石曉坤,楊 杰,王艷麗,王 宇,司增志,喬亞科,張 鍇,*

(河北科技師范學院 1 農學與生物科技學院,河北省作物逆境生物學重點實驗室;2 園藝科技學院;河北 秦皇島,066600)

菜用大豆[Glycinemax(L.) Merr. ]別名毛豆或青毛豆,我國是菜用大豆主要生產國之一,年產量在170萬t以上[1],以速凍或保鮮等方式出口,在國外市場有明顯優(yōu)勢。在種植過程中有諸多因素會影響菜用大豆的產量和質量[2]。除一些自然因素如溫度、土壤、光照外,還包括栽培技術、施肥管理、田間管理以及病蟲害防治等多方面原因[3]。氣溫、降水量以及光照強度等都會直接影響菜用大豆營養(yǎng)物質含量。通常光照充足、雨水較少、晝夜溫差較大地區(qū)的菜用大豆品質與產量較高;不同播種期對菜用大豆生長也有一定影響。菜用大豆生產過程中常面臨產量不穩(wěn)定和品種單一問題[4],同時由于菜用大豆生產過程中良種緊缺的矛盾突出,市場上對于菜用大豆良種需求日益迫切[5]。

我國幅員遼闊,不同地區(qū)之間土壤條件和氣候條件差異很大,不同地區(qū)適宜種植的菜用大豆品種不同[6]。李喜煥等[7]對10個菜用大豆品種進行篩選,結果表明蘇早2號,春綠60,AGS-292和綠75適合在河北省中南部種植。但冀東地區(qū)與河北省中南部地區(qū)氣候條件差異很大,目前尚未有適宜冀東地區(qū)種植的菜用大豆品種審定或引種的報道。近幾年選育的菜用大豆新品種與前期育成品種相比,產量、品質及抗病性均有不同程度提高[8-18]。為此,筆者選擇了28個菜用大豆品種,并對這些菜用大豆品種的農藝、產量及品質性狀進行品種比較試驗,期望篩選出適宜冀東地區(qū)種植的優(yōu)質菜用大豆品種,為當?shù)夭擞么蠖股a提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在河北科技師范學院施各莊農場進行,屬暖溫帶大陸性季風氣候,年平均降水量638.33 mm,年平均氣溫11 ℃,最低氣溫約-18 ℃,最高氣溫約35 ℃,光照充足,年總日照時間2 809.3 h,為可照時間的63%,無霜期186 d,≥0 ℃積溫為4 231 ℃,≤10 ℃積溫為3 814 ℃。

1.2 供試材料

本次試驗選用的菜用大豆品種(系)見表1。

表1 供試菜用大豆品種(系)

1.3 菜用大豆田間種植

供試菜用大豆品種于2021年5月21日播種,3行區(qū),行長4 m,行距0.4 m,株距0.3 m,完全隨機區(qū)組設計,3次重復,小區(qū)4周設置保護行。

1.4 菜用大豆生長指標測量

于大豆成熟期每小區(qū)取中間行長勢正常的10株進行取樣,測定株高、主莖節(jié)數(shù)及分枝數(shù)等指標。

株高:測量子葉節(jié)至主莖頂部即主莖生長點之間的長度,連續(xù)測量10株,計算平均值。

主莖節(jié)數(shù):用計數(shù)的方法記錄1株的節(jié)數(shù)(從子葉痕處開始向上的節(jié)間數(shù)),連續(xù)測量10株,計算平均值。

