蘇丹草農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量、品質(zhì)間的灰色關(guān)聯(lián)度分析

柯 梅，朱 昊，梁維維，李學(xué)森，任玉平

(新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所，新疆 烏魯木齊 830000)

蘇丹草農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量、品質(zhì)間的灰色關(guān)聯(lián)度分析

柯 梅，朱 昊，梁維維，李學(xué)森，任玉平

(新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所，新疆 烏魯木齊 830000)

摘要：使用灰色關(guān)聯(lián)度分析了3個(gè)蘇丹草(Sorghum)材料6個(gè)農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)之間的關(guān)系，結(jié)果表明，1)葉長、莖粗對(duì)蘇丹草干鮮草產(chǎn)量影響最大，且葉長與莖粗呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，是影響干鮮草產(chǎn)量的主要限制因素；2)莖粗、葉長、葉寬適當(dāng)，分蘗數(shù)和節(jié)數(shù)少的蘇丹草植株、品系或品種的營養(yǎng)價(jià)值較高。在蘇丹草育種的過程中，根據(jù)具體產(chǎn)量育種或品質(zhì)育種的目標(biāo)，選擇與蘇丹草高產(chǎn)高品質(zhì)關(guān)系密切且表現(xiàn)穩(wěn)定的農(nóng)藝性狀, 明確各性狀的主次關(guān)系，為蘇丹草選育新品種提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：蘇丹草；農(nóng)藝性狀；產(chǎn)量；營養(yǎng)品質(zhì)；灰色關(guān)聯(lián)度分析

蘇丹草(Sorghumsudanense)為禾本科高粱屬，具有很強(qiáng)的分蘗能力和再生能力，抗旱能力強(qiáng)，產(chǎn)草量高，草質(zhì)柔軟且營養(yǎng)品質(zhì)豐富，其蛋白質(zhì)含量居一年生禾本科牧草首位，在新疆主要作為牛、羊、馬及魚類的優(yōu)質(zhì)青綠多汁飼料[1-3]。蘇丹草做為夏季利用的青飼料飼用價(jià)值很高，莖葉比玉米(Zeamays)、高粱(S.bicolor)柔軟，含糖量豐富，可與高粱雜交，雜交后植株高大，飼用價(jià)值超過玉米青貯料。其原產(chǎn)于非洲蘇丹高原，在世界范圍內(nèi)被廣泛種植[4-5]，我國各地均有不同品種的蘇丹草種植，在北方主要作為夏季青飼草及冬季青貯草；在南方主要作為青貯草飼喂家畜及魚飼草，素有“漁業(yè)青飼料之王”之稱[6-11]。

灰色關(guān)聯(lián)度分析方法是分析育種目標(biāo)性狀關(guān)系程度的一種量化方法[12]，非常適合動(dòng)態(tài)歷程分析。通過比較各關(guān)聯(lián)度的大小來判斷待識(shí)別對(duì)象對(duì)研究對(duì)象的影響程度，具有不需滿足某種理論分布、樣本數(shù)量少、分析方法簡單和結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)[13]，常用在雜交種產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀關(guān)系的研究上[14]。目前的研究多集中于對(duì)一年生新型飼用作物高丹草(S.bicolor×S.sudanense)雜交種進(jìn)行的灰色關(guān)聯(lián)度分析與評(píng)判[15]，對(duì)高粱雜交種主要農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)度分析[16]，對(duì)玉米雜交種主要農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)度分析[17-20]，而對(duì)蘇丹草群體主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量或品質(zhì)的灰色關(guān)聯(lián)度分析尚少見報(bào)道。

影響蘇丹草產(chǎn)量與營養(yǎng)品質(zhì)的因素很多，且不受單一因素的影響，而是由多個(gè)因素共同作用的結(jié)果。如植物自身的遺傳差異，生長所必需的光照、溫度、水分、養(yǎng)分，各因素之間的相互作用，以及后期生長過程中病蟲害的影響等。為此，在相同的生長環(huán)境和后期的田間管理?xiàng)l件下，研究蘇丹草各農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量、品質(zhì)的相關(guān)性，以期明確各影響因素的主次關(guān)系，為選育出具有較高產(chǎn)量和較高營養(yǎng)品質(zhì)的蘇丹草新品種提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況

