李偉 張彥威 林延慧 張禮鳳 王彩潔 張軍 徐冉

摘要：品種更新對大豆產量提升和品質改良具有重要作用。本研究統(tǒng)計了2005—2017年山東省審定的41個大豆品種的10項農藝和品質指標，并對其演變情況和相關性進行分析。結果表明：山東省近年審定品種產量水平呈顯著上升趨勢，平均每年提高74.73 kg·hm-2，百粒重平均每年提高0.19 g，單株粒數平均每年提高2.09粒，株高、主莖節(jié)數呈下降趨勢，生育期和有效分枝基本不變；高產品種單株粒數、百粒重顯著較高，增加單株粒重可能是進一步提高產量潛力的關鍵；山東省近年審定品種蛋白含量和蛋脂總量呈上升趨勢，油分稍有下滑。相關分析表明單株粒數與蛋白含量極顯著負相關，百粒重與蛋白含量極顯著正相關，協(xié)調產量與品質的關系將是大豆遺傳改良研究的重點。

關鍵詞：山東??；大豆；品種；產量；品質；演變

中圖分類號：S565.1文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2018）04-0016-06

Abstract Renovation of soybean variety plays an important role in increasing yield and improving quality. In this study， ten agronomic and quality traits of 41 soybean cultivars approved in Shandong Province during 2005-2017 were counted and their evolution and correlation were analyzed. The results showed that their yields showed a significant increasing trend， and the mean annual increment was 74.73 kg·hm-2. Their mean 100-seed weight and seed number per plant increased yearly by 0.19 g and 2.09. The plant height and nodes of main stem showed decreasing trends. Their growth period and effective branches were almost invariant. The seed number per plant and 100-seed weight were both higher in high-yield varieties， which indicated that the key to further improving the potential yield might be the increasing of seed weight per plant. Their protein content and protein plus oil content increased， but oil content decreased slightly. According to correlation analysis， it was indicated that seed number per plant had negative correlation with protein content and 100-seed weight had positive correlation with protein content. It might be the key to soybean genetic improvement to coordinate the relationship between yield and quality.

Keywords Shandong Province； Soybean； Variety； Yield； Quality； Evolution

大豆是我國重要的糧、油、飼兼用作物，在國民經濟發(fā)展和保障國家糧食與食品安全中具有重要的戰(zhàn)略作用。山東省曾是黃淮海大豆種植面積最大的省份，20世紀50年代曾高達225.63×104 hm2，近年維持在20×104 hm2左右，單產2 490.3 kg·hm-2以上，總產50×104 t左右[1，2]。目前山東省大豆種植面積、單產、總產均居全國前列，研究山東省近年審定大豆品種性狀演變對山東省乃至全國大豆新品種培育及生產具有重要的指導意義。

品種更新對單產的提升具有重要作用。加拿大1934—1976年大豆產量平均每年提高9.3 kg·hm-2，1977—1992年平均每年提高13 kg·hm-2[3]。Wilcox[4]研究表明，美國北部和加拿大地區(qū)不同熟期組的大豆品種產量分別以21.6～30.6 kg·hm-2的速度增長。中國1923—1995年間大豆產量以每年1.5%～2.0%的速度提高[5]。20世紀50—90年代，黃淮海地區(qū)大豆產量的遺傳改進幅度為1.2%～2.5%[6]，80年代、90年代和2000年以后育成品種分別比70年代育成品種產量增加1.42%、9.04%和23.17%[7]；2008—2010年大豆品種產量與產量組成因子的研究表明，單株粒重、單株粒數、單株莢數、百粒重是產量的主要貢獻性狀，其中，影響產量最重要的因素是單株粒重[8]。河南省1981—1996年間大豆產量由900 kg·hm-2增加到1 800 kg·hm-2，其中多莢是多產穩(wěn)產性狀，百粒重多年無明顯變化[9]。黑龍江省1950—2006年間大豆產量平均每年提高1.27%，干物質重、收獲指數、單株粒數、倒伏性等的改善對產量提高起到了重要作用，百粒重無顯著變化[10]。遼寧省20世紀90年代育成的大豆品種產量比70年代育成的品種高6.9%，比80年代育成品種高4.3%[11]。由此看出，遺傳改良對大豆產量增加的貢獻是巨大的，各種農藝和品質性狀的變化對產量的提高都有不同程度的貢獻，分析研究一段時間內品種性狀的演化對于指導未來育種方向具有重要意義。

本研究對2005—2017年山東省審定的大豆品種產量、農藝性狀以及品質指標的演變情況進行研究分析，以期為優(yōu)質高產大豆新品種的培育和生產提供借鑒。

1 材料與方法

研究材料為2005—2017年山東省審定大豆品種，共41個（表1）。農藝和品質性狀數據來自山東省農作物品種審定文件，為各品種參加山東省大豆新品種（系）區(qū)域試驗兩年多點及生產試驗一年多點的平均結果。