分枝數(shù):用計數(shù)的方法記錄1株主莖上的分枝數(shù)量,連續(xù)測量10株,計算平均值。

1.5 菜用大豆產量指標測定

取樣方法同1.4,測定單株莢數(shù)、單株莢質量、單株粒數(shù)、單株粒質量、百粒鮮質量及小區(qū)鮮莢總量等指標。

單株莢數(shù):用計數(shù)的方法記錄每株的秕莢、1粒莢、多粒莢(2粒及以上)總數(shù)量,連續(xù)測量10株,計算平均值。

單株莢質量:用分析天平稱量單株鮮莢質量,連續(xù)測量10株,計算平均值。

單株粒數(shù):用計數(shù)的方法記錄單株籽?？倲?shù),連續(xù)測量10株,計算平均值。

單株粒質量:用分析天平稱量單株籽粒質量,連續(xù)測量10株,計算平均值。

百粒鮮質量:隨機選取100粒完整飽滿籽粒并稱質量,兩次重復并計算平均值(若重復間質量相差大于0.5 g,則重新稱取質量)。

小區(qū)鮮莢總量:收獲小區(qū)鮮莢總質量。

1.6 菜用大豆品質相關性狀鑒定

取樣方法同1.4,測定標準莢率、病霉莢率、秕莢率、標準莢數(shù)及2粒標準莢長和莢寬等指標。

標準莢率:在樣本中隨機取樣500 g,篩選出含有2粒以上無損的飽滿豆莢,稱質量,計算百分率。

病霉莢率:在樣本中隨機取樣500 g,篩選出豆莢被蟲蝕、存在病斑或受病害影響、受氣候影響霉爛、受損傷的豆莢,稱質量,計算百分率。

秕莢率:在樣本中隨機取樣500 g,篩選出發(fā)育不完全、無鼓粒的豆莢,稱質量,計算百分率。

標準莢數(shù):隨機稱取標準莢500 g,記錄相應豆莢數(shù)量(若樣本中標準莢質量不足500 g,可在小區(qū)中選取標準莢補足500 g)。

2粒標準莢長和莢寬:從莢最長、最寬處測量。隨機取標準莢10個,首尾相接連成直線后測總長,然后將同一組莢相鄰并排后測總寬,最后計算平均值,3次重復(測莢長時排除莢柄的長度)。

1.7 數(shù)據(jù)分析方法

利用Microsoft Excel 2007軟件對數(shù)據(jù)進行初步整理,應用SPSS 24.0軟件進行聚類分析、主成分分析和隸屬函數(shù)分析,應用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 供試菜用大豆品種農藝性狀比較

對供試菜用大豆品種各農藝性狀進行了方差分析。結果表明,不同菜用大豆品種間存在顯著差異,說明供試品種間的農藝性狀存在真實差異。28個參試大豆品種(系)的株高平均值為68.84 cm,變異系數(shù)為15.46%(表2);株高最高的品種為浙鮮8號(118.60 cm);株高最低的品種為奎鮮5號(32.33 cm)。主莖節(jié)數(shù)平均值為12.29個,變異系數(shù)為10.14%;主莖節(jié)數(shù)最多的品種為浙鮮8號,主莖節(jié)數(shù)平均達到19.20個;主莖節(jié)數(shù)最少的品種為蘇奎2號,主莖節(jié)數(shù)平均為8.40個。分枝數(shù)平均值為11.25 cm,變異系數(shù)為12.87%;分枝數(shù)最多的品種為中黃39,分枝數(shù)平均為14.80個;分枝數(shù)最少的品種為LV-75,分枝數(shù)平均為4.90個。

表2 菜用大豆品系的農藝性狀比較

2.2 菜用大豆產量性狀比較

對供試菜用大豆品種各產量相關性狀進行了方差分析。結果表明,不同菜用大豆品種間存在顯著差異。28個參試大豆品種(系)的單株莢數(shù)平均值為65.66個,變異系數(shù)為41.39%(表3);單株莢數(shù)最多的品種為浙鮮8號,平均單株莢數(shù)為135.20個;單株莢數(shù)最少的品種為特早5號,平均單株莢數(shù)為31.50個。單株莢質量平均值為112.37 g,變異系數(shù)為25.83%;單株莢質量中質量最高的品種為奎鮮5號,平均質量為211.00 g;單株莢質量中最輕的品種為特早5號,平均質量為37.80 g;單株粒數(shù)平均值為102.51個,變異系數(shù)為25.86%。單株粒數(shù)最多的品種為中黃79,平均粒數(shù)為248.10個;單株粒數(shù)最少的品種為中黃42,平均粒數(shù)為40.56個。單株粒質量平均值為46.16 g,變異系數(shù)為49.14%;單株粒質量中質量最高的品種為晉豆39,平均質量為107.00 g;單株粒質量中最輕的品種為中黃42,平均質量為10.87g。百粒鮮質量平均值為47.26 g,變異系數(shù)為2.69%;百粒鮮質量最高的品種為晉豆39,其質量為84.81 g,與其他品種相比差異顯著;百粒鮮質量中最低的品種為中黃79,其質量為26.92 g,與其他品種相比差異顯著。小區(qū)鮮莢總產量平均值為4 632.42 g,變異系數(shù)為0.85%;小區(qū)鮮莢總產量最高的品種為奎鮮5號,小區(qū)產量達8 862.00 g;小區(qū)鮮莢總產量最低的品種為特早5號,小區(qū)產量為1 587.60 g,與其他品種相比差異顯著。

