夏播綠豆抗倒性分析及機收品種篩選

王樂政 華方靜 曹鵬鵬 田藝心 高鳳菊 任自超 王士嶺

摘要：為明確夏播綠豆不同品種（系）的抗倒伏能力，篩選適宜機械化收獲的綠豆品種，以適宜魯西北地區夏播種植的綠豆新品種（系）為材料，利用成熟期綠豆植株地上部和地下部性狀的測定值，建構起4類不同的抗倒指數。結果表明，實際倒伏程度與抗倒指數呈極顯著負相關，尤其與多因子抗倒指數 [（根鮮重×莖稈強度）/（株高×地上部鮮重×分枝數）×100]相關性最為密切，以此作為綜合指標來評價材料的抗倒性發現，德綠0518和蘇抗2號抗倒伏能力較強。進而采用灰色綜合評判法對機收綠豆品種的優劣進行多目標綜合評判，顯示：綠豆14、德綠0518、綠豆16和LPX08灰色綜合評判值較高，田間表現抗倒性強或中等，產量及構成性狀較好，適宜作為機收品種應用。該研究可為綠豆高產栽培、機械化收獲和抗倒品種選育提供參考。

關鍵詞：綠豆品種;抗倒指數;機收;灰色綜合評判

中圖分類號：S522.01文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2019）02-0049-06

Analysis on Lodging Resistance and Selection of Cultivars Suitable for

Mechanized Harvesting of Summer Sowing Mung Bean

Wang Lezheng， Hua Fangjing*， Cao Pengpeng， Tian Yixin， Gao Fengju， Ren Zichao， Wang Shiling

（Dezhou Academy of Agricultural Sciences， Dezhou 253015， China）

AbstractIn order to evaluate the lodging resistance of different varieties （lines） of summer sowing mung bean and select cultivars suitable for mechanized harvesting， 18 new mung bean varieties adapted to the northwestern Shandong Province were used as materials to construct four indexes of lodging resistant （ILRs） by measuring the characters of aerial part and underground portion at mature stage. The correlation analysis indicated that the actual lodging degree had significantly negative correlation with ILRs， especially with themulti-factor index [（fresh root weight×stem mechanized strength）/（plant height×fresh shoot weight×branch number）×100]. Using the multi-factor index as the comprehensive evaluating index， the cultivars Delü 0518 and Sukang 2 were selected with high lodging resistance. The grey comprehensive evaluation method was adopted to evaluate the mung bean cultivars suitable for mechanized harvesting. The multi-objective evaluation results showed that Lüdou 14， Delü 0518， Lüdou 16 and LPX08 had higher comprehensive evaluation values， stronger or medium lodging resistance， high yield and its components， so they were suitable for mechanized harvesting. This study could provide references for high-yielding cultivation， mechanized harvesting and variety selection with lodging resistance of mung bean.

KeywordsMung bean cultivars; Lodging resistance index; Mechanized harvesting; Grey comprehensive evaluation

綠豆具有抗旱、耐瘠、生育期短、適播期長、適應性廣等特點，并有固氮養地能力，是禾谷類作物、薯類作物的良好前茬，在農業種植結構調整和優質高效農業發展中具有不可替代的作用[1]。魯西北地區是我國主要糧食產區，綠豆等雜糧作物零星種植，隨著農業種植業結構調整，綠豆種植面積有逐年增加趨勢[2]。受種植習慣和傳統作業方式的限制，綠豆多種植在貧瘠土壤上，管理粗放，投入較少，播種、中耕除草、采摘全部由人工完成，勞動強度大，產量和效益極低[3]，加之不同年份、不同季節價格波動較大，使得農民無所適從，綠豆種植處于盲目狀態[4]，所有這些因素極大地制約了綠豆產業的發展。因此，當前綠豆生產對高效實用的機械化收獲技術有著迫切需求[5]。生產中，植株倒伏是制約綠豆高產和優質的主要因素之一，嚴重影響綠豆產量和機械化收獲。目前，針對綠豆植株抗倒伏性研究還比較少，缺乏適宜機械化收獲的綠豆品種。對此，本研究以適宜魯西北地區夏播種植的綠豆新品種（系）為材料，分析不同品種（系）的抗倒伏能力，針對機收要求，考察各品種（系）的相關性狀和產量表現，采用多目標綜合評判方法，合理地評價品種（系）的優劣，旨在為綠豆高產栽培、機械化收獲和抗倒品種選育提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

參試材料共18個，其中品種3個，穩定品系15個，以下統稱品種。其名稱及來源見表1。

1.2試驗地概況

試驗于2018年在德州市農業科學研究院現代農業科技園試驗基地進行。土壤為褐土，0～20 cm耕層土壤容重為1.38 g/cm3，pH值7.87，含鹽量0.10%，有機質含量12.2 g/kg，全氮1.308 g/kg，速效磷57.11 mg/kg，速效鉀102.57 mg/kg。試驗地前茬作物為冬小麥，麥收后秸稈還田。依據當地生產管理水平進行生育期內的田間管理，各小區田間操作保持一致。

