朱旭 胡衛(wèi)麗 楊厚勇 許陽 向臻 楊玲 楊鵬程

南陽盆地適宜機(jī)械化收獲綠豆品種（系）農(nóng)藝性狀分析

朱旭 胡衛(wèi)麗 楊厚勇 許陽 向臻 楊玲 楊鵬程

（南陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，473000，河南南陽）

綠豆機(jī)械化生產(chǎn)是未來綠豆生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的方向。在南陽盆地種植28個綠豆品種（系），分析其農(nóng)藝性狀與第1批莢果產(chǎn)量的關(guān)系，為適宜機(jī)械化的綠豆育種提供參考。結(jié)果表明，第1批莢果產(chǎn)量與其主要性狀的關(guān)聯(lián)順序?yàn)閱沃昵v數(shù)＞單莢粒數(shù)＞主莖節(jié)數(shù)＞株高＞生育期＞莢長＞百粒重＞主莖分枝數(shù)，其中與單株莢數(shù)呈極顯著的正相關(guān)性（＜0.01），與單莢粒數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、株高、生育期和莢長呈極顯著的負(fù)相關(guān)性；通過表型聚類發(fā)現(xiàn)，綠豆品種（系）遺傳基礎(chǔ)狹窄，在改良適宜機(jī)械化生產(chǎn)性狀的同時，應(yīng)拓寬品種（系）的遺傳背景。

綠豆；機(jī)械化收獲；農(nóng)藝性狀；南陽盆地

綠豆（L．）為豆科（Leguminosae）蝶形花亞科（Papilionaceae）菜豆族（Phaseoleae）豇豆屬（）中的一個栽培種[1]。中國是綠豆的起源中心之一，栽培歷史悠久[2-3]，主要產(chǎn)區(qū)分布在東北、華北平原和黃淮河流域。綠豆經(jīng)濟(jì)價值高，糧菜兼用、醫(yī)食同源，被廣泛應(yīng)用于食品、釀造和醫(yī)藥等行業(yè)。綠豆生育期短，適播期長，具有抗旱、耐瘠薄、適應(yīng)性廣和固氮養(yǎng)地等特性。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，綠豆產(chǎn)品越來越受到市場的青睞，綠豆生產(chǎn)也因此越來越受到重視，大力發(fā)展綠豆生產(chǎn)是優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和增加農(nóng)民收入的有效途徑[4]。

河南南陽氣候獨(dú)特，綠豆生長季長，通常采用分批次人工摘莢的方式收獲，雖然產(chǎn)量較高，但收獲時投入的人工也多，與適度規(guī)模和產(chǎn)出高效的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不相適應(yīng)，制約了綠豆的發(fā)展。近年來，前人圍繞綠豆機(jī)械化收獲開展了一系列的栽培技術(shù)研究，研究[5-8]表明，綠豆機(jī)械化收獲以第1批莢果產(chǎn)量為目標(biāo)產(chǎn)量，要求品種具有株型直立、莖稈粗壯和結(jié)莢集中等特征。本研究選用國家食用豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系提供的來自全國各地的28個綠豆品種（系），對其生育期、株高、主莖節(jié)數(shù)、主莖分枝數(shù)、百粒重、單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)和莢長等性狀進(jìn)行調(diào)查，采用相關(guān)性、主成分和聚類等分析方法，明確綠豆農(nóng)藝性狀與第1批莢果產(chǎn)量的關(guān)系，為選育出適宜機(jī)械化收獲綠豆品種提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

參試的28個綠豆品種（系）均由國家食用豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系提供（表1）。

表1 供試綠豆品種（系）

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019年在南陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院潦河試驗(yàn)基地進(jìn)行，前茬作物為小麥，供試土壤為黃褐土，肥力中等。采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積12.5m2，5行區(qū)，株距11cm，行距0.4m，行長5m，每小區(qū)留苗230株，折合23.0萬株/hm2。

1.3 測定項(xiàng)目

記錄綠豆各生育期（播種期、出苗期、開花期和成熟期）、植物學(xué)特征（株型和粒色）和生物學(xué)特征（耐旱性、抗病性和抗倒性）。綠豆成熟時于每小區(qū)中間1行的中間區(qū)域隨機(jī)取樣10株，調(diào)查株高、主莖節(jié)數(shù)、單株分枝數(shù)、單株莢數(shù)、莢長、莢粒數(shù)、單株粒重、百粒重和小區(qū)產(chǎn)量，調(diào)查方法嚴(yán)格按照《綠豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[9]執(zhí)行。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010整理數(shù)據(jù)，利用SPSS 19.0進(jìn)行表型、相關(guān)性、主成分和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同綠豆品種（系）主要農(nóng)藝性狀變異性比較

