全 文 :收稿日期:2015-06-13
基金项目:公益性行业(农业)科研专项(编号:201103005);贵州省国际科技合作计划(编号:黔科合外G字[2010]7035号);贵州省科技计划(编号:
黔科合院所创能[2011]4002号);中央补助地方科技基础条件专项基金(编号:黔科条中补地[2012]4003号)。
作者简介:陈正刚(1967—),男(土家族),贵州石阡人;本科,研究员,主要从事自然资源与环境生态研究工作;E-mail:gzchzg@126.com。
通讯作者:朱 青(1962—),女,贵州贵阳人;博士,研究员,主要从事环境生态研究工作;E-mail:zhuqing_gy@tom.com。
留种型苕子种质资源筛选与评价
陈正刚1, 张 钦1, 崔宏浩1, 林海波2, 朱 青1,
宋启堃3, 胡 萍4, 宋兴香4
(1.贵州省土壤肥料研究所/贵州省农业资源与环境研究所/
农业部贵州耕地保育与农业环境科学观测试验站, 贵阳550006;
2.贵州大学, 贵阳550025; 3.贵州省贵定县洛河北乡农推站, 贵州 贵定551305;
4.贵州省平坝县马场镇农技中心, 贵州 平坝561100)
The Selection and Evaluation of Common Vetch for Reserving Seeds
CHEN Zhenggang1,ZHANG Qin1,CUI Honghao1,LIN Haibo2,ZHU Qing1
SHONG Qikun3,HU Ping4,SHONG Xingxiang4
摘 要:以39份苕子品种作为供试材料,通过3年的田间试验
对各品种农艺性状的观测,从基本信息统计、主成分分析、聚类
分析对苕子种质资源进行筛选评价,筛选出适合留种的绿肥种
质资源。通过基本统计发现,各农艺性状的变异系数最大的是
单株种子产量,最小的是生育期,基于主成分分析发现排在前5
位的苕子为苏叶苕子、113蓝花苕子、119蓝花苕子、097毛叶苕
子、112蓝花苕子,运用聚类分析可将39份材料分为5类:第1
类包括15份材料,第2类包括6份材料,第3类包括4份材料,
第4类包括9份材料,第5类包括5份材料。初步筛选出适合
贵州种植和留种的苕子资源为:苏叶苕子、113蓝花苕子、119
蓝花苕子、097毛叶苕子、112蓝花苕子。
关键词: 苕子;绿肥;种质资源;评价
DOI编码: 10.16590/j.cnki.1001-4705.2015.11.058
中图分类号: S 542+.3 文献标志码: A
文章编号: 1001-4705(2015)11-058-04
利用植物生长过程中所产生的全部或部分绿色
体,直接或异地翻压或者经堆沤后施用到土地中作肥
料的绿色植物体统称为绿肥[1]。比较不同绿肥植物肥
料和饲料价值,发现豆科作物高于苋科、禾本科、菊科
及十字花科[2],豆科作物固氮能力也较强,一般每年在
25~280kg/hm2[3]。苕子(Vicia L.),又名巢菜,豆科
巢菜属,一年生或越年生攀援性草本植物,喜温良干燥
气候,不耐湿,有较强的耐盐碱、耐酸、耐旱、耐寒、耐瘠
能力,可与粮棉林果间作套种,对改良低产土壤,修复
荒坡地有重要作用[4]。苕子主要在华北、西北和西南
等地区及苏北、院北一带栽培,可在春季或者秋季播
种,一般用于稻田复种、麦田套种,也可用于在中耕作
物行间和林果种植园中间播种[4],在南方主要作稻田
冬绿肥,秋季刈稻前撒播于水稻行间或刈稻后播种,翌
年春季翻压。常用作绿肥饲草栽培的有毛叶苕子
(Vicia villosa Roth.)、光叶苕子(Vicia villosa var.
