皇甫紅芳，李 剛，楊 富，蘇占明

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 高寒區(qū)作物研究所，山西 大同 037008）

灰色關(guān)聯(lián)度分析（GRA）[3]是根據(jù)因素之間發(fā)展趨勢的相似或相異程度，亦即“灰色關(guān)聯(lián)度”，作為衡量因素間關(guān)聯(lián)程度的一種方法。因此，它的適用性廣，在綜合評價、類型區(qū)劃、判斷分析等方面都有廣泛的應(yīng)用。該方法應(yīng)用在谷子[4-5]、水稻[6-8]、玉米[9-10]、啤大麥[11]、大豆[12]、綠豆[13]、高粱[14]、馬鈴薯[15]、胡麻[16]等農(nóng)作物品種選育和農(nóng)藝性狀的總體評價上，并取得了很好的效果。但在莜麥上的相關(guān)試驗(yàn)報道很少。

晉北地區(qū)是山西省莜麥主產(chǎn)區(qū)，本試驗(yàn)以從5 個省引進(jìn)的10 份莜麥資源為材料，采用灰色關(guān)聯(lián)度分析對莜麥的產(chǎn)量及7 個農(nóng)藝性狀進(jìn)行了綜合評價，以明確莜麥主要農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的影響大小，旨在為晉北地區(qū)莜麥田間栽培管理提供生產(chǎn)幫助，同時也可以為優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)莜麥新品種的選育提供有力的科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018 年在大同市毛皂鎮(zhèn)山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地（北緯39°92′，東經(jīng)113°27′）進(jìn)行。該地地處黃土高原，海拔1 040 m，具有大陸性特征的溫帶季風(fēng)氣候，全年日照時數(shù)為2 860 h，年平均氣溫為6.3 ℃，年均降雨量為383 mm，夏季雨水集中，冬季日短天寒。

1.2 試驗(yàn)材料

供試莜麥10 個品種為壩莜1 號、壩莜3 號、白燕2 號、白燕20 號、晉燕17 號、晉燕8 號、晉燕12 號、定莜5 號、定莜7 號、燕科1 號，分別來源于河北、吉林、山西、甘肅、內(nèi)蒙古5 個省，具體情況如表1所示。

表1 試驗(yàn)材料情況Tab.1 Test material condition

1.3 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3 次，小區(qū)面積為13.34 m2（6.67 m×2.00 m），小區(qū)種植8 行，行距0.25 m。試驗(yàn)土壤為沙壤土，水澆地，肥力中等，播種前7 d 進(jìn)行灌水，以確保全苗壯苗，播期在4 月16 日，留苗450 萬株/hm2，播種前施復(fù)合肥300 kg/hm2，在莜麥4～5 葉期第1 次中耕除草，拔節(jié)期進(jìn)行第2 次中耕除草，其他管理同大田常規(guī)管理。在全區(qū)莜麥籽粒75%由軟變硬、小區(qū)有75%穗花鈴發(fā)黃，進(jìn)入臘熟后期時，進(jìn)行收獲、脫粒測產(chǎn)。

1.4 測定指標(biāo)及方法

調(diào)查和記載莜麥不同生育期。進(jìn)入臘熟階段，在小區(qū)中選擇不斷壟、生長比較茂盛、比較整齊的中間3～4 行隨機(jī)取樣10～15 株，在田間測量株高、穗長。收獲后經(jīng)多次晾曬風(fēng)干，在室內(nèi)進(jìn)行考種，測定穗鈴數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量，并計算小區(qū)產(chǎn)量。

1.5 分析方法

根據(jù)灰色系統(tǒng)理論原理，將莜麥10 個品種和它的主要性狀組成一個灰色系統(tǒng)，每個農(nóng)藝性狀是灰色系統(tǒng)的一個因素，參考數(shù)列X0定為小區(qū)產(chǎn)量，7 個性狀設(shè)為比較數(shù)列，分別是生育期（X1）、株高（X2）、穗長（X3）、穗鈴數(shù)（X4）、穗粒數(shù)（X5）、穗粒質(zhì)量（X6）、千粒質(zhì)量（X7）。

由于各性狀的量綱不同，根據(jù)灰色系統(tǒng)理論，需對各性狀進(jìn)行無量綱化處理。采用初值化處理方法，即用Xi數(shù)列除以X0相應(yīng)的指標(biāo)，得到各項指標(biāo)數(shù)值都在0～1 的新數(shù)列。

從產(chǎn)業(yè)學(xué)院創(chuàng)建目標(biāo)上看，產(chǎn)業(yè)學(xué)院不是以盈利為目標(biāo)，而是在培養(yǎng)行業(yè)需要的實(shí)踐人才基礎(chǔ)上充分協(xié)調(diào)校企雙方訴求，達(dá)到互助互利，全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。由此出發(fā)，浙江醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校藥學(xué)院與泰格醫(yī)藥共建產(chǎn)業(yè)學(xué)院職能定位為：集人才培養(yǎng)、技術(shù)服務(wù)及培訓(xùn)等功能為一體。一方面成為學(xué)校的產(chǎn)學(xué)研基地、“雙師型”教師企業(yè)培訓(xùn)崗位、創(chuàng)新班畢業(yè)生實(shí)訓(xùn)基地，另一方面成立合作企業(yè)的人才培養(yǎng)中心，共建產(chǎn)業(yè)學(xué)院品牌及形象。[5]

