張夢(mèng)，史鵬飛，李本銀，劉春增*，鄭春風(fēng)，張成蘭，郭曉彥，張麗霞，呂玉虎，何春梅，曹衛(wèi)東

（1. 河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，河南 鄭州 450002；2. 信陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 信陽(yáng) 464000；3. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081；4. 河南省作物分子育種研究院，河南 鄭州 450002；5. 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，福建 福州 350013）

紫云英（Astragalus sinicus）是我國(guó)南方稻田重要的冬季綠肥，具有培肥地力以及降低化肥依賴、提升稻米產(chǎn)量和品質(zhì)的作用［1］。隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和綠色發(fā)展理念的逐步深入，紫云英推廣利用面積逐年增加，種子需求逐年增大［2］。進(jìn)一步提高紫云英種子產(chǎn)量和質(zhì)量，保障市場(chǎng)穩(wěn)定供給，已成為綠肥行業(yè)發(fā)展亟待解決的重要課題。目前，由于氣候條件、土壤類型、耕作制度的差異，我國(guó)各地區(qū)對(duì)紫云英生長(zhǎng)和生理特性的需求有所不同，使紫云英品種選育和擴(kuò)繁生產(chǎn)具有明顯的地域性特征［3-5］。然而，對(duì)于江南和華南地區(qū)，梅雨季與紫云英開(kāi)花結(jié)實(shí)同期，低溫寡日照嚴(yán)重影響蜜蜂授粉、小花敗育率增加、結(jié)實(shí)率降低，成為紫云英種子產(chǎn)量形成的限制因素［2，6-7］，種子成本的年際波動(dòng)限制了紫云英綠肥的推廣應(yīng)用。因此，若能在全國(guó)范圍內(nèi)選擇自然氣候和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件適宜的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)紫云英不同品種集中高產(chǎn)高效繁育，將極大推動(dòng)綠肥生產(chǎn)應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

豫南地區(qū)位于我國(guó)南北氣候過(guò)渡帶，以單季稻（Oryza sativa）-紫云英/油菜（Brassica napus）輪作為主要種植制度。由于自然氣候條件適宜且存在大面積的冬閑稻田，該區(qū)曾于20 世紀(jì)90 年代被認(rèn)定為國(guó)家級(jí)紫云英繁育基地。據(jù)報(bào)道，江西紫云英種子產(chǎn)量普遍為150～540 kg·hm-2［8-9］，福建為270～345 kg·hm-2［5］，湖南為330～750 kg·hm-2［5，10］，湖北為600～750 kg·hm-2［11］，安徽為540～705 kg·hm-2［12-13］，而豫南地區(qū)紫云英種子產(chǎn)量可達(dá)675～1200 kg·hm-2［14-15］，具有紫云英繁育的比較優(yōu)勢(shì)。但是，由于各地種植品種不同，分枝結(jié)實(shí)特性存在差異［4-5］，上述比較優(yōu)勢(shì)不能排除紫云英的品種差異。同時(shí)，豫南地區(qū)在我國(guó)水稻-紫云英種植區(qū)的最北端，南方紫云英品種的越冬性、光周期限制以及收獲期與當(dāng)?shù)厮旧a(chǎn)茬口銜接等，亦成為豫南地區(qū)全面發(fā)展紫云英種子產(chǎn)業(yè)的不確定因素［7］。目前，紫云英相關(guān)研究主要集中于其養(yǎng)分特征和生態(tài)效益［1，16-17］，而對(duì)紫云英功能性狀與其種子產(chǎn)量關(guān)系的研究較少，缺乏指導(dǎo)紫云英種子擴(kuò)繁的功能性狀相關(guān)理論基礎(chǔ)，限制了對(duì)紫云英不同種質(zhì)資源擴(kuò)繁潛力的綜合評(píng)估。因此，本研究通過(guò)對(duì)比54 份外地紫云英種質(zhì)資源和16 份當(dāng)?shù)仄贩N（品系）在豫南地區(qū)的生長(zhǎng)特征和結(jié)實(shí)性狀，分析紫云英不同種質(zhì)資源生長(zhǎng)、結(jié)實(shí)性狀相關(guān)性，劃分特征聚類并明確不同紫云英在豫南地區(qū)的繁種潛力，以期為紫云英種子產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 供試資源