本試驗(yàn)設(shè)在新疆阜康市九運(yùn)街鎮(zhèn)畜牧科學(xué)院草原生態(tài)站，位于東天山博格達(dá)峰北麓，新疆阜康市以東17 km處的平原地帶(阜康市九運(yùn)街鎮(zhèn)東灣地區(qū))，地處87°46′-88°44′ E，43°45′-45° N，年日照時(shí)數(shù)2 900 h，年平均氣溫6.7 ℃，年最高氣溫41.6 ℃，最低氣溫-37 ℃，≥10 ℃年積溫在3 200 ℃·d以上，海拔550 m，年降水量202.6 mm，無霜期174 d。

1.2試驗(yàn)材料

供試材料分別為新蘇2號(hào)(為對(duì)照材料，用CK表示)、SZ-1、SW-1，均由新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所阜康草原生態(tài)站提供。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)于2013 年在新疆阜康市九運(yùn)街鎮(zhèn)畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所阜康草原生態(tài)站開展。試驗(yàn)田地力中等，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，小區(qū)面積為2.8 m×12 m，8 行區(qū)，測產(chǎn)時(shí)，去除兩邊邊行及地頭兩邊各0.5 m，行距0.35 m，播量為6 g·m-2。

1.3.2測定項(xiàng)目與方法在氣候寒冷，生長季節(jié)較短的新疆地區(qū)，選擇在孕穗期至抽穗初期收割蘇丹草，于7月5日、8月14日、9月26日分3 次刈割飼用。觀察記載其小區(qū)測產(chǎn)范圍內(nèi)植株農(nóng)藝性狀。用于田間調(diào)查的主要農(nóng)藝性狀有株高、葉長、葉寬、 莖粗、分蘗數(shù)和節(jié)數(shù)，分別記作X1、X2、X3、X4、X5和X6，每一性狀量取10 次，其平均值作為分析數(shù)據(jù)。鮮草產(chǎn)量記作Y1，干草產(chǎn)量計(jì)作Y2；每次測產(chǎn)后隨機(jī)稱取1 kg鮮草，自然晾干后進(jìn)行營養(yǎng)品質(zhì)分析，主要測定粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、鈣、總磷和無氮浸出物含量，分別記為W1、W2、W3、W4、W5、W6和W7，營養(yǎng)成分測定由農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心(烏魯木齊)完成。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

使用DPS 7.5和Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。同一測定指標(biāo)不同試驗(yàn)材料間的差異性以方差分析檢驗(yàn)其顯著性，以新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。以調(diào)查數(shù)據(jù)的平均值作為分析數(shù)據(jù)，對(duì)其做灰色關(guān)聯(lián)度分析。根據(jù)鄧聚龍[21]灰色系統(tǒng)理論，農(nóng)藝性狀作為比較數(shù)列，產(chǎn)量或某營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)作為參考數(shù)列,進(jìn)行關(guān)聯(lián)度分析，由于各數(shù)據(jù)單位不一致，在對(duì)其進(jìn)行關(guān)聯(lián)度分析前，原始數(shù)據(jù)無量綱化處理，做均值化轉(zhuǎn)換，進(jìn)而分析各農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)性。

2結(jié)果與分析

2.1供試材料間的農(nóng)藝性狀差異

CK、SZ-1、SW-1的葉寬分別為4.73、4.23和4.03 cm，表現(xiàn)為CK>SZ-1>SW-1,SZ-1和SW-1間差異不顯著(P>0.05)，CK顯著大于SZ-1和SW-1(P<0.05)。莖粗表現(xiàn)為SZ-1>CK>SW-1,分別為5.87、5.10和4.50 cm，SZ-1顯著大于SW-1。節(jié)數(shù)表現(xiàn)為CK0.05)(表1)。

2.2供試材料的草產(chǎn)量和營養(yǎng)成分

SZ-1鮮草和干草產(chǎn)量均最高，分別為3.05和0.06 kg·m-2(表2)，且顯著大于SW-1和CK(P<0.05)。

表1　供試蘇丹草材料各性狀

注：同行不同小寫字母表示不同材料間差異顯著(P<0.05)。下同。

Note：Different lower case letters within the same row indicate significant difference among different accessions at 0.05 level. The same below.

