黑龙港低平原地区绿豆高产品种筛选

王上，郑瑛，杨国威，聂江文，冯喜梅，王希全，曾昭海*

（1.中国农业大学农学院，北京 100193；2.常德市农业农村局，湖南 常德 415000）

黑龙港低平原地区地处我国重要的粮食生产基地——华北平原的中东部[1]，该区传统的农业种植模式主要是冬小麦-夏玉米一年两熟制。近年来，由于种植模式过于单一，加上其他因素的影响，导致该区出现了一系列水、肥资源问题，如水资源匮乏、土壤质量下降、农田生态环境恶化、农业生产成本增加等[2～5]。因此，应在黑龙港地区探索丰富多样的种植制度，以解决水肥资源恶化的问题，实现黑龙港平原地区农业的可持续发展。

绿豆 （Vigna radiata L.） 属于豆科 （Leguminosae）蝶形花亚科（Papilionaceae）菜豆族（Phaseoleae）豇豆属（Vigna），富含蛋白质和各种矿质元素，具有增强食欲、降血脂、抗菌和清热解毒等作用，是一种重要的医食两用作物，也是河北省主要种植的食用类豆科作物之一[6，7]。绿豆适应性广，生育期短，播期弹性大，具有固氮养地的作用，且属于抗旱 作 物[8，9]， 可 以 搭 配夏 玉 米 种 植[10，11]， 即 春 绿 豆-夏玉米，作为华北平原一种新的豆禾轮作模式。冯喜梅等[12]和段会军等[13]筛选了适宜华北平原种植的大豆品种；姜瑶等[14]筛选了适宜黑龙港低平原地区直播种植的花生品种；刘振兴等[15]和章淑艳等[16]筛选了适宜华北平原地区种植的红小豆品种，并开展了施肥对小豆生长及养分利用的研究。但截至目前，有关适宜黑龙港地区种植的绿豆品种筛选及其高产特性分析的研究尚未见报道。

豆科作物与禾本科作物轮作是我国传统农业的精华，也是实现农业可持续发展的重要途径之一，对于减少农业生产对化学氮肥和农药的依赖、保护农田生物多样性、提高资源利用效率具有重要意义[17]。前人研究表明，在没有水分亏缺的条件下，华北平原传统冬小麦-夏玉米模式生产的年均耗水量为876 mm[18]，超过了当地的年均降水量（487 mm）[19]；夏玉米季的化肥氮素投入量约为263 kg/hm2[20]，是绿豆获得最优产量氮素投入量（约84 kg/hm2）[21]的3倍以上。张凯等[22～24]研究发现，在华北平原采用冬小麦-夏花生轮作模式替代传统的冬小麦-夏玉米轮作模式，可降低每年的地下水足迹。周岚等[25，26]研究发现，玉米-大豆轮作可以减少玉米对化学氮肥的依赖。此外，还有一些学者探讨了两年三熟豆禾轮作模式如冬小麦-夏玉米-春花生、冬小麦-夏玉米-春大豆等[27～30]的节水效应。但是截至目前，有关黑龙港地区推广的春绿豆-夏玉米轮作模式报道较少。因此，中国农业大学科研人员在中国农业大学吴桥实验站引进32份绿豆资源进行品种筛选试验，以期筛选出适宜当地种植的高产绿豆品种，并明确绿豆的高产特性，为黑龙港低平原地区构建多样化轮作种植模式提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2015年在中国农业大学吴桥实验站前李村实验基地 （东经 116°37′，北纬 37°41′） 进行。试验区域年均气温12.6℃，全年≥0℃积温4 862.9℃，年均降水量562 mm。试验地土壤为沙壤土，肥力优，前茬作物为冬小麦，0～20 cm耕层土壤基础养分含量为全氮0.98 g/kg、碱解氮65.2 mg/kg、有效磷124.9 mg/kg、速效钾15.3 mg/kg、有机质14.5 g/kg。

1.2 试验材料

试验绿豆品种为白绿6号、白绿8号、白绿9号、白绿10号、白绿11号、白绿12号、白绿13号、绿豆522、大鹦哥绿925、大鹦哥绿935、大鹦哥绿985、JL2012-15、BL98519-3-1、BL13-615、BL13-635、BL13-637、BL13-645、BL13-653、BL13-667、BL13-693、吉绿3号、吉绿4号、吉绿5号、吉绿6号、吉绿7号、吉绿8号、洮绿218、中绿1号、科绿1号、鑫绿1号、蒙清绿豆、大民绿豆，共32个，由选育单位提供或自市场购买。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 试验设32个品种处理。每小区种植1个品种，小区面积14 m2（4.0 m×3.5 m），完全随机区组排列，3次重复。绿豆播种前，基施磷酸二铵375 kg/hm2、硫酸钾 300 kg/hm2和尿素 225 kg/hm2。6月21日人工开沟点播绿豆，行距40cm，穴距12cm，播种量3粒/穴；7月13日间苗，留苗1株/穴；9月15日收获。绿豆其他栽培管理措施同当地常规。

