許婷婷，石程仁，張 揚(yáng)，丁 紅*，張智猛*

(1.山東省花生研究所，山東 青島 266100； 2.青島市黃島區(qū)植物保護(hù)站，山東 青島 266400)

作物收獲期生物量和收獲指數(shù)(harvest index，HI)是重要的產(chǎn)量因子，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)二者的相關(guān)性開展了大量的研究。前人的研究結(jié)果不盡相同，有研究表明生物量與產(chǎn)量具有穩(wěn)定的正相關(guān)關(guān)系，但也有不相關(guān)的報(bào)道；有研究表明收獲指數(shù)與產(chǎn)量呈正相關(guān)，亦有負(fù)相關(guān)報(bào)道[1-2]。研究結(jié)果不一致或相互矛盾的一個(gè)可能原因是所用材料不同，同時(shí)受環(huán)境因素的制約[3]。收獲指數(shù)是作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量占生物產(chǎn)量的比例，反映了作物生物產(chǎn)量轉(zhuǎn)運(yùn)為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品的能力，是評(píng)價(jià)作物品種產(chǎn)量水平和栽培成效的一個(gè)重要指標(biāo)。收獲指數(shù)的高低僅表明生物產(chǎn)量轉(zhuǎn)運(yùn)到經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品器官中的比例，并不表明經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的高低[4]。在總體生物量一定的條件下，提高收獲指數(shù)是增產(chǎn)的重要途徑[5]。收獲指數(shù)隨品種改良和栽培措施改進(jìn)而不斷提高，體現(xiàn)了作物生產(chǎn)科技水平，提高收獲指數(shù)是品種改良的主要目標(biāo)之一[6]。

收獲指數(shù)有較高的遺傳力，同時(shí)也受環(huán)境條件制約，不同作物品種收獲指數(shù)不同[7]，收獲指數(shù)可以作為評(píng)價(jià)同一熟期大豆種質(zhì)豐產(chǎn)性的指標(biāo)之一[8]，不同基因型玉米品種的收獲指數(shù)受土壤水分狀況的影響，不同水分梯度下變動(dòng)范圍為0.35～0.62[9]。小麥HI與單穗質(zhì)量、產(chǎn)量和穗粒數(shù)有明顯正效應(yīng)，而生物產(chǎn)量對(duì)其有負(fù)效應(yīng)，因此可通過選育生物產(chǎn)量不宜過大，而穗粒數(shù)較高、單穗質(zhì)量較大的小麥品種來提高小麥?zhǔn)斋@指數(shù)[10]。油菜的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量主要受生物產(chǎn)量的影響，粒莖重和粒枝重對(duì)收獲指數(shù)的影響較大，須具有較高生物產(chǎn)量的基礎(chǔ)上提高收獲指數(shù)才有意義；其收獲指數(shù)與單株產(chǎn)量、角粒數(shù)、單株角果數(shù)、一次分枝數(shù)、主序長(zhǎng)度、株高等農(nóng)藝性狀均呈極顯著正相關(guān)[11]，在生物產(chǎn)量相當(dāng)?shù)那闆r下，適當(dāng)控制莖稈重有利于油菜產(chǎn)量的提高[12]。盧坤等[13]研究表明，光照充足的環(huán)境下，主序角果數(shù)和單株經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量是提高油菜HI的關(guān)鍵，要適當(dāng)控制生物產(chǎn)量；而寡日照環(huán)境下HI 構(gòu)成復(fù)雜，嚴(yán)格控制生物產(chǎn)量才能實(shí)現(xiàn)HI的提高。謝光輝等[14]分析表明，6個(gè)省份花生收獲指數(shù)為0.41～0.54，全國平均數(shù)為0.50，但關(guān)于花生產(chǎn)量與收獲指數(shù)間及其與其他相關(guān)性狀間的關(guān)系研究報(bào)道較少。

