李康利，佟越強(qiáng)，聶江文，王希全，楊亞?wèn)|，臧華棟，曾昭海

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)作制度重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

大豆是中國(guó)第四大糧食作物，是植物蛋白質(zhì)、植物油脂的重要來(lái)源，同時(shí)是重要的飼料作物和油料作物[1]。近年來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的推進(jìn)，中國(guó)種植結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整優(yōu)化，國(guó)內(nèi)大豆種植面積持續(xù)增加。2018年大豆播種面積達(dá)840萬(wàn)hm2，產(chǎn)量恢復(fù)至1 600萬(wàn)t，連續(xù)3年累計(jì)增產(chǎn)363萬(wàn)t，為2006年以來(lái)最高水平。

然而，中國(guó)大豆總產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于每年超過(guò)1億t的消費(fèi)需求，國(guó)內(nèi)大豆自給率偏低，發(fā)展大豆產(chǎn)業(yè)迫在眉睫[2]。因此，在推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和大豆振興計(jì)劃的大背景下，適當(dāng)調(diào)減非優(yōu)勢(shì)區(qū)玉米，改種大豆等作物，既能化解玉米庫(kù)存過(guò)剩，又能增加大豆產(chǎn)量，緩解大豆供應(yīng)缺口較大的問(wèn)題。

黃淮海地區(qū)是中國(guó)重要的糧食主產(chǎn)區(qū)之一，冬小麥-夏玉米一年兩熟種植是該區(qū)主要的種植模式[3]。傳統(tǒng)的麥玉模式在保證糧食生產(chǎn)及安全中扮演了重要的角色，但由于常年集約化的單一種植模式與過(guò)量的水肥投入，嚴(yán)重限制了該地區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)健康與可持續(xù)發(fā)展[4]。而大豆能夠與根瘤菌共生，形成根瘤而進(jìn)行生物固氮反應(yīng)，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一種優(yōu)良的輪作換茬和間套種作物，具有減肥增產(chǎn)、增加復(fù)種指數(shù)等效益[5]。豆科作物與禾本科作物間作能提高豆科作物氮素固定，減少無(wú)機(jī)氮肥的使用，從而保證糧食安全、促進(jìn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展[6-7]。發(fā)揮豆科作物固氮養(yǎng)地的作用，對(duì)于緩解黃淮海地區(qū)長(zhǎng)期集約化麥玉生產(chǎn)水氮投入過(guò)高引發(fā)的水肥利用效率低，提高資源利用效率具有重要意義[8-10]。

黃淮海夏大豆生產(chǎn)以一年多熟制為主，大豆在輪作復(fù)種中的地位十分重要?；幢钡貐^(qū)以麥、豆輪作為主，給小麥提供早茬的同時(shí)有助于培肥地力[11]。然而，品種退化、混雜嚴(yán)重，品種類型單一，不能滿足市場(chǎng)多樣化的需求是目前黃淮海大豆生產(chǎn)存在的主要問(wèn)題。農(nóng)民自留種現(xiàn)象普遍，影響了優(yōu)良品種產(chǎn)量性狀的發(fā)揮[12]。因此，有待引進(jìn)更高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的大豆品種，來(lái)保證中國(guó)大豆的基本需求和大豆產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

本文通過(guò)對(duì)引進(jìn)的12份夏大豆資源在黑龍港地區(qū)進(jìn)行品種篩選試驗(yàn)，以期篩選出適宜的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)夏大豆品種，為該區(qū)域大豆產(chǎn)業(yè)振興以及多樣化輪作種植模式構(gòu)建與優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2017年6月至10月在河北省滄州市吳橋縣中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)吳橋?qū)嶒?yàn)站試驗(yàn)地（116°37′E，37°41′N）進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)位于海河平原黑龍港流域中部，屬于暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，年平均降雨量562mm，主要分布在6月至8月，全年平均光照2 724.8 h，年平均氣溫12.6℃，積溫（＞10℃）4 665℃，無(wú)霜期201 d。試驗(yàn)地土壤類型為沖積型鹽化潮土，成土母質(zhì)為河流沖積物，屬黏壤土，土壤肥力中等[13]。試驗(yàn)期間氣溫與常年相近，平均氣溫為25.4℃，降雨量為328.7 mm，日降水及平均氣溫如圖1所示。