glabrescens)、蓝花苕子(Vicia cracca L.)。贵州省目
前绿肥种植面积已经达到42万hm2,其中旱地绿肥
25万 hm2[5],旱地种植和利用绿肥可提高玉米产
量[6],培肥地力,绿肥还可加工草粉养畜[7],但贵州绿
肥种子产量低,种子基本上靠外调,筛选能够留种的绿
肥种植资源,并建立留种基地,对贵州绿肥生产与利用
有重要意义。因此,引进和搜集了一批苕子种质资源,
经过种植和详细的调查,积累和整理出大量的农艺性
状资料,通过主成分分析与聚类分析[8],以期筛选出适
宜贵州地区种植和适合留种的苕子种质资源。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验于2011—2013年在贵州省农业科学院内进
行,该区域海拔高度1 100m,属于亚热带湿润温和型气
候,年平均气温为15.3℃,年极端最高温度为35.1℃,
年极端最低温度为-7.3℃,年平均相对湿度为77%,年
平均总降水量为1 129.5mm,年平均日照时数为
1 148.3h。试验区土壤理化性质为:有机质15.15g/kg、
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第34卷 第11期 2015年11月 种 子 (Seed) Vol.34 No.11 Nov. 2015
表1 苕子性状指标统计表
苕子 最大值 最小值 极差 平均
标准方差
SD
变异系数
CV(%)
全生育期(d) 240.0 153.0 87.0 216.6 18.2 8.4
株高(cm) 256.0 38.0 218.0 152.3 67.5 44.3
单株分枝分蘖数(个) 25.0 1.0 24.0 4.2 4.2 99.9
主要根群分布深度(cm) 44.0 1.4 42.6 9.9 10.1 101.4
茎粗(cm) 0.9 0.1 0.8 0.3 0.2 80.1
叶长(cm) 3.0 1.2 1.8 1.8 0.5 26.9
小花(个) 35.0 6.0 29.0 12.9 7.0 54.3
每株荚穗数(个) 400.0 2.0 398.0 75.4 98.6 130.8
荚穗长(cm) 6.0 2.1 3.9 3.1 0.8 25.7
荚穗粒数(个) 20.0 2.0 18.0 3.6 2.9 80.5
千粒重(g) 66.5 15.0 51.5 24.2 8.8 36.2
单株种子产量(g) 31.5 0.1 31.4 5.7 8.0 140.4
表2 苕子产量性状主成分分析特征向量和贡献率
成份
初始特征值 提取平方和载入 旋转平方和载入
合计
方差的
(%)
累积
(%)
合计
方差的
(%)
累积
(%)
合计
方差的
(%)
累积
(%)
1 3.397 37.739 37.739 3.397 37.739 37.739 3.281 36.454 36.454
2 1.720 19.111 56.850 1.720 19.111 56.850 1.742 19.357 55.811
3 1.623 18.038 74.888 1.623 18.038 74.888 1.717 19.077 74.888
4 0.667 7.414 82.302
5 0.580 6.445 88.747
6 0.404 4.484 93.231
7 0.320 3.561 96.791
8 0.252 2.801 99.592
9 0.037 0.408 100.000
全氮0.85g/kg、全磷0.71g/kg、全钾13.29g/kg、碱
解氮67.9mg/kg、有效磷15.9mg/kg、速效钾109.2
mg/kg、pH 值5.39。
1.2 供试材料
从国家种质资源库引进种质资源37份。其中毛叶
苕子12份,库编号为00000086、00000087、00000088、
00000089、000000890、00000091、00000092、00000093、
00000094、00000095、00000096、00000097,资源代号为86毛
叶苕子、87毛叶苕子、88毛叶苕子、89毛叶苕子、90毛叶
苕子、91毛叶苕子、92毛叶苕子、93毛叶苕子、94毛叶苕
子、95毛叶苕子、96毛叶苕子、97毛叶苕子;
光叶 苕 子 8 份,库 编 号 为 00000098、00000099、
00000101、00000102、00000103、00000104、00000105,资源代
号为98光叶苕子、99光叶苕子、101光叶苕子、102光叶
苕子、103光叶苕子、104光叶苕子、105光叶苕子;
蓝花苕子15份,库编号为00000106、00000107、
00000108、00000109、00000110、00000111、00000112、
00000113、00000115、00000116、00000117、00000118、