式中，ai（k）為關(guān)聯(lián)系數(shù)；d為分辨系數(shù)，一般取0.5；ri為關(guān)聯(lián)度。

用公式（3）對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理。

其中，i為不同的品種，j為不同的性狀，X′ij為無量綱化的數(shù)據(jù)；Xij為未處理的原始數(shù)據(jù)，-Xj為j性狀的平均值，Sj為j性狀的標(biāo)準(zhǔn)差。

1.6 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)采用Excel 2017 和SPSS 18.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同莜麥品種的農(nóng)藝性狀變異特征分析

由表2 可知，莜麥的8 個性狀變異系數(shù)都小于15%，說明不同的性狀之間差異很小，表現(xiàn)為穗粒數(shù)＞穗粒質(zhì)量＞穗長＞產(chǎn)量＞株高＞生育期＞穗鈴數(shù)＞千粒質(zhì)量，其中，千粒質(zhì)量和穗鈴數(shù)的變異系數(shù)較小，分別為7.62%和7.67%，它們二者的變異程度最小，穗粒數(shù)的變異系數(shù)最大，為14.32%?？赏茢喑?0個莜麥品種不同農(nóng)藝性狀之間差異不大。

表2 不同莜麥品種的農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量Tab.2 Agronomic traits and yield of different naked oat varieties

2.2 莜麥的主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量之間的相關(guān)性分析

莜麥的主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量之間的相關(guān)性分析如表3 所示。

表3 莜麥主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量之間的相關(guān)性分析Tab.3 Correlation analysis between main agronomic traits and yield of naked oats

從表3 可以看出，產(chǎn)量與株高、穗粒數(shù)、穗鈴 數(shù)、穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量呈正相關(guān)，與生育期、穗長呈負(fù)相關(guān)，產(chǎn)量與穗鈴數(shù)的正相關(guān)性最大，與生育期的負(fù)相關(guān)性最大。穗鈴數(shù)與產(chǎn)量、株高、穗長、穗粒數(shù)、穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量呈正相關(guān)，與生育期呈負(fù)相關(guān)，穗鈴數(shù)與穗粒數(shù)的正相關(guān)性最大。穗長與生育期、株高、穗鈴數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒質(zhì)量呈正相關(guān)，與產(chǎn)量、千粒質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)；穗長與生育期的正相關(guān)性最大，與產(chǎn)量的負(fù)相關(guān)性最大。千粒質(zhì)量與產(chǎn)量、穗鈴數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒質(zhì)量呈正相關(guān)，與生育期、株高、穗長呈負(fù)相關(guān)，千粒質(zhì)量與產(chǎn)量的正相關(guān)性最大，與生育期的負(fù)相關(guān)性最大。穗粒質(zhì)量與產(chǎn)量、株高、穗長、穗鈴數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量呈正相關(guān)，與生育期呈負(fù)相關(guān)，穗粒質(zhì)量與穗鈴數(shù)的正相關(guān)性最大。生育期與株高、穗長之間呈正相關(guān)，與穗鈴數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)，生育期與穗長的正相關(guān)性最大，與穗鈴數(shù)的負(fù)相關(guān)性最大。穗粒數(shù)與產(chǎn)量、株高、穗長、穗鈴數(shù)、穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量呈正相關(guān)，與生育期呈負(fù)相關(guān)，穗粒數(shù)與穗鈴數(shù)的正相關(guān)性最大。株高與生育期的正相關(guān)性最大，與千粒質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)。

從表3 可以看出，產(chǎn)量與千粒質(zhì)量、穗鈴數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒質(zhì)量和株高呈正相關(guān)，但是相關(guān)性不顯著。穗鈴數(shù)與穗粒數(shù)、穗粒質(zhì)量呈顯著正相關(guān)；穗粒數(shù)與穗粒質(zhì)量呈顯著正相關(guān)。千粒質(zhì)量和產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)最大，說明千粒質(zhì)量是影響產(chǎn)量的主要因素。相關(guān)分析方法明確了各個農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量影響的主次關(guān)系，為育種提供相應(yīng)的理論依據(jù)。

2.3 莜表農(nóng)藝性狀之間的關(guān)聯(lián)性分析

2.3.1 農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化 為保證各性狀間具有同序性和等效性，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，結(jié)果如表4 所示。

