适宜冀东地区种植的菜用大豆品种鉴定

石晓坤,杨 杰,王艳丽,王 宇,司增志,乔亚科,张 锴,*

(河北科技师范学院 1 农学与生物科技学院,河北省作物逆境生物学重点实验室;2 园艺科技学院;河北 秦皇岛,066600)

菜用大豆[Glycinemax(L.) Merr. ]别名毛豆或青毛豆,我国是菜用大豆主要生产国之一,年产量在170万t以上[1],以速冻或保鲜等方式出口,在国外市场有明显优势。在种植过程中有诸多因素会影响菜用大豆的产量和质量[2]。除一些自然因素如温度、土壤、光照外,还包括栽培技术、施肥管理、田间管理以及病虫害防治等多方面原因[3]。气温、降水量以及光照强度等都会直接影响菜用大豆营养物质含量。通常光照充足、雨水较少、昼夜温差较大地区的菜用大豆品质与产量较高;不同播种期对菜用大豆生长也有一定影响。菜用大豆生产过程中常面临产量不稳定和品种单一问题[4],同时由于菜用大豆生产过程中良种紧缺的矛盾突出,市场上对于菜用大豆良种需求日益迫切[5]。

我国幅员辽阔,不同地区之间土壤条件和气候条件差异很大,不同地区适宜种植的菜用大豆品种不同[6]。李喜焕等[7]对10个菜用大豆品种进行筛选,结果表明苏早2号,春绿60,AGS-292和绿75适合在河北省中南部种植。但冀东地区与河北省中南部地区气候条件差异很大,目前尚未有适宜冀东地区种植的菜用大豆品种审定或引种的报道。近几年选育的菜用大豆新品种与前期育成品种相比,产量、品质及抗病性均有不同程度提高[8-18]。为此,笔者选择了28个菜用大豆品种,并对这些菜用大豆品种的农艺、产量及品质性状进行品种比较试验,期望筛选出适宜冀东地区种植的优质菜用大豆品种,为当地菜用大豆生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在河北科技师范学院施各庄农场进行,属暖温带大陆性季风气候,年平均降水量638.33 mm,年平均气温11 ℃,最低气温约-18 ℃,最高气温约35 ℃,光照充足,年总日照时间2 809.3 h,为可照时间的63%,无霜期186 d,≥0 ℃积温为4 231 ℃,≤10 ℃积温为3 814 ℃。

1.2 供试材料

本次试验选用的菜用大豆品种(系)见表1。

表1 供试菜用大豆品种(系)

1.3 菜用大豆田间种植

供试菜用大豆品种于2021年5月21日播种,3行区,行长4 m,行距0.4 m,株距0.3 m,完全随机区组设计,3次重复,小区4周设置保护行。

1.4 菜用大豆生长指标测量

于大豆成熟期每小区取中间行长势正常的10株进行取样,测定株高、主茎节数及分枝数等指标。

株高:测量子叶节至主茎顶部即主茎生长点之间的长度,连续测量10株,计算平均值。

主茎节数:用计数的方法记录1株的节数(从子叶痕处开始向上的节间数),连续测量10株,计算平均值。

分枝数:用计数的方法记录1株主茎上的分枝数量,连续测量10株,计算平均值。

1.5 菜用大豆产量指标测定

取样方法同1.4,测定单株荚数、单株荚质量、单株粒数、单株粒质量、百粒鲜质量及小区鲜荚总量等指标。

单株荚数:用计数的方法记录每株的秕荚、1粒荚、多粒荚(2粒及以上)总数量,连续测量10株,计算平均值。

单株荚质量:用分析天平称量单株鲜荚质量,连续测量10株,计算平均值。

单株粒数:用计数的方法记录单株籽粒总数,连续测量10株,计算平均值。

单株粒质量:用分析天平称量单株籽粒质量,连续测量10株,计算平均值。

百粒鲜质量:随机选取100粒完整饱满籽粒并称质量,两次重复并计算平均值(若重复间质量相差大于0.5 g,则重新称取质量)。

小区鲜荚总量:收获小区鲜荚总质量。

1.6 菜用大豆品质相关性状鉴定

取样方法同1.4,测定标准荚率、病霉荚率、秕荚率、标准荚数及2粒标准荚长和荚宽等指标。

标准荚率:在样本中随机取样500 g,筛选出含有2粒以上无损的饱满豆荚,称质量,计算百分率。

病霉荚率:在样本中随机取样500 g,筛选出豆荚被虫蚀、存在病斑或受病害影响、受气候影响霉烂、受损伤的豆荚,称质量,计算百分率。

秕荚率:在样本中随机取样500 g,筛选出发育不完全、无鼓粒的豆荚,称质量,计算百分率。

标准荚数:随机称取标准荚500 g,记录相应豆荚数量(若样本中标准荚质量不足500 g,可在小区中选取标准荚补足500 g)。

2粒标准荚长和荚宽:从荚最长、最宽处测量。随机取标准荚10个,首尾相接连成直线后测总长,然后将同一组荚相邻并排后测总宽,最后计算平均值,3次重复(测荚长时排除荚柄的长度)。