參試紫云英種質(zhì)資源共70 份，其中53 份（編號(hào)1～53）由國(guó)家綠肥作物種質(zhì)資源庫(kù)提供，1 份（編號(hào)54）由福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所提供，15 份（編號(hào)55～69）為近5 年在信陽(yáng)各地收集獲得的地方紫云英種質(zhì)資源，1份（編號(hào)70）為豫南地區(qū)主推紫云英品種。研究中將編號(hào)1～54 種質(zhì)作為引入資源，編號(hào)55～70 作為當(dāng)?shù)刭Y源（表1）。

表1 70 份紫云英種質(zhì)資源Table 1 Materials of 70 A.sinicus germplasm lines

1.2 試驗(yàn)地概況

2018 年9 月-2019 年6 月，試驗(yàn)在河南省信陽(yáng)市羅山縣周黨鎮(zhèn)桂店村進(jìn)行（114°31′6.50″E，31°52′34.51″N），供試土壤為水稻土，pH 值為6.7，有機(jī)質(zhì)為25.8 g·kg-1，堿解氮為84.3 mg·kg-1，有效磷16.8 mg·kg-1，速效鉀79.1 mg·kg-1。該地區(qū)屬亞熱帶向暖溫帶過(guò)渡區(qū)，日照充足，年均日照1900～2000 h，年平均氣溫15 ℃，降水量1060 mm。試驗(yàn)前茬作物為水稻。試驗(yàn)期間，無(wú)極端氣象災(zāi)害發(fā)生，但12 月至次年2 月日照時(shí)長(zhǎng)低于常年同期，5月降水量和2 月積溫偏低（圖1）。

圖1 試驗(yàn)區(qū)氣候條件Fig.1 Weather condition of the experimental site

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2018 年9 月28 日采用點(diǎn)播方式統(tǒng)一人工播種，株距10 cm×10 cm，每個(gè)資源播種于1.5 m×1.5 m 的小區(qū)中，重復(fù)3 次。播種前7 d，配合整地開(kāi)溝，基施過(guò)磷酸鈣225 kg·hm-2。由于供試紫云英均為原種，種質(zhì)資源珍貴，為達(dá)觀測(cè)品種性狀的同時(shí)擴(kuò)繁種子目的，在現(xiàn)蕾初期以孔徑0.25 mm 的白色尼龍網(wǎng)進(jìn)行資源隔離，防止竄粉影響種子純度，盛花期進(jìn)行人工授粉。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

根據(jù)《綠肥種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》［18］，分別記錄供試資源出苗期、返青期、盛花期和成熟期時(shí)間。其中，出苗期為小區(qū)內(nèi)50%以上種子扎根、2 片子葉展開(kāi)的日期，返青期為小區(qū)內(nèi)75%以上植株產(chǎn)生新枝新葉的日期，盛花期為小區(qū)內(nèi)75%以上的莖枝開(kāi)花的日期，成熟期為小區(qū)內(nèi)75%以上的莢果轉(zhuǎn)為黑色的日期。

每小區(qū)隨機(jī)選取5 株，測(cè)定株高（返青期和盛花期）、一級(jí)分枝數(shù)和二級(jí)分枝數(shù)（盛花期）、冠層面積（苗期、越冬期和返青期），記錄葉片和主莖顏色（現(xiàn)蕾期）。其中，分別于2018 年11 月30 日（苗期）、2019 年2 月28 日（越冬期）和2019 年3 月27 日（返青期），通過(guò)數(shù)碼相機(jī)對(duì)植株進(jìn)行冠層垂直拍照（圖2a），圖像經(jīng)SpyderCheckr 軟件校色，采用Lightroom 軟件校正鏡頭畸變，采用Photoshop 軟件剔除雜質(zhì)，采用Imagej 軟件計(jì)算面積獲得冠層面積；葉片和主莖顏色則為質(zhì)量性狀，即根據(jù)1-全部為綠色、2-綠色帶有少許紅色、3-綠色與紅色相當(dāng)、4-紅色帶少許綠色、5-全部為紅色，分別定性描述并賦值記錄。

