寧夏引黃灌區(qū)耐蔭性春大豆新品種（系）篩選及產(chǎn)量性狀分析*

連金番， 羅瑞萍**， 李培貴， 姬月梅， 沈 靜， 李 強， 葛玉萍，

（1.寧夏農(nóng)林科學院農(nóng)作物研究所， 銀川 750002； 2.寧夏種子工作站， 銀川 750002；3.平羅縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心， 寧夏 石嘴山 753400； 4.寧夏原種場， 寧夏 賀蘭 750200）

大豆是喜光、喜溫作物，在與玉米間套作種植過程中，受弱光脅迫可影響大豆形態(tài)性狀和產(chǎn)量[1]。因此，培育并篩選耐蔭性強的大豆品種是提高間套種大豆產(chǎn)量的重要途徑之一。玉米－大豆間作對充分利用寧夏引黃灌區(qū)有限的自然資源、水利資源和耕地資源，提高種植指數(shù)，增加大豆產(chǎn)量有著重要意義。大豆耐蔭性是影響間作大豆產(chǎn)量的重要因素，同時也影響間作大豆模式的推廣應(yīng)用。前人采用遮陽網(wǎng)模擬玉米－大豆套作遮蔭環(huán)境的研究較多，陳懷珠等[2]通過模擬間套種蔭蔽條件對34 個大豆品種主要性狀的影響進行研究，以綜合耐蔭系數(shù)為指標評價大豆種質(zhì)的耐蔭性，結(jié)果表明遮光處理可增高大豆植株，增加秕莢，減少分枝數(shù)、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)，降低百粒重、單株產(chǎn)量。黃其椿等[3]利用遮蔭網(wǎng)通過對9 個菜用大豆性狀指標的綜合耐蔭系數(shù)判斷其耐蔭性。李春紅等[4]利用多元統(tǒng)計方法得出大豆的7 個性狀作為大豆耐蔭性鑒定指標。武曉玲等[5]利用盆栽方法研究弱光脅迫條件下套作大豆苗期耐蔭性鑒定指標。張立軍等[6]利用盆栽方法通過耐蔭性數(shù)學評價模型對82 份國內(nèi)外大豆種質(zhì)資源進行大豆耐蔭性評價。孫祖東等[7]認為30%遮光度播種后50 d 的大豆株高和平均節(jié)間長構(gòu)成耐蔭指數(shù)是相對準確實用的耐蔭性評價體系。間作蔭蔽致使大豆株高增加，莖粗減小，分枝數(shù)減少，單株產(chǎn)量降低[8-11]。間作大豆屬于弱勢作物，當受到光照、溫度、氣候以及栽培管理技術(shù)等生長發(fā)育條件限制時，植株旺長，莖稈纖細，易發(fā)生倒伏，影響產(chǎn)量。

耐蔭性一般是指植物通過株型，組織結(jié)構(gòu)和生理生化的適應(yīng)，使植物能夠在蔭蔽環(huán)境下持續(xù)生長發(fā)育，表現(xiàn)為莖稈和葉柄相對較弱的伸長機制和植株較低的生長率[12]。在大豆總干物質(zhì)中，光合產(chǎn)物積累量占90%以上[13]，且整個生育期對光照反應(yīng)都很敏感[14]。玉米－大豆套作模式下，劉衛(wèi)國等[15]研究發(fā)現(xiàn)，套作大豆產(chǎn)量與分枝粒重、最高分枝數(shù)、有效分枝數(shù)、平均分枝長度及生育期呈極顯著正相關(guān)，與主莖節(jié)數(shù)和營養(yǎng)生長期呈顯著正相關(guān)。吳雨珊等[16]研究發(fā)現(xiàn)大豆產(chǎn)量與主莖節(jié)數(shù)、有效分枝數(shù)、單株莢數(shù)、每莢粒數(shù)、分枝粒重、分枝粒重占比、營養(yǎng)生長期、生育期呈極顯著正相關(guān)。羅玲等[17]認為套作下作物株高的增加來源于節(jié)間的伸長，而非節(jié)數(shù)的增多。

