玉米雜交組合產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)度分析

劉忠祥，寇思榮，何海軍，王曉娟，周玉乾，李志明，楊彥忠

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，甘肅 蘭州 730070）

雜交玉米的產(chǎn)量是由多種因素共同作用的結(jié)果，而各因素對產(chǎn)量影響的主次關(guān)系，決定了玉米雜交種的選育方向。玉米雜交組合傳統(tǒng)的評價方法，一般只對產(chǎn)量結(jié)果進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)上的方差分析與回歸分析，對與產(chǎn)量有關(guān)的其他性狀，如熟期性狀、經(jīng)濟(jì)性狀和農(nóng)藝性狀等，則常采用直觀分析或平均數(shù)統(tǒng)計(jì)分析，其分析結(jié)果相互獨(dú)立，關(guān)聯(lián)性差。灰色關(guān)聯(lián)分析是研究作物多元性狀相對重要性的良好方法。與傳統(tǒng)的回歸分析、方差分析、通徑分析等方法相比，灰色關(guān)聯(lián)分析計(jì)算簡單，不要求數(shù)據(jù)服從一定的概率分布，數(shù)據(jù)分布有無規(guī)律均可，不會出現(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。但灰色關(guān)聯(lián)分析是對一個發(fā)展變化系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)展動態(tài)量化比較的一種分析方法，不同地點(diǎn)、時間、環(huán)境和品種都可能造成產(chǎn)量主要性狀的改變。本文應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論關(guān)聯(lián)度分析法，比較分析了各種因素對玉米子粒產(chǎn)量的影響程度，旨在研究各性狀對產(chǎn)量影響的主次關(guān)系，以期為玉米組合鑒定提供理論依據(jù)，對參試品種進(jìn)行客觀評估。

1 材料與方法

1.1 材 料

參試玉米品種有興達(dá)72210（V1）、沈單16號（V2）、農(nóng)大 311（V3）、玉源 205（V4）、甘試 23（V5）、武試 30 號（V6）、海 228（V7）、S0402（V8）、玉源5001（V9）、甘玉 601（V10）、公試 21 號（V11）、隴單020（V12）、CN8706（V13）、武試 0804（V14）、先玉335（V15），以沈單 16 號為對照。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在甘肅酒泉市農(nóng)科所、清水縣種子管理站、甘肅省農(nóng)科院作物所張掖試驗(yàn)點(diǎn)、武威市農(nóng)科所、臨夏州農(nóng)科所、甘農(nóng)大農(nóng)學(xué)院平?jīng)鲈囼?yàn)站、臨洮農(nóng)校和白銀金穗種業(yè)公司8個點(diǎn)露地或覆膜條件下實(shí)施。采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，5行區(qū)，行長7～10 m，行距 0.6 m，種植密度 4500 株/667m2，收獲時選取每小區(qū)中間3行，首尾除去兩株，取周圍沒有缺苗的30株計(jì)產(chǎn)，計(jì)產(chǎn)時水分標(biāo)準(zhǔn)為14%。各重復(fù)間留有走道l m，試驗(yàn)區(qū)四周設(shè)有保護(hù)行，田間管理同大田。田間及室內(nèi)進(jìn)行株高、穗位高、穗長、穗粗、軸粗、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重、出籽率、雙穗率、空稈率、倒伏率、生育期和畝產(chǎn)量等性狀的調(diào)查，試驗(yàn)數(shù)據(jù)源于2009年甘肅省玉米區(qū)試中晚熟A組試驗(yàn)總結(jié)。各供試材料各性狀的調(diào)查數(shù)據(jù)見表l。

表1 玉米雜交組合各因素平均值

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析方法

2.1 確定參考數(shù)列和比較數(shù)列

按照灰色系統(tǒng)理論要求，在分析各性狀對產(chǎn)量的影響時，將15個雜交組合的15個主要農(nóng)藝性狀視為1個灰色系統(tǒng)，以畝產(chǎn)量為參考數(shù)列，記為X0；15個參試組合的其他各項(xiàng)性狀指標(biāo)構(gòu)成比較數(shù)列，記為Xi（i=1，2，3......，n）。各分析性狀株高、穗位高、穗長、穗粗、軸粗、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重、出籽率、雙穗率、空稈率、倒伏率、生育期分別為比較數(shù)列 X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、Xl2、X13、X14（表 1）。 當(dāng)分析其余各性狀之間的相互關(guān)系時，各性狀分別作為參考數(shù)列和比較數(shù)列，即當(dāng)確定某一性狀為參考數(shù)列時，其他性狀為比較數(shù)列，通過計(jì)算各參考數(shù)列與各個比較數(shù)列之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度，可構(gòu)成關(guān)聯(lián)矩陣Ri。系統(tǒng)中各因素的關(guān)聯(lián)系數(shù)與關(guān)聯(lián)度越大，則該因素與產(chǎn)量的相關(guān)程度就越高，反之則低。

2.2 對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行均值化轉(zhuǎn)化

由于各性狀的量綱不一致，所以必須對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理。先分別求出各個原始序列的平均值，再用平均值去除對應(yīng)序列中每個數(shù)據(jù)，便可得到新的數(shù)據(jù)列，即均值化序列（表2）。計(jì)算公式為

Xi（k）為第i個性狀第k點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)，X軍i為第i個性狀原始序列的平均值，X′i（k）表示第i個性狀第k點(diǎn)均值化變換后的新數(shù)據(jù)。