本研究以不同花生產(chǎn)區(qū)近年來的主栽花生品種為供試材料，分析不同花生品種根系生長(zhǎng)特性、收獲指數(shù)、生物產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的差異及其相關(guān)關(guān)系，為花生高產(chǎn)栽培與育種研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為20個(gè)花生品種，分別為：錦花5號(hào)、花育28號(hào)、花育22號(hào)、豫花41號(hào)、冀花12號(hào)、桂花紅166、遠(yuǎn)雜9847、阜花13號(hào)、深花6號(hào)、花育16號(hào)、花育33號(hào)、豐花5號(hào)、魯花10號(hào)、冀花6號(hào)、冀花8號(hào)、糧花2號(hào)、冀花9號(hào)、泉花808、花32和花育23號(hào)。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2014年在山東省花生研究所萊西試驗(yàn)站栽培池內(nèi)進(jìn)行，使用PVC圓筒制成可拆卸的直徑40 cm、高100 cm的圓柱桶進(jìn)行模擬大田栽培種植的土柱試驗(yàn)。每個(gè)土柱內(nèi)種植兩株花生，隨機(jī)排列，重復(fù)3次。播種前土壤相對(duì)含水量為田間持水量的75%，以保證安全出苗。于5月4日播種，9月15日收獲，田間管理按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培要求進(jìn)行。

1.3 樣品采集與指標(biāo)測(cè)定

收獲時(shí)將土柱挖出，打開PVC管后將土柱置于特制的、孔徑為1.00 mm的鋼篩上，用剪刀于根莖分離處剪下根系進(jìn)行根莖的分離，小心抖落根際土壤并將根系揀出。所采集根系先置于冰盒中，然后帶回室內(nèi)沖洗干凈后置于冰箱中備用。利用排水法測(cè)定根系總體積；整個(gè)土柱的花生植株地上部和根系于105℃烘箱殺青30 min后，70℃烘干至恒重測(cè)定生物產(chǎn)量；莢果在收獲期以土柱為單位收獲，莢果曬干后放入室內(nèi)平衡10 d，稱量記產(chǎn)，并計(jì)算收獲指數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用SPSS 19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)分析。采用Pearson法進(jìn)行相關(guān)性分析，Ward法進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 根系和地上部性狀分析

表1可知，供試的20個(gè)品種的根系體積和生物量變異系數(shù)較大，根冠比的變異系數(shù)最小，地上部生物量的變異系數(shù)最大。花育16號(hào)的根系體積最大，為根系體積最小的魯花10號(hào)的3.75倍，波動(dòng)范圍為平均值的94.25%；根系生物量最大值為花育22號(hào)，最小值亦為魯花10號(hào)，其變化幅度與根系體積相似。20個(gè)品種中，深花6號(hào)的地上部生物量最高，為12.70 g，桂花紅166最低，最大值與最小值之間相差1.97倍，波動(dòng)范圍為平均值的105.93%。與地上部生物量的變化不同，桂花紅166的根冠比最大，為0.18，魯花10號(hào)的根冠比最小，兩者的波動(dòng)范圍為平均值的78.57%。

表 1 20個(gè)品種的根系和地上部性狀

2.2 經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、生物產(chǎn)量和收獲指數(shù)分析

20個(gè)供試品種中，深花6號(hào)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量最高，為12.48 g，桂花紅166最低，最大值與最小值相差1.62倍，波動(dòng)范圍為平均值的89.98%(表2)。單株生物產(chǎn)量的最大值和最小值所屬品種與單株經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量相一致，兩者相差1.74倍，波動(dòng)范圍為平均值的96.41%。錦花5號(hào)收獲指數(shù)最高，花育23號(hào)的最低。收獲指數(shù)波動(dòng)范圍為平均值的13.04%，為單株經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、生物產(chǎn)量和收獲指數(shù)三者之中波動(dòng)最小的。收獲指數(shù)的變異系數(shù)最小，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量變異系數(shù)最大，說明在參試花生品種間收獲指數(shù)變異幅度最小，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量變異幅度最大。

表2 20個(gè)花生品種經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、生物產(chǎn)量、收獲指數(shù)及其變異

2.3 經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、生物產(chǎn)量和收獲指數(shù)的聚類分析

供試20個(gè)花生品種通過經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、生物產(chǎn)量和收獲指數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析(附圖)。供試花生品種遺傳距離為5時(shí)可分為5類：第Ⅰ類包括花育16號(hào)、花育33號(hào)、豐花5號(hào)和冀花6號(hào)；第Ⅱ類有糧花2號(hào)、花育22號(hào)、豫花41號(hào)和冀花12號(hào)；第Ⅲ類有泉花808號(hào)、花育23號(hào)和冀花9號(hào)；第Ⅳ類有遠(yuǎn)雜9847、阜花13號(hào)和冀花8號(hào)；第Ⅴ類為深花6號(hào)、魯花10號(hào)、花32、桂花紅166、花育28號(hào)和冀花5號(hào)。

