河西地區(qū)鹽堿地甜高粱農(nóng)藝性狀灰色關聯(lián)度評價

張亞萍，唐桃霞，王致和，張肖凌，張秀華

（甘肅省農(nóng)業(yè)工程技術研究院，甘肅 武威 733006）

甜高粱（Sorghum bicolor L.Moench）是粒用高粱的一個變種，其具有生物產(chǎn)量高、莖稈富含糖分、耗水量少和抗逆性強等特點［1－3］，是世界上最具潛力的能源作物之一［4］。甜高粱對種植環(huán)境要求不高，種植地域很廣泛，熱帶、亞熱帶和溫帶均可種植，具有很強的適應性，是一種優(yōu)良的飼用牧草［5－6］。近年來武威地區(qū)大力發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，通過從國內(nèi)外大量引進甜高粱品種進行品種的種植比較試驗，觀察各品種在本地區(qū)的適應性和生產(chǎn)性能，篩選出適合在河西地區(qū)種植的甜高粱品種［7－9］，大量研究為武威地區(qū)養(yǎng)殖業(yè)的進一步發(fā)展提供了有力支撐。而以往品種比較試驗的結(jié)果分析多采用方差分析法，灰色關聯(lián)度評價與其不同的是能夠綜合考慮諸多因素，對品種的評價更加簡單、科學、客觀、合理。近年來，該方法在小麥、玉米、馬鈴薯、花生、大豆、番茄等農(nóng)作物的品種評價分析和作物選育中已有較多應用［10－13］。本試驗以中科院植物研究所提供的11份甜高粱材料為研究對象，對其主要農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀進行田間調(diào)查及測定，采用灰色關聯(lián)度分析法對在武威鹽堿地種植的甜高粱進行多項關鍵農(nóng)藝性狀的綜合評價，以期篩選出適合武威地區(qū)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)位于甘肅省農(nóng)業(yè)工程技術研究院試驗基地內(nèi)（103°05′E，37°30′N），海拔 1740 m，屬大陸性干旱氣候，年平均氣溫7.7℃，年平均降雨量194.75 mm，年均日照時數(shù)2 724.8 h，無霜期150 d左右。試驗區(qū)土壤為砂壤土，屬輕度鹽堿地（pH=7.9），肥力中等。

1.2 試驗設計

參試品種為國甜2011、國能10號、國甜2012、甜高果3701、高丹草3901、甜高粱F10（飼用）、晉草11號、中科甜2號、中科甜4號、中科甜1號、中科甜30號，由中科院植物研究所提供。參試品種(系)于2017年4月26日種植于甘肅省農(nóng)業(yè)工程技術研究院試驗地內(nèi)。地勢平坦，地力均勻，肥力中等。隨機區(qū)組排列，重復3次，每個試驗小區(qū)面積27 m2（4.5 m×6.0 m）。行距20 cm，株距40 cm，密度為120 060株/hm2，收中間3行計算甜高粱鮮重產(chǎn)量。每小區(qū)取代表性植株10株，分別測定株高、莖粗、節(jié)數(shù)、分蘗數(shù)、錘度、單株鮮重等性狀指標，觀察記載生育期。

1.3 農(nóng)藝性狀測定

農(nóng)藝性狀測定：收割前每小區(qū)中間行選取連續(xù)的10株，調(diào)查株高、莖粗、葉片數(shù)、分蘗數(shù)。株高用卷尺測植株由地面到頂端的長度，使用游標卡尺測定莖粗，以植株地表起三分之一處節(jié)間的直徑為準。糖分及產(chǎn)量使用WYT型手持糖量計（成都光學儀器廠）測定莖稈倒五節(jié)汁液糖錘度，精度為0%～32%，收獲時測定小區(qū)秸稈總鮮重，再折合成畝（667 m2）產(chǎn)。

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11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）主要性狀的最佳數(shù)值結(jié)合起來，構成一個“理想品種”，以“理想品種”的出苗率、株高、莖粗、葉片數(shù)、分蘗數(shù)、汁液糖錘度、單株鮮重、鮮草產(chǎn)量等性狀指標所構成的數(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)，采用變異系數(shù)法計算所測指標的權重系數(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)［14］。 再根據(jù)以下公式計算加權關聯(lián)度。

式中，Vi是第i項指標的變異系數(shù)、也稱為標準差系數(shù)［15］；σi為第i項指標的標準差；xi為參考數(shù)列與比較數(shù)列在第 k 點的絕對差值， ｜Δi(k)｜為分辨系數(shù)，取值 0.5［16－17］。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試甜高粱品種（系）主要農(nóng)藝性狀比較

