飼用大豆品種耐蔭性鑒定指標(biāo)篩選及綜合評(píng)價(jià)

宋麗君 聶曉玉 何磊磊 蒯 婕 楊 華 郭安國 黃俊生 傅廷棟 汪 波,* 周廣生

飼用大豆品種耐蔭性鑒定指標(biāo)篩選及綜合評(píng)價(jià)

宋麗君1聶曉玉1何磊磊1蒯 婕1楊 華2郭安國3黃俊生4傅廷棟1汪 波1,*周廣生1

1華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科技學(xué)院 / 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長江中游作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖北武漢 430070;2湖北省畜禽育種中心, 湖北武漢 430070;3湖北省農(nóng)業(yè)事業(yè)發(fā)展中心, 湖北武漢 430064;4建始縣畜牧技術(shù)推廣站, 湖北建始 445300

飼料玉米與大豆間作, 可直接提高飼料的蛋白質(zhì)產(chǎn)量, 耐蔭大豆品種的選用尤為關(guān)鍵。本研究選取不同基因型大豆, 設(shè)置大豆和玉米間作、大豆單作, 及大豆苗期、分枝期、開花結(jié)莢期遮光等5個(gè)處理, 于鼓粒期調(diào)查生物量、形態(tài)及含氮量等指標(biāo), 用各指標(biāo)耐蔭系數(shù)衡量各供試品種單項(xiàng)指標(biāo)耐蔭性, 用主成分分析法對(duì)各品種耐蔭性綜合評(píng)價(jià), 并利用逐步回歸分析法, 篩選出關(guān)鍵生育期遮光處理后的少數(shù)幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo), 預(yù)測大豆品種耐蔭性, 簡化篩選方法。結(jié)果表明, 飼料大豆與玉米間作模式下, 不同大豆品種的耐蔭性存在明顯差異; 各大豆品種的耐蔭性與大豆開花結(jié)莢期遮光處理下的耐蔭性呈顯著正相關(guān), 可利用開花結(jié)莢期遮光處理來簡便快速篩選適宜于與玉米間作的飼料大豆品種; 根據(jù)開花結(jié)莢期遮光處理下的耐蔭性綜合評(píng)價(jià), 將供試品種聚類為3類, 結(jié)果與玉米間作大豆的耐蔭性高度吻合; 利用建立的回歸方程對(duì)供試品種耐蔭性進(jìn)行預(yù)測, 結(jié)果與綜合評(píng)價(jià)值()高度一致。說明利用開花結(jié)莢期遮光處理后少數(shù)幾個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)耐蔭系數(shù)建立的回歸方程, 可用于玉米間作大豆模式下耐蔭材料的快速評(píng)價(jià)與篩選。

間作; 飼料大豆; 耐蔭性; 綜合評(píng)價(jià)

青貯飼料具有營養(yǎng)豐富、適口性好、消化率高的特點(diǎn)[1], 隨著我國畜牧業(yè)的發(fā)展, 需求量驟增[2]。飼料玉米木質(zhì)素含量低、干物質(zhì)產(chǎn)量大, 是我國主要的青貯飼料。但其粗蛋白含量低[3], 需額外添加, 加劇了我國飼料蛋白質(zhì)供給矛盾[4], 近年我國大豆年進(jìn)口量達(dá)9000萬噸左右[5]; 且玉米為耗地作物, 長期種植地力下降明顯。玉米間作大豆是我國常見的間作模式, 具有光能利用率、養(yǎng)分利用率、土地當(dāng)量比高、養(yǎng)地效果明顯及經(jīng)濟(jì)生態(tài)效益顯著的優(yōu)點(diǎn)。同樣, 飼料玉米與大豆間作模式, 不僅能增加青貯飼料的粗蛋白含量及飼草產(chǎn)量[6-7], 還可利用大豆的固氮作用, 培肥地力, 減少化肥施用。

飼料玉米與大豆間作模式下, 耐蔭大豆品種的選用尤為重要。大豆是喜光作物[8], 在玉米間作大豆系統(tǒng)中, 大豆冠層可利用光能減少[9]。與單作相比, 間作大豆株高增加、主莖長度增加、主莖節(jié)數(shù)減少、葉片數(shù)減少、葉片厚度降低、分枝數(shù)減少[10-13], 葉綠素/的比值降低[14], 功能葉中硝酸還原酶(nitrate reductase, NR)的活性和谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase, GS)活性降低[15], 導(dǎo)致生物量降低[10]。在整株生物量減少的基礎(chǔ)上, 莖干重占整株干重的比例增加, 莢果干重所占的比例減少[16], 但不同品種反應(yīng)程度不盡相同。

