大豆新品系光合产能、农艺性状及产量性状的比较

李 强，赵晓宇，王雪娇，陈春梅，贾利敏，李银换，王新华，苏二虎

（1.内蒙古自治区农牧业科学院，内蒙古 呼和浩特 010031；2.内蒙古自治区种子协会，内蒙古 呼和浩特 010010）

大豆［Glycine max（Linn.）Merr］原产于我国，栽培与加工利用历史悠久，是当今世界上最主要的食用植物油和植物蛋白来源，在保障世界粮食安全和对外贸易中占有十分重要的地位[1]。大豆农艺性状、品质及产量是育种学专家致力于品种改良的重要指标，受多基因控制，为复杂的数量性状，且易受环境影响[2-3]。前人研究表明，光合作用是作物产量形成的基础，其效率与光合气体交换参数有着密切关系[4-5]；大豆高光效育种就是通过提高光合效率及转化效率，实现大豆产量的增加[6-7]。研究大豆在某一区域的适应性，要考虑到该区域环境条件对大豆品质和产量的影响，其对试验结果的准确性至关重要[8-9]。因此，本试验在内蒙古自治区呼和浩特市开展适宜北方春大豆新品系比较试验，分析不同品系间光合产能、农艺性状、品质、产量的差异及相互关系，旨在筛选出适宜内蒙古中西部种植、产量稳定和综合农艺性状优良的大豆新品系，为优良大豆品种选育奠定理论基础。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2018—2019年在内蒙古自治区呼和浩特市玉泉区内蒙古自治区农牧业科学院试验地进行，属典型的蒙古高原大陆性气候，四季气候变化明显，年温差大，日温差也大，年平均气温7 ℃，无霜期为113～134 d，年日照时数平均为1 600 h，年平均降水为335.0～534.6 mm。地理位置为40°47′N、111°40′E，海拔为1 041 m，地势平坦，土壤以沙壤土为主，土壤有机质含量为11.18 g/kg、碱解氮含量为45.12 mg/kg、速效磷含量为10.15 mg/kg、速效钾含量为110.21 mg/kg。试验地前茬作物为谷子，地块长期进行土壤常规耕作。

1.2 试验材料与设计

参试大豆品系（种）共12 个，其中，11 个品系，对照品种1 个（表1），随机区组试验，6 行区，行距0.5 m，行长6.7 m，小区面积为20.1 m2，密度为30 万株/hm2，3 次重复。播种前机械施肥，施肥量为磷酸二氢铵225 kg/hm2、硫酸钾75 kg/hm2，后期随水追施尿素150 kg/hm2。

表1 试验品系（种）及杂交组合

1.3 测定指标及方法

1.3.1 干物质积累 于苗期（V3）、开花期（R2）、结荚期（R4）、鼓粒期（R6）、成熟期（R8），每小区选择长势均匀的植株连续取5 株，采用烘干法测量，结果取平均值[9]。

1.3.2 SPAD值 于苗期（V3）、开花期（R2）、结荚期（R4）、鼓粒期（R6），每小区连续测量20 株，采用SPAD-502 叶绿素仪测定，结果取平均值。

1.3.3 农艺性状 于苗期（V3）、开花期（R2）、结荚期（R4）、鼓粒期（R6）、成熟期（R8）进行田间调查，调查生育期（VE-R8）、花色、叶型等指标；大豆成熟时，每品系（种）分别取有代表性的植株10 株进行考种，记录株高、底荚高度、主茎节数、有效分枝数、单株荚数、单株粒重和百粒重。