1.3.2 测定项目与方法 收获前，观察各绿豆品种的感病性状[31]；每小区选长势均匀一致的植株10株，测定收获指数、株高、主茎节数、主茎分枝数、荚长、单株荚数、单荚粒数，荚果晒干放入室内平衡10 d后测定500粒重。田间取3 m单行收获，脱粒风干后至恒重，测定产量。

1.3.3 数据处理与分析 利用Microsoft Excel 2016软件进行数据处理；利用SPSS Statistics 21.0软件进行数据的多重比较、相关性分析和聚类分析；利用Origin 2017软件做图。

2 结果与分析

2.1 绿豆的产量及品种特性

9月15日收获时，所有参试绿豆品种均正常成熟。参试品种的成熟期基本一致，生育期86 d，均适合在黑龙港低平原地区前茬冬小麦收获后播种。调查结果显示，感病性除白绿13号为重，白绿12号和JL2012-15为中等外，其他品种均较轻（表1）。

参试绿豆品种的产量为901.56～1 913.34 kg/hm2，品种之间差异较大。其中，吉绿8号产量最高，BL13-693产量最低，但是吉绿8号仅与BL13-635和BL13-693差异达到了显著水平（P＜0.05）。根据产量多重比较结果，可以将参试绿豆品种分为3组（表2）。其中，A组包括30个品种，其平均产量最高，达到了1 523.41 kg/hm2，具有明显的高产优势。大部分绿豆品种产量差异不显著，与绿豆属于低产作物有关。

参试绿豆品种的收获指数为0.14～0.50，品种之间差异较大。其变化趋势与产量的变化趋势基本相同，高产品种大多为高收获指数品种。

表1 参试绿豆品种的产量、收获指数和感病性Table 1 The yield，harvest index and susceptibility to disease of different mungbean varieties

表2 不同绿豆品种的产量多重比较分组结果Table 2 Grouping of different mungbean varieties based on the multiple comparison of yield

2.2 绿豆的农艺性状及其相关性分析

参试绿豆品种的500粒重、株高、主茎分枝数、主茎节数、单株荚数、单荚粒数和荚长差异均达到了显著水平（表3）。表明不同品种的农艺性状存在较大差异。

参试绿豆品种的株高为68.47～110.53 cm，其中，鑫绿1号、吉绿3号、洮绿218、科绿1号和吉绿6号的株高超过了100 cm，可以实现机械化采收。白绿9号、绿豆522、大鹦哥绿935、BL98519-3-1、吉绿4号、吉绿5号、吉绿7号、蒙清绿豆和大民绿豆的株高为90～100 cm，具有实现机械化采收的潜力。

参试绿豆品种的500粒重为22.93～37.22 g，主茎分枝数为1.45～4.55个，主茎节数为7.45～11.78节，单株荚数为11.44～35.78个，单荚粒数为8.27～11.40粒，荚长为6.61～12.44 cm，6项指标值均适中。

进一步对最高产量品种吉绿8号的农艺性状进行分析发现，其500粒重（22.93 g）和荚长（6.61 cm）为所有参试品种最低，主茎分枝数（4.55个）和单株荚数（35.78个）为所有参试品种最高，且单株荚数显著＞其他品种，表明吉绿8号高产的主要原因是结荚数量多。高产品种BL13-637、BL13-645、BL13-653、JL2012-15、白绿12号和BL13-667的株高较低，仅70 cm左右，生产上可以通过增加种植密度来挖掘其高产潜力。

对参试绿豆品种主要农艺性状之间的相关性进行分析，结果（表4）显示，产量、收获指数和单株荚数两两之间呈极显著正相关；500粒重、株高和主茎节数两两之间呈极显著正相关；单株荚数、主茎节数和主茎分枝数两两之间呈极显著正相关；主茎节数、单株荚数和单荚粒数两两之间呈极显著正相关；荚长与单荚粒数、株高、主茎节数和500粒重呈极显著正相关，与产量呈显著负相关；生物量与收获指数、主茎节数和单株荚数呈极显著负相关，与株高和单荚粒数呈显著负相关。

表猿 参试绿豆品种的主要农艺性状Table 3 The main agronomic traits of mungbean varieties tested

表4 参试绿豆品种主要农艺性状之间的相关系数Table 4 The correlation coefficients of main agronomic traits of mungbean varieties tested

