湖南秋季不同矮生豇豆品種評價及篩選

蔣萬 張忠武 黃琳 孫信成 李璐 段贊贊

摘 ? ?要：為探究不同矮生豇豆常見品種之間的差異，為選種、育種、豇豆品種更新換代提供數據參考，選取10個常見矮生豇豆品種，通過對品種性狀數據收集，運用顯著性差異分析、相關性分析、主成分分析、聚類分析、公因子得分法等方法，對不同矮生豇豆品種進行綜合評價與篩選。結果表明，在湖南省秋季栽培中，矮生豇豆品種生長期較短，從播種到采收總時長51 d左右。通過主成分分析可將15個農藝性狀指標降維至5個綜合因子，累積方差貢獻率為88.475%；依據聚類分析可分為5大類，分別是林豐長地白、玉抗無架豆、摘不敗、美國無架豆、其他品種。根據綜合評價得分情況，篩選出林豐長地白、玉抗無架豆、美國無架豆3個表現良好的品種，適合在湖南秋季栽培。研究結果對湖南省矮生豇豆選種育種、品種迭代以及國內矮生豇豆產業的發展具有一定的指導及參考價值。

關鍵詞：矮生豇豆；農藝性狀；綜合評價；品種篩選

中圖分類號：S643.4 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2024）05-142-09

Evaluation and screening of different dwarf cowpea （Vigna sinensis Endb） varieties in autumn in Hunan province

JIANG Wan1， ZHANG Zhongwu1， HUANG Lin1， SUN Xincheng1， LI Lu1， DUAN Zanzan2

（1. Changde Agriculture and Forestry Science Academy， Changde 415000， Hunan， China; 2. Changde Agriculture and Rural Bureau， Changde 415000， Hunan， China）

Abstract：In order to explore the differences among different common dwarf cowpea（Vigna sinensis Endb）varieties， and provide data reference for seed selection， breeding and variety replacement of cowpea， 10 common varieties of dwarf cowpea were studied through the collection of variety traits data， significance difference analysis， correlation analysis， principal component analysis and cluster analysis to comprehensively evaluate and screen different varieties of dwarf cowpea. The results showed that in the autumn cultivation of dwarf cowpea in Hunan province， the growth period was short， and the whole period from sowing to harvest was about 51 days. The principal component analysis indicated that the 15 agronomic traits indexes were reduced to 5 comprehensive factors， and the cumulative variance contribution rate was 88.475%. According to the cluster analysis， they were divided into 5 categories， Linfeng Changdibai， Yukang Wujiadou， Zhaibubai， Meiguo Wujiadou and other varieties， respectively. According to the comprehensive evaluation score， three varieties （Linfeng Changdiba， Yukang Wujiadou and Meiguo Wujiadou）with good performance were screened out and suitable for autumn cultivation in Hunan province. The results provided some certain guiding and reference value for dwarf cowpea seed selection and breeding in Hunan province and the development of dwarf cowpea industry in China.

Key words： Dwarf cowpea; Agronomic trait; Comprehensive evaluation; Variety screening

矮生豇豆（Vigna sinensis Endb），又稱無架（豇）豆、甜豆、地（豇）豆等，原產于非洲地區[1]，廣泛分布于熱帶、亞熱帶、溫帶地區[2]。我國福建地區自1985年從美國引進矮生豇豆品種后，在全國各地掀起了試種的熱潮，普遍反映較好。矮生豇豆是極具有潛力的菜用長豇豆類型，對比蔓生豇豆具有3個最主要的優點，其一是無需搭架，節省人工和材料，符合輕簡化栽培的概念；其二是矮生豇豆結莢期集中且莢條位置相對集中，相比蔓生豇豆的長季節開花結莢，更符合集約化生產的概念，更能適應機械化生產，特別是在農業人力資源缺少且成本高昂的今天，具有明顯的優勢；其三是抗病性與抗逆性表現優異，特別是在抗旱、抗熱、抗銹病等方面優勢明顯[3]。當然，矮生豇豆也存在不少的問題，如莢條較短且彎曲，不符合主流的消費習慣；花梗不夠長和粗[4]，導致在栽培的過程中出現豆莢拖地，影響豆莢的商品性；育種規模無法與蔓生豇豆媲美，可選品種少，且在品質、產量方面也不如蔓生豇豆。

