山西省东北部地区3种豆科作物品种的适应性分析

冯文豪，王希全，杨国威，葛军勇，杨亚东，臧华栋，曾昭海

（1.中国农业大学农学院/农业农村部农作制度重点实验室，北京 100193；2.张家口市农业科学院/河北省高寒作物研究所，河北 张家口 075000）

山西省灵丘县地处北方半干旱区，山多地少，土壤贫瘠，种植模式以玉米一年一熟制为主。长期种植玉米导致作物多样性下降，土壤养分失衡，病虫害加剧等[1]。豆科作物能够进行生物固氮，具有培肥地力的作用。因此，在该地区引进豆科作物，既能提高土壤肥力，又能增加作物多样性，对实现山西东北部区域农业可持续发展具有重要意义。

大豆、蚕豆和红小豆是我国重要的粮食与油料作物，不仅营养价值高，而且还具有良好的养地效果[2]。大豆在我国东北地区和黄淮海平原均有广泛种植，但产量水平低、生态适应性差等制约了其种植区域的进一步扩展。山西东北部地区自然地理环境良好，具备生产高产优质大豆的条件[3]，但由于缺乏适宜当地的品种而未大面积种植。种植蚕豆可以显著降低土壤容重，提高土壤孔隙度以及土壤养分含量[4]，同时还有助于农民增收[5]。红小豆为重要的杂粮作物，具有生态适应性强、生产力稳定、抗旱耐瘠薄、病虫害轻等特点，与玉米轮作可培肥土壤，改善土壤通透性，增强土壤的保水保肥能力等[6～8]。

基于山西东北部地区种植业结构调整的需求和适宜豆科作物品种缺乏的现状，2019年在灵丘县进行高产豆科作物品种大田引种试验，以期筛选出适宜当地种植的高产大豆、蚕豆和红小豆品种，为带动当地豆科作物种植和构建以豆科作物为核心的多样化轮作系统提供支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在山西省灵丘县赵北乡白马寺村（东经114°02′、北纬39°27′，海拔1 140 m）进行。该区属温带半干旱大陆性季风气候，年平均气温6.9℃，年平均积温3 000℃，无霜期151 d左右；年平均降水量不足450 mm，且全年降水分布不均，主要集中在4～6月。

1.2 试验材料

参试豆科作物有大豆、蚕豆和红小豆3种。其中，大豆品种有3个，分别为吉育86号、铁丰31号和晋豆25号；蚕豆品种有7个，分别为冀蚕1号、临蚕6号、临蚕8号、临蚕9号、临蚕10号、临蚕12号和青海13号；红小豆品种有5个，分别为白红2号、白红5号、白红7号、白红8号和白红12号。由选育单位提供或自市场购买。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 试验设15个品种处理，每小区种植1个品种，随机区组排列，3次重复。受试验地面积和作物性状的限制，不同作物的田间小区面积不同，大豆、蚕豆、红小豆品种的小区面积分别为66.7、30.0和40.0 m2。2019年5月13日人工开沟点播大豆，2粒/穴，行距33 cm，株距12 cm，单株留苗，9月26日收获；5月24日人工开沟点播蚕豆，2粒/穴，行距40 cm，株距15 cm，单株留苗，9月7日收获；5月24日人工开沟点播红小豆，2粒/穴，行距33 cm，株距16 cm，单株留苗，9月26日收获。播种前基施牛粪20 333.3 kg/hm2，全生育期不施用化肥。其他栽培管理措施同当地大田常规。

1.3.2 测定项目与方法 收获前，每小区随机选取长势一致的植株10株，测定株高、单株荚数和单荚粒数；荚果晒干后，放入室内平衡10 d，测定百粒重。收获时，每小区选取2.5 m双行进行收获，脱粒后风干至恒重，测定地上生物量和子粒产量，并计算收获指数（子粒产量/地上部生物量）。

1.3.3 数据处理与分析 利用Microsoft Excel 2010软件进行数据统计分析。利用SPSS 19.0软件进行指标数据的多重比较，采用皮尔森相关性分析豆科作物地上部生物量、产量、产量构成等指标之间的关系。

2 结果与讨论

2.1 3种豆科作物的地上部生物量和子粒产量

参试大豆品种的地上部生物量差异不显著（图1）；子粒平均产量为3 298.0 kg/hm2，较国审大豆新品种黔豆10号[9]高21.2%。其中，晋豆25号子粒产量最低，为2 351.3 kg/hm2；吉育86号子粒产量最高，达到3 939.4 kg/hm2，较晋豆25号高40.3%，差异达显著水平（图2），具有较好的增产潜力；铁丰31号子粒产量较高，但与其他2个品种差异均不显著。参试大豆品种的收获指数为0.30～0.40，其中吉育86号指标值最高、晋豆25号最低，二者差异显著，但均与铁丰31差异不显著（图3）。

