史根生,史關(guān)燕,楊成元,麻慧芳,陳瑛(山西省農(nóng)科院經(jīng)濟(jì)作物研究所,山西汾陽032200)
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谷子雜交種主要農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)度分析及綜合評(píng)價(jià)
史根生,史關(guān)燕,楊成元,麻慧芳,陳瑛
(山西省農(nóng)科院經(jīng)濟(jì)作物研究所,山西汾陽032200)
摘要:谷子雜交種較常規(guī)種產(chǎn)量有一定幅度增加,但替代品質(zhì)優(yōu)良的常規(guī)種大面積應(yīng)用于生產(chǎn)還存在問題,品質(zhì)及早衰是需要攻克的難題。以灰色系統(tǒng)理論分析方法為基礎(chǔ),利用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法對(duì)9份品質(zhì)優(yōu)良谷子雜交種的產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀間的關(guān)系進(jìn)行了研究,尋求解決早衰現(xiàn)象的主要因素。與產(chǎn)量密切相關(guān)的農(nóng)藝性狀依次為生育期>小區(qū)苗數(shù)>穗長(zhǎng)>出谷率>功能葉葉寬>功能葉葉長(zhǎng)>支穗密度>單穗粒重>單穗重>株高>穗碼數(shù)>分蘗數(shù)。與產(chǎn)量相關(guān)的生育期和功能葉葉長(zhǎng)、葉寬應(yīng)作為解決早衰問題的主要因素考慮;適宜的生育期,增加穗長(zhǎng),提高功能葉保持能力,對(duì)防止雜交種早衰獲得高產(chǎn)有利,該研究為谷子雜交種新品種選育提供參考。
關(guān)鍵詞:谷子;雜交種;灰色關(guān)聯(lián)度;農(nóng)藝性狀
谷子具有耐旱、耐瘠、耐儲(chǔ)藏等特點(diǎn),可糧草兼用,被稱為小雜糧之首。谷子雜交種選育成功,使得其產(chǎn)量較常規(guī)種增產(chǎn)30%以上,經(jīng)濟(jì)效益顯著[1]。但雜交種制種成本高,價(jià)格偏高,品質(zhì)性狀優(yōu)劣,都成為雜交種推廣應(yīng)用的阻力,力求選育品質(zhì)優(yōu)良、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的雜交種新品種,其主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)系,關(guān)聯(lián)程度和關(guān)聯(lián)序都將為選育提供理論依據(jù)。灰色關(guān)聯(lián)分析是研究作物多元性狀相對(duì)重要性的良好方法,它與傳統(tǒng)的回歸分析、方差分析、通徑分析等方法相比,具有計(jì)算簡(jiǎn)單,不要求數(shù)據(jù)服從一定的概率分布如正態(tài)分布,數(shù)據(jù)分布有無規(guī)律均可,不會(huì)出現(xiàn)量化結(jié)果與定性分析不相符的現(xiàn)象,具有良好的穩(wěn)定性[2]?;疑P(guān)聯(lián)分析在多個(gè)性狀綜合定量評(píng)價(jià)上克服了單靠產(chǎn)量性狀評(píng)價(jià)品種優(yōu)劣的弊端,能夠更加全面、準(zhǔn)確地揭示事物本質(zhì)[3-4]。目前它在谷子常規(guī)種[5-8]、玉米[9-14]、小麥[13-17]、大豆[18]等作物上應(yīng)用廣泛,但在綜合評(píng)價(jià)谷子雜交種應(yīng)用上報(bào)道少見。運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析法對(duì)谷子雜交種的主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量進(jìn)行分析研究,擬在為谷子雜交種新品種選育方向提供理論依據(jù)。
1.1試驗(yàn)材料
試驗(yàn)材料和數(shù)據(jù)來源于山西省農(nóng)科院經(jīng)濟(jì)作物研究所谷子雜交種品種比較試驗(yàn)。供試雜交種組合:6A-1×K64、6A-2×K64、6A-2×K27-1、6A-3×K27-1、6A-4×K27-1、6A-5×K64、6A-5×K27-1、6A-6×K27-1、6A-7× K27-1。6A-1至6A-7是利用從山西省農(nóng)科院谷子所引進(jìn)的‘683A’早熟高不育源為母本,山西省農(nóng)科院經(jīng)作所自選優(yōu)良品種‘如一’(黃綠苗)為父本,經(jīng)過多代篩選鑒定轉(zhuǎn)育而成中晚熟高不育姊妹系,植株高低、穗碼大小不同,不育株率100%,不育度93%左右。K64、K27-1等是由拿捕凈抗除草劑材料轉(zhuǎn)育而成不同類型的優(yōu)良品系。測(cè)定主要性狀:生育期、株高、穗長(zhǎng)、分蘗數(shù)、支穗密度、穗重、穗粒重、穗碼數(shù)、出谷率、上部三片功能葉葉長(zhǎng)和葉寬、小區(qū)苗數(shù)及產(chǎn)量13個(gè)性狀。
1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法
試驗(yàn)于2013—2014年在所內(nèi)試驗(yàn)地進(jìn)行,采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),小區(qū)面積2×6.67 m2,6行區(qū),每公頃留苗27萬株,3次重復(fù)。試驗(yàn)地是粘壤土,肥力中等,播前每公頃施農(nóng)家肥15 m3,復(fù)合肥750 kg,澆足底墑水。成熟時(shí),每區(qū)從中間4行隨機(jī)取樣20株,進(jìn)行主要農(nóng)藝性狀測(cè)定考種,各供試材料各性狀的調(diào)查數(shù)據(jù)見表1。試驗(yàn)結(jié)果采用灰色關(guān)聯(lián)度法進(jìn)行分析,研究影響谷子雜交種產(chǎn)量的因素及各主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量之間的關(guān)聯(lián)度。
