绿豆（Vigna radiata L．）为豆科（Leguminosae）蝶形花亚科（Papilionaceae）菜豆族（Phaseoleae）豇豆属（Vigna）中的一个栽培种^[1]。中国是绿豆的起源中心之一,栽培历史悠久^[2,3],主要产区分布在东北、华北平原和黄淮河流域。绿豆经济价值高,粮菜兼用、医食同源,被广泛应用于食品、酿造和医药等行业。绿豆生育期短,适播期长,具有抗旱、耐瘠薄、适应性广和固氮养地等特性。随着社会经济的发展和人们生活水平的不断提高,绿豆产品越来越受到市场的青睐,绿豆生产也因此越来越受到重视,大力发展绿豆生产是优化农业产业结构和增加农民收入的有效途径^[4]。

河南南阳气候独特,绿豆生长季长,通常采用分批次人工摘荚的方式收获,虽然产量较高,但收获时投入的人工也多,与适度规模和产出高效的现代农业生产不相适应,制约了绿豆的发展。近年来,前人围绕绿豆机械化收获开展了一系列的栽培技术研究,研究^[5,6,7,8]表明,绿豆机械化收获以第1批荚果产量为目标产量,要求品种具有株型直立、茎秆粗壮和结荚集中等特征。本研究选用国家食用豆产业技术体系提供的来自全国各地的28个绿豆品种（系）,对其生育期、株高、主茎节数、主茎分枝数、百粒重、单株荚数、单荚粒数和荚长等性状进行调查,采用相关性、主成分和聚类等分析方法,明确绿豆农艺性状与第1批荚果产量的关系,为选育出适宜机械化收获绿豆品种提供参考。

参试的28个绿豆品种（系）均由国家食用豆产业技术体系提供（表1）。

试验于2019年在南阳市农业科学院潦河试验基地进行,前茬作物为小麦,供试土壤为黄褐土,肥力中等。采用随机区组排列,3次重复,小区面积12.5m²,5行区,株距11cm,行距0.4m,行长5m,每小区留苗230株,折合23.0万株/hm²。

记录绿豆各生育期（播种期、出苗期、开花期和成熟期）、植物学特征（株型和粒色）和生物学特征（耐旱性、抗病性和抗倒性）。绿豆成熟时于每小区中间1行的中间区域随机取样10株,调查株高、主茎节数、单株分枝数、单株荚数、荚长、荚粒数、单株粒重、百粒重和小区产量,调查方法严格按照《绿豆种质资源描述规范和数据标准》^[9]执行。

采用Microsoft Excel 2010整理数据,利用SPSS 19.0进行表型、相关性、主成分和聚类分析。

不同性状的变异系数（表2）表明,性状间均存在一定幅度的差异,变异系数变化范围为4.19%~36.89%,排序为主茎分枝数>单株荚数>小区产量>主茎节数>株高>百粒重>荚长>单荚粒数>生育期。

表型性状及产量的方差分析（表3）表明,8个表型性状及小区产量差异均达到显著水平,其中株高、荚长、主茎节数、单株荚数、单荚粒数、生育期、百粒重和小区产量差异达到极显著水平。说明在南阳生态环境下,28个绿豆品种（系）农艺性状表现丰富,适合分析农艺性状对产量的影响。

28个绿豆品种（系）的农艺性状和产量的相关分析（表4）表明,第1批荚果产量与其主要性状的关联顺序为单株荚数>单荚粒数>主茎节数>株高>生育期>荚长>百粒重>主茎分枝数;第1批荚果产量与单株荚数呈极显著正相关,与单荚粒数、主茎节数、株高、荚长和生育期均呈极显著负相关,与百粒重和主茎分枝数的相关性不显著;单株荚数与主茎分枝数呈极显著正相关,与荚长、株高、主茎节数和生育期呈极显著负相关,与单荚粒数呈显著负相关性,与百粒重的相关性不显著;与产量呈极显著负相关关系的（单荚粒数、主茎节数、株高、荚长和生育期）各性状之间,除荚长与单荚粒数、生育期呈显著的正相关性外,其余各性状之间均呈极显著正相关;百粒重与各性状间的相关性均不显著。就各性状数据区间范围（表2）来看,品种在株高56.53~69.96cm、主茎节数7.73~9.74、荚长7.60~9.37cm和生育期55.33~59.23d时能更好地协调单株荚数与单荚粒数之间的关系,从而实现增加产量的目的。

从9个经济性状相关矩阵的特征根与特征向量（表5）可以看出,第一主成分的特征向量为5.274,贡献率为57.47%,系数载荷较高的是株高和主茎节数;第二主成分的特征向量为1.654,贡献率为18.12%,系数载荷较高的是主茎分枝数和单荚粒数;第三主成分的特征向量为0.929,贡献率为10.18%,系数载荷较高的是主茎分枝数和荚长。综合3个综合指标的累计贡献率达85.77%。特征根的信息浓缩速度快,说明数据适合对群体进行遗传距离评估。由此,可将原来9个单一性状转换为3个相互独立的综合指标,并代表了原始性状所传达的大部分信息,利用这3个综合指标对28个绿豆品种（系）进行聚类分析。