表3 菜用大豆品系產量指標比較

2.3 菜用大豆品質性狀比較

對供試菜用大豆品種各品質相關性狀進行了方差分析。結果表明,不同菜用大豆品種間存在顯著差異,說明供試品種間的品質性狀存在真實差異。28個參試品種(系)的標準莢率平均值為81.61%,變異系數(shù)為1.64%,并且每個參試品種的標準莢率均高于70%(表4);標準莢率比例最高的品種為東農252,標準莢率達98.96%,與其他品種差異顯著;標準莢率最低的品種為浙鮮8號,標準莢率為71.02%。秕莢率平均值為9.83%,變異系數(shù)為6.93%;秕莢率最高的品種為晉豆39,秕莢率為24.36%,與其他品種相比差異顯著;秕莢率比例最低的品種為東農252,秕莢率為0.00%,與其他品種相比差異顯著。病損莢率平均值為8.05%,變異系數(shù)為10.14%;病損莢率最高的品種為浙鮮8號,其比例為21.39%,與早春6號、豫豆22差異不顯著,與其他品種相比差異顯著;病損莢率最低的品種為蘇7,病損莢率為0.00%,與其他品種相比差異顯著。標準莢數(shù)量平均值為251.86個,變異系數(shù)為4.51%;標準莢數(shù)量最高和最低的分別為青酥1號和交大282,其數(shù)量分別為401個和150個,與其他品種相比差異顯著;2粒標準莢長平均值為5.54 cm,變異系數(shù)為5.22%;2粒標準莢最長的品種為晉豆39,長度為6.03 cm,與其他品種相比差異不顯著;2粒標準莢長中最短的品種為ZQ-6,長度為4.60 cm,與其他品種相比差異不顯著。2粒標準莢寬平均值為1.30 cm,變異系數(shù)為14.39%;2粒標準莢寬中最寬的品種為中黃80,寬度為1.41 cm,與其他品種相比差異不顯著;2粒標準莢寬中最窄的品種為蘇奎2號,寬度為1.16 cm與其他品種相比差異不顯著。

表4 菜用大豆品系的品質性狀比較

2.4 菜用大豆品系聚類分析

對供試菜用大豆進行了聚類分析。結果表明,各菜用大豆品系在聚類分析標度距離為10的位置處分為兩類:第一類包括中黃80,中黃39,鐵豐33,浙鮮9,浙鮮12,浙鮮7號,交大08-26,交大282,臺75-3,早春6號,晉豆39,青酥1號,ZX-9,蘇奎2號,特早5號,青酥2號,中黃42,東農252,ZQ-6,遼鮮3號,中黃30,LV-75,蘇7,其特點是株高較矮,主莖節(jié)數(shù)及分枝數(shù)少,單株莢數(shù)較少,單株莢質量較低,單株粒數(shù)較少,單株粒質量較低,標準莢率較低(圖1);第2類包括成鮮43,浙鮮8號,豫豆22,奎鮮5號,中黃79,其特點是株高較高,主莖節(jié)數(shù)及分枝數(shù)多,單株莢數(shù)多,單株莢質量較高,單株粒數(shù)較多,單株粒質量較高,標準莢率高。