關于矮生豇豆的研究大多集中在育種方面，通過多年的品種選育，得到了一批優異品種，如皖青512[5]、中豇1號[6]、矮蔓一號[7]、鄂豇豆7號[8]等。另有較大一部分關于矮生豇豆的研究集中在田間栽培經驗總結方面，李品漢[9]總結了美國無架豇豆的栽培技術，徐立功等[10]總結了輪作栽培技術，潘劍等[11]總結了間作栽培技術，葉巍等[12]總結了溫室種植技術等。關于矮生豇豆品種對比篩選的研究較少，其中有一部分是與蔓生豇豆同時開展比較，張忠武等[13]在開展長豇豆資源的相關性分析、主成分及聚類分析中涉及到了3個矮生豇豆品種。王佩芝等[14]在對230份豇豆資源進行綜合評價時，涉及37份矮生豇豆。僅有少數研究者開展了矮生豇豆之間的品種比較，陳禪友等[15]以美國無架豆為對照，對比了湖北地區6個矮生豇豆品系在農藝性狀、產量、品質等方面的差異，篩選出2個優良株系。薛雍松等[16]選取3個紫色矮生豇豆品種開展盆栽試驗，通過對農藝性狀及品質的測定，篩選出了適合盆栽的紫色矮生豇豆品種。

筆者選取了10個常見矮生豇豆品種，通過對品種性狀數據收集，運用顯著性差異分析、相關性分析、聚類分析等方法，對不同品種進行綜合評價，探究不同品種之間的差異，為育種家選種和育種、種植戶看豆選種及豇豆品種更新換代提供數據參考，對湖南地區豇豆產業提質增效具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2021年7－11月在常德市農林科學院蔬菜研究所進行。供試的10個矮生豇豆品種來自江西、湖北、河南、江蘇等多區域，均由市場上購買，詳見表1。

1.2 試驗設計

試驗地塊為塑料大棚保護地，土壤肥力為全氮含量（w，后同）1.21 g·kg-1、速效磷含量76.1 mg·kg-1、速效鉀含量292 mg·kg-1、有機質含量17.5 g·kg-1、pH 6.7、EC值126 μS·cm-1，土壤肥力基本均勻。采用免耕免肥栽培，上茬作物為苦瓜。試驗采用完全隨機區組設計，每個品種設置3次重復，共30個小區，小區面積為12.6 m2，按包溝1.4 m成壟，壟高20 cm，溝寬0.4 m，壟長9 m，每小區栽種46株。矮生豇豆在加蓋遮陽網的專用育苗棚內穴盤統一播種，每穴3粒種子。出苗至2葉1心后選擇出苗齊整的豇豆苗單壟雙行種植，株行距為40 cm×70 cm。各品種播種后統一田間管理，大棚裙膜全程收卷，棚門打開保持棚內通風。

1.3 指標測定

1.3.1 關鍵時期記載 對矮生豇豆關鍵物候期，包括見花期（第1朵花開出的日期）、開花期（50%開花）、盛花期（80%開花）、初莢期（第1個商品莢形成的日期）、結莢期（50%結莢）、結莢盛期（80%結莢）進行記載。

1.3.2 農藝性狀調查 參考張忠武等[13]的方法，對豇豆的生長勢、單株分枝數、節間距離、花梗長、花梗粗等性狀進行測定，對花色、葉色、有無蔓生莖、嫩莢顏色、嫩莢外觀、莢面進行描述賦值，具體見表2。

1.3.3 產量性狀統計 參考《豇豆種質資源描述規范和數據標準》[17]，在商品莢成熟后及時采收，每處理每重復隨機選取10條豇豆測定莢長、莢粗、單莢質量并記錄均值，每處理隨機選取3株測定結莢數、單株產量。

1.4 統計分析

采用WPS office對數據進行整理以及制圖；采用SPSS17.0進行相關性分析、差異顯著性分析、主成分分析[18-20]、公因子得分法進行綜合評價[21]；采用DPS 9.01進行數據標準化轉化和聚類分析，聚類距離采用歐氏距離，聚類方法選擇最短距離法。

2 結果與分析

2.1 關鍵物候期對比

由表3可知，10個豇豆品種的關鍵物候期整體差距較小，玉抗無架豆所用時間最短，從播種至結莢盛期僅用了47 d，宇翔無架豆所用時間最長，達到了54 d，二者相差7 d，其他品種所用時間處于二者之間，其中玉抗無架2號、美國無架豆用時與玉抗無架豆接近，為49 d，而恒豐無架豆、綠領矮蔓2號用時則與宇翔無架豆接近，為53 d。

