早熟棉品種的灰色關聯(lián)分析

韓永亮， 路正營， 李世云， 楊玉楓， 崔紅印

(河北省邯鄲市農(nóng)業(yè)科學院，河北邯鄲 056001)

?

早熟棉品種的灰色關聯(lián)分析

韓永亮， 路正營， 李世云*， 楊玉楓， 崔紅印

(河北省邯鄲市農(nóng)業(yè)科學院，河北邯鄲 056001)

[目的] 明確各種性狀對早熟棉花產(chǎn)量的影響, 找出高產(chǎn)育種的有效方法。[方法]采用灰色關聯(lián)度分析法，對來源不同的18個早熟棉花品種(系)進行了分析，并探討了灰色關聯(lián)度分析在早熟棉種質(zhì)資源綜合評價中的應用。[結(jié)果]依據(jù)各品種的灰色關聯(lián)序所進行的綜合評價與品種的實際表現(xiàn)是基本一致的。[結(jié)論]灰色關聯(lián)度分析方法可以明確資源篩選中的育種目標與方向，為早熟棉種質(zhì)資源研究提供了參考。

灰色關聯(lián)；早熟棉；農(nóng)藝性狀；產(chǎn)量

棉花是我國重要的經(jīng)濟作物之一,是紡織工業(yè)的重要原料[1]。棉花產(chǎn)量是由多種因素共同作用的結(jié)果,分析各種因素之間的關系，對有效地篩選、評價棉花種質(zhì)資源,對棉花新品種選育均有重要意義。灰色關聯(lián)分析方法是鄧聚龍教授1982年開發(fā)的重要的統(tǒng)計方法,近年來在農(nóng)業(yè)研究中已有應用，但很少用于早熟棉花種質(zhì)資源的研究。為此，筆者使用灰色關聯(lián)分析方法，一方面對早熟棉花產(chǎn)量和主要產(chǎn)量性狀進行分析[2],以明確各種性狀對早熟棉花產(chǎn)量的影響,另一方面對早熟棉品種進行綜合評價，試圖找出高產(chǎn)育種的有效方法，為早熟棉花育種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料18個育成早熟棉品種(系)為BC6507、山農(nóng)SF10、中425、贛早1號、贛早2號、BC6305、邯232、中農(nóng)K30、邯359、遼4493、遼14569、陜1302、夏早4號、運早N339、百棉19、運早N455、石早2號和中50。

1.2 試驗設計試驗于2014年在河北省邯鄲市農(nóng)業(yè)科學院試驗場進行，采取隨機區(qū)組設計，參試品種18 個，3次重復，行長 9.0 m,平均行距 0.6 m， 3 行區(qū),小區(qū)面積 16.2 m2,四周設保護區(qū)[2]。理論密度8.25萬株/hm2。5月26日直播，前茬為試驗地冬閑地，土質(zhì)為沙質(zhì)壤土，肥力中等，地力均勻，水利條件好，田間管理一致。

表1 棉花品種農(nóng)藝性狀平均值

1.3 調(diào)查方法調(diào)查各棉花品種(系)的主要農(nóng)藝性狀，包括單株果枝數(shù)、株高、單株鈴數(shù)、節(jié)位、單鈴重、衣分、病情指數(shù)、病株率、霜前花率、生育期、籽棉總產(chǎn)量和皮棉總產(chǎn)量，其中株高、單株果枝數(shù)、節(jié)位、單株結(jié)鈴數(shù)為中期調(diào)查結(jié)果，病情指數(shù)和病株率在棉花發(fā)病高峰調(diào)查。進入收獲期后，每個小區(qū)隨機選取50鈴進行考種，記載衣分、單鈴重。

1.4 分析方法根據(jù)灰色系統(tǒng)理論[3],是根據(jù)各個因素曲線幾何的形狀相似程度來判斷關聯(lián)度,其關聯(lián)度愈大，說明因素間變化態(tài)勢愈接近,相互關系愈密切，因此將18個品種的10個農(nóng)藝性狀看作1個系統(tǒng),每個性狀為系統(tǒng)的1個因素,對產(chǎn)量的相關因素進行灰色關聯(lián)分析。以籽棉總產(chǎn)、皮棉總產(chǎn)量為母序列,分別編號為Y1和Y2，其他性狀為子序列，分別編號為X1，X2，X3，…，X10[4]。在10個性狀中，病情指數(shù)、病株率、霜前花率為百分率，而且大多不在30%～70%之內(nèi)，因此在進入統(tǒng)計分析時進行平方根反正弦轉(zhuǎn)換，使其接近正態(tài)分布(表1)。由于各性狀因素量綱不統(tǒng)一[5],需將原始數(shù)據(jù)標準化，計算各農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關聯(lián)系數(shù)。根據(jù)因素數(shù)列的幾何性狀相似度判斷因素間關聯(lián)度大小。曲線越接近,說明相應序列間關系密切；反之，互相關系越疏遠。

