一种套作大豆的补偿生长能力的检测方法

2024年5月2日发(作者：)

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(21)申请号 CN2.2

(22)申请日 2015.03.06

(71)申请人 四川农业大学

地址 625014 四川省雅安市雨城区新康路46号

(72)发明人 杨文钰 吴雨珊 龚万灼 武晓玲 杨峰 刘卫国 王小春 雍太文 杜俊波

(74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限公司

代理人 赵青朵

(51)

A01G1/00

权利要求说明书 说明书 幅图

(10)申请公布号 CN 104620839 A

(43)申请公布日 2015.05.20

(54)发明名称

一种套作大豆的补偿生长能力的检

测方法

(57)摘要

本发明涉及农学技术领域，特别涉

及一种套作大豆的补偿生长能力的检测方

法。该方法通过获得补偿生长能力综合指

数，来评价套作大豆的补偿生长能力，且

得到补偿生长能力的直接评价指标。在本

发明提供的套作大豆补偿生长能力的综合

评价方法中，在大豆成熟期对大豆进行收

获考种，分别获得净作大豆和套作大豆产

量数据，将补偿生长能力综合指数分别与

产量及产量损失系数进行相关性分析，相

关性系数分别为：0.776(p<0.01)，-

0.658(p<0.01)，均达到极显著水平。结果

表明，本发明提供的套作大豆补偿生长能

力的综合评价方法能够准确的评价套作大

豆的补偿生长能力，利用该方法能够筛选

出补偿生长能力强、适宜套作的大豆材

料。

法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态

权 利 要 求 说 明 书

1.一种套作大豆的补偿生长能力的检测方法，其特征在于，包括如下步

步骤1：获得套作大豆的生长指标X_r；

获得套作大豆的产量Y_r；

获得净作大豆的生长指标X_m；

获得净作大豆的产量Y_m；

步骤2：获得所述套作大豆生长指标的相对值X_rv；所述相对值

X_rv＝X_r/X_m；

步骤3：获得所述套作大豆的产量损失系数Y_lc；所述产量损失系数

步骤4：获得所述套作大豆中不同大豆材料不同生长指标的隶属函数值：

与产量呈正相关：U_ij＝(X_ij－

X_min)/(X_max－X_min)；

与产量呈负相关：U_ij＝1-(X_ij－

X_min)/(X_max－X_min)；

其中，U_ij表示第i个品种第j个指标相对值的隶属函数值，

Y_lc＝(Y_m-Y_r)/Y_m；

骤：

X_ij表示第i 个品种第j个指标相对值，

X_max、X_min分别表示所有参试大豆材料中某一指标

步骤5：获得套作大豆补偿生长能力的综合指数CI：

$\mathrm{CI}=\underset{}{\overset{}{\Sigma }}$

i=1n<

mo>[U(Xi

>)×Wi<

mo>]

其中，取套作大豆生长指标的相对值X_rv运用主成分分

析，获得特征值大于1的主成分，每个生长指标在每个主成分中均具有一个

成分值F_i(i＝1，2，……，n)，F_i表示第i个

要程度；(i＝1，2，……，n)，

品种第i个主

相对值中的最大值和最小值；

生长指标在所有生长指标中的重

W_i表示各主成分权重，P_i为各

因子的特征值；

步骤6：根据所述综合指数CI获得套作大豆补偿生长能力。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤6具体为，

