黑龍港低平原地區綠豆高產品種篩選

王上，鄭瑛，楊國威，聶江文，馮喜梅，王希全，曾昭海*

（1.中國農業大學農學院，北京 100193；2.常德市農業農村局，湖南 常德 415000）

黑龍港低平原地區地處我國重要的糧食生產基地——華北平原的中東部[1]，該區傳統的農業種植模式主要是冬小麥-夏玉米一年兩熟制。近年來，由于種植模式過于單一，加上其他因素的影響，導致該區出現了一系列水、肥資源問題，如水資源匱乏、土壤質量下降、農田生態環境惡化、農業生產成本增加等[2～5]。因此，應在黑龍港地區探索豐富多樣的種植制度，以解決水肥資源惡化的問題，實現黑龍港平原地區農業的可持續發展。

綠豆 （Vigna radiata L.） 屬于豆科 （Leguminosae）蝶形花亞科（Papilionaceae）菜豆族（Phaseoleae）豇豆屬（Vigna），富含蛋白質和各種礦質元素，具有增強食欲、降血脂、抗菌和清熱解毒等作用，是一種重要的醫食兩用作物，也是河北省主要種植的食用類豆科作物之一[6，7]。綠豆適應性廣，生育期短，播期彈性大，具有固氮養地的作用，且屬于抗旱 作 物[8，9]， 可 以 搭 配夏 玉 米 種 植[10，11]， 即 春 綠 豆-夏玉米，作為華北平原一種新的豆禾輪作模式。馮喜梅等[12]和段會軍等[13]篩選了適宜華北平原種植的大豆品種；姜瑤等[14]篩選了適宜黑龍港低平原地區直播種植的花生品種；劉振興等[15]和章淑艷等[16]篩選了適宜華北平原地區種植的紅小豆品種，并開展了施肥對小豆生長及養分利用的研究。但截至目前，有關適宜黑龍港地區種植的綠豆品種篩選及其高產特性分析的研究尚未見報道。

豆科作物與禾本科作物輪作是我國傳統農業的精華，也是實現農業可持續發展的重要途徑之一，對于減少農業生產對化學氮肥和農藥的依賴、保護農田生物多樣性、提高資源利用效率具有重要意義[17]。前人研究表明，在沒有水分虧缺的條件下，華北平原傳統冬小麥-夏玉米模式生產的年均耗水量為876 mm[18]，超過了當地的年均降水量（487 mm）[19]；夏玉米季的化肥氮素投入量約為263 kg/hm2[20]，是綠豆獲得最優產量氮素投入量（約84 kg/hm2）[21]的3倍以上。張凱等[22～24]研究發現，在華北平原采用冬小麥-夏花生輪作模式替代傳統的冬小麥-夏玉米輪作模式，可降低每年的地下水足跡。周嵐等[25，26]研究發現，玉米-大豆輪作可以減少玉米對化學氮肥的依賴。此外，還有一些學者探討了兩年三熟豆禾輪作模式如冬小麥-夏玉米-春花生、冬小麥-夏玉米-春大豆等[27～30]的節水效應。但是截至目前，有關黑龍港地區推廣的春綠豆-夏玉米輪作模式報道較少。因此，中國農業大學科研人員在中國農業大學吳橋實驗站引進32份綠豆資源進行品種篩選試驗，以期篩選出適宜當地種植的高產綠豆品種，并明確綠豆的高產特性，為黑龍港低平原地區構建多樣化輪作種植模式提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2015年在中國農業大學吳橋實驗站前李村實驗基地 （東經 116°37′，北緯 37°41′） 進行。試驗區域年均氣溫12.6℃，全年≥0℃積溫4 862.9℃，年均降水量562 mm。試驗地土壤為沙壤土，肥力優，前茬作物為冬小麥，0～20 cm耕層土壤基礎養分含量為全氮0.98 g/kg、堿解氮65.2 mg/kg、有效磷124.9 mg/kg、速效鉀15.3 mg/kg、有機質14.5 g/kg。

1.2 試驗材料

試驗綠豆品種為白綠6號、白綠8號、白綠9號、白綠10號、白綠11號、白綠12號、白綠13號、綠豆522、大鸚哥綠925、大鸚哥綠935、大鸚哥綠985、JL2012-15、BL98519-3-1、BL13-615、BL13-635、BL13-637、BL13-645、BL13-653、BL13-667、BL13-693、吉綠3號、吉綠4號、吉綠5號、吉綠6號、吉綠7號、吉綠8號、洮綠218、中綠1號、科綠1號、鑫綠1號、蒙清綠豆、大民綠豆，共32個，由選育單位提供或自市場購買。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 試驗設32個品種處理。每小區種植1個品種，小區面積14 m2（4.0 m×3.5 m），完全隨機區組排列，3次重復。綠豆播種前，基施磷酸二銨375 kg/hm2、硫酸鉀 300 kg/hm2和尿素 225 kg/hm2。6月21日人工開溝點播綠豆，行距40cm，穴距12cm，播種量3粒/穴；7月13日間苗，留苗1株/穴；9月15日收獲。綠豆其他栽培管理措施同當地常規。