1.2 試驗(yàn)材料

參試大豆品種共12個(gè)，分別為沈農(nóng)22（沈農(nóng)豆22）、沈農(nóng)25（沈農(nóng)豆25）、沈農(nóng)29（沈農(nóng)豆29）、中黃39、中黃66、冀豆12、冀豆16、冀豆21、冀豆22、五星1號(hào)、石936和滄豆6號(hào)。其中，沈農(nóng)豆22、沈農(nóng)豆25和沈農(nóng)豆29在文中全部簡(jiǎn)稱為沈農(nóng)22、沈農(nóng)25和沈農(nóng)29，為均由育種單位提供或自行購(gòu)買。其中，滄豆6號(hào)為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)品種，作為本研究中的對(duì)照品種。

圖1 2017年6月至10月日平均溫度和降雨量

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)12個(gè)品種處理，完全隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積12 m2（3 m×4 m），每個(gè)品種重復(fù)3次，試驗(yàn)地四周設(shè)1 m保護(hù)行。大豆播種前基施磷酸二銨375 kg/hm2、硫酸鉀 300 kg/hm2和尿素 225 kg/hm2。于2017年6月30日人工開(kāi)溝點(diǎn)播，行距40 cm，穴距15 cm，每穴2粒（出苗后留苗1株/穴），南北行向，除草、打藥及其他田間管理按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)進(jìn)行，所有品種均于10月8日收獲。

1.3.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

大豆成熟時(shí)，記錄各品種的生育期天數(shù)。收獲前，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取長(zhǎng)勢(shì)均勻一致的大豆10株，用于株高、主莖分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)、莢長(zhǎng)、單莢粒數(shù)等性狀指標(biāo)的測(cè)定；然后將莢果脫粒曬干后放入室內(nèi)平衡10 d，用于百粒重的測(cè)定。田間全區(qū)收獲，脫粒后風(fēng)干至恒重后與考種籽粒（每小區(qū)考種的10株）混合后測(cè)定全區(qū)產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2016軟件對(duì)參試不同品種大豆的籽粒產(chǎn)量、株高、主莖分枝數(shù)等指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。利用SPSS Statistics 21.0軟件對(duì)參試不同品種大豆的籽粒產(chǎn)量、株高、主莖分枝數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行多重比較（LSD，α=0.05），利用皮爾森相關(guān)性分析研究大豆農(nóng)藝性狀與籽粒產(chǎn)量之間的關(guān)系，采用基于歐氏距離的方法對(duì)參試大豆品種進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試大豆品種的籽粒產(chǎn)量

參試大豆品種夏播的籽粒產(chǎn)量范圍為1 955.6～2 991.7 kg/hm2，平均籽粒產(chǎn)量為2 508.8 kg/hm2（見(jiàn)圖2）。與滄豆6號(hào)（對(duì)照）相比，引進(jìn)品種的增產(chǎn)幅度在2.1%～53.0%之間，除沈農(nóng)29和冀豆22外，其他品種均表現(xiàn)出顯著的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)（P＜0.05）。其中，沈農(nóng)22和中黃39的產(chǎn)量最高，分別比沈農(nóng)25、沈農(nóng)29、中黃66、冀豆21、冀豆22、五星1號(hào)、石936以及滄豆6號(hào)高14.8%～53.0%和14.1%～52.0%（P＜0.05）。沈農(nóng)22、中黃39、中黃66、冀豆12、冀豆16、冀豆21和石936的籽粒產(chǎn)量均高于參試所有品種的平均籽粒產(chǎn)量，表現(xiàn)出明顯的高產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。

