屈洋，高小麗，任慧莉，高金鋒，王鵬科，王可珍，康軍科，馮佰利

（1.旱區(qū)作物逆境生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室／西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西楊凌712100；2.寶雞市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，陜西岐山722400）

關(guān)中西部不同綠豆品系的產(chǎn)量和光溫水特性

屈洋1，2，高小麗1，任慧莉1，高金鋒1，王鵬科1，王可珍2，康軍科2，馮佰利1

（1.旱區(qū)作物逆境生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室／西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西楊凌712100；2.寶雞市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，陜西岐山722400）

分析不同綠豆品系的產(chǎn)量和光、溫反應(yīng)，確定不同綠豆品系對光、溫反應(yīng)的敏感性。以2012—2014年國家綠豆區(qū)域試驗(yàn)14個參試品系為試驗(yàn)材料，于全生育期記錄各品系平均溫度、平均降水和光照時(shí)間，并于成熟期分期采摘，全區(qū)計(jì)產(chǎn)，分析不同綠豆品系對產(chǎn)量和氣象因子的敏感性。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同品系的產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)存在差異，品系10（維綠8號）高穩(wěn)系數(shù)最高，較對照品系增加54.3%；不同綠豆品系的光、溫、水反應(yīng)特性差異顯著，其中有9個品系（品系1，2，3，6，7，8，10，11，12）的光穩(wěn)系數(shù)高于對照（P＜0.05），7個品系（品系1，2，3，6，7，8，11）的溫穩(wěn)系數(shù)高于對照（P＜0.05），8個品系（品系1，2，3，6，7，8，10，11）的水穩(wěn)系數(shù)高于對照（P＜0.05）；以光穩(wěn)系數(shù)、溫穩(wěn)系數(shù)和水穩(wěn)系數(shù)為基礎(chǔ)對14個綠豆品系進(jìn)行劃分，其中對環(huán)境反應(yīng)穩(wěn)定的品系4個、敏感的品系有4個和中間類型的有6個。夏播綠豆不同品系對環(huán)境反應(yīng)的敏感程度分為穩(wěn)定型、中間類型、敏感型，其中屬于中間類型的綠豆品系10能夠獲得更高更穩(wěn)定的產(chǎn)量。

綠豆；品系；光、溫、水特性；產(chǎn)量；關(guān)中西部

綠豆（Vigna radiate（L.）Wilczek），豆科蝶形花亞科菜豆族豇豆屬，古名艸錄豆，在我國有2000多年的栽培歷史［1］。光、溫、水對不同作物的生長和發(fā)育均有影響，高溫能促進(jìn)大豆生育日數(shù)減少，而溫度過低可以促進(jìn)生育日數(shù)增加［2］；費(fèi)志宏等［3］研究表明隨著溫度的升高，短日照促進(jìn)大豆發(fā)育的效應(yīng)有所加強(qiáng)，隨著日照的縮短，高溫加快發(fā)育的作用也有所加大；在干旱少雨地區(qū)降水有利于夏玉米產(chǎn)量增加，而在濕潤多雨的地區(qū)降水則有副作用［4］；陳冠文等［5］認(rèn)為溫度和光照對促進(jìn)棉鈴發(fā)育具有同等和互補(bǔ)作用，張新新等［6］認(rèn)為溫、光互作對棉花纖維品質(zhì)尤其是馬克隆值最為敏感，其次為纖維比強(qiáng)度、纖維長度，同時(shí)光、溫互作在推進(jìn)大豆生長發(fā)育進(jìn)程中作用明顯［7－9］。光、溫、水作為綜合環(huán)境因子共同影響作物的產(chǎn)量和適應(yīng)性，綠豆屬短日照作物，喜溫、耐旱，對光、溫、水的變化比較敏感，北方的綠豆品種在南方種植一般比較早熟和器官變小，而南方的綠豆品種在北方種植多生育期延長、器官變大和成熟期偏晚［10］。王麗俠等［11］通過不同環(huán)境下的表型變異來評價(jià)不同綠豆種質(zhì)資源的生態(tài)適應(yīng)性，篩選綜合農(nóng)藝性狀均具有一定環(huán)境穩(wěn)定性的種質(zhì)資源。通過對不同夏播綠豆光、溫、水反應(yīng)特性的研究，確定不同綠豆品系的光、溫、水反應(yīng)類型，明確不同光溫反應(yīng)類型對不同綠豆品系產(chǎn)量的影響，對于加快篩選適合關(guān)中西部的夏播區(qū)綠豆品種（系）效率，提高夏播綠豆產(chǎn)量具有重要意義。目前，光、溫、水特性對作物的影響主要集中在大豆、玉米和棉花等作物上，綠豆的適應(yīng)性評價(jià)還是以不同地區(qū)的表型數(shù)據(jù)變異為主來確定不同綠豆品系的穩(wěn)定性，而針對光、溫、水綜合氣象因子評價(jià)綠豆的反應(yīng)特性尚不明確。本研究以不同年份夏播綠豆品系的產(chǎn)量和氣象因子相結(jié)合，研究不同綠豆品系的產(chǎn)量穩(wěn)定性和氣象因子反應(yīng)的穩(wěn)定性，評價(jià)不同綠豆品系對氣象因子的綜合反應(yīng)特性，研究結(jié)果將為關(guān)中西部地區(qū)夏播綠豆的新品種篩選和適應(yīng)性評價(jià)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)品種（系）、名稱及來源見表1。試驗(yàn)在陜西省寶雞市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)站進(jìn)行。該試驗(yàn)站處于陜西關(guān)中平原西部，北緯34.44°，東經(jīng)107.56°，海拔高度669.6 m，土壤為土，肥力中等，年降水量643.4 mm，年平均溫度11.9℃，極端最高溫度36℃，極端最低溫度－4℃左右，日照2 000 h。