圖2 圖像信息采集（a）和結(jié)實(shí)特征調(diào)查方法（b）Fig.2 Image information acquisition（a）and podding characteristics survey method（b）

每小區(qū)隨機(jī)選取5 株，于盛花期調(diào)查生殖分枝數(shù)和總分枝數(shù)，于成熟期調(diào)查始莢高度、始莢柄長(zhǎng)、結(jié)莢層數(shù)（圖2b）。小區(qū)內(nèi)植株成熟收獲后進(jìn)行脫粒，測(cè)定種子產(chǎn)量和千粒重。由于資源較珍貴，僅在成熟期采集植株樣品，60 ℃烘干后粉碎，測(cè)定全氮、全磷、全鉀含量［19］。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2013 和SPSS 18 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入和統(tǒng)計(jì)分析，采用Python 的seaborn 包進(jìn)行相關(guān)分析和分層聚類，采用matplotlib 包進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化。檢驗(yàn)方差齊性、樣本獨(dú)立性和正態(tài)性后，對(duì)引入資源與當(dāng)?shù)刭Y源進(jìn)行單因素方差分析（One-way ANOVA）。為消除量綱對(duì)聚類關(guān)系的影響，數(shù)據(jù)通過(guò)z值標(biāo)準(zhǔn)化后進(jìn)行分層聚類（hierarchical clustering）。相關(guān)分析（pearson’s correlation）以雙尾（two-tailed）檢驗(yàn)顯著性。

z值標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算公式如下：

式中：x*為標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值；x為原數(shù)值；為樣本均值；σ 為樣本標(biāo)準(zhǔn)差。

根據(jù)生殖分枝數(shù)（reproductive branch number，RB）和總分枝數(shù)（total branch number，TB），計(jì)算生殖分枝比率（reproductive branch ratio，RR）：

2 結(jié)果與分析

2.1 物候期特征

供試紫云英生育期存在差異（表2）。統(tǒng)一播種后，當(dāng)?shù)刈显朴⒂?0 月15 日-10 月18 日進(jìn)入出苗期，而引入資源則在10 月13 日-10 月20 日進(jìn)入出苗期，說(shuō)明不同紫云英種子萌發(fā)對(duì)氣候響應(yīng)存在差異。越冬后，供試紫云英分別于3 月下旬進(jìn)入返青期，4 月上中旬進(jìn)入盛花期，5 月中下旬成熟，但當(dāng)?shù)刈显朴⑸诳傮w早于引入紫云英。出苗期至盛花期，當(dāng)?shù)刈显朴⑵骄鶠?73 d，顯著低于引入紫云英（176 d）；出苗期至成熟期，當(dāng)?shù)刈显朴⑵骄鶠?17 d，亦顯著低于引入資源（220 d），說(shuō)明豫南地區(qū)當(dāng)?shù)刈显朴⒅饕獮樵缡熨Y源。值得注意的是，雖然引入資源生育期總體上長(zhǎng)于當(dāng)?shù)刈显朴①Y源，但兩個(gè)群體中均存在特早熟或特晚熟的特異性種質(zhì)資源，最早熟資源與最晚熟資源相差10～11 d。

表2 不同紫云英的生育期情況Table 2 Fertility period of different A.sinicus germplasm resources

