黃淮海夏大豆不同年份、地點(diǎn)的產(chǎn)量差異分析

喬羽佳 衛(wèi) 玲 肖俊紅 劉 博 楊海峰 段學(xué)艷

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所，041000，山西臨汾）

大豆[Glycine max(L.)Merr.]原產(chǎn)于我國，種植歷史悠久。大豆因含有豐富的蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、生物活性物質(zhì)異黃酮和皂苷等，成為人們生活中不可或缺的糧食和油料作物。20世紀(jì)90年代前，我國是大豆主要的生產(chǎn)國和出口國之一，但自1996年以后，我國從凈出口國變?yōu)閮暨M(jìn)口國[1]，2020年大豆進(jìn)口量已超過1億t。大豆單產(chǎn)低一直是制約我國大豆生產(chǎn)和發(fā)展的重要因素。黃淮海夏大豆生產(chǎn)區(qū)作為我國大豆的第二大產(chǎn)區(qū)，種植總面積及產(chǎn)量占全國的1/3，在我國大豆生產(chǎn)中有著舉足輕重的地位[2]。黃淮海夏大豆產(chǎn)區(qū)依據(jù)不同的生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，劃分為北部早熟區(qū)（北片）、中部中早熟區(qū)（中片）和南部中晚熟區(qū)（南片）3個片區(qū)[3]。研究同一片區(qū)內(nèi)大豆產(chǎn)量的影響因素，分析比較年份、地點(diǎn)、品種及互作效應(yīng)間的產(chǎn)量差異，了解環(huán)境和基因型對產(chǎn)量的影響，對提高大豆產(chǎn)量具有重要意義。

對黃淮海夏大豆的研究大多集中在農(nóng)藝性狀[4-6]、光合特性[7]、參試品種適應(yīng)性、穩(wěn)定性評價(jià)[8-10]和栽培措施[11]等方面。近年來，黃淮海地區(qū)育成品種數(shù)量多，品種更新?lián)Q代快，大豆產(chǎn)量有一定的提升，但仍存在單產(chǎn)低的問題。本研究通過對黃淮海夏大豆產(chǎn)區(qū)的區(qū)域試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，探討大豆產(chǎn)量的主要影響因素，為大豆生產(chǎn)和引種利用等方面提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本數(shù)據(jù)來自《2016年大豆國家區(qū)試品種報(bào)告》和《2017年大豆國家區(qū)試品種報(bào)告》。以連續(xù)2年參加黃淮海夏大豆區(qū)域試驗(yàn)的品種為對象，其中北片5個品種，分別為齊黃34、中黃78、中黃74、冀豆19和冀豆12（CK）；中片8個品種，分別為中黃70、洛豆1號、荷豆29、圣豆十號、運(yùn)豆101、石153、冀1309和邯豆5號（CK）；南片11個品種，分為2組，A組分別為HD21116、中黃301、中作 X96058、蒙 01-42、淮 12-13 和中黃 13（CK1），B組分別為濉科8號、徐0117-46、周豆25號、荷豆28和中黃13（CK2）。南片A和B組品種因試點(diǎn)相同作合并分析。各地點(diǎn)的地理位置見表1。

表1 各地點(diǎn)的地理位置Table 1 The geographic locations of each location

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)均采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3個區(qū)組，試驗(yàn)地四周設(shè)置的保護(hù)行（區(qū)）應(yīng)不小于小區(qū)寬度。小區(qū)行長6m，收獲計(jì)產(chǎn)面積均為12m2。北片行距0.5m，中片和南片行距0.4m。經(jīng)計(jì)算北片株距8.9cm，中片和南片株距13.3cm。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用DPS 7.05進(jìn)行方差分析和多重比較（Duncan新復(fù)極差法），SAS 8.0 e進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃淮海夏大豆產(chǎn)量的多因素方差分析

對連續(xù)2年參加黃淮海夏大豆北片、中片和南片區(qū)域試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行了方差分析。由表2可知，除北片年份×品種互作效應(yīng)對大豆產(chǎn)量差異不顯著以外（P＞0.05），其余各片年份、地點(diǎn)、品種及互作效應(yīng)均對大豆產(chǎn)量影響達(dá)極顯著水平（P＜0.01）。中片各地點(diǎn)內(nèi)區(qū)組的大豆產(chǎn)量也存在極顯著性差異（P＜0.01），說明區(qū)域試驗(yàn)中設(shè)置區(qū)組來反映大豆品種的產(chǎn)量差異具有一定的意義。