2.3 計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)

ζi（k）=（Δmin+ρΔmax）/（Δi（k）+ρΔmax），其中表示所有比較序列各個時刻的絕對差中的最小值表示所有比較序列各個時刻的絕對差中的最大值。Δi（k）表示k時刻兩比較序列的絕對差，ρ為分辨系數(shù)，本試驗(yàn)取ρ=0.5。該試驗(yàn)中最小差值Δmin=0.00046，最大差值 Δmax=4.74214。

2.4 計(jì)算關(guān)聯(lián)度

3 結(jié)果與分析

3.1 玉米產(chǎn)量與各主要農(nóng)藝性狀之間的關(guān)系

表2 數(shù)據(jù)均值化處理結(jié)果

表3 產(chǎn)量與各因素的關(guān)聯(lián)系數(shù)

從以上計(jì)算結(jié)果和表4可知：玉米產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀之間的關(guān)聯(lián)度大小順序依次為：生育期（X14）>出籽率（X10）>行粒數(shù)（X8）>穗長（X3）>穗粗（X4）>千粒重（X9）>株高（X1）>穗行數(shù)（X7）>軸粗（X5）>穗位高（X2）>禿尖長（X6）>雙穗率（X11）>倒伏率（X13）>空稈率（X12）。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=0.9894），其次為出籽率（r=0.9889），第 3為行粒數(shù)（r=0.9835），第 4為穗長（r=0.9796）。說明生育期、出籽率、行粒數(shù)、穗長、穗粗、千粒重等因素與產(chǎn)量的關(guān)系密切，對產(chǎn)量的構(gòu)成影響較大。相比之下，玉米的株高、穗位高、禿尖長、軸粗、倒伏率、空稈率對產(chǎn)量的影響較小。

表4 產(chǎn)量與各因素的關(guān)聯(lián)度及位次

3.2 各農(nóng)藝性狀之間的相互關(guān)系

穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重和出籽率通常是構(gòu)成玉米產(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)度分析結(jié)果列于表5。從表5中可以得知，對于每一個產(chǎn)量構(gòu)成因素來說，各個性狀的關(guān)聯(lián)序是不同的。（1）株高與其他性狀的主要關(guān)聯(lián)序?yàn)椋旱狗剩?.9780）>穗粗（0.9773）>穗長（0.9772）>生育期（0.9765）>穗位高（0.9764），說明植株越高，果穗越大，生育期越長，穗位越高，越容易發(fā)生倒伏。（2）穗長與其他主要性狀的關(guān)聯(lián)順序?yàn)椋核氪郑?.9846）>生育期（0.9837）>株高（0.9772）>軸粗（0.9771）>千粒重（0.9763）>出籽率（0.9762）。（3）穗粗與其他主要性狀的關(guān)聯(lián)順序?yàn)椋核腴L（0.9845）>軸粗（0.9840）>穗行數(shù)（0.9828）>生育期（0.9812）>株高（0.9773）>行粒數(shù)（0.9753）。（4）穗行數(shù)與其他主要性狀的關(guān)聯(lián)度順序?yàn)椋核氪郑?.9828）>穗長（0.9757）>軸粗（0.9731）>生育期（0.9728）〉出籽率（0.9693）。（5）行粒數(shù)與其他主要性狀的關(guān)聯(lián)度順序?yàn)椋荷冢?.9885）>出籽率（0.9837）>穗長（0.9759）>穗粗（0.9755）> 千粒重（0.9706）> 株高（0.9701）。（6）千粒重與其他主要性狀的關(guān)聯(lián)度順序?yàn)椋荷冢?.9796）>出籽率（0.9782）>穗長（0.9760）>穗粗（0.9721）>行粒數(shù)（0.9702）>軸粗（0.9678）。（7）出籽率與其他主要性狀的關(guān)聯(lián)度順序?yàn)椋荷冢?.9896）>行粒數(shù)（0.9836）>千粒重（0.9784）>穗長（0.9761）>穗粗（0.9749）。

表5 各農(nóng)藝性狀之間的關(guān)聯(lián)矩陣R

4 結(jié)論

（1）運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度評價雜交組合中影響子粒產(chǎn)量因素是可行的，可以在玉米雜交組合選配中起指導(dǎo)作用。研究結(jié)果表明，甘肅省玉米中晚熟產(chǎn)區(qū)（年積溫在2700℃以上）對產(chǎn)量影響因素除自然條件外，主要有生育期、出籽率、行粒數(shù)、穗長、穗粗、千粒重幾個限制因素。因此，本地區(qū)的高產(chǎn)育種應(yīng)該在生育期、大穗、大粒和適宜株高等性狀上注重選擇。同時，既要注意其他各性狀的重要作用，又要促進(jìn)它們的協(xié)調(diào)一致，最大限度地發(fā)揮玉米自身的增產(chǎn)潛力。

（2）灰色關(guān)聯(lián)度分析法其計(jì)算簡單明了、結(jié)果直觀。分析數(shù)據(jù)是建立在多性狀定性分析的基礎(chǔ)上，有較強(qiáng)的可比性、可靠性，可以對農(nóng)作物品種品系和育種材料進(jìn)行綜合評價，也可以針對某個因素與其他多個因素進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，找出其中的主要因素，為選育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)作物品種指明主攻方向，為提出相應(yīng)的措施提供科學(xué)依據(jù)。

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