寧夏引黃灌區(qū)玉米－春大豆間作種植主要采取玉米與春大豆同期機械精量播種，玉米與春大豆生長發(fā)育期間共生期長，田間管理主要以玉米為主，春大豆成熟后先用大豆專用收獲機械收獲，再用玉米專用收獲機械收獲玉米。由于各地區(qū)間種作物和間種時間不同導致大豆受蔭蔽情況不同。寧夏引黃灌區(qū)作為西北地區(qū)春大豆間作的主要種植區(qū)域之一，目前，耐蔭性春大豆品種（系）篩選及針對春大豆耐蔭性性狀綜合評價尚未見詳細研究報道。文章通過創(chuàng)設(shè)玉米－春大豆間作自然蔭蔽條件，對15 份自育春大豆新品種（系）進行耐蔭性篩選，并對產(chǎn)量性狀進行綜合分析，以期對提高間作春大豆產(chǎn)量及寧夏引黃灌區(qū)玉米－春大豆間作種植提供理論基礎(chǔ)及技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試材料為寧夏農(nóng)林科學院農(nóng)作物研究所國家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系銀川大豆綜合試驗站通過ms1輪回選育的15 份春大豆新品種（系）。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2020－2021 年在寧夏農(nóng)林科學院農(nóng)作物研究所永寧望洪試驗基地進行。試驗地位于北緯 38°13′、東經(jīng) 106°12′，海拔 1 100 m。通過創(chuàng)設(shè)玉米－春大豆間作自然蔭蔽條件，對15 份春大豆新品種（系）進行耐蔭性鑒定及篩選研究。試驗采用大區(qū)對比設(shè)計，隨機區(qū)組排列，不設(shè)重復。玉米－春大豆間作以2∶2 東西行向種植。玉米寬行距170 cm，窄行距 30 cm，玉米穴距 13～14 cm，播種帶幅寬200 cm；春大豆種植在玉米寬行距內(nèi)，每個春大豆品種（系）種植2 行，春大豆距離玉米70 cm，行距30 cm，穴距10～13 cm，每穴2 粒種子，行長20 m，總幅寬200 cm，小區(qū)面積為40 m2。玉米與春大豆于4 月19 日同期播種，春大豆于9 月28 日收獲，玉米于9 月30 日收獲。

1.3 田間記載及測定項目

田間記載標準按照《大豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》[18]進行。試驗地田間管理同大田生產(chǎn)管理措施。春大豆成熟時，每個試驗小區(qū)連續(xù)取10 株有代表性的植株進行室內(nèi)考種，測定項目主要有株高（Xl），主莖節(jié)數(shù)（X2），節(jié)間長度（X3），單株分枝數(shù)（X4），單株有效分枝數(shù)（X5），單株有效莢數(shù)（X6），單株粒數(shù)（X7），每莢粒數(shù)（X8），百粒重（X9）和單株產(chǎn)量（Y）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2016 進行計算和整理，以DPS18.0 軟件進行春大豆品種（系）變異性分析、相關(guān)性分析、主成分分析（Principal component analysis，PCA）、聚類分析。

耐蔭系數(shù)（Shade tolerance coefficient，STC）[19]為STC=遮蔭后性狀值/正常光性狀值。

2 結(jié)果與分析

2.1 品種（系）間主要農(nóng)藝性狀的STC 分析

由表1 可知，不同春大豆品種（系）農(nóng)藝性狀單項指標的STC 性狀表達值中，單株有效分枝數(shù)、單株分枝數(shù)的變異系數(shù)較大，分別為38.77%、37.29%；其次是單株粒數(shù)、單株產(chǎn)量、單株有效莢數(shù)和節(jié)間長度的變異系數(shù)，分別為20.18%、19.13%、18.92%和11.32%；株高、百粒重、主莖節(jié)數(shù)的變異系數(shù)較小，分別為7.36%、7.32%和6.62%。試驗結(jié)果表明，不同春大豆品種（系）與玉米間作，遮蔭脅迫對春大豆株高、節(jié)間長度、單株分枝及有效分枝數(shù)、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株產(chǎn)量影響較大，而對春大豆主莖節(jié)數(shù)、每莢粒數(shù)影響較小。

