长江流域新育成春大豆品系主要农艺性状研究

2022-02-25阳小凤黄山唐文军李小红姜玲马淑梅

作物研究 2022年1期

阳小凤，黄山，唐文军，李小红，姜玲，马淑梅

(湖南省作物研究所，湖南长沙 410125)

大豆是我国重要的粮食和油料作物，是人们植物蛋白和植物油的主要来源之一，大豆产业的发展与国家粮食安全、经济发展息息相关[1]。近年来我国大豆需求量持续增加，大豆供给主要依赖国际市场，供需矛盾十分突出。造成我国大豆总产不高的主要原因是种植面积下降、单产水平偏低[2-3]。为提高单产水平，国内科研院所围绕大豆新品种选育以及育种技术创新、配套栽培技术优化等进行了大量研究。

长江流域中下游地区光温水资源丰富、地理环境复杂、气候条件多变以及轮作复种制度多样，是南方大豆的主要产区，但大豆的适应范围较窄，育种家需根据育种目标选育适应不同区域、种植模式和生产需求的大豆品种[4]。前人对黑龙江[5]、吉林[6]等北方春大豆区域，河南[7]、安徽[8]等黄淮海夏大豆区域大豆品种产量与农艺性状进行分析，但对适合长江流域地区春大豆种植的高产大豆品种的产量构成及农艺性状鲜有报道。本研究选择2016—2020年度长江流域大豆育种协作网国家联合鉴定试验长沙点的55 个参试品系，对各品系的产量、主要农艺性状的变化及关系进行综合分析，旨在明确长江中下游地区春大豆的产量构成和主要农艺性状的联系，为长江流域筛选大豆新品种提供科学依据；同时，明确当地大豆生产对品种的需求，筛选出适合长沙等湘中地区种植的高产优质大豆新品种，提高大豆育种质量与效率。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2016—2020 年长江流域大豆育种协作网国家联合鉴定试验长沙点55 个春大豆品种(表1)，来自9 个省份，其中湖北23 份，浙江11 份，四川11 份，江苏2 份，上海2 份，湖南2 份，北京2 份，江西1份，山东1 份。

表1 春大豆参试品系信息Table 1 Information of the spring soybean varieties

1.2 试验方法

试验于2016—2020 年在湖南省农业科学院作物研究所试验基地进行(113°5′E，28°10′N，海拔50 m)。土壤类型为红壤土，肥力中等，小区面积7.2 m2。每小区9 行，行长2.0 m，行距40 cm，穴播，穴距20 cm，3 次重复，随机区组排列。湘春豆26 为早熟品系对照，天隆1 号为中晚熟品系对照。春大豆早熟品系的种植密度为30 万株/hm2，中晚熟品系的密度为25.05 万株/hm2，播种时间为3 月下旬至4月上旬，田间管理模式与大田一致。整个生长期间进行田间观察并记载，待成熟收获时小区内随机拔取10 株连续单株进行室内考种，测产时去掉边株但不去边行，计产面积为6.0 m2。

1.3 数据整理与分析

运用Microsoft Excel 2007 软件进行数据整理与分析，DPSV 9.01 软件进行回归、相关性和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 春大豆参试品系的产量

由表2 可看出，参试品系的产量逐年上升，到2020 年各品系的平均产量为2 827.5 kg/hm2，最高产量为3 747.0 kg/hm2，比对照天隆1 号增产的品系21 个，占38.2%，比对照湘春豆26 增产的品系36 个，占65.5%。

表2 2016—2020 年春大豆参试品系产量比较Table 2 Yield comparison between the spring soybean varieties and the CK from 2016 to 2020

2.2 春大豆参试品系农艺性状的遗传变幅

由表3 可见，55 份参试大豆品系间各性状的变异系数较大，在7.67%～45.94%之间，其中有效分枝数变异系数最大，变异范围为0.00～3.90 个，平均值为2.00 个，生育期的变异幅度最小，变异系数为7.67%，平均生育期为94.7 d。产量的变幅为1 854.0～3 747.0 kg/hm2，平均值为2 612.1 kg/hm2。参试品系的底荚高度变幅为5.4～20.1 cm，平均值从11.4 cm 提高到14.2 cm，合适的底荚高度是机械化收获的基本要求，也是大豆新品种选育的主要方向[9-10]。同时，新品系的选育兼顾不同熟期和密度，55 个参试品系中有10 个早熟耐密型品系，占参试品系总数的18.2%。