所述综合指数CI≤1，所述套作大豆的补偿生长能力较弱。

3.根据权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于，步骤6具体为，

4.根据权利要求1至3任一项所述的检测方法，其特征在于，步骤6具

5.根据权利要求1至4任一项所述的检测方法，其特征在于，所述套作

6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，玉米宽行行距为2m，

7.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，于玉米宽行内种植2

8.根据权利要求1至7任一项所述的检测方法，其特征在于，所述大豆

行大豆，大豆行距为0.4m，大豆的穴距为0.2m，每穴2株。

窄行行距为0.4m，玉米的穴距为0.2m，每穴1株。

体为，所述综合指数CI≥2，所述套作大豆的补偿生长能力较强。

所述综合指数1＜CI＜2，所述套作大豆的补偿生长能力中等。

大豆的种植方式为：玉米的播种期为4月初，大豆的播种期为6月中旬；玉

米采用宽窄行种植，大豆种植于玉米宽行内。

为大豆审定品种、大豆地方品种、种质资源库中的大豆种质资源、通过杂交

获得的大豆育种材料、通过诱变获得的大豆育种材料或大豆自

然变异株。

9.根据权利要求1至7任一项所述的检测方法，其特征在于，所述生长

指标选自生物量、叶面积、茎粗、分枝数或主茎节数。

说 明 书

技术领域

本发明涉及农学技术领域，特别涉及一种套作大豆的补偿生长能力的检

背景技术

大豆起源于中国，在我国拥有5000多年的种植历史，是我国第四大粮油

兼用作物。在北方大豆主产区，大豆的种植方式以净作为主。由于大豆的比

较效益低于玉米水稻，北方净作大豆种植面积逐年下降，严重减少了

豆的总产量。而在我国南方，大豆主要以套作为主，大力发展

是另一条增加大豆总产量的有效途径。近年来，“玉米-

面积推广，这种“玉米-大豆”带状套作能够充分

提高土地利用效率和收获指数，同时抑制

的农业生产模式。大豆在“玉米-大

完全不同的光环境，大豆生

和株型培育受到抑制；

光合生产逐渐恢复，

测方法。

我国大

南方套作大豆

大豆”带状套作获得大

利用光照、水分和养分资源，

病虫草害的发生，是一种高产高效

豆”带状套作模式中经历“荫蔽、恢复”两个

育前期与玉米共生，受玉米遮荫影响，植株生长

玉米收获以后，大豆前期遭受的光合抑制得到缓解，

大豆得到补偿生长。

补偿是指作物受到阈值内的胁迫压力后，在具有恢复因子和过程的条件

下，在构件和生理水平上产生的一种有利于作物生长发育和产量形成的能力。

对作物而言，补偿最终通过经济产量来体现。研究认为，作物在解除

弱光、干旱等胁迫后均具有恢复和补偿生长效应。在套作模式

争-恢复生长”现象，这种恢复指前茬作物收获后，后茬

积累和产量上具有恢复与补偿生长的能力。

淹水、

中，也存在“竞

作物在养分吸收、物质

在“玉米-大豆”带状套作实际生产中，常采用两种方法来应对大豆所经历

的

的“荫蔽、恢复”光环境。一种方法是选择种耐荫性强的大豆品种，降低茎秆

藤蔓化程度，增加生物量的积累；另外一种方法是选择解除玉米荫蔽

速率较快、光合产物较多、补偿生长能力强的大豆品种，从而

的产量和品质。目前，已有通过检测套作大豆苗期藤蔓

豆耐荫性强弱的方法，但还没有能够准确评价套

评价方法，难以准确评价套作大豆的补偿

进套作大豆补偿生长的栽培技术，

一种套作大豆补偿生长能力

后生长

保证套作大豆

化程度来评价套作大

作大豆补偿生长能力的综合

生长能力，不利于进一步研发出促

限制了套作大豆产量的提高。因此，建立

的综合评价方法具有重要的现实意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种套作大豆的补偿生长能力的检测方法。该方

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明公开了一种套作大豆的补偿生长能力的检测方法，包括如下步骤：

步骤1：获得套作大豆的生长指标X_r；

获得套作大豆的产量Y_r；

获得净作大豆的生长指标X_m；

获得净作大豆的产量Y_m；

法通过获得套作大豆补偿生长能力的综合指数，来评价套作大豆的补偿生长

能力，为选育套作下补偿生长能力强的大豆材料提供依据。

步骤2：获得所述套作大豆生长指标的相对值X_rv；所述相对值

X_rv＝X_r/X_m；

步骤3：获得所述套作大豆的产量损失系数Y_lc；所述产量损失系数

步骤4：获得所述套作大豆中不同大豆材料不同生长指标的隶属函数值：

与产量呈正相关：U_ij＝(X_ij－

X_min)/(X_max－X_min)；

与产量呈负相关：U_ij＝1-(X_ij－

X_min)/(X_max－X_min)；

其中，U_ij表示第i个品种第j个指标相对值的隶属函数值，

X_ij表示第i 个品种第j个指标相对值，X_max、

相对值中的最

Y_lc＝(Y_m-Y_r)/Y_m；

X_min分别表示所有参试大豆材料中某一指标

大值和最小值；

步骤5：获得套作大豆补偿生长能力的综合指数CI：

$\mathrm{CI}=\underset{}{\overset{}{\Sigma }}$

i=1n<

mo>[U(Xi<

/mi>×Wi)

o>]

