殷麗麗, 邢寶龍, 陳曉亮

(1.山西大同大學生命科學學院, 設施農業(yè)技術研發(fā)中心, 山西 大同 037009; 2.山西省農業(yè)科學院高寒區(qū)作物研究所, 山西 大同 037008; 3.山西大同大學醫(yī)學院, 山西 大同 037009)

綠豆[Vignaradiata(Linn.) Wilczek.]是豆科(Leguminosae)蝶形花亞科(Papilionaceae)菜豆族(Phaseoleae)豇豆屬(Vigna)植物中的一個栽培豆種。綠豆營養(yǎng)豐富，除了富含蛋白質、脂質、碳水化合物以及多種維生素和礦物質[1]外，還含有多種生物活性物質，如生物堿、皂甙和黃酮類化合物等[2]。綠豆也是很好的出口創(chuàng)匯作物，具有較高的經濟價值[3]。

綠豆是晉北地區(qū)主栽的食用豆作物之一，但由于栽培技術落后，產量水平較低。農民在綠豆生產中往往不疏苗、不間苗，種植密度不合理，品種增產潛力難以發(fā)揮[4]。綠豆群體結構受多種因素影響，如栽培密度、生態(tài)環(huán)境、土壤特性等，其中，栽培密度是影響群體結構和產量的最主要措施。合理密植能保證作物最大限度地利用光能、水分和養(yǎng)分等[5]，可以充分發(fā)揮品種的增產潛力，是協(xié)調群體和個體間生長發(fā)育的重要措施[6-7]。密度過低時，植株的通風及透光性較好，可充分發(fā)揮個體的優(yōu)良特性，但個體效應并不能補充群體優(yōu)勢，導致產量低；密度過高時，個體發(fā)育消弱，導致產量降低。因此，本研究以晉北地區(qū)綠豆種植面積較大的晉綠豆9號為供試品種，研究不同密度對其農藝性狀及產量的影響，為晉北地區(qū)綠豆優(yōu)質、高產栽培提供理論指導和實踐依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為晉綠豆9號，由山西省農業(yè)科學院高寒區(qū)作物研究所提供，于2015年通過山西省農作物品種審定委員會審定。

1.2 試驗方法

試驗于2017年在山西省朔州市毛家皂試驗基地(N38°26′，E113°72′)進行。該基地海拔1 048 m，年平均氣溫6.0～8.0 ℃，年平均降水量約400 mm，年積溫3 000～3 400 ℃，年日照時數2 300～2 600 h，無霜期為105～155 d。該基地土壤為沙壤土，土壤肥力中等。

設置綠豆種植密度(X1)梯度為9萬、12萬、15萬、18萬、21萬、24萬株·hm-2。利用隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積為10 m2(2 m×5 m)，每區(qū)4行，播種方式為穴播，共設3次重復。播前施用尿素300 kg·hm-2、磷酸二銨150 kg·hm-2作底肥，田間管理同常規(guī)大田生產一致。每個小區(qū)除去邊株，隨機取10株進行室內及田間考種。測定的農藝性狀有株高(X2)、分枝數(X3)、主莖節(jié)數(X4)、單株莢數(X5)，收獲時測定單株粒數(X6)、單株粒重(X7)、千粒重(X8)及產量(Y)。

1.3 數據分析

利用SPSS 18.0軟件進行方差分析、相關性分析、通徑分析及模型分析。

2 結果與分析

2.1 種植密度對綠豆農藝性狀的影響

從表1可以看出，隨著種植密度的增加，株高呈先增加后降低的趨勢。當種植密度為18萬株·hm-2時，株高最高，顯著高于其他密度(P<0.05)；當種植密度為21萬株·hm-2時，株高開始下降。主莖節(jié)數和分枝數均隨種植密度增加而減少，當種植密度為9萬株·hm-2時，分枝數和主莖節(jié)數最多，但與12萬株·hm-2時差異不顯著(P>0.05)；當種植密度為24萬株·hm-2時，分枝數和主莖節(jié)數最少。

2.2 種植密度對綠豆產量及其構成因子的影響

表2顯示，隨著種植密度的增加，單株莢數、單株粒數及單株粒重均呈降低的趨勢。當密度為9萬株·hm-2時，單株莢數、單株粒數、單株粒重均顯著高于除12萬株·hm-2外的其他處理(P<0.05)。千粒重在不同處理間差異不顯著(P>0.05)。隨著種植密度的增加，產量呈先增加后降低的趨勢。種植密度為15萬株·hm-2時，產量最高，為1 526.58 kg·hm-2，顯著高于其他種植密度下的產量(P<0.05)；當種植密度為24萬株·hm-2時，產量最低，為1 081.32 kg·hm-2。

表1 種植密度對綠豆農藝性狀的影響Table 1 Effects of planting density on agronomic traits of mung bean

2.3 不同種植密度下綠豆產量與農藝性狀、產量構成因子的相關性分析

由表3可知，綠豆產量與分枝數、主莖節(jié)數、單株莢數、單株粒數、單株粒重呈正相關；產量與分枝數的相關性達到了極顯著水平(P<0.01)，相關系數為0.82；產量與單株粒重、單株粒數的相關性達到了顯著水平(P<0.05)，相關系數分別為0.63和0.61；而種植密度、株高、千粒重與綠豆產量呈負相關，但相關性不顯著(P>0.05)。

