夏播绿豆抗倒性分析及机收品种筛选

2019-04-06王乐政华方静曹鹏鹏田艺心高凤菊任自超王士岭

山东农业科学 2019年2期

关键词：机收

王乐政华方静曹鹏鹏田艺心高凤菊任自超王士岭

摘要：为明确夏播绿豆不同品种（系）的抗倒伏能力，筛选适宜机械化收获的绿豆品种，以适宜鲁西北地区夏播种植的绿豆新品种（系）为材料，利用成熟期绿豆植株地上部和地下部性状的测定值，建构起4类不同的抗倒指数。结果表明，实际倒伏程度与抗倒指数呈极显著负相关，尤其与多因子抗倒指数 [（根鲜重×茎秆强度）/（株高×地上部鲜重×分枝数）×100]相关性最为密切，以此作为综合指标来评价材料的抗倒性发现，德绿0518和苏抗2号抗倒伏能力较强。进而采用灰色综合评判法对机收绿豆品种的优劣进行多目标综合评判，显示：绿豆14、德绿0518、绿豆16和LPX08灰色综合评判值较高，田间表现抗倒性强或中等，产量及构成性状较好，适宜作为机收品种应用。该研究可为绿豆高产栽培、机械化收获和抗倒品种选育提供参考。

关键词：绿豆品种;抗倒指数;机收;灰色综合评判

中图分类号：S522.01文献标识号：A文章编号：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、适播期长、适应性广等特点，并有固氮养地能力，是禾谷类作物、薯类作物的良好前茬，在农业种植结构调整和优质高效农业发展中具有不可替代的作用[1]。鲁西北地区是我国主要粮食产区，绿豆等杂粮作物零星种植，随着农业种植业结构调整，绿豆种植面积有逐年增加趋势[2]。受种植习惯和传统作业方式的限制，绿豆多种植在贫瘠土壤上，管理粗放，投入较少，播种、中耕除草、采摘全部由人工完成，劳动强度大，产量和效益极低[3]，加之不同年份、不同季节价格波动较大，使得农民无所适从，绿豆种植处于盲目状态[4]，所有这些因素极大地制约了绿豆产业的发展。因此，当前绿豆生产对高效实用的机械化收获技术有着迫切需求[5]。生产中，植株倒伏是制约绿豆高产和优质的主要因素之一，严重影响绿豆产量和机械化收获。目前，针对绿豆植株抗倒伏性研究还比较少，缺乏适宜机械化收获的绿豆品种。对此，本研究以适宜鲁西北地区夏播种植的绿豆新品种（系）为材料，分析不同品种（系）的抗倒伏能力，针对机收要求，考察各品种（系）的相关性状和产量表现，采用多目标综合评判方法，合理地评价品种（系）的优劣，旨在为绿豆高产栽培、机械化收获和抗倒品种选育提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

参试材料共18个，其中品种3个，稳定品系15个，以下统称品种。其名称及来源见表1。

1.2试验地概况

试验于2018年在德州市农业科学研究院现代农业科技园试验基地进行。土壤为褐土，0～20 cm耕层土壤容重为1.38 g/cm3，pH值7.87，含盐量0.10%，有机质含量12.2 g/kg，全氮1.308 g/kg，速效磷57.11 mg/kg，速效钾102.57 mg/kg。试验地前茬作物为冬小麦，麦收后秸秆还田。依据当地生产管理水平进行生育期内的田间管理，各小区田间操作保持一致。

1.3试验设计

试验采用随机区组设计，重复3次。小区面积10 m2。4行区，行长5 m，行距0.5 m，株距0.17 m，12.0万株/hm2。重复间设1 m走道，四周设保护行。

1.4测定项目与方法

产量：成熟期对试验小区全部收获分别计产，折合成单位面积产量（kg/hm2）。

考种：成熟期收获前取各小区中间两行任一行连续10株，进行室内考种，调查株高（cm）、茎粗（mm）、主茎节数（节）、底节长度（cm）、分枝数（个）、第一分枝位（节）、单株荚数（个）、单株粒重（g）和百粒重（g）等。

地上部鲜重和根鲜重：考种植株（10株）子叶节上部的鲜生物量为地上部鲜重（g），子叶节下部的鲜生物量为根鲜重（g）。

茎秆强度：以植株茎秆的最大抗折力作为衡量茎秆机械强度的标准。用数字茎秆强度仪（YYD-1型，浙江托普仪器有限公司）进行测定。取考种植株（10株）主茎子叶节上10 cm茎秆分别放于支撑架凹槽内，两支撑点的距离为5 cm，然后缓慢向下压，直到茎秆折断为止，此时读出的数值即为茎秆强度（N/茎）。