1.3.4 品质指标 收获后，利用瑞典波通9200 谷物整粒近红外分析仪进行脂肪含量、蛋白质含量的测定。

1.3.5 产量 大豆成熟时，每试验品种全区收获，进行小区实际测产，换算成公顷产量。

1.4 数据处理

用Microsoft Excel 2007 进行试验数据处理和绘制统计图表，选用SPSS 20.0 数据处理系统进行方差分析和相关分析。

2 结果与分析

2.1 不同大豆品系光合产能比较分析

2.1.1 不同大豆品系干物质积累量比较分析 由表2 可知，不同大豆品系各生育时期干物质积累量表现为，随着生育时期的递进干物质积累量逐渐增加，开花期（R2）、结荚期（R4）、鼓粒期（R6）和成熟期（R8）变异系数均达到5.00%以上，结荚期干物质积累量变异系数最高为8.80%，表明参试新品系在干物质积累水平上有较丰富的遗传变异。苗期不同品系大豆干物质积累量变幅为89.12～102.23 g/m2，其中，mk-3、mk-5、mk-6、mk-10 与对照相比差异不显著（P＞0.05），其他各品系均显著高于对照（P＜0.05）；mk-7 干物质积累量最高，较对照增加12.19%。开花期各品系大豆干物质积累量变幅为156.36～183.02 g/m2，其中，mk-5、mk-6、mk-10 与对照相比差异不显著（P＞0.05），其余各品系显著高于对照（P＜0.05）；mk-9 开花期干物质积累量最高，较对照增加15.30%。结荚期各品系干物质积累量变幅为618.36～797.24 g/m2，其中，mk-5、mk-6 品系显著（P＜0.05）低于对照，mk-3、mk-10 品系与对照相比差异不显著（P＞0.05），其余各品系均显著高于对照（P＜0.05）；mk-7 干物质积累量最高为797.24 g/m2，较对照增加19.73%。鼓粒期不同品系大豆干物质积累量变幅为791.96～943.56 g/m2，其中，mk-5、mk-6品系干物质积累量显著低于对照品种（P＜0.05），其余各品系均显著高于对照（P＜0.05）；mk-7 干物质积累量最高，较对照增加10.45%。成熟期各品系大豆干物质积累量变幅为803.26～951.37 g/m2，其中，mk-5、mk-6 品系干物质积累量显著低于对照品种（P＜0.05），其余各品系均显著高于对照（P＜0.05）；mk-7 干物质积累量最高，较对照增加9.61%。

表2 不同大豆品系（种）各生育时期干物质积累量 单位：g/m2

2.1.2 不同大豆品系SPAD值比较分析 由表3 可知，各品系大豆SPAD值变化规律为，随着生育时期的递进SPAD值逐渐增加，苗期（V3）、开花期（R2）、结荚期（R4）、鼓粒期（R6），变异系数均在3.00%以下，苗期变异系数最低为1.08%。苗期不同大豆品系SPAD值变幅为36.21～37.75，其中，mk-1、mk-4、mk-7、mk-8、mk-9 品系SPAD值显著高于对照，其余品系均与对照相比差异不显著（P＞0.05）。开花期各大豆品系SPAD值变幅为37.21～40.33，其中，mk-5、mk-6、mk-10 品系SPAD值与对照相比差异不显著（P＞0.05），其余品系均显著高于对照（P＜0.05）；mk-7品系SPAD值最高，较对照增加8.38%。结荚期不同大豆品系SPAD值变幅为41.22～44.48，其中，mk-5、mk-6、mk-10 品系SPAD值与对照相比差异不显著（P＞0.05），其余品系均显著高于对照（P＜0.05）；mk-7品系SPAD值最高，较对照增加6.01%。鼓粒期各品系SPAD值变幅为47.23～51.22，其中，mk-5、mk-6品系SPAD值与对照相比差异不显著（P＞0.05），其余品系均显著高于对照（P＜0.05）；mk-7 品系SPAD值最高，较对照增加7.40%。