不同性狀的變異系數(shù)（表2）表明，性狀間均存在一定幅度的差異，變異系數(shù)變化范圍為4.19%～36.89%，排序?yàn)橹髑o分枝數(shù)＞單株莢數(shù)＞小區(qū)產(chǎn)量＞主莖節(jié)數(shù)＞株高＞百粒重＞莢長＞單莢粒數(shù)＞生育期。

表2 南陽盆地不同綠豆品種（系）主要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

PH：株高，NBR：主莖分枝數(shù)，PDL：莢長，NSN：主莖節(jié)數(shù)，NPP：單株莢數(shù)，NSP：單莢粒數(shù)，GP：生育期，HSW：百粒重，GYP：小區(qū)產(chǎn)量。下同

PH: plant height, NBR: number of branches on main stem, PDL: pod length, NSN: number of stem nodes, NPP: number of pods per plant, NSP: number of seeds per pod, GP: growth period, HSW: 100-seed weight, GYP: grain yield per plot. The same below

表型性狀及產(chǎn)量的方差分析（表3）表明，8個表型性狀及小區(qū)產(chǎn)量差異均達(dá)到顯著水平，其中株高、莢長、主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)、生育期、百粒重和小區(qū)產(chǎn)量差異達(dá)到極顯著水平。說明在南陽生態(tài)環(huán)境下，28個綠豆品種（系）農(nóng)藝性狀表現(xiàn)豐富，適合分析農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的影響。

表3 南陽盆地不同綠豆品種（系）表型性狀及產(chǎn)量方差分析

“*”和“**”分別表示顯著和極顯著相關(guān)，下同。0.05(27, 54)=1.6930，0.01(27, 54)=2.1057

“*”and“**”mean significant and extremely significant correlation, the same below.0.05(27, 54)=1.6930,0.01(27, 54)= 2.1057

2.2 綠豆主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

28個綠豆品種（系）的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的相關(guān)分析（表4）表明，第1批莢果產(chǎn)量與其主要性狀的關(guān)聯(lián)順序?yàn)閱沃昵v數(shù)＞單莢粒數(shù)＞主莖節(jié)數(shù)＞株高＞生育期＞莢長＞百粒重＞主莖分枝數(shù)；第1批莢果產(chǎn)量與單株莢數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與單莢粒數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、株高、莢長和生育期均呈極顯著負(fù)相關(guān)，與百粒重和主莖分枝數(shù)的相關(guān)性不顯著；單株莢數(shù)與主莖分枝數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與莢長、株高、主莖節(jié)數(shù)和生育期呈極顯著負(fù)相關(guān)，與單莢粒數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)性，與百粒重的相關(guān)性不顯著；與產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系的（單莢粒數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、株高、莢長和生育期）各性狀之間，除莢長與單莢粒數(shù)、生育期呈顯著的正相關(guān)性外，其余各性狀之間均呈極顯著正相關(guān)；百粒重與各性狀間的相關(guān)性均不顯著。就各性狀數(shù)據(jù)區(qū)間范圍（表2）來看，品種在株高56.53～69.96cm、主莖節(jié)數(shù)7.73～9.74、莢長7.60～9.37cm和生育期55.33～59.23d時能更好地協(xié)調(diào)單株莢數(shù)與單莢粒數(shù)之間的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)增加產(chǎn)量的目的。

表4 農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

2.3 綠豆主要農(nóng)藝性狀的主成分分析

從9個經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)矩陣的特征根與特征向量（表5）可以看出，第一主成分的特征向量為5.274，貢獻(xiàn)率為57.47%，系數(shù)載荷較高的是株高和主莖節(jié)數(shù)；第二主成分的特征向量為1.654，貢獻(xiàn)率為18.12%，系數(shù)載荷較高的是主莖分枝數(shù)和單莢粒數(shù)；第三主成分的特征向量為0.929，貢獻(xiàn)率為10.18%，系數(shù)載荷較高的是主莖分枝數(shù)和莢長。綜合3個綜合指標(biāo)的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)85.77%。特征根的信息濃縮速度快，說明數(shù)據(jù)適合對群體進(jìn)行遺傳距離評估。由此，可將原來9個單一性狀轉(zhuǎn)換為3個相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)，并代表了原始性狀所傳達(dá)的大部分信息，利用這3個綜合指標(biāo)對28個綠豆品種（系）進(jìn)行聚類分析。