按鄧聚龍[19]方法將上述谷子雜交種主要農(nóng)藝性狀視為一個(gè)灰色系統(tǒng),并將產(chǎn)量性狀設(shè)定為母序列X0,生育期、株高、穗長(zhǎng)、分蘗數(shù)、支穗密度、穗重、穗粒重、穗碼數(shù)、出谷率、上部三片功能葉的葉長(zhǎng)和葉寬及小區(qū)苗數(shù)12個(gè)性狀分別設(shè)定為比較數(shù)列X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12。將其原始序列進(jìn)行無量綱化轉(zhuǎn)換得到均值化序列,然后用DPS軟件進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析,計(jì)算其關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度。
2.19個(gè)谷子雜交種的主要農(nóng)藝性狀分析
由表1可知:9個(gè)谷子雜交種屬中熟、中高稈類型,各性狀間變化程度不同。性狀之間變異系數(shù)最大的是分蘗數(shù),最小的是生育期,其他依次為穗碼數(shù)、上部三片功能葉葉長(zhǎng)、上部三片功能葉葉寬、穗粒重、株高、穗重、支穗密度、穗長(zhǎng)、小區(qū)苗數(shù)和出谷率。為了進(jìn)一步了解各性狀與產(chǎn)量的相互關(guān)系,對(duì)這些性狀按灰色關(guān)聯(lián)度法進(jìn)行了分析。
表1 9個(gè)雜交種主要農(nóng)藝性狀平均值
2.2對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理
在進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析時(shí),一般都要進(jìn)行數(shù)據(jù)的無量綱化處理。先分別求出各個(gè)原始序列的平均值,再用均值去除對(duì)應(yīng)序列中每個(gè)數(shù)據(jù),便可得到新的數(shù)據(jù)列(表2),即均值化序列。計(jì)算公式不再詳細(xì)列出。
2.3灰色關(guān)聯(lián)度分析
用DPS軟件進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析,分辨系數(shù)ρ越小,分辨力越大,一般ρ的取值區(qū)間為(0,1),具體取值可視情況而定,通常取ρ=0.5。谷子雜交種產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)見表3。
2.4主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量性狀的關(guān)聯(lián)度與關(guān)聯(lián)序
關(guān)聯(lián)系數(shù)是比較數(shù)列與參考數(shù)列在各個(gè)時(shí)刻的關(guān)聯(lián)程度值,所以它的數(shù)不止一個(gè),而程度值過于分散不便于進(jìn)行整體性比較。因此有必要將各個(gè)時(shí)刻的關(guān)聯(lián)系數(shù)集中為一個(gè)值,作為比較數(shù)列與參考數(shù)列間關(guān)聯(lián)程度的數(shù)量表示,即關(guān)聯(lián)度ri(見表4)。
表2 無量綱化處理
表3 產(chǎn)量與各性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)
表4 各性狀與產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)度
由表4計(jì)算結(jié)果可知,谷子雜交種產(chǎn)量與各性狀的關(guān)聯(lián)度大小順序依次為:生育期>小區(qū)苗數(shù)>穗長(zhǎng)>出谷率>功能葉葉寬>功能葉葉長(zhǎng)>支穗密度>單穗粒重>單穗重>株高>穗碼數(shù)>分蘗數(shù)。依照關(guān)聯(lián)分析原則,關(guān)聯(lián)度大的數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)系最為密切,關(guān)聯(lián)度小的數(shù)列與參考數(shù)列關(guān)系則較遠(yuǎn)。該分析中,生育日數(shù)與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度最大(r=0.8319),其次為小區(qū)苗數(shù)(r=0.8226),第3為穗長(zhǎng)(r=0.8182),第四為出谷率(r= 0.8170),第五、六為功能葉葉長(zhǎng)和葉寬(r=0.8052和r= 0.8031)。說明谷子雜交種的生育期、小區(qū)苗數(shù)、穗長(zhǎng)、出谷率和功能葉葉長(zhǎng)葉寬對(duì)產(chǎn)量高低有重要影響。相比之下,其他農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量的作用較小。
2.5影響產(chǎn)量的3個(gè)主要農(nóng)藝性狀與其他性狀的關(guān)聯(lián)矩陣