抗倒伏性：成熟期根据绿豆植株的田间倾斜程度和倾斜植株的比例判定抗倒伏性级别，分为强（30%以内植株倾斜、倾斜角30°以内，为1级）、中（30%～70%植株倾斜、倾斜角70°以内，为2级）、弱（70%以上植株倾斜，倾斜角70°以上，为3级）3个级别。

叶面积和叶型指数：于盛花期取每个小区中间行生长正常的单株10株，测量每株主茎中部最大三出复叶中间小叶的叶面积（cm2）和叶型指数（叶长宽比），用叶面积测定仪（YMJ-C型，浙江托普仪器有限公司）进行测定。

1.5数据处理

用Microsoft Excel进行数据整理计算，DPS软件进行数据分析，5%差异水平新复极差法标定。

2结果与分析

2.1不同绿豆品种产量及其构成因素分析

由表2可以看出，夏播绿豆不同品种间产量差异显著。其中绿豆13、绿豆14产量较高，分别为2 727.2 kg/hm2和2 628.5 kg/hm2，其次是冀绿0616 和LPX08，L5727和苏抗2号则相对较低，分别为1 891.9 kg/hm2和1 610.7 kg/hm2。不同绿豆品种单株荚数以绿豆16、绿豆14和 LPX08较高，单株粒重以绿豆6、LPX08、绿豆14、绿豆11、绿豆16 和LD06较高，百粒重以苏抗2号最高，品种间产量构成因素性状差异显著。从不同绿豆品种产量及产量构成因素总体来看，绿豆14和LPX08的产量、单株荚数、单株粒重和百粒重均较高，表现突出。

2.2不同绿豆品种的抗倒指数及其构成因子

参照文献[6]的方法，于成熟期测定植株地上部和地下部相关性状，并根据测定的性状值设计4类不同的抗倒指数，即：抗倒指数1=茎秆强度/（株高×地上部鲜重）×100;抗倒指数2=茎秆强度/（株高×地上部鲜重×分枝数）×100;抗倒指数3=（根鲜重×茎秆强度）/（株高×地上部鲜重）×100;抗倒指数4=（根鲜重×茎秆强度）/（株高×地上部鲜重×分枝数）×100。前两类指数未包括根系性状，第3类指数未包括分枝数，第4类指数则包括了根鲜重、茎秆强度、株高、地上部鲜重和分枝数。将各类抗倒指数及构成因子分别与实际倒伏程度（倒伏级数）进行相关分析，结果表明株高、分枝数与实际倒伏程度呈极显著正相关，而各类抗倒指数与实际倒伏程度呈极显著负相关（表3），即株高越高、分枝数越多，实际倒伏程度就越大;抗倒指数越大，实际倒伏程度就越小。其中，以多因子抗倒指数4与实际倒伏程度的相关性最为密切（r=-0.8910**），表明该试验条件下以多因子抗倒指数4作为综合指标评价品种的抗倒性具有较高准确性。

试验以抗倒指数4为指标进一步分析18个供试品种的抗倒性。结果（表3）表明，抗倒指数最小值为2.854，最大值为17.206;依抗倒指数大小可将供试品种划分为高、中、低3组，即抗倒指数高（﹥10）的品种2个，抗倒指数低（﹤7）的品种9个，抗倒指数居中（7.103～9.470）的品种7个。抗倒指数高的2个品种（德绿0518、苏抗2号）表现倒伏级数低（均为1级），说明指数较高品种的抗倒伏能力较强;抗倒指数较低（2.854～6.912）的9个品种，田间表现倒伏级数高（均为3级），说明这些抗倒指数低的品种抗倒伏能力较弱;抗倒伏指数处于中间水平的7个品种，田间表现为2级倒伏，即抗倒伏性中等。

2.3机收绿豆品种的综合评判

采用灰色综合评判方法进行多目标综合评判機收绿豆品种的优劣[7，8]。选择产量（x 1）、单株荚数（x 2）、单株粒重（x 3）、百粒重（x 4）、茎粗（x 5）、主茎节数（x 6）、底节长度（x 7）、第一分枝位（x 8）、叶面积（x 9）、叶型指数（x 10）、抗倒指数（x 11）、倒伏级数（x 12）共12个主要性状为评判指标，并确定性状最优值（表4）。