1.3.2 測定項目與方法 收獲前，觀察各綠豆品種的感病性狀[31]；每小區選長勢均勻一致的植株10株，測定收獲指數、株高、主莖節數、主莖分枝數、莢長、單株莢數、單莢粒數，莢果曬干放入室內平衡10 d后測定500粒重。田間取3 m單行收獲，脫粒風干后至恒重，測定產量。

1.3.3 數據處理與分析 利用Microsoft Excel 2016軟件進行數據處理；利用SPSS Statistics 21.0軟件進行數據的多重比較、相關性分析和聚類分析；利用Origin 2017軟件做圖。

2 結果與分析

2.1 綠豆的產量及品種特性

9月15日收獲時，所有參試綠豆品種均正常成熟。參試品種的成熟期基本一致，生育期86 d，均適合在黑龍港低平原地區前茬冬小麥收獲后播種。調查結果顯示，感病性除白綠13號為重，白綠12號和JL2012-15為中等外，其他品種均較輕（表1）。

參試綠豆品種的產量為901.56～1 913.34 kg/hm2，品種之間差異較大。其中，吉綠8號產量最高，BL13-693產量最低，但是吉綠8號僅與BL13-635和BL13-693差異達到了顯著水平（P＜0.05）。根據產量多重比較結果，可以將參試綠豆品種分為3組（表2）。其中，A組包括30個品種，其平均產量最高，達到了1 523.41 kg/hm2，具有明顯的高產優勢。大部分綠豆品種產量差異不顯著，與綠豆屬于低產作物有關。

參試綠豆品種的收獲指數為0.14～0.50，品種之間差異較大。其變化趨勢與產量的變化趨勢基本相同，高產品種大多為高收獲指數品種。

表1 參試綠豆品種的產量、收獲指數和感病性Table 1 The yield，harvest index and susceptibility to disease of different mungbean varieties

表2 不同綠豆品種的產量多重比較分組結果Table 2 Grouping of different mungbean varieties based on the multiple comparison of yield

2.2 綠豆的農藝性狀及其相關性分析

參試綠豆品種的500粒重、株高、主莖分枝數、主莖節數、單株莢數、單莢粒數和莢長差異均達到了顯著水平（表3）。表明不同品種的農藝性狀存在較大差異。

參試綠豆品種的株高為68.47～110.53 cm，其中，鑫綠1號、吉綠3號、洮綠218、科綠1號和吉綠6號的株高超過了100 cm，可以實現機械化采收。白綠9號、綠豆522、大鸚哥綠935、BL98519-3-1、吉綠4號、吉綠5號、吉綠7號、蒙清綠豆和大民綠豆的株高為90～100 cm，具有實現機械化采收的潛力。

參試綠豆品種的500粒重為22.93～37.22 g，主莖分枝數為1.45～4.55個，主莖節數為7.45～11.78節，單株莢數為11.44～35.78個，單莢粒數為8.27～11.40粒，莢長為6.61～12.44 cm，6項指標值均適中。

進一步對最高產量品種吉綠8號的農藝性狀進行分析發現，其500粒重（22.93 g）和莢長（6.61 cm）為所有參試品種最低，主莖分枝數（4.55個）和單株莢數（35.78個）為所有參試品種最高，且單株莢數顯著＞其他品種，表明吉綠8號高產的主要原因是結莢數量多。高產品種BL13-637、BL13-645、BL13-653、JL2012-15、白綠12號和BL13-667的株高較低，僅70 cm左右，生產上可以通過增加種植密度來挖掘其高產潛力。

對參試綠豆品種主要農藝性狀之間的相關性進行分析，結果（表4）顯示，產量、收獲指數和單株莢數兩兩之間呈極顯著正相關；500粒重、株高和主莖節數兩兩之間呈極顯著正相關；單株莢數、主莖節數和主莖分枝數兩兩之間呈極顯著正相關；主莖節數、單株莢數和單莢粒數兩兩之間呈極顯著正相關；莢長與單莢粒數、株高、主莖節數和500粒重呈極顯著正相關，與產量呈顯著負相關；生物量與收獲指數、主莖節數和單株莢數呈極顯著負相關，與株高和單莢粒數呈顯著負相關。

表猿 參試綠豆品種的主要農藝性狀Table 3 The main agronomic traits of mungbean varieties tested

表4 參試綠豆品種主要農藝性狀之間的相關系數Table 4 The correlation coefficients of main agronomic traits of mungbean varieties tested

