小豆农艺性状与单株产量的相关性及通径分析

葛平珍 余 娟 何友勋 赵 龙 张时龙

（毕节市农业科学研究所 贵州毕节 551700）

小豆是豆科（Leguminosae）蝶形花亚科（Papilionoideae）菜豆族（Phaseoleae）豇豆属（Vigna）中的一个豆种，属药食两用的一年生草本自花授粉植物[1]。小豆原产于中国，栽培历史已有2 000多年，在国家种质资源库中保存的小豆种质资源约5 000份[2]。由于产业结构调整，当前小豆在全国种植面积有一定调整，但单产水平较低，主要原因有传统品种退化严重、品种更新换代慢、品种选择不适宜等[3]，因此筛选出适合乌蒙山生长的高产小豆品种是发展产业、助力乡村振兴的必由之路。

当前对小豆种质资源的评价鉴定主要集中在遗传多样性及农艺性状的相关分析、主成分分析、因子分析、聚类分析及对种子的综合评价方面[4-8]。通径分析可以将自变量和因变量的相互影响（相关性）分解成直接影响（通径系数）和间接影响（间接通径系数），从而分析构成因子间的相互作用，进一步明确每个因子的相对重要性，进而确定构成因子如何影响小豆单株产量[9]。已有学者将通径分析应用于产量与农艺性状间的分析，如大豆、高丹草、燕麦、宽柄芥、小豆等作物，明确影响高产的因素，以及在高产作物中如何选择农艺性状[10-14]。

本研究通过田间试验调查参试小豆品种的农艺性状，对其单株产量与主要农艺性状进行相关性分析和通径分析，分析小豆单株产量性状特征及构成因素，旨在选育及筛选适合乌蒙山区种植的高产小豆品种。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为国家食用豆产业技术体系小豆新品种联合鉴定试验的22个参试品种。

1.2 试验方法

试验于2020年在毕节市农业科学研究所试验基地内进行。田间试验采用随机区组排列，3次重复，5行区，行长5 m，行距50 cm，小区面积12.5 m2，四周设置保护行。前茬空闲，地势平坦，肥力中等。田间管理略优于大田管理，田间管理的单项作业均于当天完成，所有试验不对病害进行防治。成熟后进行田间调查，每个小区单独收获，并测定产量。

1.3 调查项目

田间及室内考种数据根据《小豆种质资源描述规范和数据标准》[15]中的规定进行，成熟时每小区内中间两行、中间区域随机抽取10株，调查如下性状。株高（X1）：从地面到主茎顶端的长度（cm）；主茎节数（X2）：从子叶节到最顶端展开叶片所在节的节数；主茎分枝（X3）：主茎上生长的结荚分枝数；单株荚数（X4）：10株样本结荚的平均值；荚长（X5）：随机取10个成熟荚，测定平均长度（cm）；单株粒数（X6）：随机取10株，计算平均粒数；百粒重（X7）：取100粒称量，2次重复，计算平均值（g）；单株产量（Y）：10株样本籽粒的平均质量（g）。

2 结果与分析

2.1 参试小豆品种农艺性状的描述性统计分析

不同小豆品种（系）农艺性状的描述性统计分析见表1。作物农艺性状的调查值变幅和变异系数越大，表示品种（系）相应指标的选择范围越广，选择潜力则越大。由表1可知，22个小豆新品种农艺性状的变异系数范围为9.93%~23.33%，其中，荚长的变异系数最小，株高的变异系数最大，其他农艺性状的变异系数介于以上两者之间，育种过程中株高的可选择范围较广。

表1 参试小豆品种农艺性状

2.2 参试小豆品种主要农艺性状与产量的相关性分析

参试小豆品种主要农艺性状与产量的相关性分析结果见表2。株高、主茎节数、主茎分枝、单株荚数、单株粒数与单株产量呈极显著正相关，相关系数分别 为0.814、0.723、0.667、0.629、0.589；荚 长、百 粒 重与单株产量呈显著正相关，相关系数分别为0.487、0.456。说明在选育高产小豆过程中，主要选择株高、主茎节数、主茎分枝、单株荚数、单株粒数等性状，但也需要考虑各性状的整体效应。

表2 参试小豆品种主要农艺性状与产量的相关性分析

2.3 参试小豆品种单株产量与各性状间的回归分析

2.3.1 各参试小豆品种单株产量的正态性检验影响小豆单株产量的生物学构成因素较多，通径分析能对影响小豆单株产量构成因素的直接作用和间接作用进行详细描述，从而揭示各因素对小豆单株产量的重要程度。本试验样本数为22个，由于样本量少于50，使用S-W（Shapiro-Wilk）检验对小豆单株产量进行正态性检验，结果见表3。小豆单株产量的统计量W=0.976，显著水平P=0.849>0.05，说明小豆单株产量分布接近正态分布，可以对小豆单株产量与其有关的农艺性状进行通径分析。

