任海龙 魏臻武 陈 祥 王小山 乔志宏
(1扬州大学动物科学与技术学院,江苏扬州 225009;2新疆农业科学院海南三亚农作物育种试验中心,海南三亚 572014)
金花菜主要农艺性状和产量关系的研究
任海龙1,2 魏臻武1* 陈 祥1 王小山1 乔志宏1
(1扬州大学动物科学与技术学院,江苏扬州 225009;2新疆农业科学院海南三亚农作物育种试验中心,海南三亚 572014)
为了分析金花菜产量构成因素及农艺性状和产量的关系,以来自金花菜主产区的7份金花菜为试材,采用方差分析、相关分析及灰色关联度分析法,对叶长、叶宽、株高、根长、分枝数、第1、2、3、4次收割产量和总产量等10个主要农艺性状进行分析和评价。结果表明,不同来源的金花菜在株高、分枝数、叶长、叶宽和收割产量上普遍存在差异。金花菜总产量与第2次收割产量呈极显著正相关,不同收割茬次间存在互补作用。金花菜的主要农艺性状对产量的影响以第2次收割产量最大,其后依次为株高、第3次收割产量、第1次收割产量、分枝数、叶长、叶宽、第4次收割产量、根长。
金花菜;产量;农艺性状;灰色关联度分析
金花菜(Medicago polymorpha L.)别名南苜蓿(徐驰 等,2007a)、秧草(曹德明 等,2012)、草头(惠苏丹,2008)等,是苜蓿属一年生草本植物,以其地上嫩茎和叶片作蔬菜(图1)。金花菜在我国有悠久的栽培历史(鄂有祥和张备,2013),侯祥川和李建新(1951)对金花菜的营养成分进行了测定,发现金花菜的蛋白质、钙、磷等含量远高于菠菜。近年来,随着人们对天然绿色食品的青睐,被视为田间野菜的金花菜受到前所未有的关注,其营养价值也被重新发现(赵廉 等,2002)。研究表明,每100 g金花菜嫩茎叶中含有蛋白质25.16 g、脂肪0.1 g、碳水化合物9.7 g、钙168 mg、磷64 mg、铁7.6 mg、胡萝卜素3.48 mg和VC、B1、B2、B12、VE、VK,还含有植物皂素、苜蓿酚、苜蓿素、大豆黄酮、瓜氨酸、刀豆酸和果胶酸等有益物质(徐驰 等,2007b;曹德明 等,2012;王华 等,2012)。除此之外,金花菜耐寒、抗旱、抗病虫害能力强,所以整个生长过程无需施化肥农药,是真正意义上的绿色食品(石庭山,2011)。金花菜可炒食、腌渍及拌面蒸食,味道鲜美,营养丰富(瞿廷广,2002),亦可加工制作成金花菜包子、金花菜汤圆、金花菜汁、杀青速冻保鲜金花菜等,日益受到消费者的喜爱和政府的重视(干光磊,2012)。
图1 金花菜
目前,金花菜已成为长江下游地区常见的时鲜蔬菜之一(干光磊,2012)。仅江苏省扬中市每年就有近667 hm2(1万亩)的栽培面积,其中包括200~333 hm2(3 000~5 000亩)设施金花菜。相比于其他作物,金花菜在产量形成因素等方面缺乏研究,本试验以7份不同来源的金花菜为试材,分析其主要农艺性状与产量之间的相互关系,以期为金花菜的高效栽培和新品种选育提供理论参考。
1.1 试验材料
供试7份金花菜材料来源于金花菜的主产区江苏、浙江、云南(表1),2013年10月至2014年5月在扬州大学扬子津校区试验地繁种纯化。
表1 供试金花菜材料及其来源
1.2 试验方法
1.2.1 试验设计 试验地位于江苏省扬中市绿野秧草专业合作社生产大棚内(E119°50′55″、N32°10′12″),海拔5 m,属亚热带季风气候区,年均气温15.1 ℃,年日照时长2 135 h。试验地为常年种植金花菜的生产田,地力均匀。采用人工撒播,小区面积5 m2,随机区组排列,3次重复。2014年10月12日播种,播种当日气温为:25 ℃/14 ℃(昼/夜),10 cm地温20 ℃左右。2015年1月8日、2月7日、2月26日和3月22日分4次进行收割,收割高度为地上部12 cm。田间管理措施:种植前,清理干净前茬作物残株;播种前15 d 每667 m2施腐熟农家肥1 500 kg,深翻10~15 cm,做畦,畦宽2 m,畦面高15 cm,畦面平整不积水。每次采收2 d后追肥45%三元复合肥(N-P-K为15-15-15)水溶液100 kg·hm-2。人工拔除杂草,以确保每次收割时田间没有杂草。金花菜耐旱不耐涝,在出苗阶段要保持土壤湿润,生长期间应保持适宜墒情,及时排灌水;其他管理与生产田一致。
1.2.2 农艺性状的测定 叶长、叶宽、株高、根长和分枝数的测定:第1次收割前,每个小区随机选取30株植株,每株选3组位于枝条顶端3~4轮的叶片用直尺测量叶长(从叶基部到叶尖,不含叶柄)、叶宽(叶片上与主脉垂直方向上的最宽处),株高为主茎基部到生长点的绝对高度,分枝数为茎基部的分枝个数(包括主茎),根长为茎基部到根尖生长点的距离。采用4YC-110型秧草收获机进行机械采收测产;以4次收割产量之和计为总产量。
