基于灰色关联评价的普通菜豆农艺性状对其产量的影响

余莉等

摘 要：为解决食用豆类高效育种与栽培问题，以普通菜豆为试验材料，采用灰色关联评价方法对黔西北主产地区的10个品种进行研究。结果显示，普通菜豆不同性状与产量的关联度大小为：X1（株高）>X4（单株荚数）>X2（主茎节数）>X10（果实成长期）>X8（生育期）>X7（百粒重）>X9（开花期）>X5（荚长）>X6（单株粒数）>X3（主茎分支）。提出了在育种研究中结合相关农艺性状的主次关系选育出适合本地区的高产普通菜豆品种的建议。

关键词：普通菜豆；产量性状；灰色关联分析

中图分类号：S-3 文献标志码：A 论文编号：2014-0376

Abstract： To solve efficient breeding and cultivation problem of edible beans， using kidney beans as trial materials， we studied on ten varieties with grey correlation evaluation method in the main producing areas of northwest Guizhou. The results showed that correlation of different agronomic characters and yields were： X1 （plant height）> X4（pods per plant）> X2（node numbers of main stem）> X10（fruit growth stage）> X8（growth period）> X7（100-seed weight）> X9（blooming stage）> X5（pod length）> X6（seeds number per plant）> X3（branch number of main stem）. Proposed that： in breeding research， according the major and minor relationship of related agronomic characters we can breed high-yield varieties of kidney beans in northwest Guizhou.

Key words： Kidney Beans； Yield Trait； Gray-relation Analysis

0 引言

普通菜豆（Phaseolus vulgaris L.）属豆科蝶形花亚科菜豆属食用豆类，又名芸豆、四季豆，原产于美洲，15世纪中国直接从美洲引进栽培[1]。普通菜豆是十分重要的植物蛋白源，是调节人类膳食结构的良好食品，因其味甘平、性温，具有温中下气、利肠胃、止呃逆、益肾补元气等功用，是一滋补食疗佳品，还是一种难得的高钾、高镁、低钠食品，尤其适合心脏病、动脉硬化、高血脂、低血钾症和忌盐患者食用，对其进行相关研究很有必要。普通菜豆适宜在温带和热带高海拔地区种植，比较耐寒，忌高温，生长发育要求无霜期120天以上地区，最适宜的发芽温度为20～25℃，适宜生长温度为18～20℃，高于30℃或低于15℃时授粉结实困难[2]。贵州是全国普通菜豆主产区之一，全省均有分布，主要集中在黔中、黔西北地区。在不同地区的地理环境下对普通菜豆的选育有着统一的共同点，就是筛选出适合本地区生长的抗病高产普通菜豆品种，因此，高产优质的育种一直是普通菜豆育种工作的主要目标。在育种工作中，通过各品种之间的田间栽培和杂交试验，选育出优质高产的普通菜豆品种具有一定盲目性，给育种研究工作增加了大量的工作量，如果在育种研究中，能够根据不同品种间存在的优势关系进行组合选育，将会给育种研究减少工作量，也给育种研究提供科学的依据。其中，采用灰色系统理论中的灰色关联分析法，分析农业生产中农作物不同农艺性状与产量之间存在的关系是目前运用较广的一种科学分析方法[3]，此方法应用在很多农业生产实践中，其中王立秋和吴敏生[4-5]分别对玉米性状关联分析的研究，刘辉和李玉发等[6-8]分别分析了小麦产量和主要性状之间的主次关系，徐淑霞等和张君等[11-12]分别分析了大豆产量和主要性状之间的关系，王英杰等[13]分析了沈阳芸豆产量和主要性状之间的关系。笔者对2011—2012年贵州黔西北地区10个普通菜豆品种进行田间试验，采用灰色关联分析法，分析产量与各主要性状之间潜在的隐藏关系，完善各性状对芸豆产量影响的主次关系，为筛选出适合本地区的普通菜豆品种提供科学的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验地点为贵州省大方县文阁乡，北纬27°12′128″，东经105°27′166″，海拔1460 m，年平均温度19.85℃，平均降水量4.41 mm/d，平均日照：3.66 h/d。土地平整、细碎、蔬松，黄壤土质，肥力中等，前作玉米，冬季炕冬，播种前土地实行一犁一耙，拣除残桩杂草，于2012年4月19播种。

1.2 试验材料

试验采用10个普通菜豆品种试验资料为研究对象（表1）。

1.3 试验方法

采用随机排列，3次重复，小区行长5 m，4行区，行距0.4 m，穴距0.5 m，每行10穴，双株留苗。种植密度为10万株/hm2。试验地四周设保护行，小区间不设走道，四周走道宽0.8 m，收中间2行计产。