1.3試驗設計

試驗采用隨機區組設計，重復3次。小區面積10 m2。4行區，行長5 m，行距0.5 m，株距0.17 m，12.0萬株/hm2。重復間設1 m走道，四周設保護行。

1.4測定項目與方法

產量：成熟期對試驗小區全部收獲分別計產，折合成單位面積產量（kg/hm2）。

考種：成熟期收獲前取各小區中間兩行任一行連續10株，進行室內考種，調查株高（cm）、莖粗（mm）、主莖節數（節）、底節長度（cm）、分枝數（個）、第一分枝位（節）、單株莢數（個）、單株粒重（g）和百粒重（g）等。

地上部鮮重和根鮮重：考種植株（10株）子葉節上部的鮮生物量為地上部鮮重（g），子葉節下部的鮮生物量為根鮮重（g）。

莖稈強度：以植株莖稈的最大抗折力作為衡量莖稈機械強度的標準。用數字莖稈強度儀（YYD-1型，浙江托普儀器有限公司）進行測定。取考種植株（10株）主莖子葉節上10 cm莖稈分別放于支撐架凹槽內，兩支撐點的距離為5 cm，然后緩慢向下壓，直到莖稈折斷為止，此時讀出的數值即為莖稈強度（N/莖）。

抗倒伏性：成熟期根據綠豆植株的田間傾斜程度和傾斜植株的比例判定抗倒伏性級別，分為強（30%以內植株傾斜、傾斜角30°以內，為1級）、中（30%～70%植株傾斜、傾斜角70°以內，為2級）、弱（70%以上植株傾斜，傾斜角70°以上，為3級）3個級別。

葉面積和葉型指數：于盛花期取每個小區中間行生長正常的單株10株，測量每株主莖中部最大三出復葉中間小葉的葉面積（cm2）和葉型指數（葉長寬比），用葉面積測定儀（YMJ-C型，浙江托普儀器有限公司）進行測定。

1.5數據處理

用Microsoft Excel進行數據整理計算，DPS軟件進行數據分析，5%差異水平新復極差法標定。

2結果與分析

2.1不同綠豆品種產量及其構成因素分析

由表2可以看出，夏播綠豆不同品種間產量差異顯著。其中綠豆13、綠豆14產量較高，分別為2 727.2 kg/hm2和2 628.5 kg/hm2，其次是冀綠0616 和LPX08，L5727和蘇抗2號則相對較低，分別為1 891.9 kg/hm2和1 610.7 kg/hm2。不同綠豆品種單株莢數以綠豆16、綠豆14和 LPX08較高，單株粒重以綠豆6、LPX08、綠豆14、綠豆11、綠豆16 和LD06較高，百粒重以蘇抗2號最高，品種間產量構成因素性狀差異顯著。從不同綠豆品種產量及產量構成因素總體來看，綠豆14和LPX08的產量、單株莢數、單株粒重和百粒重均較高，表現突出。

2.2不同綠豆品種的抗倒指數及其構成因子

參照文獻[6]的方法，于成熟期測定植株地上部和地下部相關性狀，并根據測定的性狀值設計4類不同的抗倒指數，即：抗倒指數1=莖稈強度/（株高×地上部鮮重）×100;抗倒指數2=莖稈強度/（株高×地上部鮮重×分枝數）×100;抗倒指數3=（根鮮重×莖稈強度）/（株高×地上部鮮重）×100;抗倒指數4=（根鮮重×莖稈強度）/（株高×地上部鮮重×分枝數）×100。前兩類指數未包括根系性狀，第3類指數未包括分枝數，第4類指數則包括了根鮮重、莖稈強度、株高、地上部鮮重和分枝數。將各類抗倒指數及構成因子分別與實際倒伏程度（倒伏級數）進行相關分析，結果表明株高、分枝數與實際倒伏程度呈極顯著正相關，而各類抗倒指數與實際倒伏程度呈極顯著負相關（表3），即株高越高、分枝數越多，實際倒伏程度就越大;抗倒指數越大，實際倒伏程度就越小。其中，以多因子抗倒指數4與實際倒伏程度的相關性最為密切（r=-0.8910**），表明該試驗條件下以多因子抗倒指數4作為綜合指標評價品種的抗倒性具有較高準確性。

試驗以抗倒指數4為指標進一步分析18個供試品種的抗倒性。結果（表3）表明，抗倒指數最小值為2.854，最大值為17.206;依抗倒指數大小可將供試品種劃分為高、中、低3組，即抗倒指數高（﹥10）的品種2個，抗倒指數低（﹤7）的品種9個，抗倒指數居中（7.103～9.470）的品種7個?？沟怪笖蹈叩?個品種（德綠0518、蘇抗2號）表現倒伏級數低（均為1級），說明指數較高品種的抗倒伏能力較強;抗倒指數較低（2.854～6.912）的9個品種，田間表現倒伏級數高（均為3級），說明這些抗倒指數低的品種抗倒伏能力較弱;抗倒伏指數處于中間水平的7個品種，田間表現為2級倒伏，即抗倒伏性中等。