图1 3种豆科作物品种的地上部生物量Fig.1 Aboveground biomass of three legume crop varieties

图2 3种豆科作物品种的子粒产量Fig.2 Grain yield of three legume crop varieties

图3 3种豆科作物品种的收获指数Fig.3 Harvest index of three legume crop varieties

参试红小豆品种的地上部生物量、子粒产量和收获指数差异均不显著，其中子粒平均产量为3387.6 kg/hm2，较新品种冀红21[10]区域试验产量高33.2%。白红2号子粒产量最低，为2 964.7 kg/hm2；白红12号子粒产量最高，达到3 956.8 kg/hm2。参试红小豆品种的收获指数为0.34～0.48。

参试蚕豆品种的地上部生物量平均为5291.7kg/hm2，子粒产量平均为1049.2kg/hm2，品种间差异均不显著。其中，临蚕9号地上部生物量最高，达到了6 250.0 kg/hm2；临蚕10号子粒产量最高，为1 466.0 kg/hm2，但与其他2种豆科作物最低子粒产量相比还明显较低，其中较大豆品种最低产量低37.7%，较红小豆品种最低产量低50.6%。参试蚕豆品种的平均收获指数为0.20，低于其他2种豆科作物，品种间差异不显著。

总体来看，参试大豆和红小豆品种的子粒产量较高，可以主要生产子粒，其中大豆品种中吉育86号子粒产量最高，红小豆品种中白红12号子粒产量最高；蚕豆品种的地上部生物量较高、子粒产量较低，可用作绿肥或饲料，其中临蚕9号地上部生物量最高。

2.2 3种豆科作物的主要农艺性状

参试大豆品种的株高为74.1～104.8 cm，品种间差异较大，其中铁丰31号株高最大，与晋豆25号差异不显著，但二者均与吉育86号差异达到了显著水平，株高增幅分别为29.3%和19.0%；单株荚数为28.1～41.0个，单荚粒数为2.5～2.9粒，品种间差异均不显著，其中铁丰31号指标值均为最高（表1）。可以看出，铁丰31号主要农艺性状最好，其单株荚数和单荚粒数均最多，株高达到104.8 cm，可实现机械化收获。

表1 3种豆科作物品种的主要农艺性状Table 1 Main agronomic characters of three legume crop varieties

参试蚕豆品种的株高为111.7～166.3 cm，百粒重为69.0～121.4 g，单株荚数为7.4～15.2个，单荚粒数为2.1～2.7粒，品种间除单株荚数差异不显著外，其他指标差异均达到了显著水平。其中，临蚕10号株高最大，临蚕12号次之，二者分别较临蚕13号（株高最低）高48.9%和38.5%。临蚕10号的单株荚数最多，高达15.2个，这是其子粒高产的重要原因。

参试红小豆品种的株高为51.8～66.4 cm，单荚粒数为6.4～7.1粒，品种间差异均不显著，其中白红12号指标值均为最高；百粒重为19.8～25.0 g，品种间差异较大，其中白红2号和白红7号的百粒重较高，为大粒品种；单株荚数为18.3～31.0个，品种间差异较大，其中白红12号指标值最大。可以看出，白红12号主要农艺性状最好，其单株荚数（31.0个）和单荚粒数（7.1个）均最多，分别较其他品种高8.0%～69.4%和1.4%～10.9%。

2.3 3种豆科作物农艺性状的相关性分析

相关分析结果显示，大豆地上部生物量与子粒产量和单荚粒数呈极显著正相关，子粒产量与单荚粒数呈显著正相关（表2）；蚕豆地上生物量与子粒产量、株高和百粒重呈显著正相关，株高与百粒重呈显著正相关，单荚粒数与百粒重呈显著负相关（表3）；红小豆株高与单荚粒数呈极显著正相关（表4）。

表2 大豆农艺性状的相关系数Table 2 Pearson correlation coefficients among agronomic characters of soybean

表3 蚕豆农艺性状的相关系数Table 3 Pearson correlation coefficients among agronomic characters of faba bean

表4 红小豆农艺性状的相关系数Table 4 Pearson correlation coefficients among agronomic characters of adzuki bean

3 结论与讨论

本研究结果显示，大豆品种中，吉育86号子粒产量最高，达到3 939.4 kg/hm2，较山西省主推大豆品种晋豆25号、晋豆49号和晋豆50号的子粒平均产量高35.2%，具有明显的产量优势[11～13]；参试蚕豆品种的地上生物量均较高，其中临蚕9号地上部生物量高达6 250.0 kg/hm2，可用作绿肥或饲料；红小豆品种中，白红12号子粒产量最高，达到3 956.8 kg/hm2，较郝曦煜等[14]报道的该品种子粒产量高60.9%，且株高、单株荚数和单荚粒数等农艺性状均表现优异。

综上所述，大豆和红小豆品种子粒产量较高，蚕豆品种地上部生物量较高，在山西灵丘地区引种时，大豆品种吉育86号和红小豆品种白红12号较适宜作为子粒高产豆科作物品种推广种植，临蚕9号较适宜作为绿肥或饲料豆科作物品种推广种植。