江蘇沿海灘涂地甜高梁農(nóng)藝性狀灰色關(guān)聯(lián)度評價

李春宏，郭文琦，張培通，殷劍美，韓曉勇，王 立

（江蘇省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所，江蘇 南京210014）

栽培甜高粱（Sor ghum bicolor subsp.bicolor）是隸屬于禾本科高粱族高粱屬甜高粱種下的一個亞種。高粱是C4作物，光合作用效率高，生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量大，有較強的抗逆性和適應性，具有抗旱、抗?jié)场⒛望}堿、耐瘠薄、耐高溫、耐寒冷等諸多特性［1－2］，甜高粱除具有普通高粱的一般特征外，其莖稈中還含有大量的汁液，糖分含糖量為11%～21%，是粒用高粱的2～5 倍，植株高大，營養(yǎng)價值高。甜高粱作為飼料、糖料、能源作物，極具開發(fā)價值［3］。在甜高粱的諸多用途中，甜高粱以其轉(zhuǎn)化率高、營養(yǎng)豐富［4－5］的優(yōu)勢而被首推作為青貯飼料。

江蘇省用于畜禽業(yè)的飼料主要來源是依靠進口和糧食的轉(zhuǎn)化，存在著成本高，人畜爭糧的矛盾。利用江蘇省豐富的沿海灘涂鹽堿地、荒地等邊際土地，大力發(fā)展甜高粱種植，可提高土地的生產(chǎn)效率，降低畜牧業(yè)飼料成本，為草食性畜禽提供充足的飼料［6－7］，這也符合我國政府提出的發(fā)展畜牧業(yè)“不與糧爭地，不與人爭糧”國策［8］。

灰色關(guān)聯(lián)度分析是一種定量化比較分析方法，是根據(jù)數(shù)列的可比性和相似性，分析系統(tǒng)內(nèi)部主要因素之間的相關(guān)程度，確定相關(guān)程度最大的因素。與其他數(shù)理統(tǒng)計方法相比，灰色關(guān)聯(lián)度分析法具有不滿足某種理論分布、樣本數(shù)量少、分析方法簡單、結(jié)果準確等優(yōu)點。近年來，該種方法在水稻（Or yza sativa）、玉米（Zea mays）、小麥（Triticum aestivu m）、大豆（Gl ycine max）、棉花（Gossy piu m hirsutum）、煙草（Nicotiana tabacum）及番茄（Lycopersici esculentu m）等農(nóng)作物的品種評價與選育方面有廣泛應用［9－10］。本研究應用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對在江蘇省沿海灘涂種植的甜高粱進行多項關(guān)鍵農(nóng)藝性狀的綜合評價，以期篩選出適合江蘇省沿海灘涂種植的優(yōu)良甜高粱新品種（系），為甜高粱品種的選育與推廣提供理論及參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗區(qū)位于江蘇省沿海灘涂連云港灌云洋橋農(nóng)場內(nèi)（119°50′09″E，34°30′50″N），屬暖溫帶季風性氣候，年均溫15 ℃，年均降水量959.4 mm，年均日照總時數(shù)2 456.2 h，初霜期通常在11月初，常年無霜期為220 d，土壤鹽分含量中等，試驗區(qū)土壤鹽分為氯化物為主的鹽漬土壤，全鹽量變化范圍為0.15%～0.38%，平均0.27%左右；試驗地土壤肥力中等。

1.2 試驗設(shè)計

供試為19個甜高梁品種（系），其中中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所品種（系）14個，為中科甜4 號、KL、L1、L3、ME、SN003、SN005、SN006、SN009、SN0010、ST005、ST008、YC001、YT002；江蘇省農(nóng)科學院選育品系NJ001、NJ003；遼寧省農(nóng)業(yè)科學院高粱研究所品種兩個，為遼甜3 號、遼甜6號；以江蘇地方品種通甜1號為對照。試驗小區(qū)寬3 m，行長6 m，小行距40 c m，大行距70 c m，6 行區(qū)，大小行種植，隨機區(qū)組，重復3次。試驗區(qū)四周以4 m 寬的通甜1號作保護行。2013年5月21人工條播種植，播種后地膜覆蓋，成苗后定密度6 500～7 000株·667 m－2。栽培管理按當?shù)卮筇锷a(chǎn)條件正常進行。

