大豆花荚期生物、根瘤鲜质量及农艺性状对产量的影响

摘要：为探究大豆花荚期生物鲜质量、根瘤鲜质量及农艺性状对产量的影响，对20个大豆品种（系）的大豆花荚期生物鲜质量、根瘤鲜质量及农艺性状与小区产量进行相关性、多元回归和通径分析。结果表明，小区产量与单株粒数（r=0668**）、单株粒质量（r=0.662**）、荚期植株鲜质量（r=0.593**）呈极显著正相关;与单株粒质量（r=0670**）、荚期植株鲜质量（r=0.721**）呈极显著正偏相关。通径分析显示，荚期植株鲜质量（0.461）和单株粒质量（0.412）对小区产量的直接正向影响较大;在所有性状中单株粒质量、单株粒数、荚期植株鲜质量可以解释70.2%小区产量的变异，以这3个性状建立最优回归方程为：y=1357.28+0.861x3+1.736x9+16.448x10。综上分析可以看出，单株粒数、单株粒质量、荚期植株鲜质量对大豆小区产量影响较大，因此在本试验条件下选育黑龙江省西部生态区域高产大豆品种（系）时，除应注重选择单株粒数和单株粒质量外，还应关注荚期植株鲜质量。

关键词：大豆;花荚期;生物鲜质量;根瘤鲜质量;农艺性状;相关分析;通径分析;回归分析

中图分类号：S565.103   文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2020）14-0099-05

大豆是我国重要的传统粮油兼用作物，是人们生活中的重要植物蛋白来源，也是农民增产增收的重要经济作物之一。大豆是一种有益于人体吸收利用的高蛋白、高脂肪和营养成分较全面的食物[1]，其含有的膳食纤维以及胰蛋白酶抑制剂等次要成分对人体健康具有重要影响[2-3]。大豆原产于我国，具有丰富的品种资源，有关大豆遗传研究已有较多的报道，但产量仍是作物育种的一个重要目标性状[4-5]，大豆产量除受栽培措施影响外，还受大豆植株主要农艺性状影响，各主要农艺性状也存在着不同程度的相关性[6]。汪宝卿等通过研究大豆品种农艺性状与产量的相关关系等发现，产量与单株粒数、生育期等性状极显著相关[7-10]。然而关于大豆花荚期生物、根瘤鲜质量对产量影响的研究却少见。本研究以黑龙江省西部半干旱地区大豆品种（系）为试材，对大豆花荚期生物、根瘤鲜质量及农艺性状对产量的作用进行分析比较，并根据黑龙江省西部半干旱地区的生态特点对大豆的育种目标进行探讨，为品种的选育提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料为黑龙江省农业科学院大庆分院自育的 17个优良大豆杂交组合，代号为13-310、17-156、13-309、17-388、17-474、15-474、14-34、15-632、17-107、16-50、15-386、14-110、15-477、16-102、15-755、16-468、15-282及对照（CK）合丰50、抗线4号、黑河43，共计20个品种（系）。

1.2 试验设计

试验于 2019年在黑龙江省农业科学院大庆分院安达封闭育种基地进行，海拔150 m，前茬为玉米，土壤为黑钙土，地势平坦、排灌方便、土壤肥力中等。试验采取随机区组设计，3次重复，小区面积13 m2，4行区，行长5 m，行距0.65 cm，株距8 cm。大田常规管理且措施一致。

1.3 试验方法

在花期（R2）、荚期（R4）分别采集5株长势一致的相邻大豆植株，测定花期植株鲜质量（x1）、花期根瘤鲜质量（x2）和荚期植株鲜质量（x3）、荚期根瘤鲜质量（x4）;大豆成熟时确定成熟期并计算生育期（x5）;收获时每个小区采集连续生长的大豆5株，测定株高（x6）、节数（x7）、单株荚数（x8）、单株粒数（x9）、单株粒质量（x10）、百粒质量（x11）并收取中间2行测量小区产量（y）。