表1 參試品種（系）及來源Table 1 Origin and name of different mungbeans

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2012—2014年進(jìn)行，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)；小區(qū)面積10 m2（5 m×2 m），行距50 cm，株距10 cm?；孰S翻地施入土壤，尿素10 kg·hm－2，磷酸二銨225 kg·hm－2；播種后一個月進(jìn)行追肥，尿素75 kg·hm－2，磷酸二銨150 kg·hm－2，硫酸鉀120 kg·hm－2；全生育期進(jìn)行三次病蟲害防治。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

于綠豆成熟期進(jìn)行分期采收，全部收獲后全區(qū)計(jì)產(chǎn)。全生育期逐日記載光照、溫度、降雨等氣象因子。

以參試品系的平均產(chǎn)量（YX）和標(biāo)準(zhǔn)差（YS）與比對照增產(chǎn)10%的目標(biāo)產(chǎn)量（1.1Xck）計(jì)算高穩(wěn)系數(shù)（YHSCi）；高穩(wěn)系數(shù)越大表示參試品系的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性越高。各品種的產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)法參照溫振民提出的計(jì)算方法，計(jì)算公式如下：

式中，YHSCi表示第i個參試品種的高穩(wěn)系數(shù)；YXi表示第i個參試品系的年平均產(chǎn)量；YSi表示第i個參試品系的標(biāo)準(zhǔn)差；1.1YXck表示比目標(biāo)品種的穩(wěn)定產(chǎn)量YXck增產(chǎn)10%。

不同綠豆品系全生育期的光照（LSCi）、溫度（TSCi）和降雨（RSCi）的穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算的基本原理是利用不同品系年際間完成生活史所需要的氣象要素消除年際間氣象要素變化產(chǎn)生的誤差作為不同品系完成生活史所需要的氣象因子量，然后用對照品系年際間需要的平均氣象因子量作參照，評價(jià)不同品系的氣象因子穩(wěn)定系數(shù)，這里不考慮各氣象因子的損失，其計(jì)算公式如下：

式中，LXi、TXi和RXi分別表示第i個參試品系的平均光照時(shí)間、平均累積溫度和平均降雨量，LSi、TSi和RSi分別表示第i個參試品系的光照時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差、累積溫度標(biāo)準(zhǔn)差和降雨標(biāo)準(zhǔn)差，LXck、TXck和RXck分別表示對照品系的平均光照時(shí)間、平均累積溫度和平均降雨量。參試品系的光穩(wěn)系數(shù)（LSCi）、溫穩(wěn)系數(shù)（TSCi）和水穩(wěn)系數(shù)（RSCi）越小表示參試品系受光、溫和水變化影響越小。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

