夏播大豆產(chǎn)量相關(guān)性狀灰色關(guān)聯(lián)度分析

時(shí)曉磊,丁孫磊,叢 花,張金波,曲可佳,王興州,韓 岱,嚴(yán)勇亮

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所,烏魯木齊 830091;2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】大豆是富含優(yōu)質(zhì)植物蛋白的一種作物[1],新疆南疆地區(qū)光熱資源豐富[2],為麥后復(fù)播等一年兩熟制種植模式提供了天然的條件。近些年來,新疆南疆地區(qū)麥后復(fù)播大豆、麥后復(fù)播玉米等種植模式逐漸興起,2018～2021年喀什地區(qū)復(fù)播大豆的種植面積年均超過6 666.67 hm2(10萬畝),但播種的大豆品種較雜影響新疆南疆地區(qū)復(fù)播大豆的產(chǎn)量[3]。篩選出適宜于新疆南疆地區(qū)種植的高產(chǎn)復(fù)播大豆品種,對(duì)提高復(fù)播大豆的產(chǎn)量有實(shí)際意義。【前人研究進(jìn)展】彭姜龍等[3]通過運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論關(guān)聯(lián)度分析法發(fā)現(xiàn)在眾多農(nóng)藝性狀中,單株粒重和單株粒數(shù)是影響夏播大豆最終產(chǎn)量形成的主要因素。舒文濤等[4]以黃淮海地區(qū)16個(gè)品種為材料,運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論關(guān)聯(lián)度分析發(fā)現(xiàn),影響大豆產(chǎn)量的主要農(nóng)藝性狀為單株粒重、分枝數(shù)和株高。汪寶卿等[5]以黃淮海地區(qū)79份夏大豆為材料,通過運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論關(guān)聯(lián)度分析法發(fā)現(xiàn)與產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度最高的農(nóng)藝性狀為分枝數(shù)、單株粒數(shù)和單株粒重。田海燕[6]、姜永平[7]、韓秉進(jìn)等[8]均通過運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論關(guān)聯(lián)度分析法發(fā)現(xiàn)單株粒重和單株粒數(shù)對(duì)于大豆最終產(chǎn)量的形成具有重要作用。單彩云[9]、張海燕等[10]則發(fā)現(xiàn),株高是影響對(duì)大豆最終產(chǎn)量形成的重要性狀?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】河南、山東等地均有關(guān)于復(fù)播大豆的研究,新疆目前關(guān)于大豆的研究主要集中在春播,關(guān)于新疆夏播大豆的研究鮮有報(bào)道,新疆本土夏播大豆品種缺乏,暫未形成系統(tǒng)的夏播大豆選育方法和審定程序,目前新疆夏播大豆品種來源主要為引進(jìn)篩選。【擬解決的關(guān)鍵問題】應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法,分析新疆南疆種植的23個(gè)復(fù)播大豆品種進(jìn)行產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀相關(guān)性,為新疆南疆地區(qū)篩選高產(chǎn)的夏播大豆品種提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2021年6～10月在新疆喀什地區(qū)澤普縣國家現(xiàn)代種子產(chǎn)業(yè)園進(jìn)行(39°582″N,77°037″E),日照時(shí)數(shù)年平均可達(dá)2 700～3 000 h,年平均氣溫11.4℃,年均降水量46.1 mm。全年無霜期平均209 d。試驗(yàn)地有機(jī)質(zhì)含量13.42 g/kg,全氮0.85 g/kg,有效磷6.61 mg/kg,速效鉀158 mg/kg,pH值7.95。

材料均引進(jìn)于國家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系,吉育系列來自于吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院,綏農(nóng)系列來自于黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院綏化分院。表1

表1 供試材料

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì),23個(gè)大豆品種,每個(gè)品種3次重復(fù),共69個(gè)小區(qū),種植密度63×104株/hm2,各處理小區(qū)面積為9 m2。株行距采用(15+35) cm寬窄行配置,即行距寬行35 cm,窄行15 cm,穴距10.5 cm,每穴2株。種植模式為膜下滴灌水肥一體化,滴灌帶置于窄行,全生育期灌水量約為2 700～3 300 m3/hm2。