1.3 農(nóng)藝性狀測定

通過田間觀測法記錄各品種（系）從播種期至完熟期的生育期，計算全生育期天數(shù)；甜高梁籽粒生長至乳熟期時，測定每小區(qū)參試材料干鮮比、汁液糖錘度、株高、莖粗、千粒重、倒伏率、鮮草產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量［11－12］等指標。用愛宕PAL－1折射儀測定莖稈倒五節(jié)汁液糖錘度，倒伏率以倒伏植株（主莖與地面傾斜角度小于30°）占該小區(qū)全部植株的比率計算［13－14］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗結(jié)果采用方差分析和多重比較對各品種（系）的產(chǎn)量結(jié)果進行顯著性分析。

根據(jù)灰色系統(tǒng)理論，將18個參試的甜高粱品種（系）視為同一灰色系統(tǒng)，而每個參試品種（系）是該系統(tǒng)中的一個因素。把各參試品種（系）的主要性狀的最佳數(shù)值結(jié)合起來，構(gòu)成一個“理想品種”，以“理想品種”的出苗率、生育期、株高、莖粗、汁液糖錘度、千粒重、倒伏率、鮮干比、鮮草產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量等性狀指標所構(gòu)成的數(shù)列為參考數(shù)列X0（k），以各參試品種（系）各項性狀指標值構(gòu)建比較數(shù)列Xi（k）（i＝1，2，3，…，m；k＝1，2，3，…，n），m 為參試品種數(shù)，n 為評估性狀數(shù)，并根據(jù)育種目標和生產(chǎn)實際需要，將出苗率、生育期、株高、莖粗、汁液糖錘度、千粒重、倒伏率、鮮干比、鮮草產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量這些項指標分別賦予0.050、0.125、0.025、0.025、0.200、0.025、0.200、0.050、0.250、0.050的權(quán)重系數(shù)。采用初值法將農(nóng)藝性狀原始數(shù)據(jù)進行無量綱化處理，使得農(nóng)藝性狀原始數(shù)據(jù)壓縮到［0－1］區(qū)間內(nèi)，即各參試品種的出苗率、株高、莖粗、汁液糖錘度、千粒重、鮮干比、鮮草產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量等性狀指標數(shù)值除以理想品種相應指標值；生育期、倒伏率性狀指標數(shù)值除理想品種相應指標值。再根據(jù)下列公式計算加權(quán)關(guān)聯(lián)度。

關(guān)聯(lián)系數(shù)：

式中，｜Δi（k）｜為參考數(shù)列與比較數(shù)列在第k 點的絕對差值，ρ 為分辨系數(shù)，取值0.5［15－16］。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試甜高梁品種（系）鮮草產(chǎn)量結(jié)果比較

供試甜高梁品種 （系）平均鮮草產(chǎn)量在63 207.0～100 457.1 kg·h m－2，有12 個品種顯著比通甜1號高產(chǎn)，增幅為8.55%～24.71%，其中品種L3較對照平均增產(chǎn)24.71%，位居第1位；遼甜3號平均增產(chǎn)23.84%，位居第2位；遼甜6號平均增產(chǎn)22.91%，位居第3位；SN009、ME等品種分別增產(chǎn)21.75%～22.38%，均達顯著水平（P＜0.05）；L1增產(chǎn)3.75%，增產(chǎn)不顯著（P＞0.05）。ST005、KL、SN005、ST008較對照顯著減產(chǎn)，減產(chǎn)幅度分別為18.48%、19.79%、21.53%、6.71%（表1）。

2.2 供試甜高梁品種（系）汁液糖錘度比較

供試甜高梁品種（系）平均汁液糖錘度在14.3～19.4，對照通甜1號為16.6，有7個品種超過通甜1 號，其中KL、L1、ST008 位居第1、2、3 位，分別為19.4、18.0、17.8；YC001、遼 甜6 號、SN006 平均汁液糖錘度分別位居倒數(shù)第3、2、1位，僅為14.7、14.6、14.3；其余品種（系）與對照相差幅度不大（表1）。

表1 甜高梁品種（系）主要農(nóng)藝性狀Table1 Main agronomic char acteristics of sweet sorghum varieties

2.3 供試甜高梁品種（系）生育期比較

供試甜高梁品種（系）生育期在116～166 d，相差達50 d，對照通甜1號為140 d，ST005最短，僅為116 d；SN003、SN005、SN009、YC003 較短，分別為128、129、130、130 d；ST008、ME、L3、遼甜3號生育期長，分別為160、162、166、166 d（表1）。