表2 黃淮海夏大豆產(chǎn)量的多因素方差分析Table 2 Multi-factor variance analysis of summer soybean yield in Huanghuaihai region

參照各因子的平方和占總平方和的百分比可知其貢獻(xiàn)率，北片、中片和南片對大豆產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率略有不同，對貢獻(xiàn)率進(jìn)行排序，北片為地點(diǎn)（57.92%）＞年份×地點(diǎn)（12.62%）＞年份×地點(diǎn)×品種（8.33%）＞地點(diǎn)×品種（6.18%）＞品種（3.85%）＞年份（2.85%）＞年份×品種（0.14%），中片為地點(diǎn)（71.76%）＞年份×地點(diǎn)（8.51%）＞地點(diǎn)×品種（5.60%）＞品種（4.67%）＞年份×地點(diǎn)×品種（2.46%）＞年份×品種（1.33%）＞年份（1.02%），南片為地點(diǎn)（46.91%）＞年份×地點(diǎn)（14.61%）＞地點(diǎn)×品種（14.05%）＞年份×地點(diǎn)×品種（8.67%）＞品種（8.52%）＞年份×品種（1.27%）＞年份（0.71%），可見黃淮海北片、中片和南片地點(diǎn)效應(yīng)的貢獻(xiàn)率最大，接下來是年份×地點(diǎn)和地點(diǎn)×品種的互作效應(yīng)，品種效應(yīng)次之，年份效應(yīng)的貢獻(xiàn)率較小。

續(xù)表2 Table 2(continued)

2.2 黃淮海夏大豆產(chǎn)量的多重比較

對不同地點(diǎn)的大豆平均產(chǎn)量進(jìn)行多重比較。由表3可知，北片平均產(chǎn)量為3307.35kg/hm2，各地點(diǎn)平均產(chǎn)量排序?yàn)楹颖睂帟x＞河北南皮＞北京大興＞河北易縣＞北京昌平＞山東德州＞河北石家莊，除北京昌平和河北易縣產(chǎn)量差異不顯著外，其他地點(diǎn)間差異均顯著，北片河北寧晉達(dá)4069.05kg/hm2，較河北石家莊增加了45.66%。中片平均產(chǎn)量為3107.53kg/hm2，具體表現(xiàn)為河北邯鄲＞河南鄭州＞河南濮陽＞山西臨汾＞山東濰坊＞河南洛陽，中片各地點(diǎn)的平均產(chǎn)量差異均為極顯著（P＜0.01），邯鄲平均產(chǎn)量比洛陽增加了71.67%。南片平均產(chǎn)量為2876.44kg/hm2，具體表現(xiàn)為山東菏澤＞山東濟(jì)寧＞江蘇淮安＞山東臨沂＞江蘇徐州＞江蘇灌云＞河南周口＞安徽龍亢＞安徽阜陽＞河南駐馬店＞安徽宿州，其中安徽龍亢、河南周口和江蘇灌云3個地點(diǎn)的平均產(chǎn)量差異不顯著，安徽阜陽、安徽宿州和河南駐馬店平均產(chǎn)量差異也不顯著，山東菏澤為3651.45kg/hm2，較安徽宿州（2432.25kg/hm2）極顯著增加50.13%。對不同品種的平均產(chǎn)量進(jìn)行多重比較。由表4可知，北片參試品種均顯著高于對照冀豆12的產(chǎn)量，其中中黃78的產(chǎn)量最高，達(dá)3467.70kg/hm2，極顯著高于其他品種，且中黃78變異系數(shù)最小，說明中黃78在北片不同試點(diǎn)產(chǎn)量均較高且波動小，可適應(yīng)黃淮海北片的不同環(huán)境，齊黃34和中黃74產(chǎn)量較高且變異系數(shù)較小。中片洛豆1號產(chǎn)量最高，達(dá)3361.35kg/hm2，極顯著高于其他品種，荷豆29號、圣豆十號、運(yùn)豆101和冀1309的產(chǎn)量均極顯著高于對照品種，石153和對照品種的產(chǎn)量差異不顯著。中黃70在中片的產(chǎn)量較高，變異系數(shù)最小，產(chǎn)量較為穩(wěn)定。南片中黃301產(chǎn)量最高，極顯著高于其他品種，且變異系數(shù)較低，產(chǎn)量較為穩(wěn)定，荷豆28產(chǎn)量較高，但其變異系數(shù)較大，淮12-13產(chǎn)量較低，變異系數(shù)最小，為12.12%。