表3可知，5種類型中第Ⅰ類為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量較高，生物產(chǎn)量最高，收獲指數(shù)較高；第Ⅱ類為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量最高，生物產(chǎn)量低于第Ⅰ類，收獲指數(shù)高；第Ⅲ類為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量最低，生物產(chǎn)量低，收獲指數(shù)低；第Ⅳ類為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、生物產(chǎn)量及收獲指數(shù)均中等水平；第Ⅴ類為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量低，但高于第Ⅲ類，生物產(chǎn)量最低，收獲指數(shù)最高。

附圖 20個(gè)花生品種的聚類分析Fig. Cluster analysis of 20 peanut varieties

分類Classification經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量/(g/plant)Economic yield生物產(chǎn)量/(g/plant)Biomass yield收獲指數(shù)Harvest index 第Ⅰ類Class Ⅰ9.9111.850.46第Ⅱ類Class Ⅱ9.9810.930.47第Ⅲ類Class Ⅲ7.108.480.45第Ⅳ類Class Ⅳ8.439.800.46第Ⅴ類Class Ⅴ7.578.260.47

表4 供試花生品種性狀間的相關(guān)性分析

2.4 各性狀間的相關(guān)性分析

由表4可知，收獲指數(shù)與根系體積、根系生物量、生物產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均無顯著相關(guān)效應(yīng)。根系是植物的重要組成部分，根系體積與根系生物量、生物產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。根系生物量與生物產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，且生物產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量亦呈顯著正相關(guān)，與收獲指數(shù)呈負(fù)相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

變異系數(shù)是衡量各性狀表現(xiàn)差異程度、變異范圍的量。本研究表明，供試花生品種的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的變異系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于收獲指數(shù)，表明花生品種的產(chǎn)量改良潛力大于收獲指數(shù)，與劉兆曄等對(duì)小麥的研究結(jié)果相一致[15]。長(zhǎng)期以來，作物收獲指數(shù)不斷提高是增加作物產(chǎn)量的主要途徑[14]。對(duì)參試花生品種經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、生物產(chǎn)量和收獲指數(shù)聚類分析，將其分為5類。從聚類后的平均值可知，單株經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和生物產(chǎn)量較高的是第Ⅰ類和第Ⅱ類，收獲指數(shù)較高的是第Ⅱ類和第Ⅴ類。將第Ⅰ類、第Ⅱ類與第Ⅲ類、第Ⅳ類分別相比，前者的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、生物產(chǎn)量和收獲指數(shù)均大于后者。由此表明，花生經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的提高主要是通過提高生物產(chǎn)量而實(shí)現(xiàn)的，在低生物產(chǎn)量的基礎(chǔ)上提高收獲指數(shù)沒有很大意義，只有在生物產(chǎn)量高的情況下提高收獲指數(shù)才有一定的意義。

收獲指數(shù)的提高受遺傳與環(huán)境影響，同時(shí)與農(nóng)藝性狀之間也有密切的關(guān)系。本試驗(yàn)分析了20個(gè)花生品種的根系體積、根系生物量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、生物產(chǎn)量及收獲指數(shù)之間的相關(guān)性。結(jié)果表明：花生根系體積與收獲指數(shù)無相關(guān)性，但與其他指標(biāo)呈極顯著正相關(guān)?；ㄉ斋@期生物產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，而與收獲指數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與大豆的研究相一致[3]。由此表明花生生物產(chǎn)量對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的作用大于收獲指數(shù)的影響。高生物學(xué)產(chǎn)量是實(shí)現(xiàn)高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的保證，也是實(shí)現(xiàn)高收獲指數(shù)的生理基礎(chǔ)。由此可知，花生生物產(chǎn)量的遺傳潛力及與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的密切程度大于收獲指數(shù)，說明提高花生產(chǎn)量的途徑是維持現(xiàn)有收獲指數(shù)水平，主要通過提高生物產(chǎn)量，協(xié)調(diào)提高二者之間的關(guān)系來實(shí)現(xiàn)。