朱慧珺， 張耀文， 趙雪英， 閆虎斌， 張澤燕， 高 偉

(山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院， 太原 030031)

綠豆(Vignaradiata)是豇豆屬(Vigna)亞洲豇豆亞屬(Ceratotropis)的一個栽培種，在溫帶、亞熱帶地區(qū)廣泛種植，中國是原產(chǎn)國之一，已有2 000多年的栽培歷史[1]。綠豆是我國主要食用豆類品種，其生育期短、適應性強、耐旱、耐瘠、能固氮養(yǎng)地，且可與其他作物間套作，是耕作制度不可缺少的好前茬[2-4]。綠豆營養(yǎng)價值豐富，是典型的高蛋白、低脂肪作物，富含多種維生素和礦物質(zhì)，且具有較高的藥用價值，其豐富的營養(yǎng)備受青睞[5]。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整，綠豆的需求量逐年增加，綠豆作為一種重要的雜糧作物發(fā)揮著特殊的作用[6]。這就要求培育出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗、專用的綠豆品種，以滿足市場需求。長期以來，綠豆育種工作中存在著盲目、繁瑣、重復的問題，如果能夠探索出綠豆農(nóng)藝性狀間及農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量間的關聯(lián)性，依據(jù)性狀優(yōu)勢互補原則，選擇合適的親本進行雜交選育，可為綠豆育種指明方向[7]。

相關分析是一種研究各性狀間相關方向及相關程度的統(tǒng)計方法?；卩嚲埤圼8]灰色系統(tǒng)理論的灰色關聯(lián)度分析克服了大樣本、模糊評判及單因素比較的缺陷，能解決方差分析中僅憑產(chǎn)量評價品種的不足，是一種簡便、信息量大、可靠性強的綜合評價分析方法[9-13]。該方法在棉花[14]、玉米[15]、水稻[16-17]、大豆[18-19]、苜蓿[20]的品種評價中有廣泛應用。對于食用豆類作物的農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關性也有研究和報道，王英杰等[21]對蕓豆聯(lián)合鑒定試驗進行灰色關聯(lián)分析，得出株高、單株莢數(shù)、百粒重與蕓豆產(chǎn)量關聯(lián)度大；申慧芳等[22]對紅小豆主要農(nóng)藝性狀進行灰色關聯(lián)分析和相關分析，結果表明，與單株產(chǎn)量關聯(lián)度較高的是單株莢數(shù)、分枝數(shù)和生育期，相關分析表明單株產(chǎn)量與單株莢數(shù)呈顯著的正相關關系。但結合相關分析和灰色關聯(lián)分析對綠豆品種農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量進行綜合評價分析的研究鮮有報道。本研究對來自全國的28個綠豆品種(系)的9個性狀通過相關分析和灰色關聯(lián)度分析相結合的方法，進行綜合分析評價，以探究各農(nóng)藝性狀在產(chǎn)量形成過程中的相關性及重要程度，為資源的有效利用和新品種的選育奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年在山西省晉中市榆次區(qū)東陽鎮(zhèn)山西省農(nóng)業(yè)科學院東陽試驗示范基地開展。該地位于北緯 29°16；東經(jīng)120°14′；海拔799.4～804.6 m。年平均氣溫9.7 ℃,≥10 ℃有效積溫3 675 ℃, 年平均無霜期156 d，年平均降雨量440.7 mm。試驗地土壤為黃黏土, pH值8.34，表層土壤有機質(zhì)含量10.2 g·kg-1, 全氮含量100 mg·kg-1, 有效磷含量24.8 mg·kg-1, 速效鉀含量163.0 mg·kg-1[23]。

1.2 供試材料

試驗選取參加全國綠豆聯(lián)合鑒定的28個綠豆新品種(系)為研究對象(表1)。

表1 供試材料Table 1 Test materials

1.3 試驗設計

試驗按隨機區(qū)組排列，3次重復，要求小區(qū)面積10 m2(5 m×2 m)。每品種每次重復4行區(qū)，行距50 cm，株距12 cm左右，留苗密度10 000株·(667 m2)-1。成熟期各小區(qū)隨機選取10株進行考種，調(diào)查項目有生育期、株高、主莖節(jié)數(shù)、主莖分枝、單株莢數(shù)、莢長、莢粒數(shù)、百粒重、產(chǎn)量。調(diào)查項目及標準均按《綠豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》進行記載。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19對數(shù)據(jù)進行相關分析，綜合評定采用灰色系統(tǒng)理論中的關聯(lián)度分析法。