2.2 農藝性狀對比

由表4可知，10份矮生豇豆資源葉色與嫩莢顏色均為綠色，花色以紫色為主，僅美國無架豆、林豐長地白2個品種為白花。林豐長地白株高最高，達131.00 cm；摘不敗最低，僅有49.00 cm，二者呈顯著差異。莖粗在1.00 cm以上的僅有林豐長地白，在0.90～1.00 cm的有5個品種，分別是玉抗無架2號、宇翔無架豆、美國無架豆、矮早無架摘不敗、綠領矮蔓2號；摘不敗莖粗最小，僅為0.69 cm。在單株分枝數方面，林豐長地白與恒豐無架豆均有18.00條以上分枝，其余品種分枝數在10.00～16.00條。在蔓生莖方面，除玉抗無架豆與美國無架豆無蔓生莖外，其余品種均有一定數量的蔓生莖。在節間距離方面，摘不敗、美國無架豆、綠領矮蔓2號的節間距離均在3.00 cm以下，玉抗無架豆的節間距離最長，達到了7.33 cm，與其他品種呈顯著差異。在花梗的長度和粗度方面，林豐長地白花梗長度最大，達到了43.67 cm；花梗粗度為0.44 cm，處于10個品種的第二位。在莢條外觀和莢面上，綠領矮蔓2號和鄂豇豆7號表現最好，其莢條彎曲度小，基本沒有鼓籽現象。

2.3 產量相關性狀對比

由表5可知，矮生豇豆的莢條普遍較短，僅林豐長地白的莢條長度在50 cm以上，與其他品種呈顯著差異；矮早無架摘不敗莢條最短，僅為31.33 cm，與其他品種呈顯著差異。在莢粗方面，宇翔無架豆的莢粗最大，為0.97 cm；林豐長地白的莢粗最小，為0.79 cm，二者間差值為0.18 cm，呈顯著差異。在單莢質量方面，林豐長地白表現最好，為23.75 g，其余品種中單莢質量超過20.00 g的有玉抗無架2號、宇翔無架豆、綠領矮蔓2號，而矮早無架摘不敗的單莢質量最小，僅有10.58 g，與其他品種（除摘不敗外）呈顯著差異。在結莢數方面，林豐長地白結莢條數達到了20.00條，顯著高于除玉抗無架豆和綠領矮蔓2號外的其他品種，玉抗無架2號的結莢條數最少，只有7.67條。在單株產量方面，林豐長地白產量最高，每株達到了483.33 g；其次為綠領矮蔓2號，達340.88 g，林豐長地白與綠領矮蔓2號差異不顯著，但與其他8個品種呈顯著差異。

2.4 農藝性狀相關性分析

對單株產量、株高、莖粗、節間距離、單株分枝數、花梗粗度、花梗長度、莢長、莢粗、單莢質量、結莢數共11項指標開展了相關性分析。由表6可知，有8對性狀之間呈極顯著正相關，包括株高與莖粗、株高與單株分枝數、單株分枝數與莖粗、莖粗與花梗長度、莢長與單莢質量、莢長與單株產量、單莢質量與單株產量、結莢數與單株產量。單株產量與莢長、單莢質量、結莢數呈極顯著正相關，相關系數分別為0.52、0.67、0.91。有3對性狀呈顯著正相關，分別為花梗長度與單株分枝數（0.43）、花梗長度與株高（0.42）、單莢質量與莢粗（0.36）。

2.5 農藝性狀主成分分析

10個不同矮生豇豆品種的嫩莢均為綠色，無法進行有效的標準化轉換，因此主成分分析不考慮嫩莢顏色，只涉及另外15個農藝性狀。由圖1可知，PC10到PC14的貢獻度為0，在剩余的9個主成分因子當中，特征值大于1的主成分有5個。由表7可知，在最大方差旋轉校準后按照貢獻度大小分別為PC1=26.839%、PC2=17.41%、PC3=16.602%、PC4=15.658%、PC5=11.966%，這5個主成分的累積貢獻率達到了88.475%，可以代表這15個性狀的大部分信息。依據性狀在5個主成分中的載荷量，PC1可概括結莢數、莖粗、株高、花梗長度、單株分枝數、花色、莢長這7個性狀；PC2概括了葉色、蔓生莖、花梗粗度、莢粗、節間距離、莢面這6個性狀；PC3概括了單莢質量；PC5概括了嫩莢外觀。