表3 参试品系产量和主要农艺性状分析Table 3 Analysis of yield and main agronomic traits of the spring soybean varieties

2.3 春大豆参试品系农艺性状间的相关性

从表4 可见，在55 份大豆品系中，产量与底荚高度极显著正相关(r＝0.35)，与单株粒质量显著正相关(r＝0.30)，但与其他性状相关不显著，单株粒质量与株高、主茎节数、有效分枝数、单株有效荚数、单株粒数均极显著正相关，相关系数达到0.52～0.78。株高分别与主茎节数、有效分枝数、单株粒数、生育期呈极显著正相关。

表4 春大豆参试品系主要农艺性状间的相关性分析Table 4 Correlation analysis for main agronomic traits of the spring soybean varieties

2.4 春大豆参试品系的聚类分析结果

从表4 可知，产量与株高等9 个农艺性状相关性均较强，因此，用系统聚类分析方法将数据进行标准化处理，选用欧式距离、离差平方和法对产量、株高、底荚高度、主茎节数、有效分枝数、单株有效荚数、单株粒数、单株粒质量、百粒质量、生育期等性状进行聚类分析，得到聚类图如图1 所示。55 个春大豆品系可分为4 类:第Ⅰ类包括12 个品系，总体特性为产量较低，株高较低、主茎节数少、单株粒质量较轻、单株粒数少。第Ⅱ类包括14 个品系，这类群品系产量最高，底荚高度较高，单株粒质量较大，生育期适中。第Ⅲ类包括17 个品系，生育期较早，耐密，丰产性较好，百粒质量较大。第Ⅳ类包括12 个品系，丰产性较好，生育期稍迟，株高较高，主茎节数和单株粒数较多。由此可见，第Ⅱ类较易获得较高产量，较适宜长沙点种植。

图1 春大豆参试品系聚类分析结果Fig.1 Cluster analysis of spring soybean lines

3 讨论

本研究结果表明，2016—2020 年长江流域大豆育种协作网国家联合鉴定试验长沙点参试品系产量整体有较大提升，且每年逐步提高。长江流域春大豆的生育期与气候的相关性较大，晚熟品种鼓粒期易遇到高温干旱，不利于丰产稳产，其次在长江流域春大豆种植区域，因茬口和种植习惯，要求春大豆在6 月底或7 月中上旬成熟收获，以免影响下茬作物的种植。长江流域光温水资源丰富，种植制度多样，品种用途多样[11]，总之，品种类型越丰富，覆盖面也越广。本研究结果显示，主要农艺性状变异系数中有效分枝最大，达45.94%，表明参试品系的有效分枝数差异较大，这与王大刚等[12]和赵朝森等[13]的结果一致，除了品系间的个体差异，早熟和中晚熟品系间不同的种植密度是有效分枝差异较大的原因之一，早熟高密度品系相对较中晚熟低密度品系分枝少。适当增加有效分枝能增加单株荚数、单株粒数和单株粒质量，从而提高大豆产量[14-16]。相关性分析表明:产量与底荚高度极显著正相关，与单株粒质量显著正相关，产量分别与其他性状均呈正相关，说明这些性状是决定产量的关键性状。

聚类分析可将参试品系分为4 个群体，高产和中低产品系间产量相关性状结构有明显的差异。第Ⅰ类品系是低产的类群，基因型特征性状表现为株高较低，主茎节数少，单株粒质量轻，单株粒数少。第Ⅱ类品系是高产的类群，表现为株高较高，单株粒质量大，生育期适中。品种产量是群体产量，是各性状在一定生态条件下的整体表现，综合聚类分析中产量较高的第Ⅱ类和第Ⅲ类品系性状特征，产量提升可以从以下几个方面进行相关性状改良:一是增加单株粒质量，二是筛选耐密的材料，三是适当增加株高和延长生育期，但是增加株高和密度需考虑抗倒伏性和生育期[17-19]。