日本中国地区新大豆品种‘Soratakaku’在正常与晚播及不同种植密度下的产量表现与产量构成评价

《Plant Production Science》：Yield and yield components of a new soybean cultivar, ‘Soratakaku’, in the Chugoku region of Japan

　　

日本中国地区的大豆生产常受环境胁迫限制，包括播种期土壤过湿和台风诱导的倒伏。为在这些条件下提高生产力，已培育出新品种。‘Soratakaku’是近期由日本和美国品种衍生培育的品种，预期在日本西南部表现出高产潜力。本研究目的是评价‘Soratakaku’在日本中国地区正常播种（normal sowing）和晚播（late sowing）条件下的产量表现，并鉴定与其产量表现相关的形态和农艺性状。为实现该目的，研究人员将‘Soratakaku’与正常播种条件下的‘Sachiyutaka A1 gou’以及晚播条件下的‘Fukuyutaka’一起栽培，并在不同种植密度下评价其表现。在6月下旬播种下，‘Soratakaku’在正常密度（normal density）和高密度（high density）种植下均比‘Sachiyutaka A1 gou’产生更高产量和干物质生产（dry matter production），尽管其百粒重（100-seed weight）较低。该产量优势与每株节数（number of nodes）和荚数（number of pods）较多有关。在7月下旬播种下，‘Soratakaku’的产量与‘Fukuyutaka’相当，无论种植密度如何。此外，‘Soratakaku’的倒伏角度（lodging angle）与‘Sachiyutaka A1 gou’相当，并小于‘Fukuyutaka’。尽管‘Soratakaku’的成熟期与‘Fukuyutaka’相似且主茎更长，但其倒伏程度低于主要品种。这些结果表明，‘Soratakaku’实现了比主要品种更高的干物质生产和更优的倒伏抗性，这些性状的组合促成了其高产。

研究背景与目的：大豆（Glycine max L. (Merrill)）是日本重要的蛋白质来源作物。近年来，日本大豆产量相对美国、巴西等主要大豆生产国停滞，尤其日本中国地区（Chugoku region）大豆产量低于全国平均水平。该地区生产常受播种期土壤过湿和台风诱导倒伏等环境胁迫限制，因此需要培育和栽培适应这些条件的高产品种。已有研究比较日本新旧大豆品种，报道二者产量无显著差异；而Kawasaki et al.、Matsuo et al.和Kumagai et al.关注美国品种，报道其在日本条件下表现高产潜力，提示品种间产量潜力存在明显差异。日本育种者开发了‘Sora series’等品种，但源自美国品种的高产关键性状尚不清楚，且高产潜力可能具有区域特异性。‘Soratakaku’由日本品种‘Tatsumaro’与美国品种‘Santee’在NARO西日本农业研究中心杂交育成；‘Tatsumaro’抗裂荚、抗倒伏且蛋白质含量高，‘Santee’抗倒伏且高产潜力高。在Zentsuji，‘Soratakaku’正常播种下比‘Fukuyutaka’平均晚熟1天，晚播下早熟1天，正常播种平均比‘Fukuyutaka’增产33%，晚播增产18%。其适种范围从Tokai地区到Kyushu地区，包括Chugoku。由于Chugoku地区正常播和晚播常用品种不同，推广前需与当地常用品种比较。播期和种植密度是影响大豆生长和产量的关键因素；晚播缩短营养生长期，导致节数、荚数和产量下降，增密可补偿；倒伏也是晚熟品种较早播种时的担忧。本研究旨在评价‘Soratakaku’在Chugoku地区正常和晚播条件下的产量表现，并鉴定相关形态和农艺性状。

研究开展、结论与意义：研究人员在2022和2023年于NARO西日本农业研究中心Fukuyama，将‘Soratakaku’与正常播期对照品种‘Sachiyutaka A1 gou’和晚播对照品种‘Fukuyutaka’在不同种植密度下比较。结论为：6月下旬播种下，‘Soratakaku’在正常和高密度下产量及干物质生产高于‘Sachiyutaka A1 gou’，尽管百粒重较低，该优势与总节数和总荚数较多有关；7月下旬播种下，其产量与‘Fukuyutaka’相当；其倒伏角度与‘Sachiyutaka A1 gou’相当且小于‘Fukuyutaka’。‘Soratakaku’成熟期与‘Fukuyutaka’相似且主茎更长，但倒伏更少。高干物质生产与优倒伏抗性组合促成其高产。该研究为Chugoku地区推广‘Soratakaku’，尤其6月下旬播种，提供依据，并提示其倒伏抗性可减少机械收获损失。