圖2 參試大豆的籽粒產(chǎn)量

2.2 參試大豆品種主要農(nóng)藝性狀

參試大豆各品種間的株高、主莖分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)、莢長(zhǎng)及百粒重的差異均達(dá)到顯著性水平（見(jiàn)表1），表明不同夏大豆品種的農(nóng)藝性狀之間存在較大差異。參試大豆的株高為64.3～87.4 cm，主莖分枝數(shù)為2.9～6.6個(gè)，主莖節(jié)數(shù)為11.6～18.4節(jié)，單株莢數(shù)為73.6～118.6個(gè)，單莢粒數(shù)為2.8～3.6粒，百粒重為18.0～26.4 g。冀豆12單株莢數(shù)較中黃66和五星1號(hào)分別高45.9%和61.1%（P＜0.05），其余品種之間均差異不顯著。五星1號(hào)的單莢粒數(shù)顯著高于其他所有品種（P＜0.05），百粒重顯著高于除冀豆12、冀豆21及石936外的其他品種（P＜0.05）。

2.3 參試大豆品種的相關(guān)性分析

對(duì)參試大豆品種的籽粒產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)分析（見(jiàn)表2）。結(jié)果表明，籽粒產(chǎn)量?jī)H與主莖分枝數(shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與其他指標(biāo)間均無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系；主莖分枝數(shù)還與單株莢數(shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）。株高與主莖節(jié)數(shù)、單莢粒數(shù)與莢長(zhǎng)、莢長(zhǎng)與百粒重之間均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），其他指標(biāo)間相關(guān)性均不顯著。

2.4 參試大豆品種的聚類分析

根據(jù)籽粒產(chǎn)量和主要農(nóng)藝性狀指標(biāo)計(jì)算參試大豆品種間的歐氏距離，采用平方Euclidean距離法對(duì)參試大豆品種進(jìn)行聚類分析。由于株高、主莖節(jié)數(shù)、莢長(zhǎng)、莢粒數(shù)及百粒重與籽粒產(chǎn)量、主莖節(jié)數(shù)和單株莢數(shù)均無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系，因此在進(jìn)行聚類分析時(shí)，分別選取了所有指標(biāo)數(shù)據(jù)集以及僅籽粒產(chǎn)量、主莖節(jié)數(shù)和單株莢數(shù)的數(shù)據(jù)集分別進(jìn)行聚類分析，兩種數(shù)據(jù)集得到的聚類結(jié)果一致（見(jiàn)圖3）。

聚類結(jié)果表明，在歐氏距離為10時(shí)，可以將參試大豆品種分為高產(chǎn)、中產(chǎn)和低產(chǎn)3個(gè)組別。其中，高產(chǎn)組的平均籽粒產(chǎn)量顯著高于中產(chǎn)和低產(chǎn)組，平均主莖分枝數(shù)顯著高于中產(chǎn)組，其他農(nóng)藝性狀差異均不顯著。

表1 參試大豆品種的主要農(nóng)藝性狀

表2 參試大豆品種的籽粒產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)系數(shù)

圖3 參試大豆品種的聚類分析

表3 參試大豆品種的籽粒產(chǎn)量類群劃分

表4 參試大豆品種主要品質(zhì)性狀

2.5 參試大豆的品質(zhì)性狀

農(nóng)作物品種優(yōu)質(zhì)化、專用化與多樣化是我國(guó)育種（包括引種）的目標(biāo)之一，因此有必要對(duì)引進(jìn)大豆品種的專用性特征進(jìn)行分析。同一品種在不同栽培條件下的專用性品質(zhì)指標(biāo)變化不大，故采用文獻(xiàn)綜述方式獲取相關(guān)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表4）。由表4可知，沈農(nóng)29和冀豆22的脂肪含量超過(guò)了高油大豆審定標(biāo)準(zhǔn)22%，屬于高油大豆，但產(chǎn)量相對(duì)較低。沈農(nóng)22和冀豆16的（粗）蛋白質(zhì)含量超過(guò)了高蛋白大豆的審定標(biāo)準(zhǔn)42%，適于深加工，同時(shí)產(chǎn)量均較高。因此，篩選獲得的高產(chǎn)品種沈農(nóng)22和冀豆16在黑龍港區(qū)域具有很大的推廣潛力。