1.2.3 数据处理 采用Excel 2003软件进行数据统计与计算,采用SAS 9.2软件进行方差分析,采用SPSS 17.0软件进行标准化处理和相关分析。
采用灰色关联度分析法分析各农艺性状与产量间的相关性:将金花菜的所有农艺性状视为1个灰色系统,叶长(X1)、叶宽(X2)、株高(X3)、根长(X4)、分枝数(X5)、第1次收割产量(X6)、第2次收割产量(X7)、第3次收割产量(X8)和第4次收割产量(X9)作为系统的比较数列,总产量(X0)作为参考数列。在进行灰色关联度分析时,首先要将各数据进行数据标准化处理;其次,根据公式△i(k)=︱Xi(k)-X0(k)︱求绝对差值(i=2,3,…,n);最后,求各比较数列与参考数列(总产量)间的关联系数(徐麟 等,2013),计算公式为:
2.1 不同材料间的农艺性状比较
从表2可以看出,7份金花菜材料的株高、分枝数和第1次收割产量在不同材料间差异较大,其次是叶长、叶宽和第4次收割产量,根长、第2、3次收割产量和总产量则差异不显著。7份金花菜材料的平均株高在8.79~14.27 cm之间,最高的江都是最矮的海安的1.6倍;而在分枝数上,只有海安的分枝数超过了3个,扬州和楚雄最少,均不到2个分枝;第1次收割产量是所有统计性状中差异最大的,最高的江都与最低的海安相差3倍多;在叶长和叶宽方面,温岭最大,海安最小,两者之间差异显著;海安和海门的第4次收割产量显著高于江都。
2.2 不同农艺性状间的相关性分析
相关系数反映了各农艺性状间的密切程度。从表3可以看出,叶长和叶宽呈极显著正相关,并且均与株高呈显著正相关,说明叶面积大的金花菜材料植株高度较高。第1次收割产量与株高呈显著正相关,与第4次收割产量呈显著负相关,说明株高越高,首次收割的产量就越高,却伴随着第4次收割产量的降低,使总产量上无显著差异。在总产量方面,总产量与第2次收割产量呈极显著正相关,说明第2次收割产量可作为衡量金花菜总体生产性能的重要指标之一。
表2 不同金花菜材料间的农艺性状比较
表3 不同农艺性状间的相关性分析
2.3 不同农艺性状与产量的灰色关联度分析
灰色关联度是关联度系数的算术平均值。根据灰色关联度分析原理,系统中各因子的重要性以关联度表示,关联度越大,则表示该因子越重要,即与参考数列的关系越密切;反之,关联度越小的因子与参考数列的关系越疏远。由表4可以看出,金花菜总产量与各农艺性状的关联度大小顺序为:第2次收割产量>株高>第3次收割产量>第1次收割产量>分枝数>叶长>叶宽>第4次收割产量>根长。说明金花菜生长中期的收割对其总产量的影响很大,株高对金花菜产量的形成也起到了不可忽视的作用。
表4 金花菜主要农艺性状与产量的灰色关联度分析
3.1 金花菜农艺性状的多样性
遗传多样性是植物育种和遗传改良的基础(陈立强和师尚礼,2015)。Graziano等(2010)对意大利西西里岛上自然分布的金花菜群体表型和农艺性状的调查结果表明,金花菜不同群体间存在显著的遗传变异。Paredes等(2002)对智利全境金花菜资源的多样性研究认为,金花菜的表型多样性要高于基因型的多态性。本试验对7份不同地区金花菜材料的农艺性状进行分析,发现金花菜材料在不同批次的收割产量、株高、分枝数、叶长和叶宽等性状上均表现出显著的差异,这还不包括荚果、种子等性状的调查,表明我国金花菜资源的表型变异也比较丰富。金花菜在我国江苏、浙江、安徽、江西、湖北、福建、云南、台湾、四川和上海等地均有分布(陈一吾和吴仁润,1987),地方资源十分丰富,可为今后的品种改良工作提供广泛的遗传基础。
3.2 金花菜产量构成因素分析
魏臻武等(2007)的研究认为,构成苜蓿产量的因素包括单株生物量、种植密度、收割期等,这些因素又可以划分为株高、叶片大小、分枝数、茎粗、节间数、茎叶比、适宜收割期、收割频次、留茬高度等。本试验结果表明,金花菜的产量受收割操作和株高的影响较大:在相同生产条件下,不同金花菜材料的总产量无显著差异,但在不同收割茬次间存在差异,说明金花菜在产量形成上具有一定互补作用,前期收割产量较低的材料,往往后期收割产量较高。灰色关联分析的结果表明,金花菜总产量与各农艺性状的关联度大小顺序为:第2次收割产量>株高>第3次收割产量>第1次收割产量>分枝数>叶长>叶宽>第4次收割产量>根长。说明中期收割产量和株高是影响金花菜总产量的重要指标。需要注意的是,设施栽培金花菜一个生长季可刈割6~8次,不同时期的价格有较大差别。金花菜的总产量并不是越高越好,还应结合不同茬次的价格进行综合考量。