1.2.2 田間管理

小麥?zhǔn)斋@后于6月26日播種大豆,耕種前施基肥尿素75 kg/hm2、磷酸二銨375 kg/hm2、硫酸鉀150 kg/hm2,大豆開花期追施肥尿素120 kg/hm2、磷酸二銨60 kg/hm2、硫酸鉀45 kg/hm2。大豆鼓粒期追施肥尿素60 kg/hm2、磷酸二銨45 kg/hm2、硫酸鉀75 kg/hm2。大豆開花期葉面噴施尿素1.50 kg/hm2和磷酸二氫鉀1.50 kg/hm2,大豆鼓粒期葉面噴施尿素3.00 kg/hm2和磷酸二氫鉀3.00 kg/hm2。復(fù)播大豆于10月5日收獲。

1.2.3 農(nóng)藝性狀測(cè)定

根據(jù)《大豆種質(zhì)資源描述規(guī)范》調(diào)查記載各處理大豆的播種期、出苗期、開花期、結(jié)莢期、鼓粒期和成熟期。每個(gè)品種每個(gè)重復(fù)各選取有代表性植株10株進(jìn)行考種,調(diào)查株高、底莢高、莢節(jié)數(shù)、分枝數(shù)、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、莖稈直徑、生育期、百粒重并計(jì)算其平均數(shù)。實(shí)測(cè)每小區(qū)的收獲株數(shù),大豆收獲后,測(cè)定每個(gè)小區(qū)的產(chǎn)量,根據(jù)小區(qū)收獲株數(shù)和產(chǎn)量,計(jì)算出種植密度和產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007軟件和SPSS 26軟件,產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析采用灰色關(guān)聯(lián)分析法[3-5]。

依據(jù)灰色系統(tǒng)理論,將28個(gè)供試綠豆新品種(系)的所有性狀作為一個(gè)灰色系統(tǒng),每個(gè)材料設(shè)為該系統(tǒng)中的一個(gè)變量,把產(chǎn)量設(shè)為參考序列(X0),其余性狀設(shè)為比較序列(Xi),分別為株高(X1)、底莢高(X2)、莢節(jié)數(shù)(X3)、主莖分枝(X4)、單株莢數(shù)(X5)、單株粒數(shù)(X6)、單株粒重(X7)、莖稈直徑(X8)、生育期(X9)、種植密度(X10)、百粒重(X11)。

X0=[X0(1),X0(2),X0(3),…X0(k)].

Xi=[Xi(1),Xi(2),Xi(3),…Xi(n)].

式中,k為試驗(yàn)品種個(gè)數(shù),n為性狀個(gè)數(shù)。

由于該系統(tǒng)中各性狀因數(shù)的量綱不同,需按照式(1)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。按照式(2),通過絕對(duì)差值計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù),按照式(3)計(jì)算各性狀的加權(quán)關(guān)聯(lián)度,記為ri。

(1)

Li(k)=(Δmin+ρΔmax)/(Δi(k)+ρΔmax).

(2)

式中,Δi(k)=|X0(k)-Xi(k)|為參考序列與比較序列在k點(diǎn)的絕對(duì)差值,Δmax和Δmin為所有比較序列在各時(shí)刻絕對(duì)差值的最大值和最小值,ρ為分辨系數(shù),ρ=0.5。

(3)

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種夏播大豆農(nóng)藝性狀比較

2.1.1 不同品種夏播大豆農(nóng)藝性狀表型變異

研究表明,夏播大豆主要農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)存在一定的差異,為2.82%～91.67%,其中主莖分枝數(shù)的變幅最大(91.67%),其次為單株粒數(shù)、單株莢數(shù)和單株粒重,生育期的變幅最小,不同的夏播大豆品種其分枝能力、結(jié)莢能力等存在較大的差異,而夏播大豆品種(系)的生育期差異不大,以中早熟為主。表2,表3