表3 小豆单株产量的正态性检验

2.3.2 小豆单株产量与农艺性状的通径分析在线性回归关系的假设检验中，因F=40.728>F0.01（7,14）=4.28,故P<0.01，表明小豆单株产量（Y）与株高（X1）、主茎节数（X2）、主茎分枝（X3）、单株荚数（X4）、荚长（X5）、单株粒数（X6）、百粒重（X7）存在极显著线性关系，因此，可对Y与X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7进行通径分析。

采用逐步通径分析方法剔除不显著的自变量，保留的自变量有X1、X5、X6、X7，得到逐步回归方程为Y=-18.723+0.059X1+0.472X5+0.106X6+1.132 6X7，相关系数R=0.972 9，决定系数R2=0.946 5，说明用株高（X1）、荚长（X5）、单株粒数（X6）、百粒重（X7）与单株产量（Y）建立回归方程来估测小豆的单株产量，其结果的可靠程度为94.65%。

通过分析小豆各农艺性状对单株产量的影响，结果见表4。小豆各农艺性状对单株产量有直接效应和间接效应，小豆单株产量构成因素对单株产量的直接作用依次为单株粒数>百粒重>株高>荚长。

表4 小豆单株产量与农艺性状的通径分析

单株粒数对小豆单株产量的直接通径系数为0.743，其对单株产量的直接作用最大。单株粒数通过株高、荚长产生微弱的正向间接作用，通过百粒重产生较大的负向间接作用影响单株产量，间接通径系数分别为0.097、0.038、-0.290，最终表现为单株粒数与单株产量的相关系数为0.589，达到极显著水平，说明选择单株粒数多的品种是高产品种选育的有效途径之一。

百粒重对小豆单株产量的直接通径系数为0.712，百粒重通过株高、荚长产生微弱的正向间接作用，正向间接通径系数总和为0.047，通过单株粒数产生较大的负向间接作用影响单株产量，负向间接通径系数为-0.303，最终表现为百粒重与单株产量的相关系数为0.456，达到显著水平。说明在选育高产品种时，若单株粒数相同的情况下，应尽可能选择百粒重较高的品种。

株高对小豆单株产量的直接通径系数为0.161，株高通过荚长、单株粒数、百粒重产生较大的正向间接作用，正向间接通径系数总和为0.653，其通过其他农艺性状（荚长、单株粒数、百粒重）对单株产量的影响大于自身对单株产量的直接影响，其中通过单株粒数的间接通径系数为0.450，其间接作用大于对单株产量的直接作用，最终表现为株高与单株产量的相关系数为0.814，达到极显著水平。说明在选育高产品种时，若植株高度相同，则尽可能选择单株粒数多的品种。

荚长对小豆单株产量的直接通径系数为0.111，荚长通过株高、单株粒数、百粒重产生较大的正向间接作用，正向间接通径系数总和为0.376，其通过其他农艺性状（株高、单株粒数、百粒重）对单株产量的影响大于自身对单株产量的直接影响，其中通过单株粒数的间接通径系数为0.258，其间接作用大于对单株产量的直接作用，最终表现为荚长与单株产量的相关系数为0.487，达到显著水平。说明在选育高产品种时，若植株荚长相同，则尽可能选择单株粒数多的品种。

3 讨论与结论

在描述性统计分析中，小豆各性状从变异系数看，除了荚长，其余性状的变异系数均大于15%，其中变异系数最大的是株高，说明株高在高产品种选育中变异程度大，可选择范围较广；荚长的变异系数最小，表明该性状相对稳定。

在相同栽培条件下，不同小豆品种单株产量差异较大，遗传差异较大，单株产量构成因素对单株产量的影响也有一定差异。从相关性分析、回归分析及通径分析来看，株高（X1）、主茎节数（X2）、主茎分枝（X3）、单株荚数（X4）、荚长（X5）、单株粒数（X6）、百粒重（X7）与单株产量（Y）之间均存在显著或极显著的相关关系；构成小豆单株产量的主要因素包括单株粒数、百粒重、株高、荚长等，其产生的直接作用依次为单株粒数>百粒重>株高>荚长。单株粒数、百粒重对小豆单株产量的直接作用较大；株高、荚长通过对单株粒数、百粒重的间接作用影响小豆单株产量大于自身的直接作用。

综合分析结果表明，采用逐步回归分析筛选出影响单株产量的因素有单株粒数、百粒重、株高、荚长，并得到回归方程Y=-18.723+0.059X1+0.472X5+0.106X6+1.132 6X7，决定系数R2=0.946 5。还存在一些影响因素未列入分析范围。在高产小豆的选育上，先选择单株粒数多、百粒重适中的品种，再考虑小豆荚长、株高等因素的影响。当前小豆育种除了追求产量外，还应该考虑营养价值和当地消费习惯，有目标地选育富含某些特定营养成分和迎合当地消费习惯的品种。