由表1 可知，不同春大豆品種（系）受玉米遮蔭脅迫后，株高、主莖節(jié)數(shù)、節(jié)間長度、分枝數(shù)增加（STC＞1），而單株有效分枝、有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、每莢粒數(shù)、百粒重和單株產(chǎn)量下降（STC＜1）。

表1 大豆品種（系）農(nóng)藝性狀單項指標的STC 變異性分析

2.2 主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性及PCA 分析

根據(jù)表2 可知，大豆單株產(chǎn)量與株高、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與每莢粒數(shù)呈顯著相關(guān)，與百粒重呈負相關(guān)；百粒重與節(jié)間長度、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、每莢粒數(shù)呈顯著負相關(guān)；每莢粒數(shù)與單株粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)；單株粒數(shù)與株高、單株有效莢數(shù)呈極顯著正相關(guān)；單株有效莢數(shù)與株高呈極顯著正相關(guān)，與節(jié)間長度呈顯著正相關(guān)；株高與主莖節(jié)數(shù)呈極顯著正相關(guān)。結(jié)果表明，間作春大豆在株高適宜（不倒伏）的范圍內(nèi)，隨著株高、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)的增加，春大豆單株產(chǎn)量也會增加，但是大豆籽粒變小，百粒重下降。

表2 主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量性狀的相關(guān)性分析

主成分分析（Principal component analysis，PCA）是多元統(tǒng)計分析中的重要統(tǒng)計方法。如表3 所示，PCA 分析結(jié)果表明，春大豆新品種（系）的遺傳多樣性明顯，前3 個主成分累計貢獻率達80.331 0%。

表3 春大豆新品種（系）各性狀的PCA 分析

第一主成分F1的特征值為4.655 2，其貢獻率占46.551 8%，在主成分特征向量中，特征值較高的性狀主要有單株分枝數(shù)、每莢粒數(shù)、百粒重，特征值分別為0.437 1、0.359 9 和0.317 4。此類性狀與單株產(chǎn)量有關(guān)，稱之為“產(chǎn)量因子”，可通過篩選這些性狀選擇適合間作套種的春大豆高產(chǎn)品種（系）。

第二主成分F2的特征值為1.859 4，貢獻率占18.593 8%，在主成分特征向量中，特征值較高性狀主要有節(jié)間長度、株高，特征值分別為0.605 0、0.318 6。稱之為“株高因子”，通過第二主成分F2的特征值選擇植株高度適宜的春大豆品種（系）增加產(chǎn)量。

第三主成分F3的特征值為1.528 5，其貢獻率占15.185 3%，在主成分特征向量中，特征值較高的性狀主要有單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株產(chǎn)量，稱之為“莢粒因子”，其特征值分別為0.432 7、0.451 1、0.409 0。通過“產(chǎn)量因子“”株高因子”和“莢粒因子”的篩選可選擇適宜間作套種產(chǎn)量較高的大豆品種（系），提高大豆產(chǎn)量。

2.3 主要產(chǎn)量性狀的聚類分析

聚類結(jié)果表明，15 份參試春大豆品種（系）可以分為4 大類（見附圖）。

附圖 供試春大豆品種（系）聚類分析結(jié)果

參試春大豆品種（系）各類群性狀特征值見表4。

表4 參試春大豆品種（系）各類群性狀特征

第Ⅰ類群有2 個春大豆品種（系）。主要特征為平均株高173.4 cm、主莖節(jié)數(shù)20.1 節(jié)、節(jié)間長度8.6 cm、單株有效莢數(shù)53.1 個、單株粒數(shù)127.7 粒、百粒重15.2 g、單株產(chǎn)量19.5 g。該類群春大豆品種（系）單株產(chǎn)量較高，但植株偏高，不抗倒伏。