表3 不同地點(diǎn)的大豆產(chǎn)量比較Table 3 Soybean yield comparison of different locations

表4 不同大豆品種的產(chǎn)量比較Table 4 Yield comparison of different soybean varieties

對不同年份的大豆品種進(jìn)行多重比較。由表5可知，所有片區(qū)2016和2017年平均產(chǎn)量存在極顯著差異，但北片、中片和南片變化不一致。北片2017年的產(chǎn)量較2016年高5.53%，達(dá)極顯著水平，中片2017年的產(chǎn)量較2016年高5.21%，達(dá)極顯著水平，而南片2017年的產(chǎn)量較2016年降低了2.96%，差異極顯著。

表5 不同年份大豆產(chǎn)量比較Table 5 Soybean yield comparison of different years

2.3 大豆產(chǎn)量與地理位置和其他農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性分析

大豆產(chǎn)量與地理位置和其他農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析結(jié)果（表6）表明，大豆產(chǎn)量與單株粒重和百粒重呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.6767和0.5432（P＜0.01），而與經(jīng)度和緯度無顯著相關(guān)性。

表6 產(chǎn)量與地理位置和農(nóng)藝性狀的相關(guān)性Table 6 Correlations of yield with geographic locations and agronomic traits

3 討論

糧食作物的產(chǎn)量是由基因型和環(huán)境相互作用[12]，高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病且廣適品種是大豆高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的前提，但也離不開環(huán)境因子的影響。本研究對北片7個地點(diǎn)的5個品種、中片6個地點(diǎn)的8個品種和南片11個地點(diǎn)的11個品種進(jìn)行多因素方差分析，結(jié)果表明，地點(diǎn)效應(yīng)是影響黃淮海大豆產(chǎn)量差異的主要因素，接下來是年份×地點(diǎn)互作效應(yīng)、地點(diǎn)×品種互作效應(yīng)以及品種效應(yīng)，年份效應(yīng)貢獻(xiàn)率較小，說明在黃淮海區(qū)域試驗(yàn)中，大豆產(chǎn)量除了受品種的遺傳因素影響外，環(huán)境對產(chǎn)量影響更大，不同地點(diǎn)自然氣候條件和人為栽培管理措施等對大豆產(chǎn)量產(chǎn)生較大差異。這也可以解釋在大豆生產(chǎn)實(shí)踐中，由于栽培管理與種植區(qū)域等因素的差異，高產(chǎn)結(jié)果難以被重復(fù)的現(xiàn)象[13]。目前對于產(chǎn)量影響因素的分析有不同的研究方法，包括AMMI模型（加性主效應(yīng)倍增互作模型）、SHMM模型（平移乘積乘模型）、GGE雙標(biāo)圖和多因素方差分析等。陳曦[14]通過AMMI模型分析品系間、試點(diǎn)間、品系與試點(diǎn)互作效應(yīng)對大豆產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，試點(diǎn)間的差異占總變異的主要部分，互作效應(yīng)也占了很大的比重，最后是品種間的差異，與本研究結(jié)果一致。鄭偉[15]采用SHMM模型對2年9個試點(diǎn)的16個品種進(jìn)行分析，結(jié)果表明，試點(diǎn)間變異平方和占整個處理平方和的86.59%，基因型即品種平方和僅占3.28%，而品種和試點(diǎn)的交互作用的平方和卻占10.13%，是品種平方和的3.1倍。Carkner等[16]通過方差分析對9個栽培點(diǎn)的12個品種進(jìn)行分析，品種、地點(diǎn)和品種與地點(diǎn)互作分別占總變異的1.0%、72.4%和8.1%，可見地點(diǎn)是影響大豆產(chǎn)量的主要因素，地點(diǎn)的差異很大程度上影響產(chǎn)量的高低，這些差異可能表現(xiàn)在試點(diǎn)的光照、溫度和降雨量等氣候條件及土壤理化性質(zhì)、有機(jī)質(zhì)含量、肥料施用和病蟲害防治等方面。胡國玉等[17]分析不同環(huán)境對夏播大豆產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，品種效應(yīng)對產(chǎn)量差異的影響大于試點(diǎn)效應(yīng)，可能的原因是安徽省蒙城、阜南和河南龍亢3個試驗(yàn)點(diǎn)均位于黃淮海南部的皖北平原，緯度差異較小，光照和溫度等氣候條件相似，土壤類型相同，而在本研究中不同試點(diǎn)的土壤類型和土壤理化性質(zhì)可能存在差異。年份×地點(diǎn)和地點(diǎn)×品種的互作效應(yīng)大于品種效應(yīng)對大豆產(chǎn)量的影響，說明地點(diǎn)在具體年份和不同品種間因氣候條件和品種在該試點(diǎn)的適應(yīng)性不同而表現(xiàn)出產(chǎn)量的不同。