表4 各指標(biāo)數(shù)據(jù)無量綱化處理Tab.4 Dimensionless processing results of data

由于系統(tǒng)中各因素列中的數(shù)據(jù)可能因量綱不同，不便于比較或在比較時難以得到正確的結(jié)論，因此，在進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析時，一般要進(jìn)行數(shù)據(jù)的無量綱化處理。數(shù)據(jù)經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理后，原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為無量綱化指標(biāo)測定值，各指標(biāo)值處于同一數(shù)量級別，可進(jìn)行綜合測評分析。如果直接用原始指標(biāo)值進(jìn)行分析，就會突出數(shù)值較高的指標(biāo)在綜合分析中的作用，相對削弱數(shù)值水平較低指標(biāo)的作用。

2.3.2 產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀之間的關(guān)聯(lián)系數(shù) 不同品種各性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)系數(shù)及其排序如表5、6所示。

表5 不同莜麥品種各性狀與產(chǎn)量關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣Tab.5 Association coefficient matrix of all traits and yield of naked oats variety

由表5、6 可知，關(guān)聯(lián)度越大，和參考數(shù)列關(guān)系越靠近，越密切，相反則關(guān)系越遠(yuǎn)。可以看出，莜麥各性狀對產(chǎn)量的影響從大到小依次為千粒質(zhì)量＞穗鈴數(shù)＞穗粒數(shù)＞株高＞穗長＞穗粒質(zhì)量＞生育期。因此，當(dāng)栽培條件和田間管理水平一樣的情況下，在莜麥新品種選育過程中，要綜合考慮千粒質(zhì)量、穗鈴數(shù)、穗粒數(shù)和株高4 個性狀，盡量選擇千粒質(zhì)量大、穗鈴數(shù)多、穗粒數(shù)多、株高較高的品種，其余指標(biāo)在新品種選育過程中可適當(dāng)進(jìn)行關(guān)注。

表6 不同類型莜麥品種性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度Tab.6 Association between traits and yield of different naked oats varieties

3 結(jié)論與討論

農(nóng)作物農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)和農(nóng)作物的遺傳多樣性的關(guān)系是正相關(guān)。本試驗(yàn)中參試的10 份莜麥種質(zhì)資源的8 個主要農(nóng)藝性狀變異系數(shù)范圍為7.62%～14.32%，變異系數(shù)相對較小。表明想得到理想的目標(biāo)性狀，僅改進(jìn)育種手段是很難的。蹇黎等[17]對喀斯特山區(qū)野生燕麥重要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析表明，各性狀變異系數(shù)從大到小依次為穗粒質(zhì)量＞穗粒數(shù)＞有效穗數(shù)＞小穗數(shù)＞千粒質(zhì)量＞穗長＞株高。包海柱等[18]對大麥的研究表明，主穗粒質(zhì)量、單株粒數(shù)、單株粒質(zhì)量這些農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的密切程度緊密；楊忠強(qiáng)等[19]對小麥的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，穗粒質(zhì)量、單株質(zhì)量、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)小穗數(shù)與單株產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。在本試驗(yàn)中，與產(chǎn)量呈正相關(guān)的是千粒質(zhì)量、穗鈴數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒質(zhì)量、株高，這與前人試驗(yàn)結(jié)果相似。

魏萌涵等[20]應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度方法分析研究表明，對產(chǎn)量形成影響較大是單穗質(zhì)量、穗粗、穗粒質(zhì)量，穗長以及生育期相對來說影響小。張立媛等[21]研究表明，影響糜子產(chǎn)量的主要性狀為千粒質(zhì)量、穗粒質(zhì)量、單穗質(zhì)量、出糜率，影響產(chǎn)量不大的性狀是穗長、株高。在本試驗(yàn)中，結(jié)論有點(diǎn)類同，對莜麥產(chǎn)量的形成主要農(nóng)藝性狀中影響較大的是千粒質(zhì)量、穗鈴數(shù)、穗粒數(shù)，株高和穗長對產(chǎn)量的影響處于中間水平，而生育期和穗粒質(zhì)量對產(chǎn)量的影響不大。

采用相關(guān)分析的方法對農(nóng)作物各種性狀以及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和生物學(xué)產(chǎn)量進(jìn)行評價時，需要提供大量的樣品信息，可以找出不同因素之間的相關(guān)關(guān)系，是正相關(guān)、負(fù)相關(guān)或不相關(guān)。一般只是定性分析，而不能定量分析，而灰色關(guān)聯(lián)度分析對樣品的數(shù)量沒有太多的要求，也不需要典型的分布規(guī)律，能夠從各個方面和各個角度對品種的性狀進(jìn)行定量分析和整體評估。本試驗(yàn)通過相關(guān)性和灰色關(guān)聯(lián)度分析，可知千粒質(zhì)量、穗鈴數(shù)、穗粒數(shù)是影響莜麥產(chǎn)量的主要因子，同時關(guān)注株高和穗粒質(zhì)量，為選育高產(chǎn)量、優(yōu)良品質(zhì)莜麥新品種提供了重要依據(jù)。在莜麥種植區(qū)，應(yīng)注重千粒質(zhì)量高、穗鈴數(shù)多、穗粒數(shù)多的種質(zhì)資源利用，并適當(dāng)重視考慮穗粒質(zhì)量和株高。