2.2 農(nóng)藝性狀及養(yǎng)分含量特征

當(dāng)?shù)刈显朴⒑鸵胱显朴⒃诜登嗥谥旮?、盛花期株高以及苗期、越冬期、返青期冠層面積等性狀間無(wú)顯著差異，但引入資源性狀的變異系數(shù)高于當(dāng)?shù)刭Y源（表3）。在分枝數(shù)方面，引入紫云英資源的一級(jí)分枝數(shù)、二級(jí)分枝數(shù)顯著高于當(dāng)?shù)刭Y源。引入紫云英資源與當(dāng)?shù)刭Y源莖稈顏色均以紅色或紅色帶少許綠色為主，但當(dāng)?shù)刈显朴⒋嬖谌t色葉片的種質(zhì)資源。值得注意的是，苗期、越冬期、返青期冠層面積的變異系數(shù)為45.9%～73.2%，說(shuō)明在紫云英資源間越冬前后冠層生長(zhǎng)差異極大。圖像采集當(dāng)天，南橋、弋江籽、信紫1 號(hào)以及當(dāng)?shù)胤N質(zhì)資源XYHY-1、XYHY-2、XYHY-3、XYHY-4 和DSHS-1 葉片呈紫紅色，有別于其他資源，但至現(xiàn)蕾期時(shí)南橋和弋江籽葉片轉(zhuǎn)為綠色或綠色帶少許紅色（圖3）。在養(yǎng)分含量方面，引入紫云英植株全氮和全鉀含量顯著高于當(dāng)?shù)刈显朴ⅲ缀繜o(wú)顯著差異，但引入紫云英和當(dāng)?shù)刈显朴⑷缀康淖儺愊禂?shù)分別為26.5%和26.3%，變異性較大。

圖3 紫云英種質(zhì)資源冠層圖像Fig.3 The canopy images of the A. sinicus germplasm lines

表3 不同紫云英的農(nóng)藝性狀及養(yǎng)分含量Table 3 Main agronomic characters and nutrient content of A.sinicus germplasm resources

2.3 結(jié)實(shí)特征

引入紫云英和當(dāng)?shù)刈显朴⒌慕Y(jié)實(shí)特征無(wú)顯著差異，但性狀變異性較高（表4）。當(dāng)?shù)刈显朴⑹记v高度和始莢柄長(zhǎng)分別為5.0～22.0 cm 和12.6～18.0 cm，引入紫云英則為4.7～41.2 cm 和10.4～19.2 cm，引入資源的變異系數(shù)高于當(dāng)?shù)刭Y源。結(jié)莢層數(shù)方面，當(dāng)?shù)睾鸵胱显朴⒆钚≈捣謩e為6.8 和5.3，最高值為13.2 和14.0，不同資源結(jié)莢層數(shù)相差2～3 倍。當(dāng)?shù)睾鸵胱显朴⒌纳撤种?shù)分別為0.8～4.0 和0.4～5.6，生殖分枝比率分別為19.2%～87.5%和11.8%～100.0%，種子千粒重分別為1.9～3.6 g 和2.6～3.7 g，不同紫云英資源的結(jié)實(shí)特征變異性較高。成熟期當(dāng)?shù)刈显朴⒎N子產(chǎn)量為562.5～1644.0 kg·hm-2，而引入紫云英為346.5～1941.0 kg·hm-2，顯示出不同紫云英種質(zhì)資源在豫南地區(qū)繁種能力的差異。在植株個(gè)體結(jié)實(shí)性狀中，始莢高度、生殖分枝數(shù)、生殖分枝比率的變異系數(shù)較高，可能是造成最終種子產(chǎn)量差異的重要因素。

表4 不同紫云英的結(jié)實(shí)特征Table 4 Podding characters of different A.sinicus germplasm resources