2.6 聚類分析

由圖2可知，在歐式距離為4時，可將10個品種劃分為5類，第Ⅰ類為林豐長地白，在株高、莖粗、單株分枝數、花梗長度、莢長、單莢質量、結莢數和單株產量等性狀方面均優于其他品種；第Ⅱ類為玉抗無架豆，在節間距離方面優于其他品種；第Ⅲ類為摘不敗，存在鼓籽現象，與其他品種間存在差異；第Ⅳ類為美國無架豆，此品種開白花且沒有蔓生莖；第Ⅴ類為剩余6品種，即玉抗無架2號、宇翔無架豆、綠領矮蔓2號、恒豐無架豆、鄂豇豆7號、矮早無架摘不敗，此6個品種均開紫花，多有一定蔓生莖，數量性狀處于所有品種中間部分。

2.7 綜合評價

如表8所示，選取特征值大于1的5個主成分，對10個矮生豇豆品種進行綜合評價。其中林豐長地白得分為95.05，遠高于其他9個品種，排名第一；玉抗無架豆得分39.53分，排名第二；美國無架豆排名第三，得分8.43分；其余排名依次為恒豐無架豆、玉抗無架2號、宇翔無架豆、綠領矮蔓2號、矮早無架摘不敗、摘不敗、鄂豇豆7號。

3 討論與結論

品種引進評價與篩選是種植業中極為重要的一環，是品種更新換代的基礎。筆者從全國篩選了10個矮生豇豆品種試種，并對其主要農藝性狀、產量等進行了評價。在關鍵物候期方面，矮生豇豆的生長期較短，移栽后29 d，10個品種均進入見花期。從播種到采收總時長51 d 左右，與大多數的矮生豇豆品種相比差異不大[8-9]，與有架豇豆相比少10～30 d[13，22-24]，生長期短意味著更適合在湖南秋季氣溫易變的條件下種植。10個品種間關鍵物候期差異很小，從播種到結莢盛期的極值差只有7 d，說明目前我國矮生豇豆在熟性選育方面以早中熟品種為主，缺少遲熟類型[4]。

農藝性狀與產量相關性狀對比以及相關性分析結果表明，不同矮生豇豆品種的差異主要來自于株高、單株分枝數、節間距離、莢長、單莢質量、結莢數、單株產量等幾個方面，而在莖粗、花色、葉色、蔓生莖、花梗長度和粗度、嫩莢顏色、莢條外觀、莢粗等方面差異較小。單株產量與莢長、單莢質量、結莢數呈極顯著正相關。以上結果說明目前市面上的矮生豇豆品種比較單一，在花色、花梗、莢條外觀等方面大同小異，育種目標以提高產量為主。

公因子得分法是常見的用于品種資源綜合評價的方法[25-27]，能夠較為直觀地反映不同品種的適應性，對比綜合指數法[28-29]，公因子得分法可概括的性狀范圍更加全面，如非數量型性狀、非優劣型性狀/指標等，而且公因子得分法采取類似加權平均的方式，對不同的性狀指標賦予不同的權重比例，顯然更合理。在本研究中，林豐長地白得分95.05，遠高于其他9個品種，排名第一；玉抗無架豆得分39.53分，排名第二；美國無架豆排名第三，得分8.43分。這3個品種是所有引進品種中秋季表現較好的品種。盡管這幾個品種是當年度秋季表現較好的品種，但仍存在少量蔓生莖、莢條與有架豇豆相比較短等缺點，還有可優化提升的空間。此外，本研究僅評價當年當地的栽種情況，缺乏多年多點多季節的數據，因此還有待進一步研究。

綜上所述，在湖南省秋季栽培中，10個矮生豇豆品種生長期較短，從播種到采收總時長51 d左右。通過主成分分析可將15個農藝性狀指標降維至5個綜合因子，累積方差貢獻率為88.475%；依據聚類分析可分為5大類，分別是林豐長地白、玉抗無架豆、摘不敗、美國無架豆、其他品種。根據綜合評價得分情況，篩選出林豐長地白、玉抗無架豆、美國無架豆3個表現良好的品種，適合在湖南秋季栽培，其他品種有待進一步觀察。

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