2.3 綠豆品種的聚類分析

根據產量和主要農藝性狀指標計算參試綠豆品種間的歐氏距離，采用平方Euclidean距離法進行聚類分析。由于500粒重和株高2項指標與產量、收獲指數、單株莢數均相關不顯著，因此在以篩選高產品種為目的的聚類分析時，可以不考慮這2項指標而予以剔除，以提高聚類分析的精準度。聚類分析結果（圖1）顯示，在歐式距離為10時，可將參試綠豆品種分為高、中、低產3組（表5）。

圖1 參試綠豆品種的聚類分析結果Fig.1 Cluster analysis of mungbean varieties tested

表5 參試綠豆品種的類群劃分Table 5 Grouping of the tested mungbean varieties according to cluster analysis result

進一步對不同類群的綠豆產量進行分析，結果（圖2）顯示，高產組品種的平均產量和中產組品種的平均產量均顯著高于低產組品種，但中產組與高產組之間差異不顯著。其中，高產組品種與表2中A組品種基本一致，其平均生物量顯著低于低產組品種（圖3），平均收獲指數和平均主莖分枝數顯著高于低產組品種（圖4和5），平均主莖節數、平均單株莢數、平均單莢粒數和平均莢長均適中（圖6～9）。

圖2 不同產量類群綠豆的產量比較Fig.2 Comparison of yield of mungbean from different yield groups

圖3 不同產量類群綠豆的生物量比較Fig.3 Comparison of biomass yield of mungbean from different yield groups

圖4 不同產量類群綠豆的收獲指數比較Fig.4 Comparison of harvest index of mungbean from different yield groups

圖5 不同產量類群綠豆的主莖分枝數比較Fig.5 Comparison of main stem branches number of mungbean from different yield groups

圖6 不同產量類群綠豆的主莖節數比較Fig.6 Comparison of main stalk pitch number of mungbean from different yield groups

圖7 不同產量類群綠豆的單株莢數比較Fig.7 Comparison of pods per plant of mungbean from different yield groups

圖8 不同產量類群綠豆的單莢粒數比較Fig.8 Comparison of grain number per pod of mungbean from different yield groups

圖9 不同產量類群綠豆的莢長比較Fig.9 Comparison of pod length of mungbean from different yield groups

3 結論與討論

本研究結果表明，通過聚類分析得到的高產組綠豆品種與經過多重比較得到的高產組品種基本一致。聚類分析結果顯示，高產組綠豆品種有白綠11號、白綠13號、綠豆522、大鸚哥綠935、大鸚哥綠985、JL2012-15、BL13-615、BL13-637、BL13-645、BL13-653、BL13-667、吉綠3號、吉綠4號、洮綠218、中綠1號和蒙清綠豆，其平均產量為1563.39kg/hm2，最高產量為1 912.20kg/hm2，且具有主莖分枝數多，主莖節數、單株莢數、單莢粒數、莢長均適中的高產特性。本研究中，實際測產中產量最高的吉綠8號，在經聚類分析時被分入中產組，原因可能與其500粒重、單莢粒數、莢長等農藝性狀均顯著低于其他品種有關。

前人研究表明，當前河北省主推綠豆品種有保綠942[32]、冀綠7號[33]和冀綠10號[34]，這些品種夏播區域試驗的平均產量在1 519.5～1 696.00 kg/hm2。本研究結果顯示，與目前河北省主推綠豆品種相比，篩選到的適宜黑龍港地區種植的高產組綠豆品種具有較大的增產潛力，可以作為高產品種在黑龍港地區推廣種植。主莖分枝數多、結莢集中是綠豆的高產特性之一[35]，本研究篩選得到的高產組綠豆品種的品種特性與之相符。今后，可將提高主莖分枝數、促進結莢集中作為綠豆高產育種的目標之一。

黑龍港地區屬于華北平原上極度缺水的地區，地下水超采現象嚴重，水資源缺乏是制約當地農業發展的主要因素之一。白綠及BL 13系列綠豆品種具有較強的耐旱性[36，37]，所以，在黑龍港地區擴大綠豆栽培面積，可能會減少農業耗水量，有助于緩解黑龍港地區缺水的現狀。綠豆具有較高的營養價值，但是不同綠豆品種的營養價值差異較大，因此，今后應針對不同綠豆品種的品質和營養價值，以及黑龍港地區種植綠豆的節水效應進行深入研究。在黑龍港地區引入綠豆品種，可以實現豆科作物與禾本科作物輪作，增加農田種植模式的多樣性，但是近年來全球氣候變化加劇，因此，在保證產量的前提下，選育不同抗逆性狀的綠豆品種很有必要。