不同大豆品種在新疆生態(tài)區(qū)主要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)及產(chǎn)量的相關(guān)分析

趙連佳,李 淦,徐 麟,顏國榮,劉 寧,王 帆,鄧超宏,阿布都克尤木·阿不都熱孜克,王 聰,王 威

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測試(烏魯木齊)分中心,烏魯木齊 830091;2.新疆心連心能源化工有限公司,新疆昌吉 832200;3.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】近幾年,我國大豆消費(fèi)量激增[1]。種質(zhì)資源是培育超高產(chǎn)種質(zhì)資源的物質(zhì)基礎(chǔ),合理發(fā)掘和研究一定生態(tài)環(huán)境條件下種質(zhì)資源特性和特點(diǎn)有利于育種,培育超高產(chǎn)大豆種質(zhì)資源是增加總產(chǎn)量進(jìn)而緩解供需矛盾的主要途徑[2]。對新疆地區(qū)大豆種質(zhì)資源不同性狀間的相互關(guān)系及遺傳多樣性進(jìn)行研究和綜合評價(jià),對培育和篩選滿足不同需求的新種質(zhì)和新種質(zhì)資源具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】而新疆氣候和灌溉條件與其它大豆生態(tài)區(qū)環(huán)境有所不同,其大豆生長發(fā)育也有不同程度的差異[3]。2012年,中黃35在新疆創(chuàng)造了我國當(dāng)時(shí)大豆6 320 kg/hm2的最高產(chǎn)記錄[4],2020年吉育86在新疆石河子創(chuàng)造6 803.1 kg/hm2的最高產(chǎn)記錄。在新疆生態(tài)環(huán)境條件下選擇適宜種質(zhì)資源進(jìn)而培育高產(chǎn)大豆新種質(zhì)資源是可行的。不同生態(tài)類型、不同地理起源和不同親緣關(guān)系的種質(zhì)資源或種質(zhì),具有不同的遺傳基礎(chǔ)及獨(dú)特的優(yōu)良性狀[5]。【本研究切入點(diǎn)】多年來對黃淮海夏播大豆和東北春播大豆生態(tài)區(qū)大豆種質(zhì)農(nóng)藝性狀做了研究[6-10],有關(guān)不同大豆種質(zhì)資源新疆生態(tài)區(qū)農(nóng)藝性狀的相關(guān)研究報(bào)道也只有零星報(bào)道[11]。需評價(jià)不同大豆種質(zhì)資源在新疆生態(tài)區(qū)的表現(xiàn)?！緮M解決的關(guān)鍵問題】選擇來自不同地區(qū)的大豆種質(zhì)資源27份,研究其主要農(nóng)藝性狀在新疆的表現(xiàn)及其和產(chǎn)量的關(guān)系,為新疆生態(tài)區(qū)大豆生產(chǎn)中高產(chǎn)栽培和新種質(zhì)資源培育提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)區(qū)土壤為灰漠土,有機(jī)質(zhì)含量17.5 kg,全氮0.98 mg/kg,全磷0.96 mg/kg,速效氮92.67 mg/kg,速效磷16.5 mg/kg,速效鉀248.6 mg/kg。該區(qū)海拔高度590 m,年平均氣溫8℃,年平均日照時(shí)數(shù)2 733.6 h,無霜期156 d,年降水量322 mm,年蒸發(fā)量1 914 mm。

27份大豆種質(zhì)資源試驗(yàn)材料來自新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院。試驗(yàn)于2020年在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新種質(zhì)資源測試(烏魯木齊分中心)專用試驗(yàn)田進(jìn)行。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)。4月5日基施磷酸二銨和尿素(含46%)各225 kg/hm2,4月15日播種,行距40 cm,株距10 cm,小區(qū)長5 m,寬4 m,面積20 m2。生育期共灌水2 500 m3/hm2,保證大豆的正常生長。其它參照當(dāng)?shù)卮筇锕芾?。每小區(qū)大豆成熟測產(chǎn)后隨機(jī)連續(xù)選取15株室內(nèi)考種。

1.2.2 測定指標(biāo)

田間記載及室內(nèi)考種標(biāo)準(zhǔn)參考《大豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[12],測定項(xiàng)目有株高(X1)、莖粗(X2)、 底莢高度(X3)、有效分枝數(shù)(X4)、主莖節(jié)數(shù)(X5)、生育期(X6)、單株莢數(shù)(X7)、單株粒數(shù)(X8)、單株粒重(X9)、百粒重(X10)、折合每公頃產(chǎn)量(X11)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)的基本整理。利用SPSS19.0分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。對數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后進(jìn)行主成分、通徑分析,利用系統(tǒng)聚類對27份種質(zhì)資源進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 大豆主要數(shù)量性狀變異特征