其中，取套作大豆生长指标的相对值X_rv运用主成分分

得特征值大于1的主成分，每个生长指标在每个主成分中均具有一个

析，获

成分值

F_i(i＝1，2，……，n)，F_i表示第i个生长指标在所有生长

指标中的重

各

步骤6：根据所述综合指数CI获得套作大豆补偿生长能力。

在用统计分析方法研究多变量的课题时，变量个数太多就会增加课题的

复杂性。在很多情形，变量之间是有一定的相关关系的，当两个变量之间有

一定相关关系时，可以解释为这两个变量反映此课题的信息有一定的

主成分分析是对于原先提出的所有变量，将重复的变量(关系

删去多余，建立尽可能少的新变量，使得这些新变量是两两不

这些新变量在反映课题的信息方面尽可能保持原有的信

重新组合成一组新的互相无关的几个综合变量，

取出几个较少的综合变量尽可能多地反映

成分分析或称主分量分析，也是数

要程度；W_i表示各主成分权重，P_i为

品种第i个主因子的特征值；

重叠。

紧密的变量)

相关的，而且

息。设法将原来变量

同时根据实际需要从中可以

原来变量的信息的统计方法叫做主

学上用来降维的一种方法。

主成分分析，是考察多个变量间相关性一种多元统计方法，研究如何通

过少数几个主成分来揭示多个变量间的内部结构，即从原始变量中导出少数

几个主成分，使它们尽可能多地保留原始

常数学上的处理就是将原来P个

变量的信息，且彼此间互不相关.通

指标作线性组合，作为新的综合指标。

最经典的做法就是用F1(选取的第一个线性组合，即第一个综合指标)