1.4 数据统计分析

采用Excel 2007进行数据处理，利用SPSS 19.0软件对测定数据进行方差分析、相关性分析、回归分析和通径分析。

2 结果与分析

2.1 小区产量的方差分析

田间各区内大豆品种（系）均无缺苗现象。方差分析结果（表1）表明，20个供试大豆品种（系）的小区产量在1 790.3～1 948.0 g，品种（系）间产量差异较大，产量最高的为13-310，产量最低的为 15-282。有10个品系产量高于对照品种合丰50，其中排名前7位的品系与对照呈显著差异，排名前5位的与其他大豆品种（系）（15-474、14-34、15-632除外）在产量上呈极显著差异。17-156、13-309、17-388分别排名第2、第3、第4位，且与其他品种（系）（17-474、15-474除外）呈显著差异，但与排名第1位的 13-310 之间不存在显著差异。早熟对照黑河43产量排名在第18位，与前13位的品种（系）呈显著差异。

2.2 大豆花荚期生物、根瘤鲜质量及农艺性状与产量的相关分析

2.2.1 相关性分析 由表2可见，与小区产量的相关系数由大到小依次为单株粒数>单株粒质量>荚期植株鲜质量>花期植株鲜质量>单株荚数>生育期>株高>节数>荚期根瘤鲜质量>花期根瘤鲜质量>百粒质量。小区产量与单株粒数（r=0668**）、单株粒质量（r=0.662**）、荚期植株鲜质量呈极显著正相关;与花期植株鲜质量、单株荚数、生育期均呈显著正相关;与节数、荚期根瘤鲜质量、花期根瘤鲜质量、百粒质量都呈正相关，但不显著。由此可见，单株粒数、单株粒质量、荚期植株鲜质量对大豆后期产量影响较大，其次是花期植株鲜质量、单株荚数、生育期，虽然荚期根瘤鲜质量、花期根瘤鲜质量对产量影响较小但为正向影响。

在各性状之间，单株粒数与单株荚数（r=0613**）呈极显著正相关，与花期植株鲜质量、生育期、株高、节数均呈显著正相关;单株粒质量与花期植株鲜质量呈显著正相关，与节数为负相关但不顯著;荚期植株鲜质量与株高呈显著正相关，与单株荚数和节数呈负相关但不显著;单株荚数与节数呈显著正相关，与花期根瘤鲜质量、荚期植株鲜质量为负相关但不显著;株高与荚期植株鲜质量、花期植株鲜质量呈显著正相关。通过分析各性状之间的关系可以看出，花期植株鲜质量直接较大影响大豆的单株粒数、单株粒质量这2个重要性状。因此，在选育大豆品种时应注重单株粒数、单株粒质量、荚期植株鲜质量，但同时要兼顾花期植株鲜质量、单株荚数、生育期等性状间的相互影响和制约。

2.2.2 偏相关分析 简单相关系数包含了2个变量之间的直接作用以及变量通过其他变量对另一变量的间接作用[11]。为了研究2个变量间的真实效应，为此进行了偏相关分析，结果（表2右上角）表明，小区产量与单株粒质量（r=0.670**）、荚期植株鲜质量（r=0.721**）呈显著正偏相关，与花期植株鲜质量、单株荚数、生育期、荚期根瘤鲜质量、单株粒数呈不显著的正偏相关;产量与花期根瘤鲜质量（r=-0.476*）呈显著负偏相关，与株高、节数呈不显著负偏相关。单株粒质量除与株高、花期根瘤鲜质量、单株荚数、单株粒数、百粒质量呈正偏相关外， 与其余性状均呈负偏相关;单株粒数与株高、节数、花期根瘤鲜质量呈显著正偏相关，与其他性状相关不显著。

上述结果表明，直接显著影响大豆产量的性状为单株粒质量和荚期植株鲜质量，且为正向影响。单株粒质量、荚期植株鲜质量的增加可以显著提高产量，其他性状均是通过单株粒质量间接影响产量。在相关分析中，株高、节数、花期根瘤鲜质量、百粒质量与产量为正相关，但在偏相关分析中负偏相关。因此，探究变量间真实关系有必要进行偏相关分析。