2.1.2 不同品種夏播大豆農(nóng)藝性狀的相關(guān)性

研究表明,產(chǎn)量與除莖稈直徑外的其余10個(gè)性狀均呈正相關(guān)關(guān)系。單株莢數(shù)與莢節(jié)數(shù)和株高呈極顯著正相關(guān),即株高越高的品種莢節(jié)數(shù)越多,一般矮稈品種單株莢數(shù)較少,在品種選育過程中可以適當(dāng)選擇株高適中的品種以提高單株莢數(shù),間接提高產(chǎn)量。莢節(jié)數(shù)、株高、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重等是反映大豆品種經(jīng)濟(jì)性狀的一個(gè)重要因素。表3

2.2 農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)度

2.2.1 參試品種數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與絕對(duì)差值計(jì)算

研究表明,根據(jù)不同大豆品種各性狀標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)計(jì)算得到不同大豆品種產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀的絕對(duì)差值,其中,最小差為0.01,最大差為4.36,計(jì)算各序列與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)系數(shù)及關(guān)聯(lián)度。表4,表5

2.2.2 農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)度

研究表明,各農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度排序依次為株高(0.731)>百粒重(0.714)>底莢高(0.699)>莢節(jié)數(shù)(0.678)>單株粒數(shù)(0.669)>單株莢數(shù)(0.646)>莖稈直徑(0.636)>單株粒重(0.633)>種植密度(0.625)>生育期(0.614)>主莖分枝(0.611)。關(guān)聯(lián)度越大的數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)系越密切,與產(chǎn)量關(guān)系密切程度依次為株高>百粒重>底莢高>莢節(jié)數(shù)>單株粒數(shù)>單株莢數(shù)>莖稈直徑>單株粒重>種植密度>生育期>主莖分枝,育種中優(yōu)先考慮株高和百粒重,兼顧底莢高、莢節(jié)數(shù)、單株粒數(shù)和單株莢數(shù),其次注意適當(dāng)?shù)那o稈直徑和生育期。表6、表7

3 討 論

研究表明,種植密度、莢節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)和單株粒重與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)較大,可能由于試驗(yàn)材料均為近年來各地選育的新品種(系),是育種家根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求在大量后代群體篩選出的具有優(yōu)異農(nóng)藝性狀的材料。通過遺傳改良提高單株莢數(shù)和單株粒數(shù),適當(dāng)?shù)卦黾忧v節(jié)數(shù)對(duì)于提高大豆最終產(chǎn)量具有重要作用[3, 11]。單株莢數(shù)、莢節(jié)數(shù)和株高呈極顯著正相關(guān),一般矮稈品種單株莢數(shù)較少,大豆品種的節(jié)間長一般處于一個(gè)固定的區(qū)間,株高較高的品種莢節(jié)數(shù)要多于株高較矮的品種,在品種選育過程中可以在保證大豆抗倒伏性不受影響的情況下適當(dāng)選擇株高適中的品種以提高單株莢數(shù),間接促進(jìn)大豆最終產(chǎn)量形成[12-13]。