數據分析及作圖采用Microsoft Excel 2010進行。

2 結果與分析

2.1 產量和農藝性狀演變分析

從表2中可以看出，2005—2017年山東省審定大豆品種的農藝性狀變異幅度較大，多數性狀的變異系數在10%以上，有效分枝數的高達26.89%，說明山東省大豆品種的遺傳改良正在快速發(fā)展。這期間審定的大豆品種中儲備了一批性狀較好的材料，如安豆203平均產量達到3 690 kg·hm-2、濰豆7號單株粒數達到128粒、齊黃34百粒重高達25.8 g。其中，2012年審定的齊黃34多次實打單產超過4 500 kg·hm-2；2013年甘肅實打單產5 029.65 kg·hm-2，百粒重高達32.0 g，打破甘肅大豆生產記錄；2014年山東實打單產4 706.25 kg·hm-2，百粒重達到30.5 g，創(chuàng)山東夏大豆高產記錄。因此開展優(yōu)異性狀聚合育種，對于提高大豆產量、振興大豆產業(yè)具有重要意義。

進一步對產量和農藝性狀結果（圖1）進行演變分析可以看到，山東省審定大豆品種的產量、百粒重、單株粒數均呈穩(wěn)步上升趨勢，產量平均每年提高74.73 kg·hm-2，百粒重平均每年提高0.19 g，單株粒數平均每年提高2.09粒。大豆產量的提高進步巨大。株高、主莖節(jié)數呈下降趨勢，這表明育成品種正在向著提高抗倒性、降低生物量、經濟高效的方向發(fā)展。有效分枝數和生育期變化趨勢不明顯，可能受到山東省大豆生產條件、區(qū)域試驗栽培措施、品種審定制度的影響。

為進一步探索山東大豆產量改良途徑，對41個審定大豆品種中產量前五高和產量后五低品種的農藝性狀進行統(tǒng)計比較，可以看出二者產量差異極顯著，前者多33.61%；從產量構成因素看，高產品種單株粒數、百粒重顯著提高；高產品種的株高和主莖節(jié)數低于低產品種，均呈現出極顯著差異；生育期、有效分枝數、蛋白含量、油分含量、蛋脂總量5個性狀均無顯著差異（表3）。

2.2 品質性狀演變分析

對41個山東省審定大豆品種的品質性狀進行分析，結果（表4）看出，大豆品種的品質性狀總體變異幅度非常小，三個品質性狀的變異系數均在8%以下，說明在當前育種條件下，大豆品質的遺傳改良是一個非常緩慢的過程。根據國家農作物品種審定委員會“國品審[2014] 2號”文件印發(fā)的大豆品種審定標準對2005—2017年山東省審定的大豆品種進行分類（表5），其中高油大豆（油分含量≥21.5%，蛋脂總量≥59.0%）11個，普通大豆（蛋脂總量≥59.0%）19個，未達標品種（蛋脂總量<59.0%）11個，高蛋白大豆（蛋白含量≥45.0%）0個，說明大豆育種對品質指標尚不夠重視，大豆品質改良仍是一個任重道遠的過程。進一步的品質演變分析發(fā)現，審定品種的蛋白含量和蛋脂總量呈穩(wěn)步上升的趨勢，蛋白含量平均每年提高0.13個百分點，蛋脂總量平均每年提高0.15個百分點；油分含量基本保持不變，這與山東省大豆深加工產業(yè)偏向蛋白加工有一定的關系，也說明山東育種家們對大豆蛋白品質的改良取得了一定成效（圖2）。產量前五高和后五低品種的品質性狀統(tǒng)計表明，高產品種的蛋白含量和蛋脂總量高于低產品種，油分含量低于低產品種（表3）。

2.3 農藝和品質性狀的相關性分析

對41個大豆品種的農藝和品質性狀進行相關分析，結果（表6）看出，產量與單株粒數呈極顯著正相關，與百粒重呈正相關，接近顯著，說明產量的提高需要產量構成因素的協(xié)調改良，綜合提高，但主要在于單株粒數的提高，增加單株粒重可能是提高大豆產量潛力的關鍵。產量與株高、主莖節(jié)數、油分含量呈負相關；株高與主莖節(jié)數呈極顯著正相關，表明株高的降低是通過減少主莖節(jié)數實現的；有效分枝數與單株粒數呈顯著正相關，表明有效分枝數在產量構成中起著重要作用。從品質指標看，蛋白含量與蛋脂總量極顯著正相關，油分含量與蛋脂總量顯著正相關，說明雙高大豆品種的培育主要依賴蛋白含量的增加。蛋白含量與油分含量負相關，接近顯著，說明大豆品質的改良需要一定程度上協(xié)調蛋白和油分的比例。

總體來看，產量與蛋白含量和蛋脂總量正相關，與油分含量負相關，但相關系數不大。但是產量因素百粒重與蛋白含量極顯著正相關，與蛋脂總量正相關，與油分含量極顯著負相關；產量因素單株粒數與蛋白含量呈極顯著負相關，與蛋脂總量呈負相關，說明產量和品質在一定范圍內可以協(xié)調發(fā)展，綜合提高。生育期與蛋白含量和蛋脂總量呈顯著、極顯著正相關，這可能與大豆品種隨著生育期的延長增加了蛋白的積累有關。