2.4 功能性狀與結(jié)實(shí)特征的相關(guān)性

生育期天數(shù)、農(nóng)藝性狀、養(yǎng)分含量以及結(jié)實(shí)性狀之間存在相關(guān)性。如圖4 所示，種子產(chǎn)量與返青期株高、盛花期株高、越冬期冠層面積以及始莢高度、結(jié)莢層數(shù)、種子千粒重顯著正相關(guān)；種子千粒重則與返青期株高、盛花期株高、越冬期冠層面積以及始莢高度、結(jié)莢層數(shù)、生殖分枝比率顯著正相關(guān)，與出苗至盛花期天數(shù)、全氮和全磷含量顯著負(fù)相關(guān)。對(duì)于生殖分枝數(shù)、生殖分枝比率和結(jié)莢層數(shù)這3 個(gè)紫云英種子產(chǎn)量的構(gòu)成因素，生育期天數(shù)、植株全氮和全磷含量、一級(jí)和二級(jí)分枝數(shù)均與其呈負(fù)相關(guān)，而返青期株高、盛花期株高、越冬期冠層面積、返青期冠層面積均與其呈正相關(guān)。始莢高度和始莢柄長(zhǎng)反映了紫云英初始結(jié)莢的空間信息，不僅與返青期、盛花期株高以及苗期、越冬期、返青期冠層面積顯著正相關(guān)，同時(shí)與植株全鉀含量顯著正相關(guān)。葉片顏色與出苗至盛花期、出苗至成熟期的天數(shù)以及一級(jí)和二級(jí)分枝數(shù)顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明葉色越紅，則生育期越短、分枝數(shù)越少。總體觀之，具備生育期短、返青期和盛花期株高較高、越冬期和返青期冠層面積較大特征的紫云英，其種子產(chǎn)量和種子千粒重較高。

圖4 紫云英主要性狀間的相關(guān)性Fig.4 The relationships between traits of the A. sinicus germplasm lines

2.5 不同紫云英種質(zhì)資源的聚類關(guān)系

21 個(gè)性狀指標(biāo)可分為4 個(gè)性狀聚類（圖5），其中一級(jí)和二級(jí)分枝數(shù)、全氮和全磷含量、出苗至盛花期天數(shù)以及出苗至成熟期天數(shù)為一類，反映紫云英作為綠肥的綜合利用價(jià)值；苗期、越冬期、返青期冠層大小以及返青期、盛花期株高、始莢高度和始莢柄長(zhǎng)為一類，反映紫云英的越冬能力及其結(jié)實(shí)空間特征；莖葉顏色為一類，反映紫云英的感官特征；結(jié)實(shí)分枝數(shù)、結(jié)實(shí)分枝比率、全鉀含量、結(jié)莢層數(shù)、種子千粒重和產(chǎn)量為一類，反映紫云英的結(jié)實(shí)能力?；诖?，70 個(gè)紫云英資源分為10 個(gè)種質(zhì)聚類。其中，聚類Ⅰ結(jié)實(shí)能力較弱，聚類Ⅱ氮磷含量較高、生育期較長(zhǎng)、結(jié)實(shí)能力較弱，聚類Ⅲ生育期較長(zhǎng)，聚類Ⅳ分枝性能較高，聚類Ⅴ養(yǎng)分含量和種子產(chǎn)量均較高，聚類Ⅵ葉片紅色、生育期短，聚類Ⅶ越冬前后冠幅大、結(jié)實(shí)空間較大、種子產(chǎn)量高，聚類Ⅷ氮磷養(yǎng)分含量低、生育期短、生殖分枝數(shù)和比率較高，聚類Ⅸ越冬后冠幅較大、結(jié)實(shí)空間較大、結(jié)實(shí)能力較強(qiáng)，聚類Ⅹ結(jié)實(shí)空間較大。比較引入紫云英和當(dāng)?shù)刈显朴①Y源在不同聚類的分布發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)蕾期葉片全為紅色的聚類Ⅵ均為當(dāng)?shù)刈显朴①Y源，聚類Ⅳ、Ⅴ、Ⅸ僅包含引入紫云英資源。值得注意的是，結(jié)實(shí)能力較弱的聚類Ⅰ和Ⅱ?yàn)橐胭Y源和當(dāng)?shù)刭Y源的混合聚類，說(shuō)明本地和引入紫云英均存在繁種能力差的種質(zhì)資源；聚類Ⅳ、Ⅵ、Ⅶ和Ⅷ中具有特異性狀（分枝能力、葉色、始莢高度、生殖分枝數(shù)）的資源，顯示出紫云英種質(zhì)資源的遺傳多樣性。