来表达，即Var(F1)越大，表示F1包含的信息越多。因此在所有的线

中选取的F1应该是方差最大的，故称F1为第一主成分。如果第一主

的方差

性组合

成分不足以代表原来P个指标的信息，再考虑选取F2即选第二个线性组合，

为了有效地反映原来信息，F1已有的信息就不需要再出现在F2中，

言表达就是要求Cov(F1,F2)＝0，则称F2为第二主成分，依此

第三、第四，……，第P个主成分。

用数学语

类推可以构造出

Fp＝a1i*ZX1+a2i*ZX2+……+api*ZXp

其中a1i,a2i,……,api(i＝1,……,m)为X的协方差阵Σ的特征值所对应的特

征向量，ZX1,ZX2,……,ZXp是原始变量经过标准化处理的值，因为在实际

应用中，往往存在指标的量纲不同，所以在计算之前须先消除量纲的影响，

而将原始数据标准化，本文所采用的数据就存在量纲影响[注：本文

标准化是指Z标准化]。 指的数据

A＝(aij)p×m＝(a1,a2,…am,)，

Rai＝λiai，

R为相关系数矩阵，λi、ai是相应的特征值和单位特征向量,λ1≥λ2≥…≥

进行主成分分析主要步骤如下：

1.指标数据标准化(SPSS软件自动执行)；

2.指标之间的相关性判定；

3.确定主成分个数m；

4.主成分Fi表达式；

λp≥0。

5.主成分Fi命名。

在本发明的一些具体实施方案中，检测方法步骤6具体为，所述综合指

在本发明的一些具体实施方案中，步骤6具体为，所述综合指数1＜CI

在本发明的一些具体实施方案中，步骤6具体为，所述综合指数CI≥2，

在本发明的一些具体实施方案中，所述套作大豆的种植方式为：玉米的

在本发明的一些具体实施方案中，玉米宽行行距为2m，窄行行距为0.4m，

在本发明的一些具体实施方案中，于玉米宽行内种植2行大豆，大豆行

在本发明的一些具体实施方案中，所述大豆为大豆审定品种、大豆地方

在本发明的一些具体实施方案中，所述生长指标选自生物量、叶面积、

茎粗、分枝数或主茎节数。

品种、种质资源库中的大豆种质资源、通过杂交获得的大豆育种材料、通过

诱变获得的大豆育种材料或大豆自然变异株。

距为0.4m，大豆的穴距为0.2m，每穴2株。

玉米的穴距为0.2m，每穴1株。

播种期为4月初，大豆的播种期为6月中旬；玉米采用宽窄行种植，大豆种

植于玉米宽行内。

所述套作大豆的补偿生长能力较强。

＜2，所述套作大豆的补偿生长能力中等。

数CI≤1，所述套作大豆的补偿生长能力较弱。

本发明提供了一种套作大豆补偿生长能力的综合评价方法。该方法通过

获得补偿生长能力综合指数，来评价套作大豆的补偿生长能力，且得到补偿

生长能力的直接评价指标。在本发明提供的套作大豆补偿生长能力的

价方法中，在大豆成熟期对大豆进行收获考种，分别获得净作

豆产量数据，将补偿生长能力综合指数分别与产量及产

性分析，相关性系数分别为：0.776(p<0.01)，

显著水平。结果表明，本发明提供的套作

能够准

综合评

大豆和套作大

量损失系数进行相关

-0.658(p<0.01)，均达到极

大豆补偿生长能力的综合评价方法

确的评价套作大豆的补偿生长能力，利用该方法能够筛选出补偿生长

具体实施方式

本发明公开了一种套作大豆的补偿生长能力的检测方法，本领域技术人

员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类

似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为

本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，

显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和

或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

能力强、适宜套作的大豆材料。

包括在

相关人员明

应用进行改动

本发明提供的套作大豆的补偿生长能力的检测方法中所用大豆材料及实

下面结合实施例，进一步阐述本发明：

实施例1

际均可由市场购得。

选用47个大豆材料，其中包括审定品种、地方品种以及种质资源，玉米

为

选用常规品种。采用玉米-大豆带状套作和大豆净作两种种植方式，在玉米-

大豆带状套作种植方式中，玉米于4月初播种，宽行行距为2m，窄行行距

0.4m，穴距为0.2m，每穴1株。大豆于6月中旬在玉米宽行内种植，

豆材料种2行，行长5m，行距0.4m，穴距为0.2m，每穴2株，

大豆净作对照与套作同期播种，每个大豆材料种2行，行长

穴距为0.2m，每穴2株，重复3次。大豆生育期内参

理。

每个大

重复3次。

5m，行距0.4m，

照当地生产水平进行管

玉米收获后一个月，每个大豆材料在每小区中间取10株，按照“大豆种

质资源质量”标准单株测定记录净作和套作种植方式下大豆的茎粗

上部干重X₂)、叶面积(X₁)、地

(X₃)、分枝数(X₄)、主茎节数(X₅)(以上5个指

标 均与产量达到极显著相关，表2)，计算

大豆成熟后在每小区取10株考种，

数据见表1，净作数据见表

Fi见表5，Pi值见表

补偿生长能力综合指数。净作和套作

获得产量，计算产量损失系数，原始套作

2，产量数据见表3，生长指标的相对值见表4，

6，隶属函数值见表7，综合指数CI见表8，结果见表9。

表1 套作数据

表2 净作数据

根据套作大豆的产量Y_r、净作大豆的产量Y_m，获得套作

大豆的产量损 失系数Y_lc＝(Y_m-

Y_r)/Y_m。

表3 产量数据

根据上述套作大豆的生长指标X_r和净作大豆的生长指标

X_m，获得相对 值X_rv＝

X_r/X_m。

表4 生长指标的相对值

通过主成分分析，获得数据见表5。

表5 Fi数据结果

表6 Pi数据结果

*表示Pi值。

获得所述套作大豆中不同大豆材料不同生长指标的隶属函数值：

与产量呈正相关：U_ij＝(X_ij－

X_min)/(X_max－X_min)；

与产量呈负相关：U_ij＝1-(X_ij－

X_min)/(X_max－X_min)；

其中，U_ij表示第i个品种第j个指标相对值的隶属函数值，

X_ij表示第i 个品种第j个指标相对值，X_max、

相对值中的最

X_min分别表示所有参试大豆材料中某一指标

大值和最小值。

表7 隶属函数值

获得套作大豆补偿生长能力的综合指数CI：

$\mathrm{CI}=\underset{}{\overset{}{\Sigma }}$

i=1n<

mo>[U(Xi

>)×W

>i]