早熟棉花種質(zhì)資源篩選的灰色關聯(lián)度分析方法：以每個供試品種的實際密度、衣分、全生育期、株高、單株果枝數(shù)、單株結(jié)鈴數(shù)、單鈴重、轉(zhuǎn)化后的病株率、黃萎病指等各項指標構(gòu)成的數(shù)列作為比較數(shù)列,以構(gòu)建的“理想品種”為參考數(shù)列，評價資源材料與理想品種之間的關聯(lián)度。采用DPS 2000 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[6]和Excel 2007 對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

表2 各品種產(chǎn)量與產(chǎn)量性狀的關聯(lián)度及位次

表3 各品種與“理想品種”的關聯(lián)度及位次

2 結(jié)果與分析

2.1 早熟棉產(chǎn)量與產(chǎn)量性狀的關聯(lián)度分析數(shù)據(jù)采用標準化[7]，分辨系數(shù)取0.5，分別以皮棉產(chǎn)量、籽棉產(chǎn)量為參考數(shù)列y0，單株結(jié)鈴數(shù)等產(chǎn)量構(gòu)成因素為比較數(shù)列y1(由于種植密度并非遺傳性狀，并未參與灰色關聯(lián)度的計算)，計算出的關聯(lián)度見表2。結(jié)果表明,籽棉產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的關聯(lián)順序為：株高>單株結(jié)鈴數(shù) >節(jié)位>生育期>衣分>單鈴重>單株果枝數(shù)>霜前花率>病株率>病情指數(shù)；皮棉產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的關聯(lián)順序為：單株結(jié)鈴數(shù)>株高>節(jié)位>生育期>衣分>單鈴重>單株果枝數(shù)>霜前花率>病株率>病情指數(shù)；單株結(jié)鈴數(shù)在皮棉產(chǎn)量中關聯(lián)度的最大(0.775 6)，其次為株高和節(jié)位；而株高在籽棉產(chǎn)量中的關聯(lián)度最大(0.760 2)，株高居第2位，節(jié)位為第3位；單株結(jié)鈴數(shù)、節(jié)位、株高與產(chǎn)量的關聯(lián)度較高,說明該3 個性狀對產(chǎn)量的影響較大。因此,在早熟棉新品種選育中,在兼顧其他性狀的同時,應著重考慮該3 個性狀,提高選種效率。

2.2 早熟棉品種資源評價以構(gòu)造出一個理想品種作為參名數(shù)列。“理想品種”可以取比參試品種各性狀之上限值略大的數(shù)值,或可根據(jù)育種目標而定。在該試驗中根據(jù)各個性狀在早熟棉育種目標的相對重要性，理想品種各性狀值：株高、節(jié)位取均值，病株率、病指、生育期取最小值，皮棉產(chǎn)量、籽棉產(chǎn)量、單株結(jié)鈴數(shù)取最大值的1.2倍，單株果枝數(shù)和單鈴重為均值的1.2倍。種植密度選取理論密度8.25萬株/hm2，數(shù)據(jù)采用標準化[7]，分辨系數(shù)取0.5，經(jīng)DPS軟件[6]分析，結(jié)果見表3。與理想品種接近的是BC6305、邯232、遼14569、邯359、中425、贛早2號、山農(nóng)SF10、運早N455和遼4493，與理想品種差距較大的是陜1302、中農(nóng)K30、石早2號、百棉19、贛早1號、中50、夏早4號、BC6507和運早N339。

3 討論

早熟棉育種過程中，人們常面臨多個不同性狀之間的選擇，總是試圖找出哪些是主要的，哪些是次要的，通常利用傳統(tǒng)的統(tǒng)計方法如相關分析和多元回歸[8-9]，雖然這些方法是有效的，但需要大量的原始數(shù)據(jù)，而且需要的數(shù)據(jù)有一定的統(tǒng)計規(guī)律[10-11]，早熟棉生長過程中，由外部環(huán)境和一些未知的因素，如干擾抽樣調(diào)查誤差的影響[12-13]，使一些統(tǒng)計結(jié)果很難令人滿意。因此，尋找一種實用的數(shù)學工具用于早熟棉花育種，使之與傳統(tǒng)的統(tǒng)計學方法相結(jié)合，具有積極的現(xiàn)實意義。該研究中通過灰色關聯(lián)分析方法以品種產(chǎn)量為參考序列，各產(chǎn)量性狀為比較序列，通過簡單的操作來找到性狀與產(chǎn)量關聯(lián)度的序列，可以更準確地反映各性狀與產(chǎn)量的關系。在選育高產(chǎn)早熟棉品種時，應盡量選擇結(jié)鈴性強、株高稍高的品種。株高和節(jié)位適當高些有利于協(xié)調(diào)庫源關系[14],增加干物質(zhì)積累,提高產(chǎn)量。同時考慮對棉花衣分、鈴重和生育期等的選擇[15]。早熟棉育種中不僅要考慮各性狀對產(chǎn)量的作用，還要注意各性狀的協(xié)調(diào)一致,才能取得較高的產(chǎn)量。