1.7 数据分析方法

利用Microsoft Excel 2007软件对数据进行初步整理,应用SPSS 24.0软件进行聚类分析、主成分分析和隶属函数分析,应用DPS数据处理系统进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 供试菜用大豆品种农艺性状比较

对供试菜用大豆品种各农艺性状进行了方差分析。结果表明,不同菜用大豆品种间存在显著差异,说明供试品种间的农艺性状存在真实差异。28个参试大豆品种(系)的株高平均值为68.84 cm,变异系数为15.46%(表2);株高最高的品种为浙鲜8号(118.60 cm);株高最低的品种为奎鲜5号(32.33 cm)。主茎节数平均值为12.29个,变异系数为10.14%;主茎节数最多的品种为浙鲜8号,主茎节数平均达到19.20个;主茎节数最少的品种为苏奎2号,主茎节数平均为8.40个。分枝数平均值为11.25 cm,变异系数为12.87%;分枝数最多的品种为中黄39,分枝数平均为14.80个;分枝数最少的品种为LV-75,分枝数平均为4.90个。

表2 菜用大豆品系的农艺性状比较

2.2 菜用大豆产量性状比较

对供试菜用大豆品种各产量相关性状进行了方差分析。结果表明,不同菜用大豆品种间存在显著差异。28个参试大豆品种(系)的单株荚数平均值为65.66个,变异系数为41.39%(表3);单株荚数最多的品种为浙鲜8号,平均单株荚数为135.20个;单株荚数最少的品种为特早5号,平均单株荚数为31.50个。单株荚质量平均值为112.37 g,变异系数为25.83%;单株荚质量中质量最高的品种为奎鲜5号,平均质量为211.00 g;单株荚质量中最轻的品种为特早5号,平均质量为37.80 g;单株粒数平均值为102.51个,变异系数为25.86%。单株粒数最多的品种为中黄79,平均粒数为248.10个;单株粒数最少的品种为中黄42,平均粒数为40.56个。单株粒质量平均值为46.16 g,变异系数为49.14%;单株粒质量中质量最高的品种为晋豆39,平均质量为107.00 g;单株粒质量中最轻的品种为中黄42,平均质量为10.87g。百粒鲜质量平均值为47.26 g,变异系数为2.69%;百粒鲜质量最高的品种为晋豆39,其质量为84.81 g,与其他品种相比差异显著;百粒鲜质量中最低的品种为中黄79,其质量为26.92 g,与其他品种相比差异显著。小区鲜荚总产量平均值为4 632.42 g,变异系数为0.85%;小区鲜荚总产量最高的品种为奎鲜5号,小区产量达8 862.00 g;小区鲜荚总产量最低的品种为特早5号,小区产量为1 587.60 g,与其他品种相比差异显著。

表3 菜用大豆品系产量指标比较

2.3 菜用大豆品质性状比较

对供试菜用大豆品种各品质相关性状进行了方差分析。结果表明,不同菜用大豆品种间存在显著差异,说明供试品种间的品质性状存在真实差异。28个参试品种(系)的标准荚率平均值为81.61%,变异系数为1.64%,并且每个参试品种的标准荚率均高于70%(表4);标准荚率比例最高的品种为东农252,标准荚率达98.96%,与其他品种差异显著;标准荚率最低的品种为浙鲜8号,标准荚率为71.02%。秕荚率平均值为9.83%,变异系数为6.93%;秕荚率最高的品种为晋豆39,秕荚率为24.36%,与其他品种相比差异显著;秕荚率比例最低的品种为东农252,秕荚率为0.00%,与其他品种相比差异显著。病损荚率平均值为8.05%,变异系数为10.14%;病损荚率最高的品种为浙鲜8号,其比例为21.39%,与早春6号、豫豆22差异不显著,与其他品种相比差异显著;病损荚率最低的品种为苏7,病损荚率为0.00%,与其他品种相比差异显著。标准荚数量平均值为251.86个,变异系数为4.51%;标准荚数量最高和最低的分别为青酥1号和交大282,其数量分别为401个和150个,与其他品种相比差异显著;2粒标准荚长平均值为5.54 cm,变异系数为5.22%;2粒标准荚最长的品种为晋豆39,长度为6.03 cm,与其他品种相比差异不显著;2粒标准荚长中最短的品种为ZQ-6,长度为4.60 cm,与其他品种相比差异不显著。2粒标准荚宽平均值为1.30 cm,变异系数为14.39%;2粒标准荚宽中最宽的品种为中黄80,宽度为1.41 cm,与其他品种相比差异不显著;2粒标准荚宽中最窄的品种为苏奎2号,宽度为1.16 cm与其他品种相比差异不显著。

