應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析綜合評(píng)價(jià)朝天椒品系區(qū)域試驗(yàn)

姚秋菊 韓婭楠 常曉軻 張 濤 程志芳 王 彬 劉 衛(wèi)

（河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 園藝所， 鄭州 450000）

1974年河南和天津地區(qū)首次從日本栃木縣引進(jìn)三鷹椒，后來(lái)，我國(guó)又從泰國(guó)、韓國(guó)等國(guó)家引進(jìn)朝天椒。盡管我國(guó)朝天椒起步晚，但是種植面積迅速擴(kuò)大，目前已經(jīng)成為河南省重要經(jīng)濟(jì)作物之一。河南省朝天椒種類多樣，在全國(guó)保持著推廣優(yōu)勢(shì)。但是，朝天椒品種類型雷同，特色優(yōu)勢(shì)不明顯。因此，朝天椒品種的更新?lián)Q代至關(guān)重要，選育和推廣綜合性狀表現(xiàn)好的朝天椒品種成為育種工作的重中之重。目前，朝天椒品種比較試驗(yàn)主要是應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)產(chǎn)量進(jìn)行豐產(chǎn)穩(wěn)定性分析[1-2]。

灰色關(guān)聯(lián)分析方法，是根據(jù)一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)各因素之間發(fā)展趨勢(shì)的相似或相異程度，衡量各因素間關(guān)聯(lián)程度的方法，通過(guò)利用一定的數(shù)學(xué)手段將一些灰色信息轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^的信息，使人們?cè)谡w上對(duì)群體有一個(gè)準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。灰色系統(tǒng)理論創(chuàng)建以來(lái)，已廣泛應(yīng)用于作物遺傳育種上，為全面、合理地評(píng)價(jià)品種的優(yōu)劣提供了一條新途徑[3-8]。張秀榮等[9]利用灰色關(guān)聯(lián)度分析，得出單株產(chǎn)量、株高和平均單果質(zhì)量是辣椒產(chǎn)量形成的主要因素。彭詩(shī)云等[3]應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析，得出適宜遵椒4號(hào)最佳種植密度。在朝天椒的灰色關(guān)聯(lián)度分析中，主要應(yīng)用在品種的果形、結(jié)果數(shù)、種植密度等產(chǎn)量性狀的分析，而綜合品種農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀、抗病性和商品性的分析較少。運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法，評(píng)價(jià)朝天椒綜合性狀，對(duì)辣椒新品種的選育有一定的指導(dǎo)作用。

本研究利用2017年河南省朝天椒品種區(qū)域試驗(yàn)檔案資料，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法綜合評(píng)價(jià)13個(gè)朝天椒品種，旨為朝天椒新品種選育及審定提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

采用2017年河南省朝天椒區(qū)域試驗(yàn)的13個(gè)辣椒品系檔案資料，將供試的13份辣椒品系用代號(hào)X1、X2…X13表示。農(nóng)藝性狀包括株高（K1）、株輻（K2）、有效分枝數(shù)（K3）、果形指數(shù)（K4）、單株果數(shù)（K5）、非商品果率（K6）、單果干質(zhì)量（K7）、干鮮比（K8）、花皮率（K9）、病情指數(shù)（K10）、全生育期（K11）。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2017年在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原陽(yáng)基地進(jìn)行，肥力均勻。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，寬行60 cm，窄行40 cm，株距18 cm，整地時(shí)使用雞糞作為底肥一次性施入，在辣椒花期中耕培壟時(shí)追施，其他田間管理均同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)。

測(cè)定的農(nóng)藝性狀包括株高（K1）、株輻（K2）、有效分枝數(shù)（K3）、果形指數(shù)（K4）、單株果數(shù)（K5）、非商品果率（K6）、單果干質(zhì)量（K7）、干鮮比（K8）、花皮率（K9）、病情指數(shù)（K10）、全生育期（K11）。其中，果形指數(shù) = 果長(zhǎng)/果寬，非商品果率=非商品果/總果數(shù)，干鮮比 = 干果質(zhì)量/鮮果質(zhì)量，花皮率= 花皮果數(shù)/總果數(shù)。各小區(qū)隨機(jī)選取15株進(jìn)行相關(guān)性狀值的測(cè)量并記錄，各品種3次重復(fù)，結(jié)果取平均值。測(cè)定方法參照《辣椒種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》。病情指數(shù)按照以下方式計(jì)算：

1.2.2 分析方法

1.2.2.1 確定理想品系 參考鄧聚龍[10]的灰色關(guān)聯(lián)分析法，將13個(gè)試驗(yàn)品系作為一個(gè)灰色系統(tǒng)，每個(gè)品系為系統(tǒng)中的一個(gè)因素。把品種選育目標(biāo)與優(yōu)良品種的上限結(jié)合起來(lái)，構(gòu)建一個(gè)理想品種，理想品種的主要性狀指標(biāo)結(jié)合河南省育種目標(biāo)，以理想品種的各性狀指標(biāo)構(gòu)成參考數(shù)列，記為 X0。其中，Xi（i =1、2、…、m），其中m為參試品種數(shù)，各性狀用 Kj表示（j =1、2、…、n），其中 n 為選取指標(biāo)數(shù)。