通過夏播大豆產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)度分析可以發(fā)現(xiàn),影響新疆南疆地區(qū)大豆產(chǎn)量的主要農(nóng)藝性狀是株高、百粒重、底莢高、莢節(jié)數(shù)和單株粒數(shù),其關(guān)聯(lián)度系數(shù)分別為0.731、0.714、0.699、0.678、0.669。其次是單株莢數(shù)、莖稈直徑和單株粒重,其關(guān)聯(lián)度系數(shù)為0.646、0.636和0.633。種植密度、生育期和主莖分枝對(duì)大豆產(chǎn)量的影響最小,其關(guān)聯(lián)度系數(shù)為0.625、0.614和0.611?；疑P(guān)聯(lián)分析方法具有操作簡(jiǎn)單和結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn),是目前國內(nèi)大豆育種工作者選育大豆新品系和對(duì)新品系綜合評(píng)價(jià)的主要參考方法之一[4, 14]。大豆單株粒數(shù)對(duì)大豆產(chǎn)量的影響最大[15],試驗(yàn)結(jié)果與郝瑞蓮[16]結(jié)果一致,均表明有效分枝數(shù)對(duì)產(chǎn)量的的影響較小,與王秋玲[17]和舒文濤等[4]得出的觀點(diǎn)有差異,可能是由于試驗(yàn)采用的種植密度不同有關(guān),如增大種植密度,大豆產(chǎn)量與分枝數(shù)關(guān)聯(lián)度可能較小。大豆的株高和生育期也是影響大豆產(chǎn)量的重要性狀[18],南疆夏大豆在不影響冬季作物播種的前提下,適當(dāng)延長生育期,可提高大豆產(chǎn)量,張富厚等[19]研究結(jié)果也一樣。研究中株高與產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度最高,大豆株高增加會(huì)提升大豆的莢節(jié)數(shù),但是同樣會(huì)增加倒伏的風(fēng)險(xiǎn),進(jìn)行單株選擇時(shí),結(jié)合大豆抗倒伏性適當(dāng)增加株高,也可間接促進(jìn)大豆最終產(chǎn)量增加[20]。其次,品種選育還應(yīng)當(dāng)考慮百粒重、莢節(jié)數(shù)、單株粒數(shù)和單株莢數(shù)等性狀[21],試驗(yàn)中百粒重、莢節(jié)數(shù)、單株粒數(shù)和單株莢數(shù)對(duì)產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度分別為0.714、0.699、0.678和0.669,在對(duì)大豆新品系進(jìn)行選擇時(shí),這幾個(gè)農(nóng)藝性狀同樣具有重要參考作用。大豆產(chǎn)量是由單株粒重、種植密度和百粒重共同決定,單株粒重、單株粒數(shù)和百粒重兩兩之間密切相關(guān),單株粒數(shù)又與單株莢數(shù)和莢粒數(shù)緊密相連,單株莢數(shù)和主莖節(jié)數(shù)也密切相關(guān)[22]。大豆百粒重的遺傳力較大[23],試驗(yàn)中產(chǎn)量與百粒重的關(guān)聯(lián)度位于第二位,所以在對(duì)新品系進(jìn)行農(nóng)藝性狀選擇時(shí),可根據(jù)商品性需要對(duì)百粒重進(jìn)行選擇。試驗(yàn)未考慮葉片大小,株型結(jié)構(gòu)等質(zhì)量性狀和生理功能對(duì)大豆產(chǎn)量的影響,有關(guān)大豆質(zhì)量性狀和生理功能對(duì)大豆產(chǎn)量的影響還需進(jìn)一步研究。

表4 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果

表5 產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀的絕對(duì)差值

表6 產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀間的關(guān)聯(lián)系數(shù)

表7 各農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度

研究結(jié)果顯示,相關(guān)分析和關(guān)聯(lián)度分析的結(jié)果在一定程度上存在差異,是由于2種分析方法系統(tǒng)理論的差異導(dǎo)致的,由于相關(guān)分析對(duì)于樣本數(shù)據(jù)的數(shù)量要求較大,并要求樣本具有典型性,在樣本達(dá)不到要求時(shí),試驗(yàn)結(jié)果會(huì)存在差異。而灰色關(guān)聯(lián)度分析則不受樣本數(shù)量的影響,可以很好的反映事物的客觀性[13]。

4 結(jié) 論

篩選出適宜于新疆南疆地區(qū)種植的夏播大豆品種為吉育354、吉育260和吉育554,產(chǎn)量分別為3 271.00、3 154.32和3 066.82 kg/hm2,與新疆夏播大豆產(chǎn)量密切相關(guān)的農(nóng)藝性狀主要為株高和百粒重,關(guān)聯(lián)度分別為0.731和0.714。