研究表明,參試大豆種質(zhì)資源株高在46～124 cm,石大豆2號最高,東生77最矮。莖粗在3.0～8.3 mm,中黃54和黑農(nóng)51最高。底莢高度以綏無腥豆1號最大。有效分枝數(shù)以黑農(nóng)51和黑農(nóng)61最多。生育期在100～158 d,其中中黃54生育期最長,合農(nóng)61和黑農(nóng)44最短。主莖節(jié)數(shù)以黑農(nóng)63最多,中黃54和黑農(nóng)55最少。單株莢數(shù)以黑農(nóng)71最多,單株粒數(shù)以中黃30最多,單株粒重以龍黃2號最重,綏農(nóng)36百粒重最重,但產(chǎn)量以黑農(nóng)52最高,石大豆2號最低。大豆種質(zhì)資源間主要數(shù)量性狀具有豐富的變異,其變異系數(shù)達(dá)8.2%～77.3%。有效分枝數(shù)變異系數(shù)最大,高達(dá)78.8%;百粒重變異系數(shù)最小,只有8.3%。有效分枝數(shù)(78.8%)、底莢高度(49.4%)、單株粒重(36.5%)具有較大的改良空間,百粒重遺傳特性較為穩(wěn)定,對其進(jìn)行改良空間較小。表1

表1 大豆主要數(shù)量性狀表現(xiàn)值

2.2 大豆主要農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性

研究表明,除了株高、莖粗、主莖節(jié)數(shù)、生育期和百粒重外,產(chǎn)量與有效分枝數(shù)、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)和單株粒重呈顯著或極顯著正相關(guān),與底莢高度呈極顯著負(fù)相關(guān),且以單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重和產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)較大。除百粒重、株高外,單株粒重與底莢高度呈極顯著負(fù)相關(guān),與其它7個(gè)農(nóng)藝性狀呈顯著或極顯著正相關(guān)。底莢高度與單株粒數(shù)、單株粒重呈極顯著負(fù)相關(guān) ,但與株高呈極顯著正相關(guān)。單株莢數(shù)與單株粒數(shù)、單株粒重呈極顯著正相關(guān)。表2

表2 大豆主要農(nóng)藝性狀的簡單相關(guān)系數(shù)

2.3 主分量性狀的特征值、貢獻(xiàn)率、累積貢獻(xiàn)率

研究表明,影響大豆產(chǎn)量的前3個(gè)主成分包含了主要農(nóng)藝性狀總遺傳信息的75.98%,各主成分貢獻(xiàn)率分別為41.038%、20.758%和14.186%。主成分1的特征向量中載荷較高且與產(chǎn)量符號一致的因子有單株粒數(shù)(X8)、單株粒重(X9)、產(chǎn)量(X11),主要特點(diǎn)是單株粒數(shù)較多、單株粒重較大、產(chǎn)量高,反映莢粒因子,代表種質(zhì)資源有黑農(nóng)51、科豐1號、黑農(nóng)61。主成分2的特征向量中載荷絕對值較高的主要性狀有株高(X1)、生育期(X6)、百粒重(X10)、莖粗(X2)、有效分枝數(shù)(X4),主要反映了大豆株型性狀,表現(xiàn)為生育期長、株高較高、莖粗較大,代表種質(zhì)資源有新大豆20號、黑農(nóng)63、綏農(nóng)36。主成分3的特征向量中載荷絕對值較高的主要性狀有主莖節(jié)數(shù)(X5)、單株莢數(shù)(X7)、單株粒數(shù)(X8),主要反映大豆結(jié)莢性狀,具有主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)和單株粒數(shù)較多的特性,代表種質(zhì)資源有綏農(nóng)29、黑農(nóng)63、墾豐14。表3,表4

表3 主分量性狀的特征值、貢獻(xiàn)率、累積貢獻(xiàn)率

表4 各主成分中排名前3的代表性材料及其主成分得分值

2.4 多元線性回歸分析與通徑分析

表5 正態(tài)性檢驗(yàn)