该试验条件下，产量、单株荚数、单株粒重、百粒重、茎粗、主茎节数、底节长度、第一分枝位、叶型指数、抗倒指数以越大越好，采用上限效果测度;叶面积以适中为好，采用适中效果测度;倒伏级数以越小越好，采用下限效果测度。

上限性状测度值公式：

x i1′（k） = xi（k）/maxxi（k）;

适中性状测度值公式：

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

下限性状测度值公式：

x i3′（k） =minxi（k）/xi（k）。

式中xi（k）表示第k个品种第i个性状观察值;x i0（k）表示第k个品种第i个性状的适中值;maxxi（k）表示第i个性状在所有品种中的最大值;minxi（k）则表示第i个性状在所有品种中的最小值。计算各品种性状序列值与最优序列值的关联系数（r i0k），利用灰色关联度法通过计算各性状对绿豆产量的关联系数，用每一性状的关联系数占关联系数总和的比值来确定各性状的权重值（Wi），求出各品种灰色综合评判值（G（k） =∑r i0k Wi），见表5。

根据灰色综合评判原理，评判值越大，品种的综合性状越优良。由表5可以看出，绿豆14、德绿0518、绿豆16和LPX08灰色综合评判值较高，分别为0.7243、0.7237、0.7184和0.7175，列参试品种的前4位，田间表现抗倒性强或中等，产量及构成性状较好，适宜作为机收品种应用。

3讨论与结论

作物倒伏不仅会引起一定程度的产量损失和品质下降，也会直接影响其机械收获的适应性，植株倒伏越轻越有利于机械化收获[9]。目前国内外对作物倒伏性状的评价和鉴定主要采用田间直观评价方法，依据植株的倾斜程度或倒伏株率划分倒伏级别[10，11]，评价结果直观、真实，方法简便，但受制于作物生长期间的气候条件，如果试验材料全部未发生倒伏时，就难以对品种抗倒性进行科学评价。前人以植株地上部和地下部重量、茎秆强度、株高及分枝数等因子组成综合指标——抗倒指数来评价大豆根倒伏抗性，其与大豆种质的实际倒伏程度具有较高的一致性，能正确反映大豆种质之间抗倒伏能力的差异[6]。本研究以绿豆成熟期测定的植株地上部和地下部性状值建构起4类不同的抗倒指数，结果以多因子抗倒指数4与实际倒伏程度的相关性最为密切（r=-0.8910**），18个品种中以德绿0518、苏抗2号抗倒指数较高（分别为17.206、13.212），即具有较强的抗倒伏能力，这与其田间表现倒伏级数低（均为1级）相一致，说明以此作为综合指标来评价品种的抗倒性具有较高的准确性。

适合机收的品种除具有高产、稳产的优良性状外，根据作物自身的生育特点还应具有适合机收的相关性状。有研究指出，大豆适合机收品种的要求为：直立生长，有限结荚，倒伏程度低，不裂荚，结荚高度高[12];选用前期籽粒灌浆速率快、后期脱水速率快的玉米品种，是适应目前玉米机收且高产优质的有效途径[13];还有研究认为，玉米茎秆抗折力、压碎强度和穿刺强度与机收指标之间存在密切关系，生产上可以通过测定茎秆的力学指标，特别是穿刺强度用作机械化收获质量的判定指标[14]。为了适应机械化作业，绿豆品种筛选的目标为：首先茎秆直立抗倒，荚位高度在20 cm以上，成熟性相对集中一致，其次株型紧凑、分枝少、生长势不太强、叶片大小适中[5]。

从以上研究可以看出，影响机收质量的品种性状较多，在适合机收品种的鉴定筛选中，采用多目标综合评判，合理地评价品种的优劣，更有利于目标品种的正确选择。本研究以绿豆品种的12个主要性状为评判指标，采用灰色综合评判方法进行多目标综合评判机收绿豆品种的优劣，综合评判值越大，品种的综合性状越优良。其中，品系绿豆14、德绿0518、绿豆16和LPX08灰色综合评判值较高，田间表现抗倒性强或中等，产量及构成性状较好，适宜作为机收品种应用。需要指出的是，除品种的遗传性状影响机收质量外，种植密度、肥水条件、化学调控等栽培措施对机收品种性状的影响还有待进一步研究。

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