3 討論與結論

3.1 山東省大豆產量和農藝性狀的演變

據中國海關統(tǒng)計，2016年我國大豆進口量高達8 323×104 t [12]，預計2017年進口量超9 000×104 t。因此提高大豆產量、改良大豆品質已成為國內大豆產業(yè)的熱點問題。通過對美國、加拿大等國家的研究發(fā)現，世界大豆品種產量幾十年來呈增長趨勢，收獲指數和單株粒數的增加是產量增加的主要因素[3，4，13，14]。國內學者對大豆產量的演變分析表明中國大豆產量逐年增長，產量的增長與單株粒數、百粒重、單株莢數、每莢粒數、干物質重、收獲指數、株高、抗倒伏性等農藝性狀有關，但是不同地區(qū)影響大豆產量的主要因素不同[5-11，15，28]。本研究發(fā)現，2005—2017年山東省審定品種的產量呈穩(wěn)步上升趨勢，平均每年提高74.73 kg·hm-2，單株粒數和百粒重也均呈增加趨勢，與產量均呈正相關，單株粒數與產量的相關系數高達0.5334，達極顯著水平，說明山東省大豆產量潛力的提高雖然是產量因素協(xié)調改良的結果，但主要在于單株粒數的提高。百粒重與單株粒數負相關，與曹鵬鵬等[27]的研究一致。從其它農藝性狀看，生育期基本不變，株高、主莖節(jié)數逐年降低，與以往研究一致[3，10]。產量前五高和后五低品種的比較結果表明，高產品種株高、主莖節(jié)數變小，單株粒數、百粒重顯著增加，表明育成品種向著降低生物量、經濟高效的方向發(fā)展，增加單株粒重可能是提高大豆產量潛力的關鍵。

3.2 山東省大豆品質性狀的演變

葉興國等[6]分析黃淮海地區(qū)大豆品種遺傳改良發(fā)現產量與脂肪含量呈極顯著正相關、與蛋白質含量呈負相關，高產高蛋白相矛盾。張金巍等[16]對77份大豆微核心種質進行蛋白質及脂肪含量分析，發(fā)現蛋白含量與脂肪含量呈極顯著負相關，蛋白含量與單株粒數、單株莢數呈極顯著和顯著負相關。萬超文等[17]對1985—1990年黃淮海夏大豆區(qū)試品種籽粒蛋白質和脂肪含量在不同試點的變化進行分析，發(fā)現蛋白含量與產量不完全是負相關，有選擇的條件與可能性。本研究中，產量與蛋白含量和蛋脂總量正相關，與油分含量負相關，但相關系數不大，說明產量和品質之間在一定程度上可以協(xié)調發(fā)展，高產高蛋白品種的選育是可能的，同時也說明高產優(yōu)質育種理論是相通的，研究大豆高產優(yōu)質育種不僅能促進大豆產業(yè)的發(fā)展，對其它作物的育種也具有一定的指導意義。轉基因大豆對中國內地市場的沖擊不僅體現在大豆的價格上，還影響了育種家對大豆品質性狀的選擇[19，20]。2005—2017年山東省審定大豆品種的蛋白含量和蛋脂總量呈穩(wěn)步上升趨勢，蛋白含量平均每年提高0.13個百分點，蛋脂總量平均每年提高0.15個百分點，油分含量呈現徘徊不前，這既與山東省大豆深加工產業(yè)偏向蛋白加工有關，也受到高油轉基因大豆對內地市場的沖擊。山東省大豆育種已逐步向蛋脂雙高、高蛋白品種轉變，但品質的提高進展較慢。

3.3 大豆超高產育種研究

王金陵、王連錚等[21-24]認為，為了提高大豆產量，必須選育稈強不倒的品種，適當降低株高。王嵐等[25]對超高產品種中黃13、中黃19和中黃35性狀進行統(tǒng)計分析認為，高光合生產率是超高產的基礎，育種首選單株粒重大、株高適中的品系，同時注意選擇在密植條件下不倒伏的品系，綜合考慮品質、抗性和適應性。杜維廣等[26]認為，培育和推廣超級豆是繼有性雜交育種之后提高大豆綜合生產能力、實現大豆產量突破和產業(yè)發(fā)展的重要途徑，超高產理想株型育種和高光效育種是大豆超高產育種的重要途徑和方法之一。本研究對2005—2017年山東省審定的高產大豆品種研究發(fā)現，前5個高產品種的百粒重、單株粒數均有突破，株高適中，品質較好，有望實現超高產。

綜合山東省近年來大豆審定品種情況，大粒品種更適合山東省的氣候和生產條件，選育百粒重20 g以上、單株粒數接近100粒、生育期104 d左右、株高60～80 cm的大豆品種更容易實現高產穩(wěn)產，選擇高蛋白、蛋脂雙高品種更符合山東省生產實際及產業(yè)需求，也更有利于穩(wěn)定山東省大豆產業(yè)發(fā)展。

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