間作模式下, 大豆形態(tài)生理的變化導(dǎo)致大豆生物量降低、莖稈易倒伏, 飼料產(chǎn)量減少[17]。選用耐蔭大豆品種可降低因間作導(dǎo)致的不利影響。大豆耐蔭性與基因型密切相關(guān), 用單一指標(biāo)判斷耐蔭性存在片面性[18]。學(xué)者對(duì)大豆耐蔭性綜合鑒定進(jìn)行了大量研究, 用單個(gè)指標(biāo)的耐蔭系數(shù)進(jìn)行主成分分析和隸屬函數(shù)值分析, 建立了耐蔭性綜合評(píng)價(jià)體系[18-20]。前人研究表明, 30%遮光度適用于評(píng)價(jià)大豆耐蔭性[21], 且不同生育時(shí)期耐蔭性存在差異[22]。

運(yùn)用玉米間作遮光篩選耐蔭大豆材料, 存在過程繁雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率不高等問題; 且前人研究均聚焦于以收獲籽粒產(chǎn)量為目的耐蔭性綜合評(píng)價(jià), 基于飼料大豆耐蔭性的鑒定與評(píng)價(jià)尚不多見。基于此, 本研究選取不同基因型大豆品種, 進(jìn)行玉米–大豆間作和大豆不同生育期遮光試驗(yàn), 測定大豆鼓粒期生物量、形態(tài)及含氮量等指標(biāo), 用各指標(biāo)耐蔭系數(shù)衡量各材料單項(xiàng)指標(biāo)耐蔭性, 用主成分分析法綜合評(píng)價(jià)各品種的耐蔭性, 并利用逐步回歸分析法, 篩選出關(guān)鍵生育期遮光處理后的少數(shù)幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo), 用于準(zhǔn)確評(píng)價(jià)以收獲飼料為目的大豆品種的耐蔭性, 簡化耐蔭飼料大豆品種的篩選方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2017年對(duì)不同大豆材料耐蔭性進(jìn)行初步評(píng)價(jià)篩選, 2018年和2019年選取8個(gè)和12個(gè)生育期相近且耐蔭性有差異的大豆品種(材料)作為供試材料, 具體見表1; 青貯玉米品種選用雅玉青貯8號(hào)。

表1 大豆供試材料

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)和土壤狀況

試驗(yàn)在華中農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地(30.52°N, 114.31°E)進(jìn)行。前茬為油菜, 2018年土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為46.2 mg kg-1、15.2 mg kg-1、143.7 mg kg-1; 2019年土壤上述指標(biāo)分別為48.2 mg kg-1、16.3 mg kg-1、146.5 mg kg-1。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì), 以大豆單作(CK)、大豆和玉米間作(I)、大豆苗期遮光(T1)、大豆分枝期遮光(T2)、大豆開花結(jié)莢期遮光(T3) 5個(gè)關(guān)鍵生育期全程遮陰處理為主區(qū); 各大豆品種(材料)為副區(qū), 3次重復(fù)。小區(qū)面積12 m2(2 m×6 m), 種植模式圖見圖1。玉米、大豆同時(shí)播種, 大豆株距10 cm, 玉米株距30 cm。采用3層白色60目尼龍網(wǎng)遮光(遮光約為30%)。肥料用量均為基施600 kg hm-2復(fù)合肥(15-15- 15), 其他管理同常規(guī)。

1.4 測定項(xiàng)目和方法

1.4.1 形態(tài)指標(biāo)及生物量測定 大豆鼓粒期, 各小區(qū)隨機(jī)選取6株植株, 采用LI-3100C測定株高、莖粗、節(jié)間數(shù)、分枝數(shù)及葉面積指標(biāo)后, 將植株莖、葉、豆莢分別裝紙袋后于105℃下殺青30 min后, 在80℃烘干至恒重, 得各器官干物質(zhì)重。

1.4.2 各器官含氮量及粗蛋白含量測定 烘干的莖、葉、豆莢粉碎后, 過40目篩后, 用凱氏定氮法[23](Hanon K9860)測定大豆各器官的含氮量, 計(jì)算粗蛋白含量。