相比快速发展的产业化进程,我国金花菜的遗传育种工作明显滞后,目前仍以地方乡土品种为主,缺乏优质、高产育成品种。引进品种往往表现出较差的适应性,因此贴近实际生产条件下的资源筛选被认为是行之有效的方法(Graziano et al.,2010)。本试验在大棚生产条件下,对金花菜主要农艺性状和产量的关系进行了探讨,以期为今后金花菜高产育种和栽培提供帮助。
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The Relationship between Major Agronomic Traits and Yield of Burr Medic(Medicago polymorpha L.)
REN Hai-long1,2,WEI Zhen-wu1*,CHEN Xiang1,WANG Xiao-shan1,QIAO Zhi-hong1
(1College of Animal Science & Technology,Yangzhou University,Yangzhou 225009,Jiangsu,China;2Hainan Center of Xinjiang Academy of Agricultural Sciences,Sanya 572014,Hainan,China)
In order to analyze the relationship between yield and main agronomic traits of burr medic (Medicago polymorpha L.),variance analysis,correlation analysis and grey relation analysis were carried out to evaluate the samples consist of 7 burr medic materials from the main producing areas. As the index,10 agronomic traits including leaf length,leaf width,plant height,root length,branch number,the first cutting,the second cutting,the third cutting,the fourth cutting yield and total yield were analyzed. The results showed that materials were different in plant height,branch number,leaf length,leaf width and cutting yields. The second cutting yield was significant positive correlation to total yield,and compensation existed in different cutting yields. Among the main agronomic traits of burr medic,the second cutting yield was the most important factor to the yield,followed by plant height,the third cutting yield,the first cutting yield,branch number,leaf width,leaf length,the fourth cutting yield and root length.
Burr medic(Medicago polymorpha L.);Yield;Agronomic trait;Grey relation analysis
任海龙,男,博士研究生,助理研究员,专业方向:金花菜遗传育种,E-mail:renhailong_2006@163.com
*通讯作者(Corresponding author):魏臻武,男,教授,博士生导师,专业方向:牧草遗传育种,E-mail:zhenwu_wei@hotmail.com
2016-10-22;接受日期:2016-11-29
江苏省科技支撑计划项目(BE2012340)
致谢:感谢扬中市绿野秧草专业合作社曹德明为本试验提供帮助