第Ⅱ類群有2 個春大豆品種（系）。主要特征為株高141.8 cm、主莖節(jié)數(shù)16.1 節(jié)、節(jié)間長度8.8 cm、單株有效莢數(shù)51.9 莢、單株粒數(shù)112.5 粒、百粒重14.9 g、單株產(chǎn)量16.8 g。該類群的春大豆品種（系）株高適宜，單株粒數(shù)較多，單株產(chǎn)量較高。

第Ⅲ類群可以分為2 個亞群，有4 個春大豆品種（系）。主要特征為株高117.8～139.4 cm、主莖節(jié)數(shù)16.0～18.3 節(jié)、節(jié)間長度7.4～7.6 cm、單株有效莢數(shù) 33.6～36.5 莢、單株粒數(shù) 68.9～72.7 粒、百粒重 18.0～18.6 g、單株產(chǎn)量 12.8～13.1 g。該類群的春大豆品種（系）植株高度較矮，單株粒數(shù)少，百粒重小，單株產(chǎn)量偏低，因此，該類群春大豆品種（系）不適合與玉米間作。

第Ⅳ類群可以分為2 個亞群，有7 個品種（系）。主要特征為株高140.5～144.2 cm、主莖節(jié)數(shù)15.9～18.0 節(jié)、節(jié)間長度 8.0～8.9 cm、單株有效莢數(shù) 39.4～39.6 莢、單株粒數(shù) 82.1～82.9 粒、百粒重15.6～18.2 g、單株產(chǎn)量12.9～14.9 g。該類群的春大豆品種（系）株高適宜，單株粒數(shù)較多，籽粒較大，單株產(chǎn)量較高。

分類結(jié)果表明，第Ⅱ類群和第Ⅳ-Ⅰ類群植株高度雖然偏高，但是單株粒數(shù)較多、百粒重較大、單株產(chǎn)量較高，生產(chǎn)實踐中只要采取適當技術(shù)措施可以直接應(yīng)用；第Ⅰ類群植株太高，容易發(fā)生倒伏，不能直接利用；第Ⅲ類群產(chǎn)量較低，生產(chǎn)上不能直接利用，不適合與玉米間作套種。

3 結(jié)論與討論

作物耐蔭性是由作物自身遺傳特性及諸多生物和非生物因素共同決定，為復合性狀[20]。本試驗研究表明，15 份春大豆品種（系）在與玉米間作后受遮蔭脅迫，春大豆單株有效分枝數(shù)、單株分枝數(shù)、單株粒數(shù)、單株產(chǎn)量和單株有效莢數(shù)變異程度較大。春大豆株高、主莖節(jié)數(shù)、節(jié)間長度、分枝數(shù)增加（STC＞1），單株有效分枝、有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、每莢粒數(shù)、百粒重和單株產(chǎn)量下降（STC＜1）。

玉米－春大豆間作種植是寧夏引黃灌區(qū)的主要種植模式之一。間作春大豆耐蔭性性狀是影響大豆產(chǎn)量的主要因素。研究篩選出適合寧夏引黃灌區(qū)間作的春大豆品種（系），即第Ⅱ、第Ⅳ-Ⅰ類群的5 個春大豆品種（系），分別為16LD-18、15LD-8、15LD-37、14LD-125、14LD-124。其類群性狀為株高 141.8～144.2 cm、主莖節(jié)數(shù) 16.1～18.0 節(jié)，分枝數(shù) 2.0～3.5 個，單株有效莢39.4～51.9 莢、單株粒數(shù) 82.1～112.5 粒、百粒重 14.9～18.2 g，單株產(chǎn)量14.9～16.8 g，耐蔭且抗倒伏。大田生產(chǎn)栽培管理過程中可通過肥水管控、化控等技術(shù)措施，控制植株生長，保證較多單株莢數(shù)、單株粒數(shù)，增加百粒重，提高單株產(chǎn)量，實現(xiàn)春大豆產(chǎn)量提高。