1.2.2.2 數(shù)據(jù)無(wú)量綱化 由于各因素量綱不一致，為保證各性狀因素具有等效性和同序性，需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理。將數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，即Xi數(shù)值分別除以X0。

1.2.2.3 絕對(duì)差值計(jì)算 根據(jù)無(wú)量綱化值計(jì)算參考數(shù)列與比較數(shù)列的絕對(duì)差值，即△i(k) =︱X0(K) -Xi(k)︱。X0(K)為理想品系初始化均值，Xi(k)為第i個(gè)品種第k個(gè)性狀的初始化均值。

1.2.2.4 關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算 由公式（1）計(jì)算試驗(yàn)品系與理想品系之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)。其中§i(k)為Xi對(duì)X0在K點(diǎn)的關(guān)聯(lián)系數(shù)，ζ為分辨系數(shù)，取值范圍在(0～1)之間，用以削弱︱X0(K) - Xi(k)︱數(shù)值過(guò)大而失真帶來(lái)的影響，提高關(guān)聯(lián)系數(shù)之間的差異顯著性，一般選取ζ = 0.5。minmin︱X0(K) - Xi(k)︱和maxmax︱X0(K) - Xi(k)︱是在︱X0(K) - Xi(k)︱中分別挑選最小值和最大值。

根據(jù)公式（2）計(jì)算加權(quán)關(guān)聯(lián)度Ri。Wk為k個(gè)性狀的加權(quán)系數(shù)，加權(quán)系數(shù)是依據(jù)育種上各性狀指標(biāo)重要程度的不同而賦予不同的權(quán)重。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 13個(gè)品種基本性狀和理想品系

將理想品系X0和13個(gè)參試品種的性狀數(shù)值列于表1。這13個(gè)品種的10個(gè)性狀指標(biāo)，株高75.00～110.00 cm；株幅42.00～63.33 cm；有效分枝9.33～14.67個(gè)；果形指數(shù)3.38～7.61；單株果數(shù)43.53～104.57個(gè)；非商品果率6.22%～19.12%；單果干質(zhì)量0.34～0.65 g；干鮮比0.24%～0.37%；花皮率4.46%～21.19%；病情指數(shù)5.04%～13.73%；全生育期174～216 d。

表1 供試品系與理想品系主要性狀

2.2 數(shù)據(jù)的無(wú)量綱化處理

由于原始數(shù)據(jù)中各性狀的量綱不同，采用初值化方法，將表1中數(shù)據(jù)Xi數(shù)值分別除以X0，得到表2的無(wú)量綱化數(shù)據(jù)。無(wú)量綱化后，K1范圍0.833 3～1.222 2，K2范圍0.807 7～1.217 9，K3范圍0.811 6～1.275 7，K4范圍0.545 5～1.227 6，K5范圍0.395 8～0.950 6，K6范圍1.036 1～3.187 2，K7范圍0.485 8～0.933 9，K8范圍0.636 8～1.011 3，K9范圍1.114 6～5.297 4，K10范圍1.008 0～ 2.746 0，K11范圍0.966 7～1.200 0。

2.3 參考數(shù)列與比較數(shù)列的絕對(duì)差值

根據(jù)表2中數(shù)據(jù)，計(jì)算參考數(shù)列與比較數(shù)列的絕對(duì)差值，即△i(k)=︱X0(K) - Xi(k)︱，結(jié)果見(jiàn)表3。K1絕對(duì)差值0.014 8～0.222 2，K2絕對(duì)差值0.006 4～0.217 9，K3絕對(duì)差值0.014 5～0.188 4，K4絕對(duì)差值 0.015 9～ 0.454 5，K5絕對(duì)差值0.049 4～0.604 2，K6絕對(duì)差值0.036 1～2.187 2，K7絕對(duì)差值 0.066 1～ 0.514 2，K8絕對(duì)差值0.011 3～0.363 2，K9絕對(duì)差值0.114 6～4.297 4，K10絕對(duì)差值 0.008 0～ 1.746 0，K11絕對(duì) 差值0.100 0～0.200 0。其中，最大絕對(duì)差值max︱X0(K) - Xi(k)︱= 4.297 4，最小絕對(duì)差值min︱ X0(K) - Xi(k)︱ = 0.006 4。