表2　蘇丹草孕穗期產(chǎn)量和營養(yǎng)成分

SZ-1粗脂肪含量最高，為12.33 g·kg-1，CK居中，為10.93 g·kg-1，SW-1粗脂肪含量最低，為10.77 g·kg-1，SZ-1顯著高于SW-1和CK。粗蛋白、粗纖維、粗灰分、鈣、總磷及無氮浸出物這6項(xiàng)營養(yǎng)成分含量3份供試材料間差異均不顯著(P>0.05)。

2.3蘇丹草農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度

以影響產(chǎn)量的農(nóng)藝性狀作為比較數(shù)列，產(chǎn)量作為參考數(shù)列，計(jì)算關(guān)聯(lián)度大小(表3)。蘇丹草主要農(nóng)藝性狀對(duì)鮮草產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)序表現(xiàn)為葉長>莖粗>株高>葉寬>節(jié)數(shù)>分蘗數(shù)；蘇丹草主要農(nóng)藝性狀對(duì)干草產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)序表現(xiàn)為葉長>莖粗>葉寬>節(jié)數(shù)>株高>分蘗數(shù)。灰色關(guān)聯(lián)度分析的原理是：若兩個(gè)因素變化的趨勢具有一致性，即同步變化程度較高，即二者關(guān)聯(lián)程度較高；反之，則較低。由此可以看出，對(duì)蘇丹草干鮮草產(chǎn)量關(guān)聯(lián)最緊密的農(nóng)藝性狀是葉長與莖粗，其次是葉寬、株高、節(jié)數(shù)，對(duì)其影響最小的是分蘗數(shù)。

2.4蘇丹草主要農(nóng)藝性狀與營養(yǎng)品質(zhì)的關(guān)聯(lián)度

蘇丹草各農(nóng)藝性狀與各營養(yǎng)品質(zhì)的關(guān)聯(lián)度(表3)顯示，與粗蛋白的關(guān)聯(lián)度高低順序?yàn)槿~寬>莖粗>葉長>節(jié)數(shù)>分蘗數(shù)>株高；與粗脂肪的關(guān)聯(lián)度高低順序?yàn)楣?jié)數(shù)>株高>葉長>莖粗>分蘗數(shù)>葉寬；與粗纖維的關(guān)聯(lián)度高低順序?yàn)楣?jié)數(shù)>株高>分蘗數(shù)>葉長>莖粗>葉寬；與粗灰分的關(guān)聯(lián)度高低順序是為葉寬>分蘗數(shù)>株高>葉長>莖粗>節(jié)數(shù)；與鈣的關(guān)聯(lián)度高低順序?yàn)槿~寬>葉長>莖粗>株高>分蘗數(shù)>節(jié)數(shù)；與總磷的關(guān)聯(lián)度高低順序?yàn)榍o粗>葉長>葉寬>節(jié)數(shù)>分蘗數(shù)>株高；與無氮浸出物的關(guān)聯(lián)度高低順序?yàn)榍o粗>葉長>葉寬>節(jié)數(shù)>分蘗數(shù)>株高。

2.5蘇丹草主要農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)性

株高與葉長、葉寬、莖粗呈負(fù)相關(guān)(P>0.05)，與分蘗數(shù)、節(jié)數(shù)呈正相關(guān)(P>0.05)(表4)。 葉長與葉寬、莖粗、節(jié)數(shù)呈正相關(guān)，其中與莖粗的相關(guān)性達(dá)到極顯著程度(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為1.00，與分蘗數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.97。葉寬與莖粗呈正相關(guān)(P>0.05)，與分蘗數(shù)、節(jié)數(shù)呈負(fù)相關(guān)，其中與節(jié)數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.98。莖粗與節(jié)數(shù)呈正相關(guān)(P>0.05)，與分蘗數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.99。分蘗數(shù)與節(jié)數(shù)呈正相關(guān)(P>0.05)。通過蘇丹草農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)度分析，結(jié)果表明，影響蘇丹草干鮮草產(chǎn)量的主要農(nóng)藝性狀是葉長和莖粗，依據(jù)蘇丹草農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)性，對(duì)干鮮草產(chǎn)量影響最大的葉長與莖粗關(guān)系最為密切，在0.01水平上表現(xiàn)為極顯著正相關(guān)，即隨葉長增長，莖粗不斷增加，干鮮草產(chǎn)量不斷提高。