生育期、小區(qū)苗數(shù)、穗長(zhǎng)、出谷率對(duì)產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)序比較密切,也是構(gòu)成谷子產(chǎn)量的基本性狀。這些因素又受到其他農(nóng)藝性狀的影響,關(guān)聯(lián)度矩陣見表5。由表可知,對(duì)于每一個(gè)產(chǎn)量構(gòu)成性狀來說,各個(gè)性狀的關(guān)聯(lián)序是不同的。從矩陣可看出生育期與小區(qū)苗數(shù)、穗長(zhǎng)、出谷率和功能葉葉長(zhǎng)相關(guān)性達(dá)到極顯著,其次為功能葉葉寬和支穗密度;小區(qū)苗數(shù)和生育期相關(guān)性達(dá)到極顯著,其次為功能葉葉寬和穗長(zhǎng);穗長(zhǎng)與生育期和小區(qū)苗數(shù)相關(guān)性達(dá)到極顯著,其次為功能葉葉寬和出谷率;出谷率和生育期、株高達(dá)到極顯著,其次為功能葉葉寬和穗長(zhǎng);穗長(zhǎng)等性狀與產(chǎn)量的關(guān)系與前人[20-22]的研究結(jié)果一致。綜合來看,株高、分蘗數(shù)、穗碼數(shù)、單穗重和單穗粒重與產(chǎn)量相關(guān)性不太密切,更易受栽培條件的影響,比如密度,土壤肥力等。
灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果表明,谷子雜交種產(chǎn)量與生育期、分蘗數(shù)、株高、穗長(zhǎng)、支穗密度、單穗重、單穗粒重、出谷率、穗碼數(shù)、功能葉葉長(zhǎng)、功能葉葉寬和小區(qū)苗數(shù)的關(guān)聯(lián)度依次為:0.8319、0.5688、0.7927、0.8182、0.7891、0.7833、0.7849、0.8170、0.7601、0.8031、0.8052 和0.8266。大小順序依次為:生育期>小區(qū)苗數(shù)>穗長(zhǎng)>出谷率>功能葉葉寬>功能葉葉長(zhǎng)>支穗密度>單穗粒重>單穗重>株高>穗碼數(shù)>分蘗數(shù)。依照關(guān)聯(lián)分析原則,關(guān)聯(lián)度大的數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)系最為密切,關(guān)聯(lián)度小的數(shù)列與參考數(shù)列關(guān)系則較遠(yuǎn)。該分析中,生育期與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度最大(r=0.8319),其次為小區(qū)苗數(shù)(r=0.8226),第三為穗長(zhǎng)(r=0.8182),第四為出谷率(r= 0.8170),第五、六為功能葉葉長(zhǎng)和葉寬(r=0.8052和r= 0.8031)。筆者選擇谷子雜交組合時(shí),應(yīng)把生育日數(shù)、小區(qū)苗數(shù)、穗長(zhǎng)、出谷率和功能葉作為提升產(chǎn)量的主要因素考慮。
尤其最近幾年氣候比較干旱,早衰是影響谷子雜交種產(chǎn)量的一個(gè)重要因素,也是優(yōu)質(zhì)雜交種選育的一個(gè)突出難題,目前還沒有恰當(dāng)?shù)慕鉀Q措施,所以生育期和功能葉保持能不能改善早衰問題應(yīng)重點(diǎn)考慮。小區(qū)苗數(shù)就是要找到適合不同類型雜交種的最佳密度,以獲得高產(chǎn)。協(xié)調(diào)好生育期、穗長(zhǎng)和功能葉與產(chǎn)量之間的關(guān)系,以及它們相互之間的關(guān)系,對(duì)提升谷子雜交種產(chǎn)量至關(guān)重要。適宜的生育期是滿足有效積溫的前提,但在特定的種植區(qū)域內(nèi)對(duì)生育期又有嚴(yán)格的限制,適當(dāng)增加穗長(zhǎng)和降低植株高度,提高功能葉保持能力,防止雜交種早衰,是獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ),植株太高和功能葉過大則容易造成植株間葉片相互遮蔭,影響光合作用。因此,實(shí)際選擇時(shí)應(yīng)加以注意,協(xié)調(diào)好源庫(kù)關(guān)系,獲得理想的產(chǎn)量。
谷子雜交種產(chǎn)量的提高還有一個(gè)關(guān)鍵就是它的密度問題[21],合理的群體布局尤為關(guān)鍵,既要達(dá)到最佳產(chǎn)量的密度又能發(fā)揮個(gè)體的最佳水平,以期達(dá)到高產(chǎn)。本試驗(yàn)中沒有對(duì)每個(gè)不同類型雜交組合進(jìn)行相應(yīng)的密度試驗(yàn),可能使一些組合因沒有達(dá)到最佳密度而影響其產(chǎn)量水平,有待進(jìn)一步研究總結(jié)。
灰色關(guān)聯(lián)分析是對(duì)一個(gè)發(fā)展變化系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)量化比較的一種分析方法,不同年份、地域、自然環(huán)境和品種都可能造成產(chǎn)量主要性狀的改變,分析結(jié)果不盡相同。因此,應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法時(shí)對(duì)于不同環(huán)境條件和不同品種應(yīng)做具體分析,采取相應(yīng)的技術(shù)措施,選出適宜當(dāng)?shù)胤N植的優(yōu)良品種。谷子雜交種選育的過程中,首先要保證所選組合品質(zhì)的優(yōu)良性,品質(zhì)優(yōu)良的谷子雜交種才能順應(yīng)市場(chǎng)需求,尤其優(yōu)質(zhì)小米加工企業(yè)的需求,拓寬雜交種在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用領(lǐng)域;其次谷子雜交種其他栽培技術(shù)條件達(dá)到最佳的情況下,最適宜的生育期和功能葉片保持能力的提高將會(huì)是產(chǎn)量突破的關(guān)鍵因素。