其中，取套作大豆生长指标的相对值X_rv运用主成分分析，

获得特征值大于1的主成分，每个生长指标在每个主成分中均具有一个成分

值F_i(i＝1，2，……，n)，F_i表示第i个生长指标在

度；W_i表示各主成分权重，

第i个主因子的特征值

所有生长指标中的重要程

P_i为各品种

表8 综合指数CI

表9 参试大豆材料套作下的产量、产量损失系数及补偿生长能力综合指数

注：*标注的材料为审定品种。

由表9可知，47个大豆材料中，补偿生长能力综合指数在0.48～3.33之间，

其平均值为1.69，标准差为0.66。通过本发明提供的检测方法可以看出，综

合指数越大，产量损失越小，产量越高，说明补偿生长能力越强；综

越小，产量损失越大，产量越低，说明补偿生长能力越弱。

合指数

从表9可以看出，综合指数大于3的有一个大豆材料，产量损失为负且

于

单株粒重达到28.97，说明这个大豆材料的补偿生长能力最强。综合指数大

2的有17个大豆材料，这17个大豆材料的单株粒重平均值达到

损失系数平均值为-0.81，说明这17个大豆材料的产量较高，

强。其中贡选1号、南豆12、特选11是审定品种，在

和南豆12是目前南方大面积推广的套作高产大

情况相同。综合指数大于1，小于2的有

单株粒重平均值为11.76，产量损

15.29，产量

补偿生长能力较

实际种植中，贡选1号

豆品种，检测结果与实际种植

22个大豆材料，这22个大豆材料的

失系数平均值为0.14，说明这22个大豆材

7

料的产量较低，补偿生长能力较弱。综合指数小于1的有7个大豆材料，这

个大豆材料的单株粒重平均值为7.21，产量损失系数平均值为0.43，

个大豆材料在实际种植中补偿生长能力最弱，产量最低，不适

检测结果与实际种植情况相同。因此，本发明提供的综

与实际种植情况相同，本发明提供的方法具有准

说明这7

宜套作种植，

合评价方法获得结果

确性和可行性。

套作大豆各生长指标之间的相关系数见表10。

表10 套作大豆各生长指标之间的相关系数

**表示P＝0.01水平相关，*表示P＝0.05水平相关。

由表10可知，补偿生长能力综合指数与单株产量的相关系数为0.776

说

(p<0.01)，达到极显著水平，说明补偿生长能力与产量呈极显著正相关，

明可以用综合指数来评价补偿。补偿生长能力综合指数与产量损失系

关系数为-0.658(p<0.01)，达到极显著水平，说明补偿生长

数呈极显著负相关。这5个生长指标与产量、产量损失

数的相

能力与产量损失系

系数和综合指数均达 到了极显著相关，说明用这5个指标来评价补偿

生长能力具有高度的准确性。

将套作大豆产量、产量损失系数和补偿生长能力综合指数设为因变量Y，

表11 套作大豆各生长指标与产量、产量损失系数和综合指数的回归方程

前2个模型的R²分别是0.682、0.468，均达到显著水平。第3个模型

的 R²达到0.925，且实际值与模型预测值的相关系数达到

个模型来预测补偿生长更具准确性。从表11可

分别得到了叶面积(X₃)和茎

长的重要指标。

分别与套作下大豆生长指标(自变量X)进行逐步回归分析，得到3个回归

模型。见表11。

0.962，说明采用第3

以看出，在3个回归模型中，

粗(X₁)是预测产量、产量损失系数和补偿生

以上分析可以得出，叶面积(X₃)和茎粗(X₁)可以作为评

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普

通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润

饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

价套作大豆产量和补偿生长能力的直接指标。