00000119、00000120,资源代号为106
蓝花苕子、107蓝花苕子、108蓝花苕
子、109蓝花苕子、110蓝花苕子、120
蓝花苕子;毛荚苕子2份,库编号为
00000121、00000122,资源代号为121
毛荚苕子、122毛荚苕子。自行搜集2
份,其中本地苕子1份,苏叶苕子1份。
1.3 试验方法
试验于2011—2013年进行。采
用点播法播种,小区面积1m2。30cm
×30cm一穴,每穴点播5粒。苗高
15cm左右时进行定苗,每穴留1株。
参照绿肥种质资源描述规范和数据标
准进行计量[1]。
1.4 数据处理方法
运用Excel 2007和SPSS 17.0软
件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 产量性状指标的基本统计
量分析
根据种质资源性状的调查与测
定结果,统计计算各性状的最大值、最
小值、极差、平均值、标准差、变异系数
(表1)。可以看出,各品种间各性状
指标的含量差异较大,变异系数从大
到小依次为单株种子产量>每株荚穗
数>主要根群分布深度>单株分枝分蘖数>荚穗粒数
>茎粗>小花数>株高>千粒重>叶长>荚穗长>生
育期。单株种子产量变异最大,变异系数为140.4%,
生育期变异最小,变异系数为8.4%。
2.2 种质资源的主成分分析
主成分分析是利用原始变量之间的相关性,通过原
来变量的少数几个线性组合解释原来变量来实现降维
的多元统计方法[8]。分别选取产量性状的株高、单株分
枝分蘖数、茎粗、每株荚穗数、荚穗长、荚穗粒数、千粒
重、单株种子产量、全生育期9个指标,将数据标准化
后,通过主成分分析,得到代表苕子资料大部分信息的
前3个主成分,能够反映苕子总信息量的74.888%(表
2)。将各指标标准化数值与前3个主成分的特征向量
相乘,并以各主成分贡献率加权得到综合得分及排名
(表3),排在前5位的苕子为苏叶苕子、113蓝花苕子、
119蓝花苕子、097毛叶苕子、112蓝花苕子。
2.3 种质资源的聚类分析
采用组间联接平方Euclidean距离聚类法,对39份
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资源与利用 陈正刚 等:留种型苕子种质资源筛选与评价
表3 基于主成分分析的苕子产量性状综合比较
品种名称
得分
Prin 1 Prin 2 Prin 3 综合
排名 品种名称
得分
Prin 1 Prin 2 Prin 3 综合
排名
086毛叶苕子 -0.734 73 0.969 77 -0.041 76 -0.099 48 19 106蓝花苕子 -0.537 04 -0.621 07 -0.199 25 -0.357 31 32
087毛叶苕子 0.123 16 0.141 79 -0.015 24 0.070 828 14 107蓝花苕子 -0.785 99 -0.523 08 0.023 42 -0.392 37 34
088毛叶苕子 -0.123 23 0.244 32 0.167 57 0.030 413 16 108蓝花苕子 -0.623 43 -1.228 49 -0.004 5 -0.470 86 37
089毛叶苕子 -0.714 5 0.565 63 -0.575 41 -0.265 34 27 109蓝花苕子 1.168 12 -0.970 53 -0.183 71 0.222 221 9
090毛叶苕子 -0.418 98 -0.169 01 0.837 36 -0.039 38 18 110蓝花苕子 1.267 72 -1.233 1 -0.423 36 0.166 401 10
091毛叶苕子 -0.603 48 1.160 39 -0.658 2 -0.124 71 20 111蓝花苕子 -0.263 02 -1.245 64 0.011 34 -0.335 27 31
092毛叶苕子 -0.757 23 0.302 23 -1.053 31 -0.418 01 35 112蓝花苕子 1.789 29 -1.393 47 -0.334 97 0.348 532 5
093毛叶苕子 -0.599 23 0.250 55 0.839 82 -0.026 77 17 113蓝花苕子 1.431 68 3.869 82 -0.139 51 1.254 698 2
094毛叶苕子 0.374 89 1.422 87 -0.485 68 0.325 797 6 114蓝花苕子 -0.301 08 -0.377 25 -0.068 76 -0.198 12 22
095毛叶苕子 -0.651 52 0.925 96 -0.725 48 -0.199 78 23 115蓝花苕子 -0.178 -0.475 27 -0.639 65 -0.273 38 28
