不同鹰嘴豆品种(系)籽粒产量及其构成因素分析
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摘要：对引进的15个鹰嘴豆品种（系） 的籽粒产量及其构成因素进行了比较，并应用相关、偏相关及通径分析研究了产量构成因素和相互关系。筛选出两个高产品种（系）ICCV 96853和ICCV 96852，相关分析中各性状与产量的相关性为：单株粒数>荚粒数>百粒质量。在所有品种（系）中，单株粒数、荚粒数和百粒质量与产量呈极显著偏相关，各性状对产量影响的重要程度为：单株粒数>百粒质量>荚粒数。通径分析发现单株粒数和百粒质量是影响产量的2个主要因素，可作为快速筛选高产鹰嘴豆种质的主要参考性状。
关键词：鹰嘴豆；产量；产量构成；通径分析；相关分析；偏相关分析
中图分类号：S 542文献标识码：A文章编号：10095500（2013）06005505
鹰嘴豆（Cicer arietinum）是一年生豆类作物，传统上，种植在世界热带地区和地中海流域[1，2]。在这些地区，鹰嘴豆作为喜凉作物在冬天或春天种植。从20世纪80年代起，鹰嘴豆栽培延伸到非传统区域，尤其是北方，包括北美大平原北部[3]，欧亚大陆东北，西伯利亚大草原[4]，以及欧洲西北部[5]，在这些地区，鹰嘴豆整个生育期需要较高的热量和更长的生长季，常常作为喜温作物种植[6]。鹰嘴豆在世界上半干旱地区已有数百年的栽培历史[7]，它耐寒耐旱，耐贫瘠，对土壤没有特殊的要求，是干旱、半干旱地区理想的豆类作物[8]，适宜我国西北地区种植。鹰嘴豆在我国主要分布在新疆的木垒县，但品种单一，退化严重，籽粒小，产量低，严重制约着当地农业的发展[9]，因此，选育高产优质的鹰嘴豆新品种显得很有必要。新疆农业科学研究所于1995年引进了182份鹰嘴豆材料，对其农艺性状、籽粒品质和产量做了初步鉴定，为今后选配杂交亲本和筛选生产用种提供了依据[10]。张掖地区农业科学研究所于20世纪90 年代征集、引进国际旱作农业中心鹰嘴豆品种资源200 份，并对这批资源进行了主要性状鉴定，选育出抗旱耐寒高产的新品系FLIP81-71C[11，12]。 从1989年起，定西旱作农业中心在开展旱地豌豆、扁豆新品种选育的同时，从国内外引进一些鹰嘴豆材料，在旱作试验地上开展了引种观察、品系鉴定、品系比较试验；1992～1994年又与青海农业科学院协作，开展了抗旱、抗病、丰产、稳产的鹰嘴豆种质资源研究，肯定了鹰嘴豆的稳产、丰产及推广应用价值，选育出了适宜在青海、甘肃等地推广试种的丰产优质鹰嘴豆新品种CP55[13，14]。然而，鹰嘴豆籽粒产量是一个十分复杂的数量性状，受许多因素的制约和影响。近几年，相关分析、通径分析等统计方法已在多种植物[15-19]上广泛应用，为了能够更快地筛选出高产优质的鹰嘴豆材料，解决国内鹰嘴豆推广品种缺乏的现状，于2011年从澳大利亚和印度引进一批鹰嘴豆品种（系），在比较不同鹰嘴豆品种（系）籽粒产量的基础上，用通径分析进一步探讨了鹰嘴豆产量构成因素对产量的决定作用，以期找出影响鹰嘴豆产量的关键因素，为鹰嘴豆育种提供参考。
1材料和方法
1.1供试材料
15个供试品种（系）为ICCV 05111、ICCV 98818、ICCV 96852、ICCV 98801、ICCV 98816、ICCV 06107、ICCV 96853、ICCV 98813、ICCV 06108、Jimbour、Howzat、Bumper、Jimbour #1、Flipper和Yorker。其中，前9个品种（系）由印度引进，后6个品种（系）由澳大利亚引进。
1.2试验地概况
试验于2011年在甘肃农业大学牧草试验站进行。N 36°03′，E 103°52′，海拔1 650 m；年均温8.5 ℃，降水量380 mm，蒸发量1 486.5 mm，无霜期171 d。试验地土壤为栗钙土，pH 7.3，地势平坦，肥力均匀，前茬作物为燕麦。耕作层土壤的营养成分为：有机质0.84%，含盐量0.25%，有效氮95.05 mgkg，有效磷7.32 mgkg，有效钾182.80 mgkg。
1.3试验设计
试验采用完全随机区组设计，3个重复，小区面积2.0 m×5.0 m。点播，株行距分别为20 cm和35 cm，每穴2粒，以保证出苗，播种深度3～4 cm。2011年4月8日播种，播前施过磷酸钙500 kghm2。苗期间苗，每穴保留1粒种子。试验期间及时中耕除草，分枝、开花和结荚期进行灌水，现蕾期追施过磷酸钙300 kghm2，并灌水。