2.4 供試甜高梁品種（系）倒伏率比較

2013年9月下旬受強臺風影響，試驗地甜高梁發(fā)生大面積倒伏，供試甜高梁品種（系）倒伏率在15.3%～98.2%，對照通甜1號為45.3%，L3、ME、遼甜3 號、遼 甜6 號、L1、YC001 倒 伏 嚴 重，位 居第1～6 位，分 別 為 98.2%、97.2%、93.5%、90.4%、89.5%、84.5%；中科甜4 號、NJ003、KL抗倒性較好，倒伏率分別為15.3%、21.3%、25.1%，位居第19、18、17位（表1）。

2.5 供試甜高梁品種（系）灰色關(guān)聯(lián)度評價

本研究將參試品種農(nóng)藝性狀最佳數(shù)值作為理想指標，即出苗率92.5%、生育期為116 d、株高370 c m、莖粗21.5 mm、汁液糖錘度19.4、千粒重35.4 g、倒伏率15.3%、干鮮比28.4%、鮮草產(chǎn)量100，457.1 kg·h m－2和籽粒產(chǎn)量5，367.6 kg·h m－2，構(gòu)成最優(yōu)指標集｛X0（k）｝＝（92.5、116、370、21.5、19.4、35.4、15.3、28.4、100，457.1、5，367.6）。

2.5.1 無量綱化處理，并求絕對差值 對出苗率、株高、莖粗、汁液糖錘度、千粒重、干鮮比、鮮草產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量按上限性狀，對生育期、倒伏率按下限性狀。上限性狀無量綱化處理是以參試品種性狀序列值除以理想品種對應性狀值；下限性狀則相反處理結(jié) 果 見（表2）。 然 后 再 求 絕 對 差 值 Δi（k）＝｜X0（k）－Xi（k）｜（表3）。

表2 原始數(shù)據(jù)無量綱化處理Table 2 Di mensionless results of the original data

表3 參試品種與理想品種的絕對差值Table 3 Absolute differences of characteristics of experi mental varieties and reference variety

2.5.2 計算相對應的關(guān)聯(lián)系數(shù) 二級最小差值為0.000，二級最大差值為0.844 2；相應的等權(quán)關(guān)聯(lián)度、加權(quán)關(guān)聯(lián)度見表4。根據(jù)品種灰色關(guān)聯(lián)度多維綜合評估的原理：綜合評估關(guān)聯(lián)度（加權(quán)關(guān)聯(lián)度）越大，相應的品種越優(yōu)良，反之亦然［15］。中科甜4 號加權(quán)關(guān)聯(lián)度為0.831，居所有參試品種的首位，綜合表現(xiàn)最優(yōu)；NJ003、SN009加權(quán)關(guān)聯(lián)度分別為0.779、0.747，位居第2、3位；其余品種（系）加權(quán)關(guān)聯(lián)度大小依此為ME ＞L3＞NJ001＞遼甜6 號＝遼甜3號＞SN006＞YC001＝Y(jié)T002＞KL＞L1＞ST005＞通甜1號＞SN0010＞SN003＝ST008＞SN005。從中科甜4號與目標品種X0所設(shè)“最優(yōu)”性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)可以明顯看出，盡管該品種在鮮草產(chǎn)量方面并不特別突出，但在出苗率、生育期、抗倒伏性狀方面表現(xiàn)突出，其他性狀表現(xiàn)優(yōu)良，綜合表現(xiàn)結(jié)果優(yōu)秀。

2.6 中科甜4號豐產(chǎn)性與適應性

中科甜4號是以甜高粱農(nóng)家品種“南通1號”作母本，美國引進的高糖、抗逆性強的甜高粱品種“M－81E”為父本回交選育而成，2011－2012年在連云港、鹽城等沿海灘涂地區(qū)進行了品系比較試驗，成熟時中科甜4號在鹽堿地（鹽分含量3‰～5‰）鮮草產(chǎn)量72.0～76.5 t·h m－2，籽粒產(chǎn)量4.1～4.2 t·h m－2；脫鹽地（鹽分含量在2‰以下）鮮草產(chǎn)量88.5～93.2 kg·h m－2，籽 粒 產(chǎn) 量5.1～5.4 t·h m－2，中科甜4號表現(xiàn)出較好的耐鹽性和豐產(chǎn)性。2013年中科甜4號申請參加江蘇省甜高粱新品種鑒定試驗：在連云港灌云洋橋農(nóng)場、鹽城大豐市金海農(nóng)場，南通如東東凌墾區(qū)沿海灘涂鹽堿地的三點平均鮮草產(chǎn)量為85 094.25 kg·h m－2、比遼甜1號（對照）增產(chǎn)5.59%，增產(chǎn)顯著，此外，中科甜4號出苗較好，苗勢較強，耐鹽、抗倒性（倒伏率13.4%）也較好。2014年中科甜4號成為江蘇省首個通過鑒定甜高粱品種，適合江蘇省沿海灘涂種植，值得大力推廣。

