限制因子學(xué)說和灰色關(guān)聯(lián)分析在玉米栽培中的應(yīng)用

曾 林 ，陸順生 ，楊志明 ，楊國田 ，宋云飛 ，單 艷 ，劉 艷，吳桂仙，楊臘梅

（1.云南省保山市隆陽區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣所，云南保山678000；2.云南省保山市隆陽區(qū)蒲漂鎮(zhèn)農(nóng)科站，云南保山678022）

灰色關(guān)聯(lián)分析方法是根據(jù)所研究的因子間動態(tài)變化中其變化的相似程度來判斷因子間的密切程度，關(guān)聯(lián)度反映了因子間密切程度的大小，關(guān)聯(lián)度越大說明因子間變化的勢態(tài)越接近，其相互關(guān)系越密切[1-2]?；疑P(guān)聯(lián)分析對樣本量的大小沒有特殊要求，分析時也不需要典型的分布規(guī)律，且計算量小，不會出現(xiàn)量化結(jié)果與定性分析結(jié)果不符的情況，因而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的實用性[3]。

灰色關(guān)聯(lián)分析為研究作物產(chǎn)量與性狀間的關(guān)系提供了新的捷徑，并已在玉米、小麥、大豆、甘薯、辣椒等作物育種及栽培技術(shù)上廣泛應(yīng)用[2,4-7]。最小養(yǎng)分律在作物栽培中的應(yīng)用研究較多，大部分只是把土壤養(yǎng)分作為對象來研究[8]，而把作物的主要性狀作為因子來研究其與產(chǎn)量之間的關(guān)系，確定限制產(chǎn)量的主要因子尚未見報道。為此，筆者應(yīng)用限制因子學(xué)說及灰色關(guān)聯(lián)分析方法，探討玉米主要性狀與產(chǎn)量的關(guān)系，找出影響產(chǎn)量的最主要的性狀限制因子，從而為玉米育種和高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為2007—2008年保山市（山區(qū)組）玉米品種區(qū)域試驗高產(chǎn)品種五谷1790和對照種保玉7號。

1.2 試驗方法

五谷1790和對照種保玉7號的產(chǎn)量及主要性狀平均值如表1所示。按照灰色關(guān)聯(lián)分析法[9]，將2個品種的5個性狀看作一個灰色系統(tǒng)，計算各性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度，確定限制產(chǎn)量的主要性狀，再根據(jù)布萊克曼（F.F,Blackman）提出的限制因子學(xué)說[10]對雜交玉米五谷1790的產(chǎn)量與主要性狀進(jìn)行綜合分析，指明玉米高產(chǎn)栽培上采取措施的主攻方向。

表1 2個品種產(chǎn)量和主要性狀平均值

2 結(jié)果與分析

2.1 原始數(shù)據(jù)無量綱化處理

根據(jù)灰色系統(tǒng)理論，將2個品種的產(chǎn)量及其他5個性狀視為一個系統(tǒng)整體，即灰色系統(tǒng)，每個性狀則為該系統(tǒng)的1個因子。設(shè)產(chǎn)量為參考數(shù)列y，各性狀指標(biāo)為比較數(shù)列xi（i=1，2，3，…，5），即株高、穗位高、單位面積有效穗、穗粒數(shù)和千粒重分別為x1、x2、x3、x4、x5。為了便于分析，將各原始數(shù)據(jù)做適當(dāng)處理，根據(jù)公式：

yk=y’k/y1,xik=x’ik/xi1（i=1，2，3，…，5，k=1，2）

其中，yk和xik為原始數(shù)據(jù)無量綱化處理后的結(jié)果；y’k和x’ik為原始數(shù)據(jù)。表2為各性狀平均值初值化后的結(jié)果。

表2 主要性狀原始數(shù)據(jù)初值化結(jié)果

2.2 估算初值化數(shù)列與參考數(shù)列的差值

根據(jù)公式△ik=│yk-xik│，求出表2中y與xi各行對應(yīng)點的絕對差值（表3）。

表3 參考數(shù)列與比較數(shù)列的絕對差值

2.3 計算關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度，確定影響玉米產(chǎn)量的性狀限制因子

估算品種各農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)系數(shù)，按照公式：

ξik=(△min+ σ△max)/(△ik+ σ△max)

式中，σ為分辯系數(shù)，取值范圍在[0，1]，文中取0.2；△min和△max分別為絕對差值△ik的最小值和最大值，從表3中可以得出△min=0，△max=0.226 7，根據(jù)關(guān)聯(lián)系數(shù)公式，求得各主要性狀與產(chǎn)量之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)（表4）。