关键技术方法（≤250字）：田间试验于2022和2023年在NARO西日本农业研究中心（Fukuyama, Hiroshima, Japan；34°30′N, 133°23′E）进行，地点为引入FOEAS地下水水位控制系统的转换水田。设6月下旬正常播种（normal sowing, NS）和7月下旬晚播（late sowing, LS）；正常密度（normal density, ND）行距0.60 m、株距0.15 m，11.1株 m^?2；高密度（high density, HD）行距0.30 m、株距0.15 m，22.2株 m^?2。NS比较‘Soratakaku’与‘Sachiyutaka A1 gou’，LS比较‘Soratakaku’与‘Fukuyutaka’。采用随机区组设计，3次重复。测定生育期、倒伏角度、产量、产量构成、总干重、茎干重、百粒重和种子蛋白含量；采用线性混合模型（linear mixed model, LMM）和Welch t检验分析。样本来源为NARO西日本农业研究中心Fukuyama田间。

研究结果：
气象与生育期：2022和2023年6—9月日均温均超过1991—2020年长期平均；两年降水低于长期平均，9—10月尤其低。‘Soratakaku’到达R₁、R₅和R₈阶段比‘Sachiyutaka A1 gou’约晚6—9天；与‘Fukuyutaka’相比，2022年早4天，2023年晚1—2天。

产量、收获指数与干物质：在NSND中，‘Soratakaku’两年平均产量显著高于‘Sachiyutaka A1 gou’；‘Sachiyutaka A1 gou’收获指数（harvest index, HI）高5%，但‘Soratakaku’总干重更大，且NSND中HI差异未达显著。在NSHD中，‘Soratakaku’两年平均产量显著更高，HI和总干重呈类似趋势。在LSND中，‘Soratakaku’与‘Fukuyutaka’两年平均产量相同，为432 g m^?2，HI和总地上部干重相似。在LSHD单年试验中，‘Soratakaku’平均产量比‘Fukuyutaka’高96.6 g m^?2，但差异不显著。

形态性状与产量构成：NSND中，‘Soratakaku’主茎长、主茎节数、分枝数、总节数、总荚数和每荚粒数超过‘Sachiyutaka A1 gou’，但百粒重和种子蛋白含量较低；两年平均倒伏角度相似。NSHD中，‘Soratakaku’主茎长、主茎节数、分枝数、总节数、总荚数和每荚粒数更高；‘Sachiyutaka A1 gou’百粒重和蛋白含量更高；倒伏角度相似。LSND中，‘Soratakaku’总节数、总荚数和每荚粒数显著高于‘Fukuyutaka’；‘Fukuyutaka’百粒重和蛋白含量更高；‘Soratakaku’倒伏角度显著较低。LSHD中，‘Soratakaku’每荚粒数显著较高；‘Fukuyutaka’百粒重和蛋白含量显著较高；‘Soratakaku’倒伏角度显著较低。

讨论部分总结：试验通过FOEAS控制水分并尽量消除病虫害、涝害和干旱影响，以评价品种特性。‘Sachiyutaka A1 gou’晚6月播两年平均产量为403 g m^?2，与Takeda & Sasaki报道的在同田块早7月播‘Sachiyutaka’两年平均452 g m^?2相当，说明试验环境适宜，品种产量差异主要来自品种性状。正常播期下，‘Soratakaku’虽百粒重低，但节数和荚数多，类似Yamazaki et al.报道的日美杂交品种‘Soramizuki’；其营养生长期VE–R₁较‘Sachiyutaka A1 gou’长，可能贡献较大地上部生物量。晚播下，‘Soratakaku’百粒重低于‘Fukuyutaka’，但总节数和荚数多，产量相当；LSHD单年虽高96.6 g m^?2，但未显著。与Sayama et al.在Zentsuji的晚播结果不同，可能与生长周期差异有关：Zentsuji为123天，Fukuyama为113天。蛋白方面，NS下两年密度间差异小于1%；延迟播种使蛋白从41.9%增至43.1%。‘Soratakaku’晚播蛋白低于‘Fukuyutaka’，但晚播使其蛋白增加。倒伏方面，倒伏可减产约30%，高密度更易倒伏；‘Soratakaku’在NS下主茎更长但倒伏程度与‘Sachiyutaka A1 gou’相似，最低荚高更高；在LS下倒伏角度小于‘Fukuyutaka’，与Sayama et al.的倒伏评分一致。机械收获时，其倒伏抗性可能减少收获损失。原文认为，‘Soratakaku’的优势不限于较高生物量，优倒伏抗性减少机械收获损失，使更多种子被回收为产量；高生物量生产与优倒伏抗性组合是其高产关键。未来需研究其高生物量是否还涉及光合能力和冠层结构等，其抗倒伏机制仍不清楚。

研究结论翻译：新大豆品种‘Soratakaku’在6月下旬播种下，百粒重低于主要品种‘Sachiyutaka A1 gou’，但总节数和总荚数更高，并在正常密度和高密度栽培下均获得相对更高产量。此外，在7月下旬播种条件下，‘Soratakaku’在正常和密植种植方案下产量与‘Fukuyutaka’相当。由于‘Soratakaku’具有优异倒伏抗性，可在日本中国地区正常播种季和晚播季栽培，但其相对于现有品种的优势在6月下旬播种条件下更为明显。‘Soratakaku’比主要品种实现了更高的干物质生产和更优的倒伏抗性，这些性状的组合促成了其高产。