所有數(shù)據(jù)用Excel 2007進(jìn)行整理和分析，利用SPSS Statistics 17.0的Turkey法（P＜0.05）進(jìn)行多重比較、繪圖和K－means聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同綠豆品系的高穩(wěn)系數(shù)分析

不同夏播綠豆品系的產(chǎn)量和高穩(wěn)系數(shù)見表2。不同綠豆品系的產(chǎn)量存在一定的差異，年際間變化較大。2012年品系11獲得最高的產(chǎn)量（P＜0.05），其次是品系10；2013年品系9產(chǎn)量最高（P＜0.05），其次是品系11；2014年品系10的產(chǎn)量最高（P＜0.05），其次是品系1。夏播綠豆的高穩(wěn)系數(shù)中品系10最高，其高穩(wěn)系數(shù)比對照增加54.3%，具有較好的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性，其次是品系1，其高穩(wěn)系數(shù)比對照增加40.8%，品系14高穩(wěn)系數(shù)較低，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性能較差。在不同降水年型條件下，各品系產(chǎn)量和高穩(wěn)系數(shù)差異較大，可能與不同綠豆品系對年際間光、溫、水反應(yīng)特點(diǎn)存在一定的關(guān)系。

表2 不同夏播綠豆品系的產(chǎn)量和高穩(wěn)系數(shù)Table 2 Yield characteristics of different mungbeabs

2.2 不同綠豆品系的光照特性

各品系的光照反應(yīng)表現(xiàn)出一定的差異，同一品系不同年際間對光照時(shí)間的反應(yīng)不同（表3）。各品系三年平均光照時(shí)間高于對照的有7個品系，低于對照的6個品系。與其它品系比較，品系3成熟期獲得的光照時(shí)間最長（P＜0.05），較對照品系增加7.3%，其次是品系2，較對照品系增加6.0%，品系9獲得成熟的光照時(shí)間最短，比對照降低2.4%。高于對照光穩(wěn)系數(shù)的有9個品系，低于對照光穩(wěn)系數(shù)的有4個品系，其中品系2光穩(wěn)系數(shù)最大（P＜0.05），比對照增加12.5%，其次是品系3，較對照增加11.3%，品系5光穩(wěn)系數(shù)最小，較對照降低5.2%。各品系對光反應(yīng)的敏感性存在差異，可能與不同品系的光反應(yīng)特性存在關(guān)聯(lián)。

2.3 不同綠豆品系的溫度特性

不同綠豆對全生育期積溫的反應(yīng)見表4。不同綠豆品系對年際間的溫度反應(yīng)比較敏感，同一品系不同年份需要的累積溫度也存在一定的差異。溫穩(wěn)系數(shù)中高于對照的有7個，低于對照的有6個。品系3獲得成熟的累積溫度最高（P＜0.05），較對照增加9.9%，其溫穩(wěn)系數(shù)最大，比對照增加11.7%，其次是品系2，獲得成熟需要的累積溫度較對照增加7.9%，溫穩(wěn)系數(shù)較對照增加6.8%；品系9完成生活史的累積溫度最小，其溫穩(wěn)系數(shù)最低，比對照降低9.5%。

表3 不同綠豆品系全生育期的光照反應(yīng)Table 3 Characteristics of different mungbeans response to light during growing seasons

表4 不同綠豆對生育期積溫的反應(yīng)特性Table 4 Characteristics of different mungbeans response to accumulated temperature during growing seasons

2.4 不同綠豆品系的水分特性

不同綠豆品系對生育期的降雨反應(yīng)特性見表5。不同綠豆品系對水分的反應(yīng)存在差異，同一綠豆品系不同年份對水分的反應(yīng)也不同。各綠豆品系的水穩(wěn)系數(shù)高于對照的有8個（分別是品系1，2，3，6，7，8，10，11），低于對照的有5個；品系3獲得成熟所需要的降水量最大（P＜0.05），較對照增加7.5%，其次是品系2，較對照增加6.2%；品系9完成生活史所需要的降雨量最低，較對照降低2.1%；品系2的水穩(wěn)系數(shù)最大（P＜0.05），較對照增加11.4%，品系3的水穩(wěn)系數(shù)次之，較對照增加10.2%，品系9水穩(wěn)系數(shù)最低。