2.4 關(guān)聯(lián)系數(shù)與加權(quán)關(guān)聯(lián)度的計(jì)算

將表3的數(shù)據(jù)代入公式（1），計(jì)算出供試品種與理想品種的關(guān)聯(lián)系數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表4。不同性狀與理想品系的關(guān)聯(lián)系數(shù)不同。K1關(guān)聯(lián)系數(shù) 0.930 8～ 0.994 4，K2關(guān)聯(lián)系數(shù) 0.910 6～1.000 0，K3關(guān)聯(lián)系數(shù)0.888 9～0.996 3，K4關(guān)聯(lián)系數(shù)0.827 9～0.996 7，K5關(guān)聯(lián)系數(shù)0.782 8～0.980 4，K6關(guān)聯(lián)系數(shù) 0.497 0～ 0.986 4，K7關(guān)聯(lián)系數(shù)0.809 3～0.973 0，K8關(guān)聯(lián)系數(shù)0.858 0～0.997 7，K9關(guān)聯(lián)系數(shù)0.334 3～0.952 2，K10關(guān)聯(lián)系數(shù)0.553 3～0.999 3，K11關(guān)聯(lián)系數(shù)0.917 6～0.987 7。

表2 無(wú)量綱化處理結(jié)果

根據(jù)公式（2），計(jì)算出供試品種與理想品種的關(guān)聯(lián)度，并排次位，名次詳見(jiàn)表5。按照灰色關(guān)聯(lián)度分析法原則，關(guān)聯(lián)度越大的品系與理想品系越接近。加權(quán)關(guān)聯(lián)度更全面地體現(xiàn)了對(duì)比品種的綜合性優(yōu)劣，即加權(quán)關(guān)聯(lián)度越大，綜合性狀越好，而加權(quán)關(guān)聯(lián)度最大的品種最接近理想品系，綜合性狀最好。由表5可知，X2加權(quán)關(guān)聯(lián)度最大，綜合表現(xiàn)最好；X3、X12、X13、X7、X5、X9、X6加權(quán)關(guān)聯(lián)度中等，說(shuō)明綜合表現(xiàn)良好 ；X4、X8、X1、X10、X11加權(quán)關(guān)聯(lián)度較小，說(shuō)明綜合表現(xiàn)一般。

3 結(jié)論與討論

灰色關(guān)聯(lián)度分析步驟簡(jiǎn)潔，避免了相關(guān)分析、回歸分析中計(jì)算工作量大，數(shù)據(jù)需要有一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律和服從一定理論分布等的局限性，而且克服了單靠某一性狀指標(biāo)評(píng)價(jià)供試材料時(shí)的偏差，運(yùn)用這種分析方法不僅簡(jiǎn)便易行，而且能直觀表示各參試品系的各性狀的優(yōu)劣程度，為品系的鑒定、品種比較、區(qū)域試驗(yàn)、品種審定和利用提供更多的量化指標(biāo)?；疑P(guān)聯(lián)度分析方法，避免單一靠產(chǎn)量評(píng)價(jià)品種好壞的弊端，把一個(gè)品種作為一個(gè)整體，結(jié)合當(dāng)?shù)赜N目標(biāo)，評(píng)價(jià)品種的綜合表現(xiàn)，更科學(xué)、可靠。此方法已經(jīng)在小麥、蔬菜類等多種作物栽培中得到實(shí)際應(yīng)用[11-12]，由此為作物新品種的選育提供更為可靠的依據(jù)。本研究中13個(gè)朝天椒品種，調(diào)查株高、株輻、有效分枝數(shù)、果形指數(shù)、單株果數(shù)、非商品果率、單果干質(zhì)量、干鮮比、花皮率、病情指數(shù)、全生育期11個(gè)性狀。運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論中關(guān)聯(lián)分析法分析，綜合評(píng)價(jià)，關(guān)聯(lián)系數(shù)大小關(guān)系為 ：X2＞ X3＞ X12＞ X13＞ X7＞ X5＞ X9＞ X6＞ X4＞ X8＞ X1＞ X10＞ X11。結(jié)果表明，X2（r = 0.888 9）加權(quán)關(guān)聯(lián)度最大、X3（r=0.8856）加權(quán)關(guān)聯(lián)度次之，說(shuō)明這兩個(gè)品種綜合表現(xiàn)良好；X11（r = 0.832 2）的加權(quán)關(guān)聯(lián)度最小，說(shuō)明此品種綜合表現(xiàn)最差。田間表現(xiàn)為X3總產(chǎn)量排名第一，X2總產(chǎn)量排名第二，X11總產(chǎn)量最低。結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果與田間表現(xiàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩者的分析結(jié)果基本一致。這說(shuō)明灰色關(guān)聯(lián)度分析法可以應(yīng)用于辣椒新品種選育和引進(jìn)。

表4 供試品系與理想品系的關(guān)聯(lián)系數(shù)及加權(quán)關(guān)聯(lián)度

表5 加權(quán)關(guān)聯(lián)度排序

總之，灰色關(guān)聯(lián)度分析法應(yīng)用于品種綜合評(píng)價(jià)中，與田間表現(xiàn)結(jié)果基本一致。因此，在朝天椒新品種的選育和引進(jìn)中，結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)度分析法，有利于提高綜合評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性，以期促進(jìn)河南朝天椒產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。