一致。而通徑分析和灰色關(guān)聯(lián)分析方法具有要求樣本數(shù)量少、分析方法簡單及結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點，近年來該方法已在大豆等作物的遺傳育種中被廣泛應(yīng)用[13,17-19]。

表4　大豆品種主要性狀原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

表5　大豆主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量間的灰色關(guān)聯(lián)度系數(shù)及關(guān)聯(lián)度

通徑分析主要是通過自變數(shù)相互之間的關(guān)系去分析，而灰色關(guān)聯(lián)分析主要是將自變數(shù)按照獨立的因素區(qū)別對待[7]，因此，通徑分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析法在確定自變數(shù)相對重要性上的內(nèi)涵是不同的，只有兩種不同分析方法的有效結(jié)合才能更為全面地分析問題。本文同時利用通徑分析和灰色關(guān)聯(lián)分析對大豆主要農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量影響的主次關(guān)系進(jìn)行研究分析，通過通徑分析發(fā)現(xiàn)，各相關(guān)農(nóng)藝性狀中對大豆產(chǎn)量直接正向影響較大的是單株粒重和單株粒數(shù)，其次為結(jié)莢高度、有效分枝數(shù)和株高；對產(chǎn)量的負(fù)向影響較大的是生育期和百粒重。這與韓秉進(jìn)等[11]認(rèn)為百粒重對大豆產(chǎn)量提高的貢獻(xiàn)較小的結(jié)論基本一致。同時，本研究發(fā)現(xiàn)構(gòu)成大豆產(chǎn)量的主要因素為單株粒重、單株粒數(shù)、百粒重和單株莢數(shù)，這也與前人研究大豆產(chǎn)量構(gòu)成因素的結(jié)論[2]一致。

灰色關(guān)聯(lián)度分析表明，單株粒重、單株粒數(shù)、單株莢數(shù)、株高、百粒重和有效分枝數(shù)與大豆產(chǎn)量間關(guān)聯(lián)度較高，說明大豆產(chǎn)量主要由單株粒重、單株粒數(shù)、單株莢數(shù)、株高和百粒重構(gòu)成。兩種分析方法相比較，通徑分析得到的直接貢獻(xiàn)率大小及次序與灰色關(guān)聯(lián)分析得到的關(guān)聯(lián)度次序有所不同，但是兩種分析方法均得出單株粒重、單株粒數(shù)和株高是大豆產(chǎn)量提高最為重要的3個性狀。這與前人的研究結(jié)果基本一致，如張海泉等[20]利用多種分析方法對10個大豆品種的23個性狀進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)株高與產(chǎn)量的關(guān)系最為密切；謝皓等[3]發(fā)現(xiàn)大豆單株產(chǎn)量與株高和單株粒數(shù)的遺傳相關(guān)性較大。然而，可能是由于大豆種植在不同生態(tài)區(qū)域，種植群體以及研究方法不同，一些研究結(jié)果不盡一致，如靜廣利等[21]研究認(rèn)為株高主要通過生育期、有效分枝等其它農(nóng)藝性狀實現(xiàn)對產(chǎn)量的間接影響；趙劍鋒認(rèn)為大豆產(chǎn)量構(gòu)成因素中單株莢數(shù)與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)性最高；韓秉進(jìn)[11]和童燕[22]研究認(rèn)為大豆株高性狀對產(chǎn)量的影響較??；郝瑞蓮等[23]研究認(rèn)為單株粒重和株高對夏播大豆產(chǎn)量的影響較大。

大豆產(chǎn)量的形成是眾多相關(guān)農(nóng)藝性狀綜合作用的結(jié)果，本文通過通徑和灰色關(guān)聯(lián)度統(tǒng)計分析方法研究大豆主要農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的影響，明確了各農(nóng)藝性狀對大豆產(chǎn)量影響的主次關(guān)系，確定單株粒重、單株粒數(shù)和株高為大豆產(chǎn)量的主要影響因子，通過改良這幾個主要農(nóng)藝性狀可有效提高大豆產(chǎn)量。因此，該研究結(jié)果在一定程度上可為高產(chǎn)大豆品種選育和改良提供重要的理論基礎(chǔ)和參考依據(jù)。

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(責(zé)任編輯：許晶晶)

Analysis of Path Coefficient and Grey Relational Degree between Yield and Main Agronomic Traits of Summer Soybean in Shaanxi Province

GOU Sheng-xue, XIAO Jin-ping

(Hybrid Rapeseed Research Center of Shaanxi Province / Shaanxi Branch/National Center for Oil Crops Genetic Improvement, Yangling 712100, China)

In order to explore the effects of main agronomic traits on yield of soybean in Guanzhong area of Shaanxi province, we used path coefficient analysis (PCA) and grey relational degree analysis (GRA) to analyze the relationships between main agronomic traits and seed yield of 16 summer soybean varieties (lines) through field trials. The results of PCA showed that the direct contribution rate of main agronomic traits to yield was ranked as follows: seed weight per plant> seed number per plant> 100-seed weight> pod number per plant> plant height> seed number per pod> height of lowest pod. The results of GRA indicated that the grey relational degree between yield and main agronomic traits had the following order: seed weight per plant> seed number per plant > pod number per plant> plant height>100-seed weight> number of effective branches> growth and developmental duration> height of lowest pod> seed number per pod. According to the results of PCA and GRA, seed weight per plant, seed number per plant, and plant height were considered as the most important agronomic traits for the high yield of summer soybean.

Soybean; Seed yield; Main agronomic traits; Path coefficient analysis; Grey relational degree analysis

2016-04-05

陜西省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新與攻關(guān)項目(2015NY083)。

茍升學(xué)，副研究員，主要從事大豆品種選育及栽培技術(shù)研究。

S52

A

1001-8581(2016)09-0018-05