2.3 产量与大豆花荚期生物、根瘤鲜质量及农艺性状的回归分析和通径分析

回归分析和通径分析须要对因变量作正态性检验，本研究利用SPSS 19.0软件对大豆产量进行正态性检验，对因变量小区产量（y）进行正态分布检验结果发现，Shapiro-Wilk 统计量为0.947（P>0.05），故产量性状服从正态分析，可以进行回归分析和通径分析。

2.3.1 产量与农艺性状的多元线性回归分析 利用SPSS 19.0软件对因变量（小区产量）与11个自变量进行多元线性回归分析。由多元线性回归模型（表3、表4）可以看出，11个农艺性状与产量的复相关系数R=0.943，决定系数R2=0.888，说明这11个调查项目中可以解释大豆产量88.8%的变异。根据表5的回归系数建立多元线性回归方程为：y=1 313.01+2.257x1-52.384x2+1.156x3+19.347x4+0299x5-1.732x6-0.901x7+4.041x8+1.443x9+17.347x10-3.009x11。各回归系数显著性检验结果（表4）表明，株高、节数、花期根瘤鲜质量、百粒质量的回归系数为负向，因此应进行多元线性逐步回归分析，建立最优回归方程。

2.3.2 产量与花荚期生物、根瘤鲜质量及农艺性状的多元线性逐步回归分析 由表6可见，以单株粒质量1个性状建立最优回归方程可以解释40.7%小区产量的变异;以单株粒质量、单株粒数这2个性状建立最优回归方程可以解释55.6%小区产量的变异;而单株粒质量、单株粒数、荚期植株鲜质量与产量的复相关系数R=0.838，确定系数 R2=0702，说明以单株粒质量、单株粒数、荚期植株鲜质量建立最优回归方程可以解释70.2%小区产量的变异。根据表7的回归系数建立最优回归方程为：y= 1 357.28+0.861x3+1.736x9+16.448xx10。该方程表明，11个调查项目中单株粒质量、单株粒数、荚期植株鲜质量对小区产量直接正向影响较大。

最优回归方程表明，20个大豆品种（系）的单株粒质量、单株粒数、荚期植株鲜质量在测定值范围内，若单株粒数、荚期植株鮮质量保持不变的情况下，单株粒质量每增加1 g，小区产量将会增加16448 g。若单株粒质量、单株粒数保持不变的情况下，荚期植株鲜质量每增加1粒，小区产量将会增加0.861 g。若单株粒质量、荚期植株鲜质量保持不变的情况下，单株粒数每增加1粒，玉米产量将会增加1736 g。

2.3.3 产量的通径分析 为明确大豆花荚期生物、根瘤鲜质量及农艺性状对产量的具体作用，直接通径系数越大，对因变量（小区产量）的直接影响越大。通过表8可以得出，荚期植株鲜质量的直接通径系数（0.461）最大，其次是单株粒质量（0.412）、单株粒数（0.299），说明荚期植株鲜质量、单株粒质量是直接影响大豆产量的重要性状。从间接通径系数可知，单株粒质量、荚期植株鲜质量、单株粒数之间的间接通径系数都较大，说明单株粒质量、荚期植株鲜质量、单株粒数对大豆产量产生较大影响。通径分析的结果进一步印证了单株粒质量、荚期植株鲜质量、单株粒数是直接影响大豆产量的重要性状。