圖5 紫云英種質(zhì)資源及性狀特征聚類關(guān)系Fig.5 Clustering relations between different traits and germplasm lines of A. sinicus

3 討論

3.1 紫云英種質(zhì)資源的遺傳多樣性

作物的表型性狀變異是生物遺傳多樣性在形態(tài)水平上的表現(xiàn)，反映了自身基因與外界生活環(huán)境互相作用的結(jié)果。何春梅等［5］對(duì)10 個(gè)紫云英地方品種研究發(fā)現(xiàn)，盛花期不同紫云英單株分枝數(shù)為2.6～4.8、株高為40.0～81.1 cm、葉面積為1.03～2.68 cm2，變異系數(shù)分別為21.1%、21.9%和32.7%。本研究中不同紫云英資源各性狀的變異系數(shù)為1.3%～73.2%，其中苗期、越冬期、返青期冠層面積的變異系數(shù)較高，為45.9%～73.2%，始莢高度為46.0%～52.9%、生殖分枝數(shù)和生殖分枝比率為34.6%～48.4%、二級(jí)分枝數(shù)為41.2%～41.3%、返青期株高為30.2%～39.2%、種子產(chǎn)量為24.4%～35.7%，是調(diào)查21 個(gè)數(shù)量性狀中變異性較高的9 個(gè)性狀（表3～4）。同時(shí)，供試紫云英中存在特異性資源。南橋、弋江籽、信紫1 號(hào)以及當(dāng)?shù)胤N質(zhì)資源XYHY-1、XYHY-2、XYHY-3、XYHY-4 和DSHS-1 在返青期葉片呈現(xiàn)紫紅色，顯著區(qū)別于其他資源（圖3），南橋和弋江籽至現(xiàn)蕾期時(shí)葉片轉(zhuǎn)為綠色或綠色帶少許紅色（圖3），而當(dāng)?shù)刈显朴①Y源葉片紅色一直保持至成熟期。研究發(fā)現(xiàn)，花青素苷在植物抵抗干旱、低溫、鹽脅迫、低氮等非生物脅迫中具有重要的作用［20］。張彬等［21］對(duì)谷子（Setaria italica）花青素累積與低溫脅迫響應(yīng)研究中發(fā)現(xiàn)，低溫可誘導(dǎo)紫葉品種葉肉細(xì)胞和表皮細(xì)胞中花青素累積，并與脯氨酸和可溶性糖參與植物低溫脅迫響應(yīng)。Zhu 等［22］對(duì)冬季肖蒲桃（Acmena acuminatissima）的幼嫩葉片研究發(fā)現(xiàn)，花青素在幼嫩葉片的累積可以作為光衰減器，降低低溫條件下光照對(duì)光合系統(tǒng)的損傷。本研究中返青期和現(xiàn)蕾期呈現(xiàn)完全紫紅色葉片的紫云英均為豫南地區(qū)當(dāng)?shù)刭Y源（表3 和圖2），推測(cè)在長(zhǎng)期適應(yīng)性進(jìn)化過(guò)程中，當(dāng)?shù)刈显朴①Y源保留或獲得了通過(guò)大量累積花青素抵御北方低溫脅迫的抗逆生理機(jī)制。然而，目前對(duì)于紫云英應(yīng)對(duì)非生物脅迫的基因與環(huán)境互作的分子機(jī)制尚無(wú)報(bào)道，有待深入研究。