表5 谷子主要農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)度矩陣
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Grey Correlative Degree Analysis and Comprehensive Evaluation of Main Agronomic Characters of Millet Hybrids
Shi Gensheng, Shi Guanyan, Yang Chengyuan, Ma Huifang, Chen Ying
(Institute of Cash Crops, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Fenyang 032200, Shanxi, China)
Abstract:Although millet hybrids had higher yield than the traditional seeds, there were still some problems in the production when hybrids were used to substitute qualified traditional seeds. Their quality and premature senility were both challenges. Based on the grey system theory, this paper used grey correlative degree analysis to study the yield of 9 samples of qualified millet hybrids and the relations among their main agronomic traits, so as to find the main factors which could solve the premature senility problem. Main agronomic traits were closely related to yield in the following order: growth duration>sprout number per acreage>ear length>grain rates>functional leaves width>functional leaves length>density of secondary ear>grain weight per ear>single ear weight>plant height>code number per ear>number of tillers. The growth duration, functional leaves length and width should be considered as the main factors which had a great effect on premature senility solution. The suitable growth duration could increase ear length and improve the retention capacity of functional leaves, which could prevent premature senility and get high yield of millet hybrids. This study provided a reference for the selection and breeding of new varieties of millet hybrids.
Key words:Millet; Hybrid; Grey Correlative Degree; Agronomic Characters
中圖分類號(hào):S515
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A論文編號(hào):cjas15070005
基金項(xiàng)目:現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)資金項(xiàng)目“國(guó)家谷子糜子產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系汾陽綜合試驗(yàn)站”(CARS-07-12.5-B5);“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃子課題“春谷晚熟區(qū)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效栽培技術(shù)集成與示范”(2014BA07B01);山西省農(nóng)科院育種工程項(xiàng)目“谷子抗除草劑雜交種及富硒特優(yōu)新品種選育”(11yzgc008)。
第一作者簡(jiǎn)介:史根生,男,1969年出生,山西汾陽人,助理研究員,本科,主要從事谷子遺傳育種及果樹栽培研究。
通信地址:032200汾陽市小南關(guān)門外山西省農(nóng)科院經(jīng)濟(jì)作物研究所,Tel:0358-7390903,E-mail:lplfy9038@126.com。 032200汾陽市小南關(guān)門外山西省農(nóng)科院經(jīng)濟(jì)作物研究所,Tel:0358-3321359,E-mail:shxnkychy@126.com。
通訊作者:陳瑛,女,1933年出生,河南息縣人,研究員,本科,學(xué)士,主要從事谷子遺傳育種研究。
收稿日期:2015-07-08,修回日期:2015-09-09。