1.4.3 葉片可溶性糖和可溶性蛋白含量測定 分別用蒽酮比色法[24]、考馬斯亮藍(lán)法[24]測定可溶性糖及可溶性蛋白含量。

1.5 耐蔭性綜合評(píng)價(jià)方法

1.6 數(shù)據(jù)分析及作圖

運(yùn)用Microsoft Excel 2016整理數(shù)據(jù); 運(yùn)用R Studio 3.5.1分析數(shù)據(jù)及作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理各單項(xiàng)指標(biāo)的耐蔭系數(shù)

由表2、表3可知, 與對(duì)照相比, 各大豆材料在間作條件下的鼓粒期株高、葉片氮含量均上升(STC>1), 地上部干重、比葉重、單株粗蛋白產(chǎn)量、莖稈含氮量、葉片可溶性糖含量下降(STC<1); 其余性狀如葉面積、葉片可溶性蛋白含量等在各材料間的變化規(guī)律不一致; 此外, 相同大豆材料各單項(xiàng)指標(biāo)的變化幅度不同, 用單一指標(biāo)耐蔭系數(shù)評(píng)價(jià)大豆的耐蔭性并不準(zhǔn)確。

與對(duì)照相比, 苗期遮光后, 各大豆材料鼓粒期地上部干重、株高、莖粗、節(jié)間數(shù)均上升(STC>1), 葉片中可溶性蛋白含量則下降(STC<1), 其余性狀在各材料間的規(guī)律不一致; 分枝期遮光后, 鼓粒期各性狀在各材料間的變化規(guī)律不一致; 開花結(jié)莢期遮光后, 不同大豆材料鼓粒期豆莢氮含量均上升(STC>1), 地上部干重、莖粗、單株粗蛋白產(chǎn)量、葉片中可溶性糖含量則下降(STC<1), 其余性狀在各材料間的變化規(guī)律不盡相同。

通過對(duì)大豆間作模式下14個(gè)形態(tài)、生理指標(biāo)STC相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn), 各指標(biāo)間均有不同程度的相關(guān)性, 有的相關(guān)性達(dá)顯著或極顯著水平, 說明各指標(biāo)所提供的信息部分重疊(表4)。各單項(xiàng)指標(biāo)在耐蔭性評(píng)價(jià)中所起的作用亦有差異(表2和表3), 表明耐蔭性是一個(gè)復(fù)雜的綜合性狀, 直接利用各單項(xiàng)指標(biāo)不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)大豆耐蔭性。因此, 為彌補(bǔ)單項(xiàng)指標(biāo)的不足, 需利用多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

表2 各處理下大豆材料鼓粒期各單項(xiàng)指標(biāo)耐蔭系數(shù)(2018年)

DW: 地上部干重; PH: 株高; SD: 莖粗; IN: 節(jié)間數(shù); BN: 分枝數(shù); LA: 單株葉面積; SLW: 比葉重; CPY: 單株粗蛋白產(chǎn)量; CPC: 地上部粗蛋白含量; SNC: 莖稈氮含量; LNC: 葉片氮含量; PNC: 豆莢氮含量; LSP葉片可溶性蛋白含量; LSS: 葉片可溶性糖含量。I: 大豆和玉米間作; T1: 大豆苗期遮光; T2: 大豆分枝期遮光; T3: 大豆開花結(jié)莢期遮光。

DW: above-ground dry weight; PH: plant height; SD: stalk diameter; IN: internode number; BN: branches number; LA: leaf area; SLW: specific leaf weight; CPY: crude protein yield per plant; CPC: aboveground crude protein content; SNC: stalk nitrogen content; LNC: leaf nitrogen; PNC: pod nitrogen; LSP: leaf soluble protein content; LSS: leaf soluble sugar content. I: soybean intercropping maize; T1: soybean shading at seedling stage; T2: soybean shading at branching stage; T3: soybean shading at flowering and podding stage.

表3 各處理下大豆材料鼓粒期各單項(xiàng)指標(biāo)耐蔭系數(shù)(2019年)

縮寫同表2。Abbreviations are the same as those given in Table 2.