1.4 分析方法

分析方法采用灰色系统中的关联度分析法[14]。

1.4.1 确定母序列和子序列 根据灰色系统理论将10个芸豆品种的11个性状作为一个矩阵系统，每一个试验品种视为系统的一个变量，设定产量为母序列{X0}，其余性状为子序列{Xi}（株高X1、主茎节数X2、主茎分支X3、单株荚数X4、荚长X5、单株粒数X6、百粒重X7、生育期X8、开花期X9、果实成长期X10）。

1.4.2 原始数据变换 由于系统中各因数的量纲（单位）不一致。因此，对原始数据需要消除量纲（或单位），转换为可比较的数据序列。此处采用式（1）进行标准化变换。

2 结果与分析

2.1 数据标准化

根据统计序列的单位不一致，所以对原始数据作标准化处理，标准化处理后的结果见表2。

2.2 灰色关联度的计算

通过表2数据求母序列{X0}与子序列{Xi}的绝对差值见表3。

2.3 绝对差值及灰色关联度

利用表3数据求参考母序列X0与子序列Xi的绝对差值见表4，产量与不同性状的关联度及位序见表5。

通过表5显示，参试的10个性状中，株高对产量的影响最大，其次是单荚粒数，再次是主茎节数，结合实践工作，一般来说，豆苗的高度和主茎节数往往决定豆荚的质量和数量，豆苗越高，在空间效应上越具优势，使主茎叶片能更充分地利用光能，豆粒往往很饱满，而主茎节数侧决定豆荚的数量，节数越多，结荚就越多，豆苗的结荚数量往往也就越多，在此基础之上，每个豆荚的豆粒数越多，产量也就越高。这也表现出在矮生豆类中，豆苗的高度往往对其产量的潜在影响具有重要作用。最终的产量是豆苗整个生产期最后积累，所以，对豆苗整个生长期的每个关键时期进行分析十分必要，在此，笔者把果实的成长期、开花期和整个生育期列入分析，结果表明，果实成长期和生育期对产量的影响要比百粒重大，这暗示出在育种的实践工作中，对其在不同地区进行种植的豆苗，要充分考虑“基因+环境”的重要性，在进行分析的10个性状中，荚长、单株粒数和主茎分支对其产量的影响相对较小。

3 结论

在进行分析的10个性状中，除产量外，其余9个性状笔者根据其不同的特征归纳为3个类别，第1个类别为苗体，包括株高、主茎节数和主茎分支；第2个类别为荚体，包括单株荚数、荚长、单株粒数和百粒重；第3个类别生长体，包括生育期、开花期和果实成长期。整体而言，苗体的平均关联度为0.4607，荚体的平均关联度为0.4120，生长体的平均关联度为0.4150，可以看出，苗体对产量潜在的影响最大，其次是生长体，最后是荚体。通过分析，笔者得出3个结论：（1）植株是关联产量的第一要素。植株是进行营养吸收和光合作用的载体，所以植株的茂盛程度，往往决定产量高低的重要因素；（2）生长期是育种的重要环节；植株最后产量还得需要有一个健康的生长过程，同时也是每一个生长过程的逐渐积累，对于生长期较长的品种而言，其产量往往越高，充分利用生长过程中的各不同时期进行针对性育种选择，往往能得出逆季节性生长或不同时期的市场优势品种；（3）豆荚是产量的良好保证。所谓产量也就是籽粒的产量，而豆荚是籽粒在豆苗上生长发育的场所，豆荚的数量将直接影响籽粒的数量，所以，豆荚的好坏往往决定籽粒的好坏。

4 讨论

本研究结果与王英杰[14]在沈阳做的试验结果相比较，关联度排在前2位的相一致，在沈阳试验中关联度排在第3位的是百粒重，在本试验中，增加了果实成长期、单株粒数和开花期3个性状进行灰色关联度分析，甚至得出果实成长期对产量的影响要比百粒重要大，并超过生育期。除此以外，笔者把不同的小性状根据不同的特征进行归纳总结，把很多小性状提升到更加简化和直观的层面，反映出植株整体不同部分对产量的潜在影响程度，这样使得一些在同一类别中不重要的因素归类到大类别中，在实践工作中排出细枝末节使得育种工作较为明确。

参考文献

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[14] Tang Q-Y， Zhang. Data Processing System （DPS） software with experimental design， statistical analysis and data mining developed for use in entomological research[J]. Insect Science，2013，20（2）：254-260.