2.4 種植密度與綠豆農藝性狀、產量及其構成因子的通徑分析

由表4可知，分枝數、種植密度、單株粒數對產量的直接通徑系數均是正值。其中，種植密度對產量的直接作用最大，通徑系數是3.89；其次是單株粒數和分枝數，通徑系數分別為2.81和1.79。從間接通徑系數看，分枝數通過單株粒數對產量所起的間接效應為正效應，通徑系數為2.62，而通過種植密度所起的間接效應為負效應，通徑系數為-3.60；種植密度通過分枝數和單株粒數對產量所起的效應為負效應，通徑系數分別為-1.66和-2.80；單株粒數通過分枝數對產量所起的效應為正效應，通徑系數為1.67，而通過種植密度所起的效應為負效應，通徑系數為-3.87。

表2 種植密度對綠豆產量及其構成因子的影響Table 2 Effects of planting density on yield and yield components factors of mung bean

表3 綠豆產量與農藝性狀、產量構成因子的相關性分析Table 3 Correlation analysis of yield with agronomic traits and yield component factors of mung bean

表4 種植密度與綠豆農藝性狀、產量及其構成因子的通徑分析Table 4 Path analysis of planting density with agronomic traits, yield and yield component factors of mung bean

2.5 種植密度與綠豆產量關系的模型分析

通過綠豆產量和種植密度的曲線模型和參數估計值(表5)，共擬合了10種曲線模型(圖1)。其中，二次曲線模型y=b0+b1x+b2x2的Sig.<0.01，決定系數R2為0.97，F值為42.59，而其他模型中Sig.>0.05，該二次曲線的擬合度遠高于其他模型。且試驗中調查的產量隨種植密度變化的數值與該二次曲線基本吻合，因此，產量和種植密度關系的最佳預測模型為二次曲線模型y=b0+b1x+b2x2。將參數值代入模型中，得到的二次曲線為y=246.23+169.66x-5.67x2。根據該模型計算出綠豆的理論種植密度為14.96萬株·hm-2，介于適宜密度12萬～18萬株·hm-2，此時產量達到最高，為1 515.37 kg·hm-2。因此，y=246.23+169.66x-5.67x2模型能準確闡明綠豆產量和密度的關系。

表5 綠豆產量與種植密度的模型分析Table 5 Model analysis of yield and planting density of mung bean

3 討論

本研究采用小區(qū)試驗，對6種種植密度條件下綠豆的農藝性狀及產量進行調查。利用方差分析、相關性分析、通徑分析及曲線估計分析表明，綠豆的農藝性狀和產量構成因子受種植密度的影響較顯著。隨著種植密度的增加，晉綠豆9號的主莖節(jié)數、分枝數、單株粒數、單株粒重和單株莢數均降低，表明種植密度對綠豆的光照、通風及養(yǎng)分吸收影響較大，從而對豆莢形成及成熟造成一定影響[8]。這與趙陽等[8]、陳劍等[9]、閆鋒等[10]的研究結果一致。而株高和產量均隨著種植密度的增加呈先升高后降低的趨勢。千粒重在不同種植密度下差異不顯著，表明千粒重與品種遺傳特性相關，沒有表現出種植密度效應[11]。當種植密度為12萬、15萬、18萬株·hm-2時，綠豆的產量均較高，因此，12萬～18萬株·hm-2是晉北地區(qū)綠豆的適宜種植密度。張旭麗等[12]在研究密度對大豆產量的影響中發(fā)現，隨著密度的增加，產量也呈先升高后降低的趨勢，在適宜種植密度范圍內產量均較高，推測在適宜種植密度范圍內，植株個體和群體的營養(yǎng)生長和生殖生長處于協(xié)調生長狀態(tài)，從而可獲得高產。

圖1 綠豆產量與種植密度的模型Fig.1 Model of yield and planting density of mung bean

本研究中，綠豆產量與農藝性狀、產量構成因子間的相關性分析表明，綠豆產量與主莖節(jié)數、分枝數、單株粒數、單株莢數及單株粒重呈正相關，相關性較強的是分枝數、單株粒重和單株粒數；而與種植密度、株高、千粒重呈負相關，且相關性不顯著。但相關系數并不能直接反映各性狀對綠豆產量的貢獻大小及各性狀之間的相互關系，需要對數據進一步剖析。因此，本研究以產量為主變量，其他性狀為自變量，采用逐步回歸法進行通徑分析，估算出對產量起決定效應的性狀，并將產量與各性狀間的相關系數分解為直接和間接作用[13]。本研究共估算出3個對產量形成起決定作用的變量，分別為種植密度、分枝數和單株粒數，這3個性狀對產量的直接作用均為正，且種植密度作用最大，其次是單株粒數和分枝數；從間接作用看，單株粒數和分枝數通過種植密度對產量的影響均為負值，表明保持合理的種植密度，提高單株粒數和分枝數可提高綠豆產量。因此，種植密度是優(yōu)化群體結構、提高綠豆產量的重要措施。通過SPSS軟件對綠豆種植密度和產量關系進行估算的二次曲線方程為y=246.23+169.66x-5.67x2，計算得到的最適理論種植密度為14.96萬株·hm-2，與實際測得的數據相吻合。該模型的擬合度也較高，具有較強的實用性，適合于晉北地區(qū)及相同生態(tài)區(qū)種植密度和產量關系的預算。種植密度在綠豆栽培技術中至關重要，本研究闡明了種植密度對綠豆主要農藝性狀、產量構成因子及產量的影響，可為改善晉北地區(qū)綠豆栽培中種植密度不合理現象、提高綠豆產量、增加農民收入提供理論指導。