表4 參試品種的關(guān)聯(lián)系數(shù)及加權(quán)關(guān)聯(lián)度Table 4 Correlation coefficient and weighting association of experi mental varieties

3 討論與結(jié)論

本研究采用灰色系統(tǒng)理論對19個甜高粱品種的農(nóng)藝性狀進行綜合評定，結(jié)果顯示中科甜4 號、NJ003、SN009綜合性狀優(yōu)良，分列第1、2、3位。中科甜4號生育期偏早熟，鮮草產(chǎn)量與籽粒產(chǎn)量較高、抗倒性最好，適合在江蘇省沿海灘涂推廣種植；NJ003汁液糖錘度、鮮草產(chǎn)量與籽粒產(chǎn)量較高，倒伏率較低；SN009 生育期早、鮮草產(chǎn)量與籽粒產(chǎn)量也較高，NJ003 與SN009是較優(yōu)異的種質(zhì)資源，該試驗結(jié)果與實際中的表現(xiàn)相吻合。本研究表明，灰色關(guān)聯(lián)度分析可根據(jù)多個性狀指標來反映甜高粱品種特性，是一種切實可行、較科學、可靠的方法。

考察性狀的確定以及諸性狀權(quán)重的分配是灰色關(guān)聯(lián)度分析的關(guān)鍵。本研究中甜高粱是以青貯飼料作為目標用途的，因而將鮮草產(chǎn)量、汁液糖錘度分配較高權(quán)重；同時將生育期、倒伏率也分配具有較高的權(quán)重，這是因為甜高粱品種間生育期變幅大，生育期長不僅增加管理成本、生產(chǎn)風險，而且影響田間茬口安排，育種目標都是希望在同樣產(chǎn)量水平下能夠縮短品種生育期，確保早熟品種的優(yōu)勢能在綜合評判中凸顯出來。甜高粱植株高大，甜高粱開花期至成熟期極易發(fā)生倒伏，倒伏多發(fā)生在甜高粱開花期至成熟期，倒伏的甜高粱籽粒產(chǎn)量下降并影響莖稈內(nèi)含物的積累，且也不利于收割［14，17］。甜高粱倒伏是受環(huán)境因素和品種本身特性共同作用的結(jié)果［18］，因此，根據(jù)本區(qū)域環(huán)境條件選擇抗倒性強的品種對發(fā)展甜高粱產(chǎn)業(yè)具有重要作用。另外，出苗率、株高、莖粗、千粒重、干鮮比、籽粒產(chǎn)量這些農(nóng)藝性狀對甜高粱生產(chǎn)與品質(zhì)具有一定的影響，故根據(jù)實際需要賦予了相應的權(quán)重。然而，灰色關(guān)聯(lián)度分析中的性狀的確定與權(quán)重的分配有很大的主觀性，即便是同一作物，不同研究者的評價意向?qū)ζ贩N會產(chǎn)生不同的評價結(jié)果［19］。因而在今后的研究中，為提高灰色關(guān)聯(lián)度分析的準確性和可靠性，需要積累和分析多年多點試驗資料，并依據(jù)甜高粱育種的目標、生態(tài)環(huán)境條件和生產(chǎn)實際狀況的變化（如病蟲害等）來合理調(diào)整、確定各考察性狀及其權(quán)重的分配，從而使結(jié)果更加準確、客觀。

傳統(tǒng)的高粱引種與育種的評價一般采用對單一性狀（特別是產(chǎn)量）性狀進行方差分析的方法，而對生產(chǎn)上有重要作用其他性狀因子如生育期、抗逆性、籽粒特性等，往往因為田間觀察記載工作量太多，僅采用直觀方法進行評估，或者這些因子難以量化計算而不能進行確切分析，用關(guān)聯(lián)度分析方法對甜高粱品種進行綜合評估，彌補了以單一性狀（如產(chǎn)量）為標準進行評估的不足［2，11］，同時直觀、簡單、計算量小，對樣本量大小沒有過高的要求，灰色關(guān)聯(lián)度分析對于提高甜高粱品種評估效率，較客觀、全面評價甜高粱品種特性具有重要意義。

［1］ 賈春林，盛亦兵，張華文，趙逢濤，王國良，畢玉波，李新華，管延安.黃河三角洲鹽堿地甜高粱產(chǎn)草量和飼用價值［J］.草業(yè)科學，2010，30（1）：116－119.