表3 不同大豆品系（种）各生育时期SPAD值

2.2 不同大豆品系农艺性状比较分析

由表4 可知，不同大豆品系生育日数变异系数较小，为3.66%，变幅为110～122 d，其中，mk-1、mk-2、mk-3、mk-4、mk-5 品系生育日数与对照相比差异不显著（P＞0.05），其余各品系均显著高于对照（P＜0.05），表明参试品系生育日数相差较小，熟期相近。各大豆品系株高变幅为68.50～95.05 cm，其中，mk-1、mk-11 品系显著高于对照（P＜0.05），mk-2、mk-8、mk-9、mk-10 品系株高与对照相比差异不显著（P＞0.05），其余均显著低于对照（P＜0.05），其中mk-1 株高最高较对照高7.34 cm。底荚高度各品系大豆变幅为6.46～8.51 cm，其中，mk-5、mk-7、mk-11品系显著低于对照品种（P＜0.05），mk-2、mk-3、mk-4、mk-8 品系与对照相比差异不显著（P＞0.05），其余均显著高于对照（P＜0.05）；mk-6 品系底荚高度最高较对照增加0.60 cm，mk-11 底荚高度最矮较对照减少0.75 cm。主茎节数各品系变幅为9.84～13.29 个，其中，mk-1、mk-4、mk-7 显著低于对照（P＜0.05），mk-11显著高于对照（P＜0.05），其他各品系与对照相比差异不显著（P＞0.05）；mk-11 品系主茎节数最大，较对照增加14.57%。有效分枝数变幅为0.11～1.18 个，其中，mk-4、mk-7、mk-9 显著高于对照（P＜0.05），其他品系均与对照差异不显著（P＞0.05）；mk-9 品系有效分枝数最高较对照增加0.96 个。株高、底荚高度、主茎节数、有效分枝数变异系数均达到7.00%以上，表明参试新品系在这些指标中有丰富的遗传变异。

表4 不同大豆品系（种）农艺性状比较分析

2.3 不同大豆品系品质性状比较分析

由表5 可知，各品系蛋白质含量变幅为33.20～37.30%，其中，mk-1、mk-3、mk-4、mk-5、mk-10、mk-11 与对照相比差异不显著（P＞0.05），其他品系均显著低于对照（P＜0.05）；mk-10 蛋白质含量最高，较对照增加0.78%，变异系数为3.72%。各品系脂肪含量变幅为20.90%～22.90%，各大豆品系均显著高于对照（P＜0.05），其中mk-8 脂肪含量最高，较对照增加9.57%，变异系数为2.61%。蛋脂总量各大豆品系变幅为56.10%～59.10%，其中，mk-3、mk-5、mk-6、mk-11 与对照相比差异不显著（P＞0.05），mk-2、mk-7、mk-8、mk-9 蛋脂总量显著低于对照（P＜0.05），其余各品系显著高于对照（P＜0.05）；mk-10 蛋脂总量最高，较对照增加2.07%，变异系数为1.52%。

2.4 不同大豆品系产量性状比较分析

由表6 可知，不同大豆品系产量变化规律为mk-7＞mk-9＞mk-1＞mk-8＞mk-4＞mk-2＞mk-11＞mk-3＞mk-10＞CK＞mk-6＞mk-5，其中，mk-7 产量最高且显著高于其他品系（P＜0.05），较对照增加11.74%；mk-5、mk-6 显著低于对照（P＜0.05），较对照分别减少2.62%、1.22%。单株荚数不同品系的变幅为22.02～33.03 个，其中，mk-5、mk-6 与对照相比差异不显著（P＞0.05），其他各品系均显著高于对照（P＜0.05）；mk-9 单株荚数最高较对照增加11.01 个。单株粒数各品系变幅为51.70～84.30 粒，其中，mk-5、mk-6 与对照相比差异不显著（P＞0.05），其他各品系均显著高于对照（P＜0.05）；mk-7 品系单株粒数最大，较对照增加29.24 粒。单株粒重各品系变幅为11.46～15.37 g，其中，mk-6、mk-10 与对照相比差异不显著（P＞0.05），mk-5 显著低于对照，其他品系均显著高于对照（P＜0.05）；mk-7 单株粒重最高，较对照增加28.83%。百粒重各品系变幅为17.50～22.17 g，其中，mk-4、mk-5 与对照相比差异不显著（P＞0.05），其他各品系均显著低于对照（P＜0.05）。单株荚数、单株粒数、单株粒重和百粒重变异系数均大于7.00%，其中单株粒数变异系数最大，为14.35%，表明各品系间产量构成要素有丰富的遗传变异，具有很大的选择潜力。