表4 菜用大豆品系的品质性状比较

2.4 菜用大豆品系聚类分析

对供试菜用大豆进行了聚类分析。结果表明,各菜用大豆品系在聚类分析标度距离为10的位置处分为两类:第一类包括中黄80,中黄39,铁丰33,浙鲜9,浙鲜12,浙鲜7号,交大08-26,交大282,台75-3,早春6号,晋豆39,青酥1号,ZX-9,苏奎2号,特早5号,青酥2号,中黄42,东农252,ZQ-6,辽鲜3号,中黄30,LV-75,苏7,其特点是株高较矮,主茎节数及分枝数少,单株荚数较少,单株荚质量较低,单株粒数较少,单株粒质量较低,标准荚率较低(图1);第2类包括成鲜43,浙鲜8号,豫豆22,奎鲜5号,中黄79,其特点是株高较高,主茎节数及分枝数多,单株荚数多,单株荚质量较高,单株粒数较多,单株粒质量较高,标准荚率高。

图1 菜用大豆品系聚类分析

2.5 菜用大豆品系主成分分析

对菜用大豆各性状指标进行主成分分析,结果表明,4个主成分的贡献率分别为42.511%,20.129%,12.231%,11.192%,累计贡献率为86.063%(表5);其中,第1主成分的特征值为3.826,贡献率为42.511%,在对应的特征向量中,数值较大的指标为单株荚数,数值为0.247;第2主成分的特征值为1.812,贡献率为20.129%,在对应的特征向量中,数值较大的为百粒鲜质量,数值为0.505;第3主成分的特征值为1.101,贡献率为12.231%,在对应的特征向量中,数值较大的为标准荚,数值为0.413;第4主成分的特征值为1.007,贡献率为11.192%,在对应的特征向量中,数值较大的为标准荚率,数值为0.697。综合分析发现,这4个主成分反映了原来9个指标86.063%的信息,因此可以利用这4个主成分代表菜用大豆各品系优劣。

表5 菜用大豆品系主成分分析

2.6 菜用大豆品系隶属函数分析综合排名

分析菜用大豆品系综合排名,结果表明:28个菜用大豆品系中,在第1主成分中(x1)得分最高的是浙鲜8号,得分为2.394(表6);在第2主成分中(x2)得分最高的是晋豆39,得分为3.109;在第3主成分中(x3)得分最高的是奎鲜5号,得分为2.066;在第4主成分中(x4)得分最高的是中黄79,得分为2.003。综合得分排名前三依次为中黄79,浙鲜8号,晋豆39。其中,中黄79在总分排名中位列第一,表明该品种的生长情况比其他品种更适应冀东地区环境。

表6 菜用大豆品系综合排名

2.7 适宜冀东地区菜用大豆品种的筛选

对参试品种的分析,筛选出中黄79,浙鲜8号,浙鲜8号等3个品种适宜在冀东地区栽培种植,该3个品种分别在株高、主茎节数、单株荚数方面表现最优。另外,中黄79的单株粒数性状为参试品种最优。

3 结论与讨论

本次试验对引种的28个菜用大豆品系进行了农艺性状、产量性状、品质性状等3个性状指标的比较。最终发现浙鲜8号品种在株高、主茎节数、单株荚数等性状的表现最优,分枝数表现最优的品种为中黄39,单株荚质量表现最优的品种为奎鲜5号,单株粒数表现最优的品种为中黄79,单株粒质量和百粒鲜质量两种性状表现最优的品种为晋豆39,小区鲜荚总产量最高的品种为奎鲜5号。李佰权等[19]在浙江省对浙鲜8号的品系比较试验结果表明,浙鲜8号产量达12.45 t·hm-2,本次试验所测得的产量为21.58 t·hm-2,比李佰权等的产量显著提升,可能是引种后浙鲜8号生育期延长,导致产量增加;任建军等[20]在黄淮海地区测产的中黄42产量达18.36 t·hm-2,但在冀东地区产量为13.75 t·hm-2,说明中黄42并不适宜在冀东地区种植。李喜焕等[7]在河北省中南部品系筛选试验结果表明,产量最高的品种为苏早2号,产量为9.55 t·hm-2。本次试验产量前三名的菜用大豆产量均高于20.00 t·hm-2,这可能是南方菜用大豆品种引种到北方后生育期延长,促进了植株产量的提升。

对供试品种聚类分析以及隶属函数分析发现,28个菜用大豆品系中,中黄79,浙鲜8号,晋豆39和成鲜43 4个品种最适宜在冀东地区推广种植,其中中黄79以及浙鲜8号在各个性状指标中表现最优。豫豆22,早春6号,青酥1号,奎鲜5号,ZX-9,中黄39,中黄80,苏奎2号,LV-75,铁丰33,浙鲜7号,交大282,台75-3,浙鲜12,ZQ-6,交大08-26,浙鲜9号,苏7,中黄30,青酥2号,东农252,辽鲜3,中黄42,特早5号等24个菜用大豆品系不建议在冀东地区推广种植。