表4 玉米間作大豆模式下各大豆材料鼓粒期各指標(biāo)相關(guān)矩陣(2018/2019)

縮寫同表2。*,**分別表示在0.05和0.01水平顯著。表格左下角為2018年各指標(biāo)的相關(guān)系數(shù), 右上角為2019年的相關(guān)系數(shù)。

Abbreviations are the same as those given in Table 2.*and**indicate significant differences at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. The lower left corner of the table is the correlation coefficient of each indicator in 2018, and the upper right corner is the correlation coefficient in 2019.

2.2 主成分分析

對(duì)大豆間作模式下14個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)耐蔭系數(shù)主成分分析。2018年前4個(gè)綜合指標(biāo)累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)0.88 (表5)。這將原來14個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為4個(gè)新的獨(dú)立的綜合指標(biāo), 這4個(gè)代表了原始指標(biāo)88%的信息。第1主成分主要包括株高、分枝數(shù)、比葉重、地上部粗蛋白含量、葉片氮含量及葉片可溶性糖含量; 第2主成分主要包括地上部干重、莖粗、葉面積、單株粗蛋白產(chǎn)量; 第3主成分主要包括節(jié)間數(shù)、豆莢含氮量、葉片可溶性蛋白含; 第4主成分主要包括莖稈含氮量。

表5 玉米間作大豆模式下各綜合指標(biāo)的系數(shù)及貢獻(xiàn)率

縮寫同表2。Abbreviations are the same as those given in Table 2.

2019年前4個(gè)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)0.74 (表5)。第1主成分主要包括地上部干重、莖粗、分枝數(shù)、葉面積、單株粗蛋白產(chǎn)量、豆莢氮含量、葉片可溶性糖含量; 第2主成分主要包括節(jié)間數(shù)、地上部粗蛋白含量、葉片氮含量; 第3主成分主要包括株高、比葉重、莖稈含氮量; 第4主成分主要包括葉片可溶性蛋白含量。

2.3 耐蔭性綜合評(píng)價(jià)

2.3.2 權(quán)重確定 2018年4個(gè)綜合指標(biāo)權(quán)重分別為0.37、0.34、0.20、0.10; 2019年4個(gè)綜合指標(biāo)的權(quán)重分別為0.44、0.30、0.15、0.10 (表6)。

2.3.3 綜合評(píng)價(jià)及分類 根據(jù)耐蔭性綜合評(píng)價(jià)值值對(duì)各參試材料的耐蔭能力進(jìn)行排序(表6)。2018年試驗(yàn)品種中, C08的值最大, 為0.852, 表明間作下其耐蔭性最強(qiáng); C02的值最小, 為0.228, 表明間作下其耐蔭性最弱。2019年的試驗(yàn)品種中, D09的值最大, 為0.828, 表明間作下其耐蔭性最強(qiáng); D02的值最小, 為0.188, 表明間作下其耐蔭性最弱。

根據(jù)間作下耐蔭性綜合評(píng)價(jià)值將2018年的大豆材料聚成3類(圖2), 屬于第I類(強(qiáng)耐蔭)的材料有徐豆14、石豆8號(hào)、天隆1號(hào); 屬于第II類(中度耐蔭)的材料有中豆41、石豆1號(hào)、冀豆17、中豆43; 屬于第III類(不耐蔭)的材料有石豆3號(hào)。2019年的大豆材料(圖2)中, 屬于第I類(強(qiáng)耐蔭)的材料有E8、中二124、E1; 屬于第II類(中度耐蔭)的材料有翠豐、天隆2號(hào)、H5223、H6209; 屬于第III類(不耐蔭) 的材料有E6、黔豆10號(hào)、E4、E5、黔豆11號(hào)。

表6 玉米間作大豆模式下各大豆品種的綜合指標(biāo)值、權(quán)重、u(Xj)和D值

2.4 玉米間作大豆模式的耐蔭性與各遮光處理下的耐蔭性間的聯(lián)系

同樣, 運(yùn)用以上方法計(jì)算各生育時(shí)期遮光處理?xiàng)l件下大豆材料的耐蔭性綜合評(píng)價(jià)值(表7)發(fā)現(xiàn), 不同生育期遮光處理所得的各大豆品種耐蔭性綜合評(píng)價(jià)值存在差異。苗期遮光處理下, C03、D09的值最大, 分別為0.784、0.743; 分枝期遮光處理下, C05、D09的值最大, 分別為0.831、0.712; 開花結(jié)莢期遮光處理下, C08、D09的值最大, 分別為0.779、0.855, 說明不同大豆品種各生育期的耐蔭性差異明顯。