將表4 中關(guān)聯(lián)系數(shù) ξik代入公式 ri=1／n∑ξik，其中，n為比較序列的長度，即樣本數(shù)。計算出株高、穗位高、單位面積有效穗、穗粒數(shù)、千粒重5個主要性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度分別為0.595 6、0.597 6、0.627 2、0.679 6、0.583 3，其關(guān)聯(lián)度大小依次為穗粒數(shù)＞單位面積有效穗＞穗位高＞株高＞千粒重。玉米產(chǎn)量主要性狀對產(chǎn)量的影響以穗粒數(shù)最大，其次為單位面積有效穗，再次為穗位高、株高和千粒重。主要性狀的限制因子為穗粒數(shù)和單位面積有效穗。

表4 產(chǎn)量與主要性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)

3 小結(jié)與討論

（1）按灰色關(guān)聯(lián)分析原則，對雜交玉米品種區(qū)域試驗中的高產(chǎn)品種五谷1790主要性狀與產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明，影響產(chǎn)量的限制因子大小順序為穗粒數(shù)、單位面積有效穗、穗位高、株高、千粒重，產(chǎn)量的主要性狀限制因子為穗粒數(shù)和單位面積有效穗。

（2）根據(jù)限制因子學(xué)說，雜交玉米五谷1790產(chǎn)量的主要限制因子穗粒數(shù)和單位面積有效穗數(shù)達(dá)不到要求，即使其他因子達(dá)到要求，玉米五谷1790產(chǎn)量也不會大幅度提高。因此，在生產(chǎn)中，注意保證單位面積有效穗在6.3萬穗/hm2以上，在栽培管理上采取有效措施增加穗粒數(shù)，并且協(xié)調(diào)好它們之間的關(guān)系，才便于奪取高產(chǎn)。但是，穗位高這一因子也不能忽視，特別是使用玉米健壯素，主要目的是降低穗位葉上的高度，要求使用的時期要準(zhǔn)，在穗位高相對穩(wěn)定期（穗位葉面積最大）施用，否則同樣影響產(chǎn)量，追求過高的株高和千粒重，對提高產(chǎn)量已無實踐操作意義。

（3）利用限制因子學(xué)說及灰色關(guān)聯(lián)分析法，尋找多元性狀影響產(chǎn)量的主要因子，計算簡單，可靠性強(qiáng)，為玉米高產(chǎn)品種指明了栽培措施主攻途徑與方向，但是仍有一定的局限性，還有待運用密度試驗探討最高產(chǎn)量的穗粒數(shù)和單位面積有效穗數(shù)。

[1]王淑榮.灰色關(guān)聯(lián)分析在大豆育種數(shù)量性狀選擇上的應(yīng)用[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué),2000(3):15-17.

[2]羅瑞萍,趙志剛,姬月梅.灰色關(guān)聯(lián)分析在寧夏春大豆育種數(shù)量性狀選擇上的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(16):8359-8360,8364.

[3]李樹君,周祖亮,殷春武.基于灰色關(guān)聯(lián)度的農(nóng)作物品種評價[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(3):1263-1264.

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[5]李北齊,趙蘇維,王貴強(qiáng),等.玉米雜交組合產(chǎn)量相關(guān)因素的灰色關(guān)聯(lián)度評價[J].玉米科學(xué),2006,14(2):44-46.

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[10]陳倫壽,李仁崗.農(nóng)田施肥原理與實踐[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,1984:12-13.

該品種生育期平均115 d。幼苗葉鞘紫色，株型半緊湊，株高257.1 cm，雄穗分枝11個，花藥紫色，花絲淺紫色。穗位97.2 cm，穗長17.8 cm，錐型穗，苞葉適中，禿尖0.5 cm，穗行數(shù)16～18行，行粒數(shù)39粒，穗軸紅色，籽粒黃色硬粒型，百粒重31.7g，出籽率86.1%。倒伏率0.9%、倒折率0.7%。品質(zhì)經(jīng)農(nóng)業(yè)部谷物品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心檢測：容重808 g/L，水分9.6%，粗蛋白質(zhì)10.89%，粗脂肪4.69%，粗淀粉72.79%，賴氨酸0.30%。

2009年區(qū)試平均產(chǎn)量10 174.5 kg/hm2，較對照海禾2號增產(chǎn)18%，增產(chǎn)極顯著，增產(chǎn)點率100%；2010年區(qū)試平均產(chǎn)量10 066.5 kg/hm2，較對照海禾2號增產(chǎn)19.9%，增產(chǎn)極顯著，增產(chǎn)點率100%。2年區(qū)試平均產(chǎn)量10 120.5 kg/hm2，較對照增產(chǎn)19.0%，連續(xù)2年區(qū)試第1名。生產(chǎn)試驗平均產(chǎn)量9 924.0 kg/hm2，較對照增產(chǎn)12.6%，5點全部增產(chǎn)，居參試品種第1位。

該品種適宜于云南大部分地區(qū)種植，尤其在海拔800～2200 m的坡地、山地優(yōu)勢較為明顯。