3.2 紫云英功能性狀對(duì)結(jié)實(shí)能力的影響

植物功能性狀間存在普遍的權(quán)衡關(guān)系，這種關(guān)系是經(jīng)過(guò)自然篩選和進(jìn)化形成的性狀組合［23］。Westoby［24］曾提出“葉片-株高-種子（leaf-height-seed，LHS）”的性狀權(quán)衡維度理論，用以評(píng)價(jià)植物的生存策略。紫云英雖然是我國(guó)傳統(tǒng)的綠肥作物，但其生長(zhǎng)和繁殖仍具有明顯的未馴化或待馴化特征［25］，功能性狀間仍保留了較普遍的關(guān)聯(lián)（圖4）。本研究中種子產(chǎn)量和種子千粒重與返青期株高、盛花期株高、越冬期冠層面積顯著正相關(guān)，符合LHS 性狀權(quán)衡理論。秦自果等［11］研究發(fā)現(xiàn)，紫云英群體密度增加，株高、莖基部直徑、單株重、單株一級(jí)分枝數(shù)和一級(jí)分枝花序數(shù)顯著降低，說(shuō)明紫云英功能性狀對(duì)群體密度具有關(guān)聯(lián)響應(yīng)。本研究在種群密度固定條件下進(jìn)行，生殖分枝數(shù)、生殖分枝比率和結(jié)莢層數(shù)與生育期天數(shù)、植株全氮和全磷含量、一級(jí)和二級(jí)分枝數(shù)呈負(fù)相關(guān)，與返青期株高、盛花期株高、越冬期冠層面積、返青期冠層面積呈正相關(guān)，說(shuō)明紫云英營(yíng)養(yǎng)/生殖性狀存在一定組合聯(lián)動(dòng)關(guān)系，其中返青期株高、越冬期和返青期冠層面積、植株全磷含量對(duì)紫云英結(jié)實(shí)具有較大影響，應(yīng)是紫云英種子繁育中人工調(diào)控的重要目標(biāo)性狀和指標(biāo)參數(shù)。此外，苗期、越冬期和返青期冠層面積三者間存在極顯著正相關(guān)性，說(shuō)明苗期冠層生長(zhǎng)量與紫云英越冬和返青冠層面積關(guān)聯(lián)，印證了前人關(guān)于“促進(jìn)苗期生長(zhǎng)可提高紫云英越冬能力”的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)［7］，同時(shí)也間接說(shuō)明苗期紫云英生長(zhǎng)狀況間接影響紫云英結(jié)實(shí)和種子產(chǎn)量（圖4），重視苗期管理對(duì)豫南地區(qū)紫云英種子繁育具有重要意義。