表3　農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量、品質(zhì)關(guān)聯(lián)度及排序

表4　農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)性

注：*和**分別表示在0.05和0.01水平相關(guān)顯著和極顯著。下同。

Note: * and ** indicate significant correlation at 0.05 and 0.01 level, respectively. The same below.

2.6蘇丹草營養(yǎng)品質(zhì)之間的相關(guān)性

粗蛋白與粗脂肪、粗纖維呈負(fù)相關(guān)，與粗灰分、鈣、總磷、無氮浸出物呈正相關(guān)(表5)，其中與無氮浸出物達(dá)到顯著水平(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.99。粗脂肪與粗纖維呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.99，與粗灰分、鈣、總磷、無氮浸出物呈負(fù)相關(guān)，其中與粗灰分達(dá)到極顯著水平(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為-1.00。粗纖維與粗灰分、鈣、總磷、無氮浸出物呈負(fù)相關(guān)，其中與粗灰分、鈣達(dá)到顯著水平，相關(guān)系數(shù)分別為-0.97、-0.98。粗灰分與鈣、總磷、無氮浸出物呈正相關(guān)(P>0.05)；鈣與總磷、無氮浸出物呈正相關(guān)(P>0.05)；總磷與無氮浸出物呈正相關(guān)(P>0.05)。

通過蘇丹草農(nóng)藝性狀與品質(zhì)的灰色關(guān)聯(lián)度分析，研究結(jié)果顯示，與3個(gè)蘇丹草群體粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、鈣、總磷、無氮浸出物含量等營養(yǎng)品質(zhì)密切相關(guān)的農(nóng)藝性狀是葉寬、莖粗、節(jié)數(shù)。根據(jù)蘇丹草主要農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)性，對(duì)粗蛋白、粗灰分、鈣含量影響最大的是葉寬，葉寬與節(jié)數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；對(duì)粗脂肪、粗纖維含量影響最大的是節(jié)數(shù)；對(duì)總磷、無氮浸出物含量影響最大的是莖粗，莖粗與葉長呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，莖粗與分蘗數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。

表5　營養(yǎng)品質(zhì)之間的相關(guān)性

3討論與結(jié)論

在相同的生長環(huán)境、相同的后期栽培管理?xiàng)l件、相同的生育期(孕穗至抽穗初期)，參試蘇丹草材料間農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量和牧草營養(yǎng)成分的差異主要是因材料的遺傳組成不同所致[22]。李陳建等[23]對(duì) 30 份蘇丹草材料的 19 個(gè)農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，各指標(biāo)的廣義遺傳力差異顯著，且千粒重、莖粗、節(jié)數(shù)、葉寬、株高等性狀廣義遺傳力在 40%～70%；在研究蘇丹草種皮不同色澤類型種子產(chǎn)量形成的關(guān)系中發(fā)現(xiàn)，不同色澤的蘇丹草種子單株產(chǎn)量和千粒重差異顯著[24]；說明蘇丹草農(nóng)藝性狀遺傳的潛力大，可靠性高，穩(wěn)定性強(qiáng)，在育種過程中，可作為重要指標(biāo)進(jìn)行選擇?；疑P(guān)聯(lián)度分析的結(jié)果對(duì)蘇丹草產(chǎn)量育種、品質(zhì)改良育種中農(nóng)藝性狀的選擇具有一定的理論指導(dǎo)價(jià)值。