表5 不同綠豆對生育期降雨的反應(yīng)特性Table 5 Characteristics of different mungbeans response rainfall during growing seasons

2.5 光、溫、水對不同綠豆品系的影響

光、溫、水是綠豆生長的必備要素，以光穩(wěn)系數(shù)為X軸，溫穩(wěn)系數(shù)為Y軸，水穩(wěn)系數(shù)為Z軸，其綜合作用對不同品系的影響見圖1。以對照品種品系4作為參照，其品系5，9，13，14處于圖中的下半?yún)^(qū)；品系8，10，11，12處于中部；品系1，2，3，6，7處于上半?yún)^(qū)。進(jìn)一步的聚類分析表明（表6），不同綠豆品系對光、溫、水反應(yīng)特性可以分為三類：第一類包括品系1，4，8，10，11，12，與對照具有類同的光、溫、水反應(yīng)特性，對環(huán)境變化的反應(yīng)屬于中間類型；第二類有品系5，9，13，14，位于對照以下，對環(huán)境變化的反應(yīng)屬于穩(wěn)定型；第三類有品系2，3，6，7，位于對照品系以上，對環(huán)境變化的反應(yīng)屬于敏感型。

表6 不同綠豆品系對光、溫、水反應(yīng)的類別Table 6 The clusters of different mungbeans response to environment change

圖1 光、溫、水對不同綠豆品系的影響Fig.1 Effect of different mungbeans on environment change

3 討論和結(jié)論

3.1 不同綠豆品系的產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)

由于綠豆成熟期不盡一致，必須進(jìn)行分期采摘，全區(qū)計(jì)產(chǎn)。對綠豆產(chǎn)量性狀的評價(jià)以溫振民［12］提出的高穩(wěn)系數(shù)法分析，此方法通過參試品系的平均產(chǎn)量和標(biāo)準(zhǔn)差形成新的統(tǒng)計(jì)參數(shù)來消除環(huán)境變化對品系造成的影響，然后用不同品系的遺傳基礎(chǔ)產(chǎn)量與目標(biāo)品種的產(chǎn)量百分比來反映不同品系的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性能［13］，具有一定的適用性并容易掌握［14］。本研究計(jì)算不同品系的高穩(wěn)系數(shù)來評價(jià)高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)性能，其中品系10具有高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)勢，其次是品系1，與平均產(chǎn)量的表現(xiàn)基本一致，但也存在一定的差異，說明高穩(wěn)系數(shù)法體現(xiàn)了高產(chǎn)與穩(wěn)產(chǎn)的結(jié)合［15］。

3.2 光、溫、水對不同綠豆品系的反應(yīng)

綠豆喜溫、耐旱，屬于短日照作物［16］，對光、溫、水反應(yīng)敏感［17］。不同綠豆品系不同年份全生育期需要的光照、累積溫度和水分存在差異（表3，表4，表5），說明不是光、溫、水三因素中某個單獨(dú)的因子起作用，而是各氣象因子的綜合作用影響綠豆的生長和發(fā)育。本研究綜合不同年份不同綠豆品系全生育期的光照、累積溫度和降水來綜合評價(jià)不同綠豆品系對環(huán)境變化反應(yīng)的敏感類型，并將參試綠豆品系分為環(huán)境反應(yīng)穩(wěn)定型（4個品系）、中間型（6個品系）和敏感型（4個品系），可以作為區(qū)域試驗(yàn)中不同綠豆品系對環(huán)境適應(yīng)性評價(jià)的依據(jù)。

3.3 不同綠豆品系的環(huán)境特性與產(chǎn)量

不同綠豆品系的產(chǎn)量受環(huán)境影響較大［18－19］，不同的光、溫和水等氣象因子的變化可以直接影響綠豆品系的生長發(fā)育，尤其是葉片的組織結(jié)構(gòu)［20］和植株的生長速率［21］，從而影響產(chǎn)量［22］。對環(huán)境反應(yīng)比較穩(wěn)定的綠豆品系，受光、溫、水等氣象因子的變化比較穩(wěn)定，產(chǎn)量波動較??；對環(huán)境反應(yīng)比較敏感的綠豆品系，受光、溫、水等氣象因子的變化比較敏感，產(chǎn)量波動較大；中間型的綠豆品系，其產(chǎn)量隨環(huán)境因子的變化范圍不大。本研究中，品系10高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性最好，其生態(tài)類型處于中間類型，與對照品種4處于同一類型，表明不同參試綠豆品系的生長發(fā)育一方面需要穩(wěn)定的環(huán)境因子，另一方面還需要對環(huán)境因子的變化既不能過于穩(wěn)定也不能過于敏感，才能獲得更高更穩(wěn)定的產(chǎn)量。