3 討論

黃淮海地區(qū)農(nóng)耕歷史悠久，是大豆的主要起源地之一，也是我國(guó)大豆的第二主產(chǎn)區(qū)，多以一年兩熟制夏播大豆為主[23]。目前，在該區(qū)域推廣種植的主栽大豆品種有冀豆12、中黃13、豫豆22和滄豆6號(hào)等。雖然近年新育成的品種占了主流，但也存在品種多、雜、亂、種植管理不匹配的情況，同時(shí)并且部分品種存在抗性低、品質(zhì)差、品種適應(yīng)區(qū)域與生態(tài)區(qū)域不一致等問(wèn)題[24]。由于大豆生長(zhǎng)期間災(zāi)害性天氣多發(fā)，花莢期持續(xù)高溫干旱，落花落莢現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，結(jié)實(shí)率低，導(dǎo)致大豆癥青病嚴(yán)重，因此提高選育和引進(jìn)抗逆性高新品種的也是目前黃淮海，尤其是黑龍港地區(qū)，大豆生產(chǎn)中應(yīng)重點(diǎn)考慮的問(wèn)題之一[25]。

在黃淮海北片區(qū)域試驗(yàn)中冀豆12平均籽粒產(chǎn)量為2 932.8 kg/hm2，生產(chǎn)試驗(yàn)中平均籽粒產(chǎn)量為2 558.0 kg/hm2[26]。滄豆6號(hào)在河北省夏播區(qū)試中平均產(chǎn)量為2 734.6 kg/hm2，在2007年的生產(chǎn)試驗(yàn)中平均籽粒產(chǎn)量為2 749.4 kg/hm2[22]。本文研究中，冀豆12和滄豆6號(hào)的籽粒產(chǎn)量均比先前研究中的產(chǎn)量低30%左右，不同年際間的氣候條件差異及田間管理中病蟲(chóng)害防治的差異可能是導(dǎo)致籽粒產(chǎn)量差異較大的原因。

本研究中籽粒產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀的相關(guān)分析結(jié)果表明，籽粒產(chǎn)量?jī)H與主莖分枝數(shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），而主莖分枝數(shù)與單株莢數(shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），表明主莖分枝數(shù)在籽粒產(chǎn)量構(gòu)成中起著重要作用，增加單株莢數(shù)可能是提高大豆籽粒產(chǎn)量潛力的關(guān)鍵。株高與主莖節(jié)數(shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），表明株高的降低是通過(guò)減少主莖節(jié)數(shù)實(shí)現(xiàn)的，這與李偉等的研究結(jié)論一致[27]。本研究對(duì)參試大豆品種的部分農(nóng)藝性狀、籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)性狀進(jìn)行了分析，后續(xù)仍需要進(jìn)一步研究各農(nóng)藝性狀變化對(duì)籽粒產(chǎn)量的影響及其貢獻(xiàn)。另外，田間試驗(yàn)受氣候條件影響較大，本研究篩選出的高產(chǎn)品種還需要經(jīng)過(guò)后期進(jìn)一步試驗(yàn)來(lái)確定其推廣價(jià)值，使這些種質(zhì)資源得到充分合理的利用，為黑龍港地區(qū)大豆生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)品種資源。

4 結(jié)論

對(duì)12個(gè)參試夏播大豆品種的田間試驗(yàn)結(jié)果表明：沈農(nóng)22、中黃39、冀豆16和冀豆12等品種具較高的增產(chǎn)潛力，平均籽粒產(chǎn)量為2 883 kg/hm2，同時(shí)主莖分枝數(shù)與籽粒產(chǎn)量具有顯著的相關(guān)關(guān)系。本研究篩選出了適宜黑龍港地區(qū)的高產(chǎn)夏大豆品種4個(gè)，其中沈農(nóng)22和冀豆16屬于高蛋白質(zhì)含量品種，為該區(qū)域大豆生產(chǎn)及種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供了優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源。