表5 性狀相關(guān)矩陣R的特征根與特征向量

2.4 不同綠豆品種（系）農(nóng)藝性狀聚類分析

為篩選和培育更適合機(jī)械化收獲的綠豆品種（系），按照貢獻(xiàn)率大于85%的原則，提取了前3個主成分，根據(jù)各品種（系）在3個主成分的特征向量，估算品種（系）之間的遺傳距離，利用最短距離法將28個綠豆品種（系）進(jìn)行聚類分析，結(jié)果（表6）表明，蘇綠19-118與濰綠52500類間距離最近（1.868），0802-4-2-1-2-1與吉綠10號類間距離最遠(yuǎn)（90.202）。大部分品種（系）類間距離在15以下，相似度較高。聚類分析（圖1）將28個品種（系）劃分為了兩大類，25個品種（系）歸入第1類；冀綠13號、遼綠10L701和吉綠10號歸入第2類。第1類平均株高70.14cm、主莖節(jié)數(shù)9.8、莢長9.36cm、生育期59.28d，存在營養(yǎng)體較大問題；第2類平均株高68.51cm、主莖節(jié)數(shù)8.6、莢長9.44cm、生育期58.78d，相對來說比較適合機(jī)械化收獲。第1類又可劃分為4個亞類和一系列衍生品種，第1亞類包含5個品種（系），主要特點(diǎn)是主莖節(jié)數(shù)相對較多，主莖分枝數(shù)較多；第2亞類包含5個品種（系），較其他亞類株高和主莖節(jié)數(shù)大；第3個亞類包含3個品種（系），主要表現(xiàn)為株高較低、主莖節(jié)數(shù)較少；第4亞類包含3個品種（系），主要表現(xiàn)為株高較低、主莖分枝數(shù)較少。相對而言，第1類中第3亞類品種（系）較其他亞類更適合機(jī)械化收獲。

表6 28個綠豆品種（系）的聚類分析

圖1 28個綠豆品種（系）基于9個農(nóng)藝性狀主成分分析的聚類分析

3 討論

3.1 第1批莢果產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的相關(guān)性

28個綠豆品種（系）的8個表型性狀與產(chǎn)量的相關(guān)分析結(jié)果表明，在南陽地區(qū)對綠豆產(chǎn)量影響最大的因素為單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、株高、生育期和莢長，而百粒重和主莖分枝數(shù)對產(chǎn)量影響較小。說明在高密度種植條件下，主要應(yīng)協(xié)調(diào)單株莢數(shù)與單莢粒數(shù)之間的矛盾，也就是要協(xié)調(diào)好“大庫”與“多庫”的關(guān)系。單株莢數(shù)和單莢粒數(shù)相比較，單莢粒數(shù)受品種（系）基因控制較大，受外界條件影響相對較小，變幅較小；而單株莢數(shù)受外界影響相對較大，因此單株莢數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系也就更為顯著，也是分析其他農(nóng)藝性狀時重點(diǎn)考慮的對象。株高和主莖節(jié)數(shù)是對下部結(jié)莢影響較大的農(nóng)藝性狀，與產(chǎn)量呈極顯著的負(fù)相關(guān)，說明在密度提高后，下部莢果對產(chǎn)量貢獻(xiàn)很小。主莖分枝雖然增大了營養(yǎng)體但卻能夠提供更多的莢果著生部位，增加單株莢數(shù)，2種因素相互抵消，導(dǎo)致主莖分枝數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)性不顯著。

侯小峰等[10-11]研究表明，綠豆各性狀對產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度順序?yàn)閱沃炅Ｖ兀景倭Ｖ兀締沃昵v數(shù)＞單莢粒數(shù)＞莢長＞株高；劉興葉等[12]研究表明，綠豆各性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性大小為單莢粒數(shù)＞莢長＞株高＞主莖節(jié)數(shù)＞百粒重＞單株莢數(shù)＞主莖分枝數(shù)；徐東旭[13]研究表明，綠豆產(chǎn)量與其主要性狀的關(guān)聯(lián)順序?yàn)榘倭Ｖ兀局旮撸局髑o節(jié)數(shù)＞單莢粒數(shù)＞主莖分枝＞單株莢數(shù)＞莢長。楊勇等[14]通過通徑分析認(rèn)為綠豆主莖節(jié)數(shù)、百粒重和單株莢數(shù)對產(chǎn)量的直接效應(yīng)最大。前人與本試驗(yàn)研究結(jié)論存在差異，這可能主要是由試驗(yàn)材料的選擇范圍有差異及地理氣候特點(diǎn)各異等引起的，特別是種植密度提高后，田間郁閉成為影響綠豆產(chǎn)量的首要因素，與營養(yǎng)體大小有關(guān)的性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)性也更加緊密。因此在選育適合南陽生態(tài)條件與高密度種植模式的機(jī)械化收獲綠豆品種時，要注意適當(dāng)控制營養(yǎng)體，盡量保持田間通風(fēng)。