將各大豆材料的間作耐蔭性D值與各生育期遮光的值進(jìn)行相關(guān)分析發(fā)現(xiàn), 2018年, 玉米間作大豆條件下的值與苗期遮光處理、開花結(jié)莢期遮光處理下的值均呈顯著正相關(guān); 2019年, 玉米間作大豆條件下的值與開花結(jié)莢期遮光處理下的值呈顯著正相關(guān)(表8)。由此, 利用開花結(jié)莢期遮光處理?xiàng)l件下的大豆耐蔭性綜合評(píng)價(jià)值可較好地反映玉米間作大豆條件下的大豆耐蔭性綜合評(píng)價(jià)值。

表7 各處理下各參試材料的耐蔭性綜合評(píng)價(jià)值

處理同表2。Treatments are the same as those given in Table 2.

表8 玉米間作大豆模式的耐蔭性與各遮光處理下的耐蔭性D值相關(guān)性分析(2018/2019)

*,**分別表示在0.05和0.01水平顯著。表格左下角為2018年各指標(biāo)的相關(guān)系數(shù), 右上角為2019年的相關(guān)系數(shù)。處理同表2。

*and**indicate significant differences at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. The lower left corner of the table is the correlation coefficient of each indicator in 2018, and the upper right corner is the correlation coefficient in 2019. Treatments are the same as those given in Table 2.

2.5 開花結(jié)莢期耐蔭性評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選

為明確開花結(jié)莢期遮光處理下各測定指標(biāo)與間作條件下大豆品種耐蔭性間的關(guān)系, 篩選可靠有效耐蔭性鑒定指標(biāo), 建立可用于玉米間作大豆條件下耐蔭性評(píng)價(jià)模型, 簡化指標(biāo), 玉米間作大豆條件下耐蔭性綜合評(píng)價(jià)值(值)作因變量, 開花結(jié)莢期遮光處理下各單項(xiàng)指標(biāo)的耐蔭系數(shù)作自變量, 進(jìn)行逐步回歸分析[25], 得回歸方程:

2018=1.547-1.191PH+1.129SD-1.178IN+0.291BN+ 0.234LNC (2=0.986,=9.7E-3)

2019=-0.2+0.604LNC (2=0.501,=6E-5)

在14個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)中, 2018年的PH、SD、IN、BN、LNC這5個(gè)指標(biāo)對(duì)大豆耐蔭性有顯著影響, 2019年的LNC這1個(gè)指標(biāo)對(duì)大豆耐蔭性有顯著影響, 間作耐蔭性強(qiáng)的大豆品種在T3處理下LNC較高(表9)。分別用2018年及2019年回歸方程對(duì)2年的20個(gè)大豆材料進(jìn)行預(yù)測, 其預(yù)測值與玉米間作大豆的綜合評(píng)價(jià)值值高度相關(guān)(值分別為0.590、0.772), 均達(dá)極顯著水平。說明用該方程對(duì)玉米間作大豆條件下大豆耐蔭性進(jìn)行預(yù)測效果好。

3 討論

試驗(yàn)指標(biāo)的相對(duì)值比絕對(duì)值更能準(zhǔn)確反映出植物抗逆能力的大小[26], 大豆耐蔭性是植株多系統(tǒng)的綜合生理反應(yīng), 受基因型差異和環(huán)境影響, 僅對(duì)某一個(gè)指標(biāo)進(jìn)行研究有一定的局限性[18]。評(píng)價(jià)大豆耐蔭性, 應(yīng)綜合多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析判斷。對(duì)于綜合評(píng)價(jià), 在作物抗逆性方面多有應(yīng)用[27-29], 在玉米、馬鈴薯、大豆等作物耐蔭性方面也有較多的研究[18,30-31]。前人關(guān)于大豆耐蔭性的研究聚焦于以收獲籽粒產(chǎn)量為目的耐蔭性綜合評(píng)價(jià), 本文側(cè)重點(diǎn)是以收獲飼料產(chǎn)量為目的耐蔭性綜合評(píng)價(jià)。