表6 大豆產(chǎn)量決定因子的通徑分析

2.5 農(nóng)藝性狀聚類分析

研究表明,第I類群包括3個(gè)種質(zhì)資源,該類群株高85.7 cm左右,生育期113 d左右,單株粒數(shù)多,有效分枝少,產(chǎn)量高,屬于中熟類型。第II類群包括1個(gè)種質(zhì)資源(黑農(nóng)63),該種質(zhì)資源株高較高(113.8 cm),生育期長(144 d),有效分枝多,單株莢數(shù)較多,;第III類群包括3個(gè)種質(zhì)資源,該類群產(chǎn)量4 800 kg/hm2左右,生育期129.7 d左右、株高96.7cm左右,屬于中熟類型,其百粒重較高,達(dá)22.3g;第IV類群包括1個(gè)種質(zhì)資源(石大豆2號),株高和底莢高度較高,節(jié)數(shù)多,生育期108 d,單株莢數(shù)、單株粒數(shù)和百粒重較低,導(dǎo)致產(chǎn)量最低;第V類群包括1個(gè)種質(zhì)資源(中黃30),株高73 cm,底莢高度較高,有效分枝數(shù)較多,生育期145 cm,單株莢數(shù)和單株粒數(shù)較多,產(chǎn)量較高,屬于晚熟種質(zhì)資源;第VI類群包括11個(gè)種質(zhì)資源,該類群株高66.2 cm左右、底莢高度低、生育期109 d左右,有效分枝數(shù)低,屬于中熟類型;第VII類群包括7個(gè)種質(zhì)資源,株高66.1 cm左右,底莢高度低,有效分枝數(shù)多,主莖節(jié)數(shù)少,生育期長,單株粒重高,屬于中晚熟類型。圖1,表7

圖1 參試大豆種質(zhì)資源聚類

表7 參試種質(zhì)資源資源各類群的性狀特征

3 討 論

申忠寶等[15]研究表明,單株粒數(shù)和主莖分枝數(shù)與單株產(chǎn)量關(guān)系最為密切。王秋玲[8]和汪寶卿[9]等研究認(rèn)為,亞有限結(jié)莢習(xí)性夏大豆莢粒因子指標(biāo)對產(chǎn)量影響較大。韓秉進(jìn)等[16]認(rèn)為,提高大豆產(chǎn)量主要應(yīng)該增加莢數(shù),而百粒重效應(yīng)較小。徐澤茹等[17]則認(rèn)為,百粒重、粒數(shù)、有效莢數(shù)和生育日數(shù)對大豆產(chǎn)量影響較大。試驗(yàn)研究表明,反映產(chǎn)量構(gòu)成因子的主成分1和反映株型性狀的主成分2所占貢獻(xiàn)率分別高達(dá)為41.038%、20.758%,單株粒數(shù)、單株粒重對產(chǎn)量的影響最大,株高(X1)、生育期(X6)、百粒重(X10)、莖粗(X2)、有效分枝數(shù)(X4)對產(chǎn)量有較大的影響,研究結(jié)果與韓秉進(jìn)等[16]研究的結(jié)果一致。

采用系統(tǒng)聚類分析,在歐氏距離為15時(shí)將供試種質(zhì)資源劃分為七大類群,不同類群材料農(nóng)藝性狀平均值有所不同。第I、III和VI類群種質(zhì)資源,株高83 cm左右,生育期117 d左右,有效分枝少,產(chǎn)量高,屬于中熟類型,適宜在新疆種植。第II和VII類群種質(zhì)資源,生育期長,有效分枝多,屬于中晚熟類型。第V類群只有1個(gè)種質(zhì)資源(中黃30),有效分枝數(shù)多,生育期長,產(chǎn)量較高,屬于晚熟種質(zhì)資源,如需復(fù)播冬小麥,則不適合在新疆生態(tài)區(qū)種植。

4 結(jié) 論

大豆主要數(shù)量性狀具有豐富的變異,其變異系數(shù)達(dá)8.3%～78.8%。有效分枝數(shù)變異系數(shù)最大,百粒重變異系數(shù)最小。產(chǎn)量與有效分枝數(shù)、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)和單株粒重呈顯著或極顯著正相關(guān),與底莢高度呈極顯著負(fù)相關(guān),而底莢高度與單株粒數(shù)和單株粒重呈極顯著負(fù)相關(guān)。影響產(chǎn)量的主要性狀有單株粒數(shù)、單株粒重和百粒重。單株粒數(shù)(0.863)和單株粒重(0.739)在決定大豆產(chǎn)量中較百粒重(0.155)更為重要。墾豐14、綏農(nóng)29、合農(nóng)62、黑農(nóng)52、黑農(nóng)61等類群株高83 cm左右、生育期117 d左右,分枝少,產(chǎn)量高,屬于中熟類型,適宜在新疆生態(tài)區(qū)種植;中黃30、新豐1號、中黃54、黑農(nóng)51、黑農(nóng)55、黑農(nóng)63生育期普遍在140 d左右,偏晚熟,不宜在新疆生態(tài)區(qū)種植。