3.2 綠豆遺傳多樣性狹窄

參試的28個綠豆品種（系）由全國各地16個單位提供，通過對9個性狀的聚類分析發(fā)現(xiàn)，28個品種（系）并沒有按照區(qū)域劃分，25個歸入第1類，其中21個類間距離小于15，說明各地的綠豆品種（系）之間存在廣泛的基因交流與融合，遺傳背景相似。通過對農(nóng)藝性狀的聚類分析和適宜機(jī)械化收獲方面來看，第1類品種（系）占89.3%，農(nóng)藝性狀指標(biāo)與機(jī)械化不太吻合，說明目前生產(chǎn)中的品種（系）遺傳基礎(chǔ)比較狹窄且與機(jī)械化生產(chǎn)不太適應(yīng)，第1類品種（系）占比較高也說明其存在著廣泛的適應(yīng)性。因此，在選育適宜機(jī)械化收獲品種（系）時，應(yīng)在保留品種（系）廣適性的同時，不斷拓寬遺傳背景，以應(yīng)對日趨復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境。

4 結(jié)論

根據(jù)28個綠豆品種（系）第1批莢果產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析，南陽盆地環(huán)境中第1批莢果產(chǎn)量與其主要性狀的關(guān)聯(lián)順序?yàn)閱沃昵v數(shù)＞單莢粒數(shù)＞主莖節(jié)數(shù)＞株高＞生育期＞莢長＞百粒重＞主莖分枝數(shù)，其中與單株莢數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與單莢粒數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、株高、莢長和生育期呈極顯著負(fù)相關(guān)。適宜南陽盆地生態(tài)環(huán)境的一次性收獲綠豆品種（系）要求營養(yǎng)體較小，頂莢多而集中。通過對農(nóng)藝性狀的聚類分析和適宜一次性收獲方面來看，第1類中第3亞類的品種（系）農(nóng)藝性狀均值比較符合一次性收獲綠豆育種要求，因此可以利用第1類品種（系）的廣適性，以第1類第3亞類的保綠2013223、品綠2014-129和同111411為基礎(chǔ)親本，與遺傳距離較遠(yuǎn)的第2類材料吉綠10號、冀綠13號和遼綠10L701組配，在擴(kuò)寬品種遺傳背景的同時，選育適合機(jī)械化收獲的廣適的綠豆品種（系）。

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Analysis of Suitable Agronomic Traits for Mechanized Harvesting Mung Bean Varieties (Lines) in Nanyang Basin

Zhu Xu, Hu Weili, Yang Houyong, Xu Yang, Xiang Zhen, Yang Ling, Yang Pengcheng

(Nanyang Academy of Agricultural Sciences, Nanyang 473000, Henan, China)

Mung bean mechanization production is the direction of the sustainable development of industry in the future. To give guidance for mung bean breeding suitable for mechanized harvesting, the relationships between agronomic traits and one-time harvest yield were analyzed using 28 mung bean varieties (lines) in Nanyang basin. The results showed that one-time harvest yield was related to main agronomic traits in the following sequence: number of pods per plant > number of seeds per pod > number of stem nodes > plant height > growth period > pod length > 100-seed weight > number of branches on the main stem. The yield had a extremely significant positive correlation with the number of pods per plant and significant negative correlation with the number of seeds per pod, number of stem nodes, plant height, growth period and pod length. By phenotypic clustering, we found the genetic basis were narrow in mung bean varieties (lines). Therefore, mung bean genetic basis should be enriched for breeding suitable for mechanized harvesting varieties.

Mung bean; Mechanized harvesting; Agronomic traits; Nanyang basin

朱旭，主要從事食用豆試驗(yàn)、示范和推廣工作，E-mail：zhuxu315@126.com

財(cái)政部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部：國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系——食用豆（CARS-08）

2020-07-09；

2020-12-30；

2021-06-25

10.16035/j.issn.1001-7283.2021.04.014