間作條件下, 大豆植株形態(tài)發(fā)生、氮代謝及分配發(fā)生變化[10-13,15]。前人構(gòu)建以收獲大豆籽粒產(chǎn)量的耐蔭性綜合評(píng)價(jià)模型時(shí), 考慮了大豆植株形態(tài)及產(chǎn)量構(gòu)成等指標(biāo)[18-19]。本研究從植株形態(tài)、粗蛋白含量方面對(duì)間作飼料大豆耐蔭性進(jìn)行綜合分析, 利用主成分分析法將各處理的14個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)換了獨(dú)立的綜合指標(biāo), 進(jìn)一步得到間作下不同大豆材料的耐蔭性綜合評(píng)價(jià)值。通過間作下大豆耐蔭性綜合評(píng)價(jià)值聚類形成的耐蔭性分類。

大豆的耐蔭性與品種基因型密切相關(guān)[18], 同時(shí), 不同生育時(shí)期遮光對(duì)大豆生長產(chǎn)生不同的影響, 耐蔭性存在差異[30]。本試驗(yàn)設(shè)置間作遮光和不同生育時(shí)期遮光, 是為了將大豆各生育時(shí)期的耐蔭性與間作耐蔭性相聯(lián)系, 確定可反映間作遮光的遮光時(shí)期。通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn), 大豆間作耐蔭性綜合評(píng)價(jià)值與開花結(jié)莢期處理下的耐蔭性綜合評(píng)價(jià)值2年均呈顯著正相關(guān)。通過花期遮光處理下大豆耐蔭性綜合評(píng)價(jià)值聚類形成的耐蔭性分類, 與通過間作下大豆耐蔭性綜合評(píng)價(jià)值聚類形成的耐蔭性分類基本一致, 且不同材料的耐蔭性評(píng)價(jià)與前人的報(bào)道基本一致[19,21,32]。本試驗(yàn)2年選用不同的材料, 但結(jié)果基本一致, 進(jìn)一步說明大豆開花結(jié)莢期遮光處理下的耐蔭性可以反映間作條件下大豆的耐蔭性。

表9 聚類結(jié)果中不同耐蔭類型各性狀的表現(xiàn)特征

縮寫同表2。Abbreviations are the same as those given in Table 2.

本研究通過逐步回歸建立了玉米間作條件下大豆耐蔭性評(píng)價(jià)模型。2年的回歸方程包含的指標(biāo)有所差異, 但都包含LNC這個(gè)指標(biāo), 只用這1個(gè)指標(biāo)對(duì)2年的20個(gè)大豆材料的耐蔭性綜合評(píng)價(jià)值進(jìn)行預(yù)測, 所得結(jié)果與綜合評(píng)價(jià)值的相關(guān)系數(shù)為0.590, 達(dá)極顯著水平, 說明LNC這個(gè)指標(biāo)較為穩(wěn)定, 可用于快速鑒定間作大豆材料的耐蔭性; 用PH、SD、IN、BN、LNC這5個(gè)指標(biāo)對(duì)2年的20個(gè)大豆材料的耐蔭性綜合評(píng)價(jià)值進(jìn)行預(yù)測, 所得結(jié)果與實(shí)際值的相關(guān)系數(shù)為0.772, 達(dá)極顯著水平, 相關(guān)系數(shù)增大, 因此在條件允許的情況下, 測定這5個(gè)指標(biāo)更可靠。

本研究發(fā)現(xiàn), 大豆開花結(jié)莢期遮光處理下的耐蔭性可以反映間作條件下大豆的耐蔭性, 可能是因?yàn)殚g作條件下, 大豆開花結(jié)莢期受到玉米的蔭蔽程度更大, 同時(shí)大豆開花結(jié)莢期大豆生長速率最快, 開花結(jié)莢期遮光更能模擬間作下大豆的生長環(huán)境。另一方面, 苗期遮光和分枝期遮光處理下, 大豆遮光解除后, 大豆有一定的補(bǔ)償生長[33], 與間作大豆的生長環(huán)境有較大的區(qū)別, 因此其耐蔭性不能較好地反映間作條件下大豆的耐蔭性。大豆開花結(jié)莢期, 全株葉片平均含氮量是評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)。弱光條件下, 植物根系吸收養(yǎng)分的能力下降[34], 植株地上部整體含氮量下降。在植株整體含氮量下降的情況下, 氮素向莖稈、豆莢中分配減少, 維持葉片中的氮素含量, 是為了增加葉片中的葉綠素含量, 緩和弱光條件下光合速率的降低, 增加干物質(zhì)累積。