3 讨论与结论

本研究结果表明，单株粒质量、荚期植株鲜质量、单株粒数是直接影响大豆产量的重要性状。相关分析显示，小区产量与单株粒数（r=0.668**）、单株粒质量（r=0.662**）呈极显著正相关，与史宏认为大豆小区产量与单株质量呈显著正相关的研究结果[12]一致。小区产量与单株粒质量（r=0670**）、荚期植株鲜质量（r=0.721**）呈极显著正偏相关。故单株粒质量、荚期植株鲜质量和单株粒数与产量关系最为密切，可作为选育高产大豆品种（系）的重点标志性状，同时应综合考虑株高、节数等其他性状的制约作用。在相关分析的基础上为了准确判断变量因子与产量之间的真实关系，因而进行了通径分析。结果显示，荚期植株鲜质量和单株粒质量对小区产量的直接正向作用较大，分别是0.461和0.412，表明荚期植株鲜质量和单株粒质量对产量的提高作用较大，与苟升学等认为“大豆主要农艺性状对产量贡献率较大的为单株粒质量、单株粒数”的研究结果[13]相同。

本研究中多元线性回归分析结果显示，20个大豆材料的11个调查项目可以解释88.8%的产量变异，其中单株粒质量、单株粒数、荚期植株鲜质量可以解释70.2% 的产量变异，因此以上述3个性状建立最优回归方程。试验中仅研究黑龙江省西部半干旱地区种植大豆的农艺性状对其产量的影响，不同的供试材料、土壤条件、栽培措施、生态环境都可能会导致研究结果有所不同。综合多重分析结果可知，在黑龙江省西部生态区选择高产的大豆品种（系）时，应注重选择单株粒质量、荚期植株鲜质量、单株粒数较重的品种（系）。

参考文獻：

[1]Athow K L. Soybean pest management[J]. Journal of the American Oil Chemists Society，1981，58（3）：130-135.

[2]陈应志，关荣霞，郭顺堂，等. 世界大豆生产和科研的进展[J]. 大豆通报，2005（4）：33-36.

[3]崔洪斌，陈近利，王 蕊. 大豆皂苷的生理活性及研究现状[J]. 解放军预防医学杂志，1998，16（2）：151-154.

[4]马育华，盖钧镒. 江淮下游地区大豆地方品种的初步研究——Ⅱ.数量性状的遗传变异[J]. 遗传学报，1979（3）：331-338.

[5]盖钧镒. 作物育种学各论[M]. 北京：中国农业出版社，1997.

[6]王业建，谢运河，程艳波，等. 湖南夏大豆主要农艺性状与产质量的相关性[J]. 湖南农业科学，2012（23）：7-9.

[7]汪宝卿，张礼凤，慈敦伟，等. 黄淮海地区夏大豆农艺性状与产量的多元回归和通径分析[J]. 大豆科学，2010，29（2）：255-259.

[8]汪宝卿，张礼凤，慈敦伟，等. 黄淮海地区夏大豆农艺性状与产量的相关性及灰色关联度分析[J]. 山东农业科学，2010（3）：20-25.

[9]张富厚，郑跃进，王黎明. 河南省夏大豆农艺性状与产量的灰色关联度分析[J]. 安徽农业科学，2006，34（19）：4842-4843.

[10]王茹芳，卢思慧，曹金峰，等. 大豆育成品种品质性状和农艺性状的相关性研究[J]. 华北农学报，2007，22（增刊1）：131-134.

[11]王艳青，李勇军，李春花，等. 藜麦主要农艺性状与单株产量的相关和通径分析[J]. 作物杂志，2019（6）：156-161.

[12]史 宏. 不同生态类型大豆农艺性状与产量关系的研究[J]. 华北农学报，2018.

[13]苟升学，肖金平. 陕西省夏大豆产量与主要农艺性状的通径及灰色关联度分析[J]. 江西农业学报，2016，28（9）：18-22.

收稿日期：2020-03-06

基金项目：现代农业大豆产业技术体系大庆综合试验站项目（编号：CARS-004-CES07）;大豆优异品种创制及高产高效栽培配套技术集成（编号：HNK2019CX01）;黑龙江省百千万工程科技重大专项（编号：2019ZX16B01）。

作者简介：周长军（1977—），男，黑龙江富裕人，硕士，助理研究员，主要从事作物育种工作。E-mail：andazhouchangjun@163.com。