096毛叶苕子 -0.397 02 0.239 7 1.233 8 0.118 531 12 116蓝花苕子 -0.286 36 -0.284 9 -0.129 54 -0.185 88 21
097毛叶苕子 -0.030 78 0.2118 8 5.071 5 0.943 673 4 117蓝花苕子 -0.719 69 -1.006 91 -0.705 05 -0.591 21 39
098光叶苕子 -0.556 63 0.186 08 -0.370 41 -0.241 32 26 118蓝花苕子 -0.789 33 -0.637 15 -0.623 33 -0.532 09 38
099光叶苕子 0.081 52 -1.152 71 -0.642 87 -0.305 49 30 119蓝花苕子 2.559 88 -0.745 69 0.696 22 0.949 148 3
100光叶苕子 0.117 82 0.569 48 -0.519 43 0.059 603 15 120蓝花苕子 -0.500 55 -1.036 28 -0.177 13 -0.418 9 36
101光叶苕子 -0.413 05 0.197 2 -0.494 51 -0.207 39 24 121毛荚苕子 0.471 01 0.552 66 -0.217 29 0.244 179 8
102光叶苕子 -0.560 83 -1.117 36 0.232 82 -0.383 19 33 122毛荚苕子 -0.034 81 1.015 31 0.469 24 0.265 54 7
103光叶苕子 -0.061 3 0.839 09 0.063 93 0.148 756 11 本地苕子 -0.294 22 -0.316 34 1.447 22 0.089 558 13
104光叶苕子 -0.752 96 0.329 7 -0.371 1 -0.288 09 29 苏叶苕子 3.869 37 -0.027 96 -0.589 46 1.348 591 1
105光叶苕子 -0.565 48 0.567 79 -0.705 37 -0.232 13 25
图1 苕子种质资源性状指标聚类图
苕子种质材料的9个产量性状进
行聚类分析(图1),在平方 Euch-
dean距离为5时,39个苕子品种主
要分为5类:第1类包括15份材料
(086毛叶苕子、88毛叶苕子、89毛
叶苕子、90毛叶苕子、91毛叶苕子、
92毛叶苕子、93毛叶苕子、95毛叶
苕子、96毛叶苕子、97毛叶苕子、98
光叶苕子、101光叶苕子、103光叶
苕子、104光叶苕子、105光叶苕
子),第2类包括6份材料(87毛叶
苕子、106蓝花苕子、114蓝花苕子、
115蓝花苕子、116蓝花苕子、121
毛荚苕子),第3类包括4份材料
(094毛叶苕子、100光叶苕子、113
蓝花苕子、122毛荚苕子),第4类
包括9份材料(099光叶苕子、102
光叶苕子、107蓝花苕子、108蓝花
苕子、111蓝花苕子、117蓝花苕子、
118蓝花苕子、120蓝花苕子、本地
苕子),第5类包括5份材料(109
蓝花苕子、110蓝花苕子、112蓝花
苕子、119蓝花苕子、苏叶苕子)。
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第34卷 第11期 2015年11月 种 子 (Seed) Vol.34 No.11 Nov. 2015
3 结论与讨论
长期翻压绿肥利于提高土壤有机质,改善土壤有
机质品质,明显提高活性有机质,总腐殖质含量以及有
机无机复合度[9],种植绿肥作物有助于提高土壤养分,
不仅可以促进土壤磷素的活化,提高土壤速效磷含
量[10-11],还能起到提高土壤水分、降低土壤pH 等作
用[12-13],同时,种植绿肥还可以显著提高土壤中的微生
物数量,减少土传病害发生[14-17]。苕子在绿肥品种中
占有重要地位,运用主成分分析、聚类分析,筛选出适
宜贵州地区种植和适合留种的苕子种质资源,对贵州
绿肥生产与农业有重要意义。
在这39份苕子资源统计中,单株种子产量变异最
大,变异系数为140.4%,生育期变异最小,变异系数为
8.4%,可以分为5类,第1类包括15份材料,平均单株
种子产量为1.48g,第2类包括6份材料,平均单株种
子产量为7.20g,第3类包括4份材料,平均单株种子
产量为13.72g,第4类包括9份材料,平均单株种子产
量为0.90g,第5类包括5份材料,平均单株种子产量
为18.56g,主成分分析得到综合排名前5位的苕子品种
为苏叶苕子、113蓝花苕子、119蓝花苕子、097毛叶苕
子、112蓝花苕子,因此,初步评价筛选这5个品种为适
宜贵州地区种植和适合留种的苕子种质资源。
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资源与利用 陈正刚 等:留种型苕子种质资源筛选与评价