3.3 豫南地區(qū)紫云英種子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的潛在價(jià)值

豫南地區(qū)為單季稻區(qū)，冬季普遍撂荒，部分區(qū)域種植油菜、小麥（Triticum aestivum）等冬季作物。對(duì)于撂荒地，除去播種用種和管理成本，即為紫云英繁種收益；對(duì)于油菜和小麥種植田地，若進(jìn)行紫云英繁種則當(dāng)年不能進(jìn)行小麥和油菜規(guī)模生產(chǎn)。目前，豫南地區(qū)小麥平均產(chǎn)量為5100 kg·hm-2，產(chǎn)值10200 元·hm-2；油菜產(chǎn)量為1875 kg·hm-2，產(chǎn)值6750 元·hm-2［26］。近5 年來(lái)，全國(guó)紫云英種子平均收購(gòu)價(jià)為14 元·kg-1。基于上述信息，若豫南地區(qū)紫云英種子產(chǎn)量達(dá)525 kg·hm-2，其收益高于油菜；產(chǎn)量達(dá)750 kg·hm-2，則收益高于小麥。本研究中，雖然越冬期日照和2 月積溫均低于常年同期水平，但70 個(gè)紫云英種質(zhì)資源中，66 個(gè)資源的種子產(chǎn)量高于525 kg·hm-2，54個(gè)資源種子產(chǎn)量高于750 kg·hm-2，分別占總資源數(shù)的94.3%和77.1%，說(shuō)明絕大多數(shù)紫云英在豫南地區(qū)繁種具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。何春梅等［5］在福建對(duì)10 個(gè)紫云英地方品種進(jìn)行比較試驗(yàn)，種子最高產(chǎn)量為345 kg·hm-2；魯艷紅等［4］在湖南雙季稻區(qū)對(duì)5 個(gè)紫云英品種進(jìn)行比較試驗(yàn)，種子產(chǎn)量為336～738 kg·hm-2。上述研究的供試品種中弋江籽、湘肥3 號(hào)均在本研究中涉及，產(chǎn)量均高于引入資源產(chǎn)量平均值（1015.5 kg·hm-2，表4 和圖5），顯示出豫南地區(qū)發(fā)展紫云英種子產(chǎn)業(yè)的區(qū)域優(yōu)勢(shì)。此外，在越冬方面，本研究中供試紫云英未出現(xiàn)越冬期前后死苗現(xiàn)象。在以苗期、越冬期、返青期冠層大小表征不同紫云英的越冬能力上，聚類Ⅰ、Ⅶ、Ⅸ紫云英越冬前后冠層較大，聚類Ⅲ、Ⅵ、Ⅷ則在越冬過(guò)程中冠層大小排序逐漸升高（圖5，顏色由藍(lán)轉(zhuǎn)紅，說(shuō)明在70 個(gè)資源中排序位置上升），說(shuō)明這6 個(gè)聚類的紫云英越冬性較強(qiáng)。聚類Ⅴ的冠層大小排序逐漸降低（圖5，顏色由紅轉(zhuǎn)藍(lán)），雖然其種子產(chǎn)量仍然較高，但其越冬性不及其他資源。在茬口銜接方面，本研究中由于9 月積溫和降水量較低（圖1），紫云英出苗期整體延后5～7 d，在5 月中下旬成熟（表2），較之于常年成熟期推遲1 周。雖然紫云英成熟期可與該區(qū)水稻移栽期銜接，但錯(cuò)過(guò)水稻播種期［27］，說(shuō)明紫云英種子繁育在該區(qū)移栽稻田具有可行性，但在直播稻生產(chǎn)上存在茬口銜接的限制。針對(duì)這一問(wèn)題，是否可以通過(guò)稻底套播方式實(shí)現(xiàn)生育期前移，以滿足直播稻生產(chǎn)需要，尚不清楚。同時(shí)，紫云英開(kāi)花結(jié)實(shí)與光周期變化的信號(hào)機(jī)制還未明確，但有研究顯示，早播紫云英生物產(chǎn)量高，遲播紫云英種子產(chǎn)量高［28］。因此，如何協(xié)同紫云英品種、生育期和種子產(chǎn)量，解決超晚熟紫云英品種繁育與當(dāng)?shù)厮旧a(chǎn)茬口銜接問(wèn)題，仍需進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

19 個(gè)調(diào)查性狀的變異系數(shù)（CV）為1.3%～73.2%，其中苗期、越冬期、返青期冠層面積（CV=45.9%～73.2%）、始莢高度（CV=46.0%～52.9%）、生殖分枝數(shù)和生殖分枝比率（CV=34.6%～48.4%）、二級(jí)分枝數(shù)（CV=41.2%～41.3%）、返青期株高（CV=30.2%～39.2%）、種子產(chǎn)量（CV=24.4%～35.7%）變異性較高。信紫1 號(hào)、XYHY-1、XYHY-2、XYHY-3、XYHY-4 和DSHS-1 這6 個(gè)當(dāng)?shù)刭Y源在越冬期和返青期葉片呈現(xiàn)紫紅色，明顯區(qū)別于其他資源。返青期株高、越冬期和返青期冠層面積、植株全磷含量對(duì)紫云英結(jié)實(shí)具有較大影響，是紫云英種子繁育中人工調(diào)控的重要目標(biāo)性狀和指標(biāo)參數(shù)。

70 份紫云英種質(zhì)資源在豫南地區(qū)可以完成擴(kuò)繁，可分為10 個(gè)聚類，反映綠肥綜合利用能力、越冬能力及其結(jié)實(shí)空間特征、感官特征、結(jié)實(shí)能力的差異。引入資源平均種子產(chǎn)量為1015.5 kg·hm-2，當(dāng)?shù)刭Y源平均種子產(chǎn)量為1096.5 kg·hm-2。94.3%的供試紫云英種子產(chǎn)量高于525.0 kg·hm-2，77.1%的供試紫云英種子產(chǎn)量高于750.0 kg·hm-2，紫云英在豫南地區(qū)繁種具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，適合移栽稻接茬。