由表1可知，供試甜高粱品種（系）平均出苗率在68.5%～91%之間，最低為國甜2012，出苗最好的為中科甜4號、中科甜30號、中科甜2號，分別為91%、88%、87%，相比國甜2012分別增加了22.5、19.5、18.5個百分點；供試甜高粱品種（系）平均株高在262.70～367.22 cm之間，最高的為中科甜4號，最低的為甜高粱F10（飼用）；平均莖粗為15.96～22.67 mm，最粗品種（系）為國甜2011，最細為高丹草3901；參試品種（系）平均葉片數(shù)在8.67～12.33之間，中科甜4號葉片數(shù)最多，甜高粱F10（飼用）最少；供試甜高粱品種（系）分蘗數(shù)范圍在2.06～3.84之間，分蘗最多的為高丹草3901，最少的為國甜2012；供試甜高粱品種 （系）平均糖錘度在9.08%～18.38%之間，品種（系）之間差異顯著，有5個品種（系）超過了15%，分別為國甜2011、中科甜4號、甜高果3701、國甜2012和中科甜30號；單株重范圍在0.47～0.82 kg之間，甜高果3701單株重最重，最輕的為國能10號；供試甜高粱品種（系）平均鮮草產(chǎn)量在3 205.31～7 516.26 kg/667 m2，品種（系）之間差異顯著，中科甜30號、中科甜4號、中科甜2號位居1、2、3位；根據(jù)收割時的成熟情況，可將參試品種（系）分為早熟、晚熟、極晚熟3類，國甜2011、國能10號、國甜2012、甜高果3701、中科甜4號、中科甜1號收割時已成熟的為早熟類，高丹草3901、晉草11號、中科甜2號、中科甜30號收割時已抽穗但未成熟的為晚熟類，甜高粱F10（飼用）收割時既未抽穗又未成熟的為極晚熟類。

表1 甜高粱品種（系）主要農(nóng)藝性狀

2.2 計算供試甜高粱品種（系）各項指標權重

通過變異系數(shù)法客觀地對所測試的各項指標進行賦值，直接利用各項指標所包含的信息，通過計算得到指標的權重，即計算出出苗率、株高、莖粗、葉片數(shù)、分蘗數(shù)、糖錘度、單株鮮重和鮮草產(chǎn)量的權重系數(shù)見表2。

表2 各項指標權重

2.3 供試甜高粱品種（系）灰色關聯(lián)度評價

本研究選擇出參試品種（系）農(nóng)藝性狀的最佳數(shù)值作為理想指標，即將出苗率91%、株高367.22 cm、莖粗22.67 mm、葉片數(shù)12.33、分蘗數(shù)3.84、糖錘度18.38、單株重0.82 kg和鮮草產(chǎn)量7 516.26 kg/667 m2作為最優(yōu)指標，構成最優(yōu)指標集｛X0(k)｝=（91、367.22、22.67、12.33、3.84、18.38、0.82、7516.26）。

2.3.1 無量綱化處理，并求絕對差值 對出苗率、株高、莖粗、葉片數(shù)、分蘗數(shù)、糖錘度、單株重、鮮草產(chǎn)量按上限性狀進行無量綱化處理，即以參試品種性狀序列值除以理想品種對應性狀值，。無量綱化處理后再求絕對差值 Δi(k)＝｜X0(k)-Xi(k)｜。

2.3.2 計算相對應的關聯(lián)系數(shù) 二級最小差值為0.000，二級最大差值為0.574；相應的等權關聯(lián)度、加權關聯(lián)度見表3。根據(jù)品種灰色關聯(lián)度多維綜合評價的原理：綜合評估關聯(lián)度（加權關聯(lián)度）越大，相應的品種越優(yōu)良，反之亦然。中科甜30號居所有參試品種（系）首位，綜合表現(xiàn)最優(yōu)；中科甜4號、中科甜2號加權關聯(lián)度為0.765、0.690，位居第2、3位；其余品種（系）加權關聯(lián)度大小依次為國甜2011＞高丹草3901＞晉草11號＞中科甜1號＞甜高果3701＞甜高粱F10（飼用）＞國能10號＞國甜2012。對比中科甜30號與所設最優(yōu)品種X0，可以看出，該品種在單株鮮重方面表現(xiàn)并不突出，但在出苗率、株高、葉片數(shù)、分蘗數(shù)和鮮草產(chǎn)量方面表現(xiàn)突出，在莖粗、糖錘度方面表現(xiàn)優(yōu)良，綜合表現(xiàn)結(jié)果優(yōu)秀。

表3 參試品種的關聯(lián)系數(shù)及加權關聯(lián)度

3 討論與結(jié)論

灰色關聯(lián)度評估方法能夠全面系統(tǒng)地分析甜高粱各品種(系)的綜合表現(xiàn)，直接求出品種的關聯(lián)度，按關聯(lián)度大小客觀地評價甜高粱品種（系）的優(yōu)劣，克服了以往只考慮某一單一因素評判方法的局限性，適于甜高粱等需多目標考察的評價對象，在試驗中可以有效避免埋沒優(yōu)良品種。

本試驗采用灰色系統(tǒng)理論對參試11個甜高粱品種（系）的農(nóng)藝性狀進行綜合評定，結(jié)果顯示中科甜30號、中科甜4號、中科甜2號綜合性狀分列第1、2、3位。中科甜30號出苗好、糖錘度和鮮草產(chǎn)量高，雖生育期偏晚熟，但本試驗中甜高粱是以青貯飼料作為目標用途的，對鮮草產(chǎn)量、汁液糖錘度要求較高，成熟性對其影響不大，因此中科甜30號是作為青貯飼料的優(yōu)良品種（系），適合在河西地區(qū)推廣種植；中科甜4號在出苗率、株高、莖粗、葉片數(shù)、分蘗數(shù)、糖錘度、單株重方面均表現(xiàn)優(yōu)良，而鮮草產(chǎn)量也僅次于中科甜30號，綜合性狀優(yōu)良，這與李春宏[18]的研究一致；中科甜2號也在各方面表現(xiàn)優(yōu)良。