4 結(jié)論

通過對(duì)大豆各時(shí)期耐蔭性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn), 飼料大豆玉米間作模式下, 不同大豆品種的耐蔭性存在明顯差異; 各大豆品種的耐蔭性與大豆開花結(jié)莢期遮光處理下的耐蔭性呈顯著正相關(guān), 故可利用開花結(jié)莢期遮光處理來簡便快速篩選適宜于與玉米間作的飼料大豆品種。根據(jù)開花結(jié)莢期遮光處理下的耐蔭性綜合評(píng)價(jià), 將供試品種聚類為3類, 其聚類結(jié)果與玉米間作大豆的耐蔭性高度吻合; 利用建立的回歸方程對(duì)供試品種進(jìn)行預(yù)測, 結(jié)果與綜合評(píng)價(jià)值(D)高度一致, 說明利用花結(jié)莢期遮光處理后少數(shù)幾個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)耐蔭系數(shù)建立的回歸方程, 可用于玉米間作大豆模式下耐蔭材料的快速評(píng)價(jià)與篩選。葉片含氮量是顯著影響大豆開花結(jié)莢期遮光處理下耐蔭性評(píng)價(jià)的單項(xiàng)指標(biāo), 用這個(gè)指標(biāo)建立的回歸方程可快速預(yù)測間作大豆材料的耐蔭性。

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Screening and comprehensive evaluation of shade tolerance of forage soybean varieties

SONG Li-Jun1, NIE Xiao-Yu1, HE Lei-Lei1, KUAI Jie1, YANG Hua2, GUO An-Guo3, HUANG Jun-Sheng4, FU Ting-Dong1, WANG Bo1,*, and ZHOU Guang-Sheng1

1College of Plant Science and Technology of Huazhong Agricultural University / Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology and Cultivation in the middle reaches of Yangtze River, Ministry of Agriculture and Rural Areas, Wuhan 430070, Hubei, China;2Animal Breeding Center of Hubei Province, Wuhan 430070, Hubei, China;3Agricultural Development Center of Hubei Province, Wuhan 430064, Hubei, China;4Animal Husbandry Technology Extension Station of Jianshi County, Jianshi 445300, Hubei, China

Maize intercropped with soybean can significantly increase the protein yield of feed, and the selection of shade tolerant soybean varieties is particularly important. In this study, five treatments including soybean intercropped with maize, monocropping, shading at seedling stage, shading at branching stage, shading at flowering and podding stage were conducted. The biomass, morphology, and nitrogen content were investigated at filling stage among the treatments. The shade tolerance coefficient (STC) of each index was used to measure the shade tolerance of each tested variety. A few key indexes at key growth stages under shading were screened out by stepwise regression analysis to predict the shade tolerance of soybean varieties, which could be used to simplify the screening protocol. The results showed that there were significant differences of shade tolerance between soybean varieties under intercropping. Shade tolerance of shading at flowering and podding stages was positive correlation to shade tolerance of intercropping. Thus, the treatment of shading at flowering and podding stages could be used to screen out feed soybean varieties suitable for intercropping with maize. According to the comprehensive evaluation of shade tolerance under shading at flowering and podding stages, the varieties used in this study were clustered into three groups, and the results were highly consistent with the shade tolerance of intercropped with maize. The regression equation was used to predict the shade tolerance of the tested varieties, and the results of which were highly consistent with the comprehensive evaluation values (-values). These results suggested that the regression equation established by STC of a few indexes at flowering and podding stages could be used for rapid evaluation and screening of shade tolerant materials under intercropped with maize.

intercropping; feed soybean; shade tolerance; comprehensive evaluation

10.3724/SP.J.1006.2021.04149

本研究由國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“大田經(jīng)濟(jì)作物優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)的生理基礎(chǔ)與調(diào)控”(2018YFD1000900), 湖北省技術(shù)創(chuàng)新專項(xiàng)重大項(xiàng)目(2017ABA064)和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目(2662017JC005)資助。

This study was supported by the National Key Research and Development Program of China “Physiological Basis and Agronomic Management for High-quality and High-yield of Field Cash Crops” (2018YFD1000900), the Technological Innovation?Major?Project of the Science and Technology Department of Hubei Province (2017ABA064), and the Fundamental Research Funds for the Central Universities (2662017JC005).

汪波, E-mail: wangbo@mail.hzau.edu.cn

E-mail: 2911128276@qq.com

2020-07-07;

2021-01-21;

2021-02-20.

URL: https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20210220.1406.006.html