夏播大豆产量相关性状灰色关联度分析

2023-07-28时晓磊丁孙磊张金波曲可佳王兴州严勇亮

新疆农业科学 2023年7期

时晓磊,丁孙磊,丛花,张金波,曲可佳,王兴州,韩岱,严勇亮

(1.新疆农业科学院农作物品种资源研究所,乌鲁木齐 830091;2.新疆农业大学农学院,乌鲁木齐 830052)

0 引言

【研究意义】大豆是富含优质植物蛋白的一种作物[1],新疆南疆地区光热资源丰富[2],为麦后复播等一年两熟制种植模式提供了天然的条件。近些年来,新疆南疆地区麦后复播大豆、麦后复播玉米等种植模式逐渐兴起,2018～2021年喀什地区复播大豆的种植面积年均超过6 666.67 hm2(10万亩),但播种的大豆品种较杂影响新疆南疆地区复播大豆的产量[3]。筛选出适宜于新疆南疆地区种植的高产复播大豆品种,对提高复播大豆的产量有实际意义。【前人研究进展】彭姜龙等[3]通过运用灰色系统理论关联度分析法发现在众多农艺性状中,单株粒重和单株粒数是影响夏播大豆最终产量形成的主要因素。舒文涛等[4]以黄淮海地区16个品种为材料,运用灰色系统理论关联度分析发现,影响大豆产量的主要农艺性状为单株粒重、分枝数和株高。汪宝卿等[5]以黄淮海地区79份夏大豆为材料,通过运用灰色系统理论关联度分析法发现与产量关联度最高的农艺性状为分枝数、单株粒数和单株粒重。田海燕[6]、姜永平[7]、韩秉进等[8]均通过运用灰色系统理论关联度分析法发现单株粒重和单株粒数对于大豆最终产量的形成具有重要作用。单彩云[9]、张海燕等[10]则发现,株高是影响对大豆最终产量形成的重要性状。【本研究切入点】河南、山东等地均有关于复播大豆的研究,新疆目前关于大豆的研究主要集中在春播,关于新疆夏播大豆的研究鲜有报道,新疆本土夏播大豆品种缺乏,暂未形成系统的夏播大豆选育方法和审定程序,目前新疆夏播大豆品种来源主要为引进筛选。【拟解决的关键问题】应用灰色关联度分析法,分析新疆南疆种植的23个复播大豆品种进行产量与主要农艺性状相关性,为新疆南疆地区筛选高产的夏播大豆品种提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2021年6～10月在新疆喀什地区泽普县国家现代种子产业园进行(39°582″N,77°037″E),日照时数年平均可达2 700～3 000 h,年平均气温11.4℃,年均降水量46.1 mm。全年无霜期平均209 d。试验地有机质含量13.42 g/kg,全氮0.85 g/kg,有效磷6.61 mg/kg,速效钾158 mg/kg,pH值7.95。

材料均引进于国家大豆产业技术体系,吉育系列来自于吉林省农业科学院,绥农系列来自于黑龙江省农业科学院绥化分院。表1

表1 供试材料

1.2 方法

1.2.1 试验设计

采用随机区组试验设计,23个大豆品种,每个品种3次重复,共69个小区,种植密度63×104株/hm2,各处理小区面积为9 m2。株行距采用(15+35) cm宽窄行配置,即行距宽行35 cm,窄行15 cm,穴距10.5 cm,每穴2株。种植模式为膜下滴灌水肥一体化,滴灌带置于窄行,全生育期灌水量约为2 700～3 300 m3/hm2。

1.2.2 田间管理

小麦收获后于6月26日播种大豆,耕种前施基肥尿素75 kg/hm2、磷酸二铵375 kg/hm2、硫酸钾150 kg/hm2,大豆开花期追施肥尿素120 kg/hm2、磷酸二铵60 kg/hm2、硫酸钾45 kg/hm2。大豆鼓粒期追施肥尿素60 kg/hm2、磷酸二铵45 kg/hm2、硫酸钾75 kg/hm2。大豆开花期叶面喷施尿素1.50 kg/hm2和磷酸二氢钾1.50 kg/hm2,大豆鼓粒期叶面喷施尿素3.00 kg/hm2和磷酸二氢钾3.00 kg/hm2。复播大豆于10月5日收获。

1.2.3 农艺性状测定

根据《大豆种质资源描述规范》调查记载各处理大豆的播种期、出苗期、开花期、结荚期、鼓粒期和成熟期。每个品种每个重复各选取有代表性植株10株进行考种,调查株高、底荚高、荚节数、分枝数、单株荚数、单株粒数、单株粒重、茎秆直径、生育期、百粒重并计算其平均数。实测每小区的收获株数,大豆收获后,测定每个小区的产量,根据小区收获株数和产量,计算出种植密度和产量。

1.3 数据处理

数据采用Microsoft Excel 2007软件和SPSS 26软件,产量与主要农艺性状相关性分析采用灰色关联分析法[3-5]。

依据灰色系统理论,将28个供试绿豆新品种(系)的所有性状作为一个灰色系统,每个材料设为该系统中的一个变量,把产量设为参考序列(X0),其余性状设为比较序列(Xi),分别为株高(X1)、底荚高(X2)、荚节数(X3)、主茎分枝(X4)、单株荚数(X5)、单株粒数(X6)、单株粒重(X7)、茎秆直径(X8)、生育期(X9)、种植密度(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为试验品种个数,n为性状个数。

由于该系统中各性状因数的量纲不同,需按照式(1)对原始数据进行标准化处理。按照式(2),通过绝对差值计算关联系数,按照式(3)计算各性状的加权关联度,记为ri。

(1)

Li(k)=(Δmin+ρΔmax)/(Δi(k)+ρΔmax).