为筛选和培育更适合机械化收获的绿豆品种（系）,按照贡献率大于85%的原则,提取了前3个主成分,根据各品种（系）在3个主成分的特征向量,估算品种（系）之间的遗传距离,利用最短距离法将28个绿豆品种（系）进行聚类分析,结果（表6）表明,苏绿19-118与潍绿52500类间距离最近（1.868）,0802-4-2-1-2-1与吉绿10号类间距离最远（90.202）。大部分品种（系）类间距离在15以下,相似度较高。聚类分析（图1）将28个品种（系）划分为了两大类,25个品种（系）归入第1类;冀绿13号、辽绿10L701和吉绿10号归入第2类。第1类平均株高70.14cm、主茎节数9.8、荚长9.36cm、生育期59.28d,存在营养体较大问题;第2类平均株高68.51cm、主茎节数8.6、荚长9.44cm、生育期58.78d,相对来说比较适合机械化收获。第1类又可划分为4个亚类和一系列衍生品种,第1亚类包含5个品种（系）,主要特点是主茎节数相对较多,主茎分枝数较多;第2亚类包含5个品种（系）,较其他亚类株高和主茎节数大;第3个亚类包含3个品种（系）,主要表现为株高较低、主茎节数较少;第4亚类包含3个品种（系）,主要表现为株高较低、主茎分枝数较少。相对而言,第1类中第3亚类品种（系）较其他亚类更适合机械化收获。

28个绿豆品种（系）的8个表型性状与产量的相关分析结果表明,在南阳地区对绿豆产量影响最大的因素为单株荚数、单荚粒数、主茎节数、株高、生育期和荚长,而百粒重和主茎分枝数对产量影响较小。说明在高密度种植条件下,主要应协调单株荚数与单荚粒数之间的矛盾,也就是要协调好“大库”与“多库”的关系。单株荚数和单荚粒数相比较,单荚粒数受品种（系）基因控制较大,受外界条件影响相对较小,变幅较小;而单株荚数受外界影响相对较大,因此单株荚数与产量的相关关系也就更为显著,也是分析其他农艺性状时重点考虑的对象。株高和主茎节数是对下部结荚影响较大的农艺性状,与产量呈极显著的负相关,说明在密度提高后,下部荚果对产量贡献很小。主茎分枝虽然增大了营养体但却能够提供更多的荚果着生部位,增加单株荚数,2种因素相互抵消,导致主茎分枝数与产量的相关性不显著。

侯小峰等^[10,11]研究表明,绿豆各性状对产量的关联度顺序为单株粒重>百粒重>单株荚数>单荚粒数>荚长>株高;刘兴叶等^[12]研究表明,绿豆各性状与产量的相关性大小为单荚粒数>荚长>株高>主茎节数>百粒重>单株荚数>主茎分枝数;徐东旭^[13]研究表明,绿豆产量与其主要性状的关联顺序为百粒重>株高>主茎节数>单荚粒数>主茎分枝>单株荚数>荚长。杨勇等^[14]通过通径分析认为绿豆主茎节数、百粒重和单株荚数对产量的直接效应最大。前人与本试验研究结论存在差异,这可能主要是由试验材料的选择范围有差异及地理气候特点各异等引起的,特别是种植密度提高后,田间郁闭成为影响绿豆产量的首要因素,与营养体大小有关的性状与产量的关联性也更加紧密。因此在选育适合南阳生态条件与高密度种植模式的机械化收获绿豆品种时,要注意适当控制营养体,尽量保持田间通风。

参试的28个绿豆品种（系）由全国各地16个单位提供,通过对9个性状的聚类分析发现,28个品种（系）并没有按照区域划分,25个归入第1类,其中21个类间距离小于15,说明各地的绿豆品种（系）之间存在广泛的基因交流与融合,遗传背景相似。通过对农艺性状的聚类分析和适宜机械化收获方面来看,第1类品种（系）占89.3%,农艺性状指标与机械化不太吻合,说明目前生产中的品种（系）遗传基础比较狭窄且与机械化生产不太适应,第1类品种（系）占比较高也说明其存在着广泛的适应性。因此,在选育适宜机械化收获品种（系）时,应在保留品种（系）广适性的同时,不断拓宽遗传背景,以应对日趋复杂的生态环境。

根据28个绿豆品种（系）第1批荚果产量与农艺性状的相关性分析,南阳盆地环境中第1批荚果产量与其主要性状的关联顺序为单株荚数>单荚粒数>主茎节数>株高>生育期>荚长>百粒重>主茎分枝数,其中与单株荚数呈极显著正相关,与单荚粒数、主茎节数、株高、荚长和生育期呈极显著负相关。适宜南阳盆地生态环境的一次性收获绿豆品种（系）要求营养体较小,顶荚多而集中。通过对农艺性状的聚类分析和适宜一次性收获方面来看,第1类中第3亚类的品种（系）农艺性状均值比较符合一次性收获绿豆育种要求,因此可以利用第1类品种（系）的广适性,以第1类第3亚类的保绿2013223、品绿2014-129和同111411为基础亲本,与遗传距离较远的第2类材料吉绿10号、冀绿13号和辽绿10L701组配,在扩宽品种遗传背景的同时,选育适合机械化收获的广适的绿豆品种（系）。