《Discover Plants》：Influence of support system on country bean production during summer season
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菜豆（Lablab purpureus L.）是热带和亚热带地区具有营养和经济价值的重要豆科蔬菜作物。鉴定最适宜的支持系统以最大化夏季光不敏感菜豆的生长和产量至关重要。因此，本研究旨在评估不同支持系统下夏季菜豆基因型的生长、生理性状和产量，并鉴定高产支架系统。
菜豆（Lablab purpureus L.）是热带和亚热带地区具有营养和经济价值的重要豆科蔬菜作物。鉴定最适宜的支持系统以最大化夏季光不敏感菜豆的生长和产量至关重要。因此，本研究旨在评估不同支持系统下夏季菜豆基因型的生长、生理性状和产量，并鉴定高产支架系统。本研究评估了3个光不敏感菜豆基因型，即Sikribi Sheem-1（V1）、Sikribi Sheem-2（V2）和SB003（V3），在3种不同支持系统下种植：水平支架（S1）、垂直支架（打桩，S2）和斜架（A形架，S3）。试验采用双因素随机完全区组设计（RCBD），3次重复。Sikribi Sheem-1与垂直支架组合（V1S2）在蔓长（293.33 ± 19.57 cm，p < 0.001）、顶小叶长度（13.73 ± 0.87 cm，p < 0.001）、顶小叶宽度（14.06 ± 1.10 cm，p < 0.001）、叶柄长度（11.96 ± 0.61 cm，p < 0.001）、节间长度（17.57 ± 1.47 cm，p < 0.05）、每株分枝数（11.42 ± 0.44，p < 0.001）、SPAD值（46.55 ± 2.75，p < 0.001）、开花天数（31.00 ± 2.19 DAS，p < 0.001）、采收天数（56.00 ± 3.44 DAS，p < 0.001）、每株荚数（288.83 ± 11.23，p < 0.05）、每株荚产量（1.34 ± 0.06 kg，p < 0.05）和每公顷荚产量（13.14 ± 1.08 t，p < 0.01）方面表现更优。Pearson相关分析揭示荚产量、每株荚数、每株分枝数和荚形态之间存在强正相关，表明这些因子是高产的关键。主成分分析（PCA）和聚类热图将生长、生理和产量贡献性状分为不同组群，解释了总变异，最佳结果记录于V1S2。这些发现表明，Sikribi Sheem-1配合垂直支架或打桩是夏季栽培中攀缘菜豆最大化产量和荚品质的最有效组合。
研究背景方面，菜豆（Lablab purpureus L.）是热带和亚热带地区重要的豆科蔬菜作物，在孟加拉国被称为Sheem，是该国仅次于芋头和茄子的第三大蔬菜作物。由于菜豆具有光周期敏感性，传统上仅在冬季栽培，夏季鲜荚供应不足。为满足夏季消费需求，研究人员已成功培育出光不敏感菜豆基因型，如Sikribi Sheem-1和Sikribi Sheem-2等。然而，菜豆蔓生性强，当蔓长超过30 cm时即开始倒伏，缺乏支撑会显著降低分枝生长和产量。尽管已有光不敏感夏季菜豆基因型，但关于不同支持系统如何影响其夏季生长和产量表现的信息仍然不足，缺乏标准化且高产高效的支持系统是提高菜豆单位面积产量的重要研究缺口。在此背景下，研究人员开展了本研究，旨在评估夏季菜豆基因型的生长、产量和生理性状，并考察不同支持系统对这些性状的影响。
研究人员于2023年4月至10月在孟加拉国Sylhet农业大学园艺系试验田开展田间试验，采用双因素随机完全区组设计（RCBD），3次重复，评估3个光不敏感菜豆基因型（V1-Sikribi Sheem-1、V2-Sikribi Sheem-2、V3-SB003）在3种支持系统（S1-水平支架、S2-垂直支架/打桩、S3-A形架/斜架）下的表现。研究得出，基因型与支持系统之间存在显著交互作用，Sikribi Sheem-1配合垂直支架（V1S2）在形态、生理和产量性状上均表现最优，每株荚数达288.83 ± 11.23，每株荚产量达1.34 ± 0.06 kg，每公顷产量达13.14 ± 1.08 t。该研究为热带夏季菜豆栽培中基因型特异性支持系统的选择提供了科学依据，对提高菜豆单位面积产量和可持续生产具有重要意义。