對于資源材料的綜合評價，引入“理想品種”經(jīng)過灰色關聯(lián)分析，可在一定程度上確定品種相對于“理想品種”的親緣關系遠近，為組配雜交組合選育優(yōu)良品種提供了理論參考。對于中低世代材料的選擇是在一定的限制條件下進行的,運用灰色關聯(lián)度分析可以提高選擇的效率和準確度，可將田間表現(xiàn)與室內(nèi)考種得到的數(shù)據(jù)資料相互結(jié)合起來,使育種材料的決選更加精確可靠。在該試驗中，由于2014年邯鄲市降雨分布均勻氣溫高、光照好，棉花生育期比常年早5～7 d，有利于棉花長，而在供試的18個品種(系)田間表現(xiàn)中，邯232、邯359、中425比較突出，灰色關聯(lián)分析結(jié)果與之基本一致。該試驗中僅用農(nóng)藝性狀進行分析，并未結(jié)合品質(zhì)性狀，對品質(zhì)性狀還需進一步研究。

[1] 于振文.作物栽培學各論[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.

[2] 蓋鈞鎰.作物育種學各論[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1997.

[3] 鄧聚龍.灰色系統(tǒng)(社會經(jīng)濟) [M].北京: 國防工業(yè)出版社,1985.

[4] 吳敏云,戴景瑞.灰色系統(tǒng)理論在玉米育種上的綜合應用[J].華北農(nóng)學報,1999,154(2):30-35.

[5] 王淑榮.灰色關聯(lián)度分析應用于大豆主要數(shù)量性狀選擇上的研究[J].農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學與綜合研究，1995(1):75-77.

[6] 唐啟義，馮明光.實用統(tǒng)計分析及其DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[M].北京：科學出版社，2002.

[7] 周化如,呂曉剛,郝海榮,等.不同數(shù)據(jù)變換方法對灰色關聯(lián)度分析結(jié)果的影響[J].種子科技，2005(5):281-283.

[8] 胡希遠，李建平，宋喜芳.空間統(tǒng)計分析在作物育種品系選擇中的效果[J].作物學報,2008,34(3): 412.

[9] 衛(wèi)云宗,劉新月,喬蕊清.小麥創(chuàng)新種質(zhì)綜合評價[J].華北農(nóng)學報,1999,14(4): 17-24.

[10] 趙淑貞，盧金寶.灰色關聯(lián)度在棉花新品種(系)比較試驗中的應用[J].新疆農(nóng)業(yè)科學，2001,38(5):243-246.

[11] 劉民.灰色關聯(lián)度分析法在小麥產(chǎn)量相關因素分析中的作用[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2010(5):64-65.

[12] 馬育華.田間試驗統(tǒng)計分析[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1985.

[13] 劉守中,郭坤池.福建省早雜優(yōu)區(qū)試灰色聚類及灰色統(tǒng)計分析法[J].福建稻麥科技,1995(3):18.

[14] 尹景本，薛春善，王盈.應用灰色關聯(lián)度分析棉花的產(chǎn)量與品質(zhì)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2008，36(13)：5245-5246，5253.

[15] 楊玉楓.雜交棉產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的灰色關聯(lián)度分析[J].河北農(nóng)業(yè)科學,2012(10)：24-26.

Grey Relational Grade Evaluation on Early Maturity Cotton Varieties

HAN Yong-liang， LU Zheng-ying, LI Shi-yun*et al

(Handan Academy of Agricultural Sciences, Handan, Hebei 056001)

[Objective] The effect of various characters on yield of early maturity cotton varieties were understood to find out an effective method for high-yield breeding.[Method] The yield and main agronomic characteristics of 18 early maturity cotton varieties in Handan Academy of Agricultural Sciences were studied by using the grey relational grade analysis, and application of the grey relational analysis in early maturity cotton germplasm comprehensive evaluation was discussed.[Result] The comprehensive evaluation of each type based on the grey relational sequence was basically consistent with varieties of actual performance.[Conclusion] The grey relational grade analysis method can clear breeding target and direction of resource screening, and provide reference for early maturity cotton germplasm research and breeding.

Grey grade analysis；Early maturity cotton；Agronomic characteristics；Yield

農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項(2014ZX08005002-007)。

韓永亮(1979- )，男，河北磁縣人，助理研究員，碩士，從事早熟棉育種研究。*通訊作者，研究員，從事棉花育種及高產(chǎn)栽培技術研究。

2015-01-26

S 562

A

0517-6611(2015)08-037-02