［2］ 馮海生，李春喜.應用灰色關(guān)聯(lián)度綜合評價甜高粱的生產(chǎn)性能［J］.草地學報，2013，21（3）：622－625.

［3］ 郭平銀，齊士軍，徐憲斌，鄭現(xiàn)和，肖愛軍，游寶杰.能源植物甜高粱的研究利用現(xiàn)狀及展望［J］.山東農(nóng)業(yè)科學，2007（3）：126－128.

［4］ 宋金昌，范莉，牛一兵，付志新，劉錚鑄，李素芬，倪靜.不同甜高粱品種生產(chǎn)與奶牛飼喂特性比較［J］.草業(yè)科學，

2009，26（4）：74－78.

［5］ 李春宏，張培通，郭文琦，殷劍美，韓曉勇.甜高粱用作青貯研究利用的現(xiàn)狀及展望［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學，2014，42（3）：150－152.

［6］ 許云麒，弓子敬，李清華.發(fā)展草產(chǎn)業(yè)是解決人畜爭糧的有效途徑［J］.畜牧與飼料科學，2011，32（8）：70－71.

［7］ 竟麗麗，孫學永，高正良，邵希文.安徽省發(fā)展高能作物甜高粱的必要性與可行性分析［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2011，39（13）：7632－7634.

［8］ 魏玉清，任賢，貝盞臨.利用鹽堿地種植甜高粱生產(chǎn)燃料乙醇的產(chǎn)業(yè)化前景分析［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2010，38（21）：11279－11282，11396.

［9］ 周俐宏，王志剛，于海濤，印東生.基于灰色關(guān)聯(lián)度分析的百合品種評價［J］.東北農(nóng)大學學報，2013，44（1）：91－95.

［10］ 郁達威，胡肄農(nóng)，譚業(yè)平，陸昌華.基于Arc GIS的江蘇省豬糧比價風險等級評估［J］.江蘇農(nóng)業(yè)學報，2013，29（6）：1478－1483.

［11］ 馮斗，席世麗，張濤.九個甜高粱品種引種研究初報［J］.中國農(nóng)學通報，2009，25（21）：102－106.

［12］ 郭興強，于永靜，謝光輝，王鑫，艾買爾江，楊少周.調(diào)環(huán)酸鈣－青鮮素復配劑對甜高粱株高和倒伏的影響［J］.中國農(nóng)業(yè)大學學報，2009，14（1）：73－76.

［13］ 周蓉，王賢智，張曉娟，沙愛華，吳學軍，涂贛英，邱德珍，周新安.大豆種質(zhì)倒伏抗性評價方法研究［J］.大豆科學，2007，26（4）：484－488.

［14］ 鄒劍秋，王艷秋，張飛，李巍.A3型細胞質(zhì)甜高粱品種抗倒性能研究［J］.中國農(nóng)業(yè)大學學報，2012，17（6）：92－97.

［15］ 魏娜，金濤.5個引種到西藏的燕麥新品種的灰色關(guān)聯(lián)度評價［J］.麥類作物學報，2013，33（5）：919－922.

［16］ 苗昊翠，李利民，張金波，肖菁，馬艷明.基于灰色關(guān)聯(lián)度分析評價新疆引種花生花育系列品種［J］.新疆農(nóng)業(yè)科學，2013，50（1）：22－26.

［17］ 趙威軍，張福耀，常玉卉，張陽，邵榮峰，李金梅.甜高粱品系的抗倒伏性評價及相關(guān)分析［J］.植物遺傳資源學報，2013，14（1）：58－64.

［18］ Mariano M S，Claudio A C，Antonio J H.Root lodging in sunflower.Variations in anchorage strength across genotypes，soil types，crop population densities and crop develop mental stages［J］.Field Crops Research 2008，106：179－186.

［19］ 陳榮江，孫長法，張艷鳳.運用灰色關(guān)聯(lián)度對棉花區(qū)試品種的綜合評價［J］.吉林農(nóng)業(yè)大學學報，1998，20（4）：73－77.