2.3機收綠豆品種的綜合評判

采用灰色綜合評判方法進行多目標綜合評判機收綠豆品種的優劣[7，8]。選擇產量（x?1）、單株莢數（x?2）、單株粒重（x?3）、百粒重（x?4）、莖粗（x?5）、主莖節數（x?6）、底節長度（x?7）、第一分枝位（x?8）、葉面積（x?9）、葉型指數（x?10）、抗倒指數（x?11）、倒伏級數（x?12）共12個主要性狀為評判指標，并確定性狀最優值（表4）。

該試驗條件下，產量、單株莢數、單株粒重、百粒重、莖粗、主莖節數、底節長度、第一分枝位、葉型指數、抗倒指數以越大越好，采用上限效果測度;葉面積以適中為好，采用適中效果測度;倒伏級數以越小越好，采用下限效果測度。

上限性狀測度值公式：

x?i1′（k） = xi（k）/maxxi（k）;

適中性狀測度值公式：

x?i2′（k） = x?i0（k）/（x?i0（k）+|x?i0（k）-xi（k）|）;

下限性狀測度值公式：

x?i3′（k） =minxi（k）/xi（k）。

式中xi（k）表示第k個品種第i個性狀觀察值;x?i0（k）表示第k個品種第i個性狀的適中值;maxxi（k）表示第i個性狀在所有品種中的最大值;minxi（k）則表示第i個性狀在所有品種中的最小值。計算各品種性狀序列值與最優序列值的關聯系數（r?i0k），利用灰色關聯度法通過計算各性狀對綠豆產量的關聯系數，用每一性狀的關聯系數占關聯系數總和的比值來確定各性狀的權重值（Wi），求出各品種灰色綜合評判值（G（k） =∑r?i0k Wi），見表5。

根據灰色綜合評判原理，評判值越大，品種的綜合性狀越優良。由表5可以看出，綠豆14、德綠0518、綠豆16和LPX08灰色綜合評判值較高，分別為0.7243、0.7237、0.7184和0.7175，列參試品種的前4位，田間表現抗倒性強或中等，產量及構成性狀較好，適宜作為機收品種應用。

3討論與結論

作物倒伏不僅會引起一定程度的產量損失和品質下降，也會直接影響其機械收獲的適應性，植株倒伏越輕越有利于機械化收獲[9]。目前國內外對作物倒伏性狀的評價和鑒定主要采用田間直觀評價方法，依據植株的傾斜程度或倒伏株率劃分倒伏級別[10，11]，評價結果直觀、真實，方法簡便，但受制于作物生長期間的氣候條件，如果試驗材料全部未發生倒伏時，就難以對品種抗倒性進行科學評價。前人以植株地上部和地下部重量、莖稈強度、株高及分枝數等因子組成綜合指標——抗倒指數來評價大豆根倒伏抗性，其與大豆種質的實際倒伏程度具有較高的一致性，能正確反映大豆種質之間抗倒伏能力的差異[6]。本研究以綠豆成熟期測定的植株地上部和地下部性狀值建構起4類不同的抗倒指數，結果以多因子抗倒指數4與實際倒伏程度的相關性最為密切（r=-0.8910**），18個品種中以德綠0518、蘇抗2號抗倒指數較高（分別為17.206、13.212），即具有較強的抗倒伏能力，這與其田間表現倒伏級數低（均為1級）相一致，說明以此作為綜合指標來評價品種的抗倒性具有較高的準確性。

適合機收的品種除具有高產、穩產的優良性狀外，根據作物自身的生育特點還應具有適合機收的相關性狀。有研究指出，大豆適合機收品種的要求為：直立生長，有限結莢，倒伏程度低，不裂莢，結莢高度高[12];選用前期籽粒灌漿速率快、后期脫水速率快的玉米品種，是適應目前玉米機收且高產優質的有效途徑[13];還有研究認為，玉米莖稈抗折力、壓碎強度和穿刺強度與機收指標之間存在密切關系，生產上可以通過測定莖稈的力學指標，特別是穿刺強度用作機械化收獲質量的判定指標[14]。為了適應機械化作業，綠豆品種篩選的目標為：首先莖稈直立抗倒，莢位高度在20 cm以上，成熟性相對集中一致，其次株型緊湊、分枝少、生長勢不太強、葉片大小適中[5]。

從以上研究可以看出，影響機收質量的品種性狀較多，在適合機收品種的鑒定篩選中，采用多目標綜合評判，合理地評價品種的優劣，更有利于目標品種的正確選擇。本研究以綠豆品種的12個主要性狀為評判指標，采用灰色綜合評判方法進行多目標綜合評判機收綠豆品種的優劣，綜合評判值越大，品種的綜合性狀越優良。其中，品系綠豆14、德綠0518、綠豆16和LPX08灰色綜合評判值較高，田間表現抗倒性強或中等，產量及構成性狀較好，適宜作為機收品種應用。需要指出的是，除品種的遺傳性狀影響機收質量外，種植密度、肥水條件、化學調控等栽培措施對機收品種性狀的影響還有待進一步研究。

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