圖1 菜用大豆品系聚類分析

2.5 菜用大豆品系主成分分析

對菜用大豆各性狀指標進行主成分分析,結果表明,4個主成分的貢獻率分別為42.511%,20.129%,12.231%,11.192%,累計貢獻率為86.063%(表5);其中,第1主成分的特征值為3.826,貢獻率為42.511%,在對應的特征向量中,數(shù)值較大的指標為單株莢數(shù),數(shù)值為0.247;第2主成分的特征值為1.812,貢獻率為20.129%,在對應的特征向量中,數(shù)值較大的為百粒鮮質量,數(shù)值為0.505;第3主成分的特征值為1.101,貢獻率為12.231%,在對應的特征向量中,數(shù)值較大的為標準莢,數(shù)值為0.413;第4主成分的特征值為1.007,貢獻率為11.192%,在對應的特征向量中,數(shù)值較大的為標準莢率,數(shù)值為0.697。綜合分析發(fā)現(xiàn),這4個主成分反映了原來9個指標86.063%的信息,因此可以利用這4個主成分代表菜用大豆各品系優(yōu)劣。

表5 菜用大豆品系主成分分析

2.6 菜用大豆品系隸屬函數(shù)分析綜合排名

分析菜用大豆品系綜合排名,結果表明:28個菜用大豆品系中,在第1主成分中(x1)得分最高的是浙鮮8號,得分為2.394(表6);在第2主成分中(x2)得分最高的是晉豆39,得分為3.109;在第3主成分中(x3)得分最高的是奎鮮5號,得分為2.066;在第4主成分中(x4)得分最高的是中黃79,得分為2.003。綜合得分排名前三依次為中黃79,浙鮮8號,晉豆39。其中,中黃79在總分排名中位列第一,表明該品種的生長情況比其他品種更適應冀東地區(qū)環(huán)境。

表6 菜用大豆品系綜合排名

2.7 適宜冀東地區(qū)菜用大豆品種的篩選

對參試品種的分析,篩選出中黃79,浙鮮8號,浙鮮8號等3個品種適宜在冀東地區(qū)栽培種植,該3個品種分別在株高、主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)方面表現(xiàn)最優(yōu)。另外,中黃79的單株粒數(shù)性狀為參試品種最優(yōu)。

3 結論與討論

本次試驗對引種的28個菜用大豆品系進行了農藝性狀、產量性狀、品質性狀等3個性狀指標的比較。最終發(fā)現(xiàn)浙鮮8號品種在株高、主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)等性狀的表現(xiàn)最優(yōu),分枝數(shù)表現(xiàn)最優(yōu)的品種為中黃39,單株莢質量表現(xiàn)最優(yōu)的品種為奎鮮5號,單株粒數(shù)表現(xiàn)最優(yōu)的品種為中黃79,單株粒質量和百粒鮮質量兩種性狀表現(xiàn)最優(yōu)的品種為晉豆39,小區(qū)鮮莢總產量最高的品種為奎鮮5號。李佰權等[19]在浙江省對浙鮮8號的品系比較試驗結果表明,浙鮮8號產量達12.45 t·hm-2,本次試驗所測得的產量為21.58 t·hm-2,比李佰權等的產量顯著提升,可能是引種后浙鮮8號生育期延長,導致產量增加;任建軍等[20]在黃淮海地區(qū)測產的中黃42產量達18.36 t·hm-2,但在冀東地區(qū)產量為13.75 t·hm-2,說明中黃42并不適宜在冀東地區(qū)種植。李喜煥等[7]在河北省中南部品系篩選試驗結果表明,產量最高的品種為蘇早2號,產量為9.55 t·hm-2。本次試驗產量前三名的菜用大豆產量均高于20.00 t·hm-2,這可能是南方菜用大豆品種引種到北方后生育期延長,促進了植株產量的提升。

對供試品種聚類分析以及隸屬函數(shù)分析發(fā)現(xiàn),28個菜用大豆品系中,中黃79,浙鮮8號,晉豆39和成鮮43 4個品種最適宜在冀東地區(qū)推廣種植,其中中黃79以及浙鮮8號在各個性狀指標中表現(xiàn)最優(yōu)。豫豆22,早春6號,青酥1號,奎鮮5號,ZX-9,中黃39,中黃80,蘇奎2號,LV-75,鐵豐33,浙鮮7號,交大282,臺75-3,浙鮮12,ZQ-6,交大08-26,浙鮮9號,蘇7,中黃30,青酥2號,東農252,遼鮮3,中黃42,特早5號等24個菜用大豆品系不建議在冀東地區(qū)推廣種植。