目前對環(huán)境因子的分析還存在一定的局限，其環(huán)境因子的變化以及不同綠豆品系對環(huán)境因子的凈利用率還需要進(jìn)一步的量化和精確化，下一步將繼續(xù)研究不同生態(tài)區(qū)域的環(huán)境因子對參試品系的綜合作用、不同品系對水分和光照的利用率和各品系對氣象因子變化的穩(wěn)定系數(shù)，劃分不同參試品系的環(huán)境反應(yīng)特性，對篩選適應(yīng)性廣、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的品種具有重要意義。

3.4 結(jié)論

關(guān)中西部參試的夏播綠豆品系對光、溫、水反應(yīng)特性分為三種生態(tài)類型：其中品系2，3，6，7屬于環(huán)境反應(yīng)敏感型，品系1，4，8，10，11，12屬于環(huán)境反應(yīng)中間型，品系5，9，13，14屬于環(huán)境反應(yīng)穩(wěn)定型。結(jié)合產(chǎn)量和不同品系的光、溫、水特性，品系10處于環(huán)境反應(yīng)中間類型，具有較高的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)性能，利于在關(guān)中西部進(jìn)行推廣和示范。

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Characteristics of yield and climate factors response to different mungbean（Vigna radiate（L.）Wilczek）varieties in Guanzhong west-region

QU Yang1，2，GAO Xiao-li1，REN Hui-li1，GAO Jin-feng1，WANG Peng-ke1，WANG Ke-zhen2，KANG Jun-ke2，F(xiàn)ENG Bai-li1
（1.State Key Laboratory of Crop Stress Biology for Arid Areas，Northwest A＆F University，Yangling，Shaanxi 712100，China；2.Baoji Research Institute of Agricultural Science，Qishan，Shaanxi 722400，China）

In order to obtain the responses of different mungbean varieties to climate factors，we analyzed the relationship between the factors，including light，temperature，rainfall，and yields of different mungbean varieties.Mungbean varieties from region test in 2012—2014 were used as test materials in the present study.We recorded average temperature，average rainfall，and light time every day during the entire growing season，harvested and analyzed their yields at different stages during the maturation period in all plots.The results indicated that YHSCs of different varieties were different；YHSC of the variety 10 was the highest with the increase by 54.3%compared to the CK.The responses of different mungbean varieties to climatic factor were different；Light stalilization coefficient（LSCi）of 9 varieties（1，2，3，6，7，8，10，11，12）were much higher than that of CK（P＜0.05）；Temperature stabilization coefficient（TSCi）of 7 varieties（1，2，3，6，7，8，11）were much higher than that of the CK（P＜0.05）；Rainfall stabilization coefficient（RSCi）of 8 varieties（1，2，3，6，7，8，10，11）were also much higher than that of CK（P＜0.05）.According to the factors inclusive of LSC，TSC and RSC，different mungbean varieties responding to environment change can be divided into 3 categories，such as stability response，intermediate response，and sensitivity response.To the tested varieties，4，6，and 4 varieties belong to stable response，intermediate response，and sensitive response，respectively.In addition，the variety 10，asan intermediate response，had high and stable yield.

mungbean；varieties；character of climatic factor；yield；Guanzhong west-region

S522

A

1000-7601（2016）06-0075-06

10.7606／j.issn.1000-7601.2016.06.12

2016-03-27

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31371529）；國家谷子、糜子產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（CARS－07－12.5－A9）；陜西省小雜糧產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資助

屈洋（1983—），男，遼寧錦州人，助理農(nóng)藝師，主要從事小雜糧高產(chǎn)栽培和新品種選育研究。E-mail：man2019＠163.com。

馮佰利（1966—），男，陜西耀縣人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事作物高產(chǎn)生理生態(tài)技術(shù)及小雜糧栽培育種研究。E-mail：7012766＠163.com。