1.4测定项目
每个品种（系）成熟期于3个小区分别随机抽取10株，带回室内，进行考种，测定每株的单株荚数，脱粒后测其单株粒数，计算荚粒数，用电子天平称量单株粒重，根据株行距估测产量。将3个小区的30株籽粒混合，采用四分法，数取100粒种子，用电子秤称量，测其百粒质量（单株粒重、百粒质量于收获晾晒后称取）。
1.5数据处理
用Excel进行数据整理，在spss16.0中进行方差分析、相关分析、回归分析和通径分析。
2结果与分析
2.1不同鹰嘴豆品种（系）籽粒产量和产量结构
结果表明，ICCV 96853和ICCV 06107的单株粒数最多，显著高于ICCV 98816、ICCV 98813和Howzat，Howzat单株粒数最少，其他品种（系）间无显著差异。ICCV 96852的百粒质量最高，显著高于其他品种（系），其次，ICCV 05111，Jimbour #1的百粒质量最低。供试品种（系）产量变幅为552.80 ～1453.37 kghm2，平均953.17 kghm2，ICCV 96853产量最高，显著高于Jimbour #1、ICCV 98813、ICCV 98816和Howzat，其次，ICCV 96852，其余品种（系）间无显著差异。
2.2相关分析
相关分析表明，以所有品种（系）、印度品种（系）以及澳大利亚品种（系）为统计对象，其单株粒数和百粒质量均呈负现相关，说明在同一株上要想获得多粒和大粒比较困难，在培育鹰嘴豆品种（系）试验时，可选择增加单株的粒数来提高单株粒重或通过选择大粒品种来提高单株粒重的途径实现；单株粒数与产量呈极显著正相关，试验说明在当前的产量水平下，保持足够的单株粒数是保证获得鹰嘴豆高产的基础；荚粒数与产量呈正相关，在所有品种（系）为统计对象时达到显著水平，而在印度品种（系）和澳大利亚品种（系）中相关性不显著；在所有参试品种（系）和印度品种（系）中，百粒质量与产量呈现正相关，而澳大利亚品种（系）中，百粒质量与产量呈负相关，此次试验这是三要素中唯一与产量呈负相关的数据，其原因可能与选取的澳大利亚品种（系）多为卡布里类型（种子较大）原因有关。虽然，单株粒数、荚粒数和百粒质量在不同的统计对象中与产量的相关性不同，但相关性排列顺利相同，其相关性x1（单株粒数）>x2（荚粒数）>x3（百粒质量）。
2.3产量和产量构成因素间的偏相关及回归分析
偏相关分析可以排除相关分析中各性状间的相互干扰，深入了解各性状与产量的实质关系[20]。在3个统计对象中，各性状对产量影响的重要程度如下：x1>x3>x2，x1与y的偏相关均达极显著水平（P
对方程进行显著检验，均达到极显著水平（R1=0.998**，R2=0.996**，R3=0.997**），说明3个回归方程可以很好地预测相应的籽粒产量。其中，决定系数R12=0.996，R22=0.991，R32=0.993，则对应的剩余因子[21]（e=1-R2）分别为e1=0.063，e2=0.095，e3=0.084，值较小，说明在3个统计对象中，对产量有影响的自变量主要为单株粒数，百粒质量和荚粒数，还有一些影响较小的因素此次研究中未考虑。以所有品种（系）为对象，当x2 和x3固定时，单株粒数每增加一个单位（个），y将增加14.61 kghm2；当x1和x3固定时，x2每增加一个单位（个），y将增加202.96 kghm2；当x1和x2固定时，x3每增加一个单位（g），y将增加64.29 kghm2。以印度品种（系）和澳大利亚品种（系）为参试对象，当x3固定时，x1每增加一个单位（个），产量分别增加15.65和14.52 kghm2；当单
2.4通径分析
通径分析可将简单关系系数分解为直接通径系数和间接通径系数，从而进一步理清各性状对产量的直、间接影响。以所有品种（系）为参试对象的通径分析表明，3个自变量对产量的直接影响中，单株粒数x1的直接作用最大，百粒质量x3次之，荚粒数x2的直接作用最小。单株粒数通过百粒质量对产量有较小的负向间接作用，说明单株粒数增加，影响百粒质量减小，间接使产量有轻微的减小（-0.072），但综合产量还是极显著增加（0.836 7**）；荚粒数主要通过单株粒数对产量有正向间接作用，荚粒数增加，影响单株粒数增加，间接使产量有不小的增加（0.397）；百粒质量通过单株粒数对产量有较大的负向间接作用，说明百粒质量增加，影响单株粒数减小，间接使产量减小（-0.119），而综合产量没有显著变化（0.419 7）。