关键技术方法方面，研究人员采用双因素随机完全区组设计（RCBD）进行田间试验，设置3个基因型和3种支持系统的组合，3次重复。试验地在播种前进行挖穴施肥，种子直接播种于穴中。数据收集包括形态指标（蔓长、顶小叶长宽、叶柄长度、节间长度）、生理指标（SPAD值，采用SPAD-502Plus叶绿素计测定）、物候指标（开花天数、采收天数）及产量指标（每株荚数、单荚重、每株荚产量、荚长、荚宽等）。纤维含量通过沸水煮后分离干燥称重法测定，干物质含量通过72 °C烘干至恒重法测定。统计分析采用R软件版本4.3.2进行双因素方差分析（ANOVA），均值分离采用Fisher's LSD检验，并进行了Pearson相关分析、主成分分析（PCA）和聚类热图分析。试验材料为Sylhet农业大学园艺系实验室提供的菜豆种子。
研究结果方面，首先在不同支持系统对菜豆形态生理特性的影响方面，基因型与支持系统交互作用对多数形态和生理指标产生显著影响。Sikribi Sheem-1配合垂直支架（V1S2）获得最长蔓长（293.33 ± 19.57 cm）、最长顶小叶（13.73 ± 0.87 cm）、最宽顶小叶（14.06 ± 1.10 cm）、最长叶柄（11.96 ± 0.61 cm）、最长节间（17.57 ± 1.47 cm）、最多每株分枝数（11.42 ± 0.44）和最高SPAD值（46.55 ± 2.75）；而V2S1记录到最短蔓长（212.97 ± 21.13 cm），V2S3记录到最短顶小叶（7.05 ± 0.93 cm）和最短叶柄（8.37 ± 0.44 cm），V2S1记录到最短节间（12.54 ± 1.01 cm）。其次，在支持系统对产量特性的影响方面，V1S2开花最早（31.00 ± 2.19 DAS）、采收最早（56 ± 3.44 DAS），每株荚数最多（288.83 ± 11.23），每株荚产量最高（1.34 ± 0.06 kg）；而SB003在垂直支架上每株荚数最少（148.67 ± 6.98），V2S1每株产量最低（0.56 ± 0.02 kg）。第三，在支持系统对果实特性的影响方面，基因型与支持系统交互作用显著影响荚长和鲜荚纤维含量，但荚宽和干物质含量在各处理间无显著差异。V1S2荚长最长（9.93 ± 1.12 cm），纤维含量最高（1.07 ± 0.04%），V2S1纤维含量最低（0.40 ± 0.07%）；干物质含量范围在9.43 ± 1.37%至12.30 ± 1.67%之间，各处理间统计上无显著差异。第四，在性状关联分析方面，Pearson相关分析显示相关系数范围为?0.82至0.92。每株荚数（NPP）与每株荚产量（PYP）呈强正相关（r = 0.92，p < 0.001），荚长（POL）与单荚重（IPW）呈强正相关（r = 0.90，p < 0.001）；SPAD值与每株荚产量（r = ?0.82，p < 0.01）、单荚重（r = ?0.82，p < 0.01）、荚长（r = ?0.85）和荚宽（r = ?0.75，p < 0.01）呈负相关，提示营养生长与生殖产出之间可能存在权衡。主成分分析（PCA）中前两个主成分分别解释71.94%和14.29%的总变异，累计解释86.23%，V1S2在多数性状上表现最优，V2S1表现最差。聚类热图分析进一步证实V1S2在多数性状上持续优于其他处理，且垂直支架（S2）对3个基因型均表现出正向效应。
讨论部分总结：研究结果表明，基因型与支持系统的优化互作对最大化夏季菜豆产量和产量属性稳定性具有关键作用。垂直支架结构通过改善光截获和同化物分配，与基因型适应性共同影响产量形成。基因型比较显示Sikribi Sheem-1在营养生长、早花性和荚产量方面优于其他基因型，表明遗传变异对作物表现的重要贡献。相关分析揭示荚数、荚产量、荚长和单荚重之间的强正相关关系，说明荚形态和数量是产量的关键决定因子。SPAD值与产量性状的显著负相关提示营养生长与生殖产出之间可能存在权衡，需进一步研究。PCA和热图分析将产量相关性状与物候和生理性状分为不同组群，揭示了支持系统相关的作物微气候差异可能影响性状关联模式。总体而言，优化的基因型-支持系统组合增强了形态和产量稳定性，Sikribi Sheem-1配合垂直支架在形态、产量及部分物候性状上表现优越，为热带夏季条件下菜豆的基因型特异性栽培策略提供了依据。
研究结论部分翻译：本研究表明，夏季菜豆的生长、生理表现和产量受基因型、支持系统及其交互作用的影响。显著的基因型×支持系统交互作用表明支持系统的有效性取决于基因型。Sikribi Sheem-1配合垂直支架（V1S2）在形态、生理和产量属性上表现最佳，包括最高的每株荚数（288.83 ± 11.23）、每株荚产量（1.34 ± 0.06 kg）和每公顷荚产量（13.14 ± 1.08 t）。相关分析、PCA和热图分析鉴定了形态、生理和产量相关性状之间的关联，特别是荚数、荚形态、分枝和产量。基于本试验条件，V1S2是夏季菜豆栽培最有前景的组合。尽管如此，仍需在不同农业生态区开展多点多年试验以验证该推荐。未来研究应包括光合速率、光截获、冠层温度和养分再动员的直接测定，以及对不同支持系统安装、维护和盈利性的经济分析。