2.3 绿豆品种的聚类分析

根据产量和主要农艺性状指标计算参试绿豆品种间的欧氏距离，采用平方Euclidean距离法进行聚类分析。由于500粒重和株高2项指标与产量、收获指数、单株荚数均相关不显著，因此在以筛选高产品种为目的的聚类分析时，可以不考虑这2项指标而予以剔除，以提高聚类分析的精准度。聚类分析结果（图1）显示，在欧式距离为10时，可将参试绿豆品种分为高、中、低产3组（表5）。

图1 参试绿豆品种的聚类分析结果Fig.1 Cluster analysis of mungbean varieties tested

表5 参试绿豆品种的类群划分Table 5 Grouping of the tested mungbean varieties according to cluster analysis result

进一步对不同类群的绿豆产量进行分析，结果（图2）显示，高产组品种的平均产量和中产组品种的平均产量均显著高于低产组品种，但中产组与高产组之间差异不显著。其中，高产组品种与表2中A组品种基本一致，其平均生物量显著低于低产组品种（图3），平均收获指数和平均主茎分枝数显著高于低产组品种（图4和5），平均主茎节数、平均单株荚数、平均单荚粒数和平均荚长均适中（图6～9）。

图2 不同产量类群绿豆的产量比较Fig.2 Comparison of yield of mungbean from different yield groups

图3 不同产量类群绿豆的生物量比较Fig.3 Comparison of biomass yield of mungbean from different yield groups

图4 不同产量类群绿豆的收获指数比较Fig.4 Comparison of harvest index of mungbean from different yield groups

图5 不同产量类群绿豆的主茎分枝数比较Fig.5 Comparison of main stem branches number of mungbean from different yield groups

图6 不同产量类群绿豆的主茎节数比较Fig.6 Comparison of main stalk pitch number of mungbean from different yield groups

图7 不同产量类群绿豆的单株荚数比较Fig.7 Comparison of pods per plant of mungbean from different yield groups

图8 不同产量类群绿豆的单荚粒数比较Fig.8 Comparison of grain number per pod of mungbean from different yield groups

图9 不同产量类群绿豆的荚长比较Fig.9 Comparison of pod length of mungbean from different yield groups

3 结论与讨论

本研究结果表明，通过聚类分析得到的高产组绿豆品种与经过多重比较得到的高产组品种基本一致。聚类分析结果显示，高产组绿豆品种有白绿11号、白绿13号、绿豆522、大鹦哥绿935、大鹦哥绿985、JL2012-15、BL13-615、BL13-637、BL13-645、BL13-653、BL13-667、吉绿3号、吉绿4号、洮绿218、中绿1号和蒙清绿豆，其平均产量为1563.39kg/hm2，最高产量为1 912.20kg/hm2，且具有主茎分枝数多，主茎节数、单株荚数、单荚粒数、荚长均适中的高产特性。本研究中，实际测产中产量最高的吉绿8号，在经聚类分析时被分入中产组，原因可能与其500粒重、单荚粒数、荚长等农艺性状均显著低于其他品种有关。

前人研究表明，当前河北省主推绿豆品种有保绿942[32]、冀绿7号[33]和冀绿10号[34]，这些品种夏播区域试验的平均产量在1 519.5～1 696.00 kg/hm2。本研究结果显示，与目前河北省主推绿豆品种相比，筛选到的适宜黑龙港地区种植的高产组绿豆品种具有较大的增产潜力，可以作为高产品种在黑龙港地区推广种植。主茎分枝数多、结荚集中是绿豆的高产特性之一[35]，本研究筛选得到的高产组绿豆品种的品种特性与之相符。今后，可将提高主茎分枝数、促进结荚集中作为绿豆高产育种的目标之一。

黑龙港地区属于华北平原上极度缺水的地区，地下水超采现象严重，水资源缺乏是制约当地农业发展的主要因素之一。白绿及BL 13系列绿豆品种具有较强的耐旱性[36，37]，所以，在黑龙港地区扩大绿豆栽培面积，可能会减少农业耗水量，有助于缓解黑龙港地区缺水的现状。绿豆具有较高的营养价值，但是不同绿豆品种的营养价值差异较大，因此，今后应针对不同绿豆品种的品质和营养价值，以及黑龙港地区种植绿豆的节水效应进行深入研究。在黑龙港地区引入绿豆品种，可以实现豆科作物与禾本科作物轮作，增加农田种植模式的多样性，但是近年来全球气候变化加剧，因此，在保证产量的前提下，选育不同抗逆性状的绿豆品种很有必要。