分别采用印度品种（系）和澳大利亚品种（系）进行通径分析，因荚粒数与产量间无显著线性关系，所以未对其进行通径分析。印度品种（系）的单株荚数和百粒质量主要通过直接作用对产量产生影响，其直接通径系数分别为0.912和0.575，单株粒数对产量的直接作用较大；间接通径系数分别为-0.094和-0.150，试验中百粒质量通过单株粒数对产量产生的负向间接作用较大，单株粒数和百粒质量间存在着相互制约的关系。澳大利亚品种（系）的单株粒数主要通过正向的直接作用对产量产生影响，通过百粒质量对产量有一定的负向间接作用（-0.130），但综合产量仍然显著增加（0.938 3**）；而百粒质量对产量的直接通径系数为0.360，通过单株粒数对产量产生影响的间接通径系数为-0.384，间接作用微大于直接作用，但综合产量没有显著变化，有减小的趋势（-0.024 2）。
3讨论与结论
（1）相关分析中各性状与产量的相关性如下：x1（单株粒数）>x2（荚粒数）>x3（百粒质量）。除产量之外，各性状之间也存在相关性，因此，每个性状对产量的影响还受到另外其他因素的干扰，关系较复杂，是一个综合的结果，不能单纯根据简单相关的结果判断产量与各性状的真实关系。偏相关分析的结果为单株粒数x1>百粒质量x3>荚粒数x2，荚粒数对产量的影响最小，甚至在以澳大利亚和印度品种（系）为统计对象时，荚粒数对产量无显著影响。通径分析表明，所有品种（系）中，单株荚数和百粒质量对产量的贡献最大，主要通过直接效应对其产生影响，荚粒数对产量的直接贡献很小，主要通过单株荚数间接地对产量施加正向影响。两种方法均表明，对产量真正有显著影响的性状主要有2个，单株粒数和百粒质量，对鹰嘴豆产量具有决定性作用，这是3个不同统计对象的共同之处。因此，单株粒数和百粒质量可作为快速筛选高产鹰嘴豆种质的最主要指标。
（2）以所有品种（系）、澳大利亚品种（系）以及印度品种（系）为统计对象，相关分析和偏相关分析均表明，单株粒数和百粒质量呈负相关，这一结果在通径分析中也得到了证明，单株粒数和百粒质量分别通过彼此对产量间接地产生负向效应，3个不同的分析方法结果一致，说明在同一株上同时获得多粒和大粒比较困难，在培育鹰嘴豆品种时，可选择增加单株的粒数进而提高单株粒重或通过选择大粒品种来提高单株粒重的途径来实现。鹰嘴豆根据籽粒大小、性状和颜色，主要分为两种类型即迪西和卡布里，迪西种子小，颜色暗，有棱角，卡布里种子大，米黄色，形如鹰头[22]。因此，可通过选择大粒的卡布里类型或选择小粒、单株粒数较多的迪西类型来提高籽粒产量。消费者更喜欢大籽粒的卡布里类型用于制作糕点，沙拉以及可口的餐点，其市场价格是迪西类型的3倍[23]，但与迪西类型相比，卡布里类型对生物或非生物胁迫的抗逆性较差，导致其种植面积较小[24]，因此，在鹰嘴豆未来的育种工作中，培育抗生物或非生物胁迫的卡布里类型具有很大的产量升值空间和市场潜力。
（3）在以所有品种（系）和印度品种（系）为统计对象时，百粒质量与产量呈正相关，而在澳大利亚品种（系）中，百粒质量与产量的关系为负相关，得出的结论不同。李莹[25]在研究大豆产量构成因素时证明，这与取材多少，百粒质量大小都有关系，选取材料的百粒质量较小，则百粒质量与产量呈正相关，选取材料的百粒质量较大，则百粒质量与产量呈负相关，说明随着百粒质量的增加，产量增加，但也有一定的限度，超过这个限度，产量反而降低。而本研究中选取的澳大利亚品种（系）多为卡布里类型（种子较大）。
（4）秦代红等[26]认为，在进行偏相关分析时，如果所考察的性状较少，会影响结果的准确性，使一些本来不显著的性状变得显著，或使本来显著的性状降成不显著的性状。而此次研究中，虽然选取的性状较少，但剩余因子效应e均在0.1以下，说明试验研究选取的性状是影响产量的主要因素，分析结果具有一定的代表性，但性状太少也会增大一些性状对产量的决定度[26]，从而产生误差。因此，为了更全面的反应各个因素对产量的影响因素，还需调查考虑尽可能多的因素，尽量减小误差。
（5）引种试验中，从15个品种（系）中选育出了2个高产的鹰嘴豆品种（系），ICCV 96853和ICCV 96852。在对品种（系）进行分析时，单独对澳大利亚品种（系）和印度品种（系）进行了分析，因其品种（系）数量较少（分别为6个品种（系）和9个品种（系）），故所得分析结果不一定全面。
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