(2)

式中,Δi(k)=|X0(k)-Xi(k)|为参考序列与比较序列在k点的绝对差值,Δmax和Δmin为所有比较序列在各时刻绝对差值的最大值和最小值,ρ为分辨系数,ρ=0.5。

(3)

2 结果与分析

2.1 不同品种夏播大豆农艺性状比较

2.1.1 不同品种夏播大豆农艺性状表型变异

研究表明,夏播大豆主要农艺性状的变异系数存在一定的差异,为2.82%～91.67%,其中主茎分枝数的变幅最大(91.67%),其次为单株粒数、单株荚数和单株粒重,生育期的变幅最小,不同的夏播大豆品种其分枝能力、结荚能力等存在较大的差异,而夏播大豆品种(系)的生育期差异不大,以中早熟为主。表2,表3

2.1.2 不同品种夏播大豆农艺性状的相关性

研究表明,产量与除茎秆直径外的其余10个性状均呈正相关关系。单株荚数与荚节数和株高呈极显著正相关,即株高越高的品种荚节数越多,一般矮秆品种单株荚数较少,在品种选育过程中可以适当选择株高适中的品种以提高单株荚数,间接提高产量。荚节数、株高、单株荚数、单株粒数、单株粒重等是反映大豆品种经济性状的一个重要因素。表3

2.2 农艺性状与产量的灰色关联度

2.2.1 参试品种数据标准化与绝对差值计算

研究表明,根据不同大豆品种各性状标准化数据计算得到不同大豆品种产量与各农艺性状的绝对差值,其中,最小差为0.01,最大差为4.36,计算各序列与产量的关联系数及关联度。表4,表5

2.2.2 农艺性状与产量的灰色关联度

研究表明,各农艺性状对产量的关联度排序依次为株高(0.731)>百粒重(0.714)>底荚高(0.699)>荚节数(0.678)>单株粒数(0.669)>单株荚数(0.646)>茎秆直径(0.636)>单株粒重(0.633)>种植密度(0.625)>生育期(0.614)>主茎分枝(0.611)。关联度越大的数列与参考数列的关系越密切,与产量关系密切程度依次为株高>百粒重>底荚高>荚节数>单株粒数>单株荚数>茎秆直径>单株粒重>种植密度>生育期>主茎分枝,育种中优先考虑株高和百粒重,兼顾底荚高、荚节数、单株粒数和单株荚数,其次注意适当的茎秆直径和生育期。表6、表7

3 讨论

研究表明,种植密度、荚节数、单株荚数、单株粒数和单株粒重与产量的相关系数较大,可能由于试验材料均为近年来各地选育的新品种(系),是育种家根据实际生产需求在大量后代群体筛选出的具有优异农艺性状的材料。通过遗传改良提高单株荚数和单株粒数,适当地增加荚节数对于提高大豆最终产量具有重要作用[3, 11]。单株荚数、荚节数和株高呈极显著正相关,一般矮秆品种单株荚数较少,大豆品种的节间长一般处于一个固定的区间,株高较高的品种荚节数要多于株高较矮的品种,在品种选育过程中可以在保证大豆抗倒伏性不受影响的情况下适当选择株高适中的品种以提高单株荚数,间接促进大豆最终产量形成[12-13]。

通过夏播大豆产量与农艺性状的灰色关联度分析可以发现,影响新疆南疆地区大豆产量的主要农艺性状是株高、百粒重、底荚高、荚节数和单株粒数,其关联度系数分别为0.731、0.714、0.699、0.678、0.669。其次是单株荚数、茎秆直径和单株粒重,其关联度系数为0.646、0.636和0.633。种植密度、生育期和主茎分枝对大豆产量的影响最小,其关联度系数为0.625、0.614和0.611。灰色关联分析方法具有操作简单和结果准确等优点,是目前国内大豆育种工作者选育大豆新品系和对新品系综合评价的主要参考方法之一[4, 14]。大豆单株粒数对大豆产量的影响最大[15],试验结果与郝瑞莲[16]结果一致,均表明有效分枝数对产量的的影响较小,与王秋玲[17]和舒文涛等[4]得出的观点有差异,可能是由于试验采用的种植密度不同有关,如增大种植密度,大豆产量与分枝数关联度可能较小。大豆的株高和生育期也是影响大豆产量的重要性状[18],南疆夏大豆在不影响冬季作物播种的前提下,适当延长生育期,可提高大豆产量,张富厚等[19]研究结果也一样。研究中株高与产量关联度最高,大豆株高增加会提升大豆的荚节数,但是同样会增加倒伏的风险,进行单株选择时,结合大豆抗倒伏性适当增加株高,也可间接促进大豆最终产量增加[20]。其次,品种选育还应当考虑百粒重、荚节数、单株粒数和单株荚数等性状[21],试验中百粒重、荚节数、单株粒数和单株荚数对产量的关联度分别为0.714、0.699、0.678和0.669,在对大豆新品系进行选择时,这几个农艺性状同样具有重要参考作用。大豆产量是由单株粒重、种植密度和百粒重共同决定,单株粒重、单株粒数和百粒重两两之间密切相关,单株粒数又与单株荚数和荚粒数紧密相连,单株荚数和主茎节数也密切相关[22]。大豆百粒重的遗传力较大[23],试验中产量与百粒重的关联度位于第二位,所以在对新品系进行农艺性状选择时,可根据商品性需要对百粒重进行选择。试验未考虑叶片大小,株型结构等质量性状和生理功能对大豆产量的影响,有关大豆质量性状和生理功能对大豆产量的影响还需进一步研究。