增加作物產(chǎn)量可以通過擴(kuò)大現(xiàn)有作物面積、提高單產(chǎn)或者兩者兼得來實(shí)現(xiàn)[18]，單產(chǎn)的增加可以通過提高產(chǎn)量潛力或者減少產(chǎn)量差距[19-20]來實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)量差距的縮小很大程度取決于作物栽培管理措施的改善[19]。在本研究中，黃淮海中片大豆產(chǎn)量差距較大，南片差距較小，北片不同地點(diǎn)間平均產(chǎn)量相差95.10～1275.60kg/hm2，中片相差165.75～1646.40kg/hm2，南片相差 58.80～1219.20kg/hm2，因此注重大豆栽培技術(shù)的優(yōu)化，創(chuàng)制有利于大豆的生長條件，對提高黃淮海地區(qū)大豆的單產(chǎn)水平有重要作用。

本研究結(jié)果表明，中黃78、中黃70和中黃301分別在黃淮海夏大豆北片、中片和南片平均產(chǎn)量較高，且變異系數(shù)小，說明這3個品種適宜種植區(qū)域比較大。洛豆1號和荷豆28產(chǎn)量較高，但其變異系數(shù)大，對環(huán)境有一定的選擇性，適宜種植區(qū)域較小。

年份間變化對大豆產(chǎn)量的影響最小。北片2017年平均產(chǎn)量較2016年增加了178.02kg/hm2，中片2017年較2016年增加了157.71kg/hm2，南片年份間產(chǎn)量差距小，變化趨勢相反，2017年平均產(chǎn)量較2016年減少了86.41kg/hm2。分析黃淮海南片9個試點(diǎn)的氣候資料，2016年6月份（播種期）降雨量達(dá)115.20mm，比2017年多44.85mm，降水充足，土壤墑情較好，大豆能夠搶墑播種，利于出苗，苗齊和苗全是保證大豆產(chǎn)量的基礎(chǔ)和前提。2017年9月（鼓粒期）平均氣溫比2016年低0.77℃，降雨量多42.75mm，日照時數(shù)少30.82h，光照不足影響大豆植株光合作用，溫度較低，濕度大，易導(dǎo)致病蟲害的發(fā)生。這些可能是黃淮海南片2017年平均產(chǎn)量比2016年低的原因。

4 結(jié)論

黃淮海夏大豆產(chǎn)區(qū)種植面積廣，經(jīng)緯度跨度大，同一片區(qū)內(nèi)生態(tài)條件相似，不同地點(diǎn)的土壤狀況和栽培措施不同，造成產(chǎn)量差距大，大豆單產(chǎn)水平不一，地點(diǎn)效應(yīng)成為影響黃淮海大豆產(chǎn)量差異的主要因素，品種效應(yīng)次之，年份效應(yīng)的影響最小。中黃78、中黃70和中黃301分別在黃淮海北片、中片和南片為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)品種。因此在黃淮海夏大豆推廣過程中，選擇優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和廣適品種是高產(chǎn)的首要條件，同時還應(yīng)因地制宜進(jìn)行品種小面積的示范推廣，集成配套的栽培技術(shù)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理，降低不良環(huán)境或病蟲害對大豆的影響，充分發(fā)揮優(yōu)良品種的高產(chǎn)潛力，提高黃淮海地區(qū)大豆單產(chǎn)水平，增加總產(chǎn)量。