依據(jù)灰色系統(tǒng)理論，將28個供試綠豆新品種(系)的所有性狀作為一個灰色系統(tǒng)，每個材料設為該系統(tǒng)中的一個變量，把產(chǎn)量設為參考序列(X0)，其余性狀設為比較序列(Xi)，分別為生育期(X1)、株高(X2)、主莖節(jié)數(shù)(X3)、主莖分枝(X4)、單株莢數(shù)(X5)、莢長(X6)、莢粒數(shù)(X7)、百粒重(X8)。

X0=[X0(1),X0(2),X0(3)…X0(k)]；

Xi=[Xi(1),Xi(2),Xi(3)…Xi(n)]，

式中：k為試驗品種個數(shù)，n為性狀個數(shù)。

由于該系統(tǒng)中各性狀因數(shù)的量綱不同，需按照式(1)對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理。然后按照式(2)，通過絕對差值計算關聯(lián)系數(shù)，但由于關聯(lián)系數(shù)數(shù)量多不好比較，因此最終按照式(3)計算各性狀的加權關聯(lián)度，記為ri。

(1)

(2)

式中，Δi(k)=|X0(k)-Xi(k)|為參考序列與比較序列在k點的絕對差值，Δmax和Δmin為所有比較序列在各時刻絕對差值的最大值和最小值，ρ為分辨系數(shù)，ρ=0.5。

(3)

2 結果與分析

2.1 不同綠豆品種的性狀變異特征

對田間調(diào)查考種數(shù)據(jù)進行整理，計算出各試驗材料農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的平均值(表2)，并根據(jù)平均值對不同綠豆品種各性狀差值和變異系數(shù)進行統(tǒng)計分析(表3)。從表3可以看出，綠豆主要農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)存在一定的差異，為3.3%～56.4%，其中單株莢數(shù)的變幅最大(56.4%)，其次為主莖分枝、主莖節(jié)數(shù)和株高，生育期的變幅最小，說明不同的綠豆品種其結莢能力和分枝能力存在較大的差異，而新育成的綠豆品種(系)的生育期差異不大，以中早熟為主。

表2 不同綠豆品種農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量Table 2 Relationship between agronomic characters and yield of different mung bean varieties

表3 不同綠豆品種農(nóng)藝性狀的表現(xiàn)值

2.2 農(nóng)藝性狀間的相關性分析

為了研究供試綠豆材料各性狀間及其與產(chǎn)量的相關性，對生育期、株高、主莖節(jié)數(shù)等9個性狀進行了相關分析。由表4可知，所有性狀間均呈正相關關系。與產(chǎn)量呈顯著相關性的性狀有生育期、株高、主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)，其中株高和單株莢數(shù)與產(chǎn)量呈極顯著正相關。這可能與所選擇的試驗材料為新選育的綠豆新品種(系)，是按照育種目標選出的優(yōu)良品種(系)，整體農(nóng)藝性狀優(yōu)，且均與中早熟直立品種有關。因此，通過提高單株莢數(shù)、適當?shù)卦黾又旮摺⒀娱L生育期來達到高產(chǎn)的目的。單株莢數(shù)與生育期和株高呈極顯著正相關，即一般早熟、矮稈品種單株莢數(shù)較少，在品種選育過程中可以適當選擇中熟且株高適中的品種以提高單株莢數(shù)，間接提高產(chǎn)量。主莖節(jié)數(shù)與株高及產(chǎn)量呈顯著正相關，即株高越高的品種主莖節(jié)數(shù)越多，主莖節(jié)數(shù)又與產(chǎn)量成正比關系，它是反映經(jīng)濟性狀的一個重要因素，在品種選育過程中，可作為一個重要的因素加以考慮。

表4 綠豆農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關系數(shù)Table 4 Comparison of correlation coefficients between agronomic traits and yield of mung bean

2.3 農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的灰色關聯(lián)度分析

2.3.1數(shù)據(jù)標準化

由于該系統(tǒng)中各農(nóng)藝性狀的量綱不同，因此在統(tǒng)計分析時，需對原始數(shù)據(jù)進行無量綱的標準化處理，處理結果見表5。

表5 數(shù)據(jù)標準化結果

表5(續(xù))