表5 不同大豆品系（种）品质性状的比较 单位：%

表6 不同大豆品系（种）产量性状的比较

2.5 不同大豆品系产量与农艺性状的相关分析

由表7 可知，大豆新品系产量与百粒重、单株粒重、单株粒数、单株荚数、蛋脂总量、蛋白质含量呈极显著正相关（P＜0.01），相关系数分别为0.964、0.968、0.957、0.958、0.959、0.852；与底荚高度呈正相关，但不显著，相关系数为0.017；与主茎节数呈极显著负相关（P＜0.01），相关系数为-0.954；与脂肪含量呈显著负相关（P＜0.05），相关系数为-0.512；与有效分枝数呈负相关，但不显著，相关系数为-0.106。脂肪含量与蛋白质含量呈极显著负相关（P＜0.01），相关系数为-0.873。

3 结论与讨论

光合作用是决定增产潜力的重要因素，在大豆形成产量干物质中，有85%～90% 的有机物由叶片的光合作用提供[10]。光合作用是作物产量形成的重要基础，朱宝国等[11]研究表明，大豆各生育时期的SPAD值与干物质的积累均随生育时期的递进而增加，与本试验光合物质产能规律相同，特别是结荚期干物质增加速度最快，该时期若采取适当的栽培措施可以显著提高大豆的产量。农艺性状是大豆育种田间选择的主要指标，育种学家往往通过大豆某一农艺性状，快速、准确地选择出具有目标性状的大豆材料[12-13]。本试验结果表明，各大豆品系生育期变幅为110～122 d，变异系数为3.66%，各参试品系均可在当地正常成熟；mk-1 株高最高，为95.05 cm；mk-6底荚高度最高，为8.51 cm，mk-11 底荚高度最矮，为6.46 cm；mk-11 品系主茎节数最大，较对照增加14.57%；mk-9 品系有效分枝数最高为1.18 个，株高、底荚高度，主茎节数、有效分枝数的变异系数均在7.00%以上，表明参试品系在这些性状上具有丰富的遗传变异，具有很大的选择潜力。大豆籽粒中含有丰富的蛋白和脂肪，是衡量大豆品质的主要性状，影响蛋白与脂肪含量的因素很多，受环境影响也较大[14]，与大豆品种的生育期、株高等农艺性状也有一定的相关性[15-16]。

表7 不同大豆品系（种）产量与农艺性状的相关分析

本试验大豆新品系蛋白质含量变幅为33.20%～37.30%，普遍较低，究其原因是育种亲本主要选择的是高油材料，蛋白含量相对较低；脂肪含量变幅为20.90%～22.90%，各大豆品系均显著高于对照，其中mk-7、mk-8、mk-9 脂肪含量均大于22.00%，为高油大豆品种。试验品系产量变化为mk-7＞mk-9＞mk-1＞mk-8＞mk-4＞mk-2＞mk-11＞mk-3＞mk-10＞CK＞mk-6＞mk-5，其中，mk-7、mk-9、mk-1、mk-8 产量均极显著高于对照（P＜0.01），增产均在5.00%以上，产量增长潜力较大。农艺性状、品质性状与产量相关分析表明，产量与百粒重、单株粒重、单株粒数、单株荚数、蛋脂总量、蛋白含量呈极显著正相关（P＜0.01），与底荚高度数呈正相关，但不显著，与主茎节数呈极显著负相关（P＜0.01），与脂肪含量呈显著负相关（P＜0.05），与有效分枝呈负相关。笔者之前利用大豆种质资源研究得出产量与主茎节数呈极显著正相关（P＜0.01），与蛋白质含量相关性不显著[2]，这可能是因为选用的参试材料不同造成的。

综上所述，内蒙古自治区中西部地区适宜种植株高适中，单株生产潜力大，单株荚数和粒数多且百粒重较大的大豆品种，mk-7、mk-9、mk-1、mk-8较对照增产均大于5.00%，可进一步进行品种比较试验。同时，试验研究发现近年来选育的大豆新品系蛋白含量普遍较低，脂肪含量较高。因此，今后要拓宽品种资源，调整育种目标，加大高蛋白大豆品种的选育。