2.3.2產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀的絕對差值

根據(jù)表5計算得到產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀的絕對差值，見表6。

表6 產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀的絕對差值

2.3.3農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的灰色關聯(lián)度

根據(jù)公式(2)和公式(3)計算出綠豆農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關聯(lián)系數(shù)和關聯(lián)度，結果見表7、表8。從表8可以看出，各農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的關聯(lián)度排序依次為單株莢數(shù)(0.878 9)>莢粒數(shù)(0.742 5)>百粒重(0.714 7)>主莖節(jié)數(shù)(0.711 5)>主莖分枝(0.706 3)>莢長(0.702 1)>生育期(0.689 5)>株高(0.682 3)。根據(jù)灰色關聯(lián)度系統(tǒng)理論可知，比較數(shù)列中，關聯(lián)度越大的數(shù)列與參考數(shù)列的關系越密切，因此，與產(chǎn)量關系密切程度依次為單株莢數(shù)>莢粒數(shù)>百粒重>主莖節(jié)數(shù)>主莖分枝>莢長>生育期>株高，在育種過程中可以優(yōu)先考慮單株莢數(shù)和莢粒數(shù)，兼顧百粒重、主莖節(jié)數(shù)和主莖分枝，其次注意適當?shù)那v長和生育期，最后依據(jù)育種目標選擇合適的株高。

表7 產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀間的關聯(lián)系數(shù)

表8 各農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關聯(lián)度

3 結論與討論

相關分析、回歸分析、通徑分析等統(tǒng)計分析方法是作物產(chǎn)量與其性狀分析評價中較為常用的方法，但都需要具有典型概率分布的大量樣本數(shù)據(jù)，因此在運用時具有一定的局限性。而灰色關聯(lián)度分析可以克服這些不足，它具有方法簡便、所需樣本少、結果準確等特點，通過建立模型，計算比較性狀與參考性狀的灰色關聯(lián)度，篩選影響力大的性狀，以便更好地實現(xiàn)育種目標及縮短育種進程，適用于品種選育及作物品種的綜合評價[20]。

本研究表明，相關分析和關聯(lián)度分析的結果存在一定的差異，這主要是由于兩種方法基于不同的系統(tǒng)理論，相關分析需要大量的樣本數(shù)據(jù)，并要求樣本具有典型性，在樣本達不到要求時，試驗結果會存在差異，而關聯(lián)度分析則不受影響，反映了事物的客觀性。研究表明，綠豆產(chǎn)量與生育期、株高、主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)具有顯著正相關關系，其中與株高和單株莢數(shù)呈極顯著正相關。與產(chǎn)量關系密切程度依次為單株莢數(shù)>莢粒數(shù)>百粒重>主莖節(jié)數(shù)>主莖分枝>莢長>生育期>株高，其中影響最大的為單株莢數(shù)。兩種分析結果都表明單株莢數(shù)是影響產(chǎn)量的最主要因素，這與王官等[24]、趙陽等[25]和朱慧珺等[7]前期的研究結果一致。要想獲得較高的產(chǎn)量，提高單株莢數(shù)是達到高產(chǎn)的必要選擇。同時提高莢粒數(shù)、百粒重、主莖節(jié)數(shù)對提高產(chǎn)量也具有積極的作用，百粒重和莢粒數(shù)越大產(chǎn)量越高，主莖節(jié)數(shù)直接影響單株結莢數(shù)，通常主莖節(jié)數(shù)越多，結莢數(shù)也越多。此外還要協(xié)同考慮生育期和株高等因素，它們能在時間和空間范圍內(nèi)影響株植光合作用和產(chǎn)量積累。因此在育種實踐中應使各性狀協(xié)同發(fā)展，最大限度地發(fā)揮其增產(chǎn)潛力。本研究只對9個農(nóng)藝性狀進行了相關研究，沒有涉及抗性、營養(yǎng)品質(zhì)等的關聯(lián)性，仍有待進一步研究。

此外，不同時間、環(huán)境、地理位置都能使參試材料的性狀發(fā)生改變，對分析結果造成一定影響。因此，在綠豆種質(zhì)資源的篩選利用和育種實踐中，應根據(jù)實際情況，綜合考慮育種材料與生長環(huán)境的特性，充分挖掘其生長潛力，篩選、培育出滿足不同生產(chǎn)需求的優(yōu)良品種。