蘇丹草作為夏季青飼料、調(diào)制青干草、青貯或作為冬春飼草料利用時(shí)，在確保適當(dāng)株高的情況下，要著重選育莖粗葉長、節(jié)數(shù)和葉寬適當(dāng)?shù)奶K丹草品種，達(dá)到對(duì)飼用產(chǎn)量性狀選擇的目的。本研究中，SZ-1的鮮草和干草產(chǎn)量均最高，其莖粗最粗，葉寬和節(jié)數(shù)居中。莖粗單株個(gè)體生長旺盛，單株草產(chǎn)量高，同時(shí)居中的葉寬和節(jié)數(shù)(節(jié)數(shù)=葉片數(shù))更有利于光合作用的同化過程積累生物量。這表明，供試材料中蘇丹草的草產(chǎn)量的主要影響因素為莖粗、葉寬和節(jié)數(shù)(葉片數(shù))。逯曉萍等[25]對(duì)高丹草主要農(nóng)藝性狀的遺傳參數(shù)研究結(jié)果表明，莖粗、葉長等與單株鮮重有顯著或極顯著的正相關(guān)關(guān)系，經(jīng)過通徑分析更加明確了莖粗等對(duì)單株產(chǎn)量的直接作用；這與本研究中所選擇的農(nóng)藝性狀對(duì)草產(chǎn)量的影響結(jié)果相一致。本研究供試材料SZ-1的粗脂肪含量最高，且其與SW-1和CK的差異均達(dá)到顯著水平，其它營養(yǎng)成分差異均不顯著，這說明莖粗指標(biāo)是粗脂肪含量最直接的影響因素。飼草料中含氮量的高低是衡量牧草品質(zhì)的重要指標(biāo)[26],本研究中，供試材料SZ-1的粗蛋白含量最高，且影響粗蛋白含量的主要農(nóng)藝性狀為葉寬、莖粗與葉長。王赟文等[23]的研究結(jié)果表明，主莖節(jié)數(shù)對(duì)粗纖維和粗脂肪含量的直接影響和綜合作用最大，并且是主要的限制性因素，這與本研究結(jié)果一致。因此，在蘇丹草群體營養(yǎng)品質(zhì)改良的過程中，主要選擇莖粗、葉長、葉寬適當(dāng)，分蘗數(shù)和節(jié)數(shù)少的植株。

通過研究發(fā)現(xiàn)，蘇丹草高產(chǎn)和高品質(zhì)之間存在矛盾，王赟文等[23]在相關(guān)的研究中也得出了相同的結(jié)論。蘇丹草在刈割利用干鮮草時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮草產(chǎn)量和營養(yǎng)價(jià)值。蘇丹草各農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量、品質(zhì)之間存在一定相關(guān)性, 若通過遺傳力高的農(nóng)藝性狀間接選擇可能更有成效。因此，在蘇丹草育種的過程中，根據(jù)具體產(chǎn)量育種或品質(zhì)育種的目標(biāo)，選擇與蘇丹草高產(chǎn)高品質(zhì)關(guān)系密切且表現(xiàn)穩(wěn)定的農(nóng)藝性狀, 明確影響高產(chǎn)和高品質(zhì)的內(nèi)外因素，對(duì)蘇丹草品種培育、鑒定和高產(chǎn)栽培研究都具有重要意義。

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(責(zé)任編輯王芳)

Grey correlation analysis of main agronomic characters and its yield and quality traits inSorghumsudanense

Ke Mei, Zhu Hao, Liang Wei-wei, Li Xue-sen, Ren Yu-ping

(Grassland Research Institute of Xinjiang Academy of Animal Science, Urumqi 830000, China)

Abstract:In order to exploring the relationship among the agronomic characters and yield and quality of Sorghum sudanense populations, three sudangrass populations were studied with the method of grey correlation degree analysis. The results showed that leaf length and stem diameter had significantly positive effect on hay yield of sudangrass, which is the major limitation factor of hay and fresh grass yield; sudangrass cultivar/lines with less tiller and node, but appropriate leaf length, width and stem diameter possesses relatively high quality; In sudangrass breeding process, according to specific breeding objectives for yield or quality, selecting these agronomic traits with stable performance and correlated relationship with high yield and quality, and understanding the primary and secondary relationship, will help provide theoretical base for new cultivar breeding.

Key words:sudangrass; agronomic character; yield; nutritious traits; grey correlation analysis

DOI:10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0384

*收稿日期：2015-07-06

基金項(xiàng)目：新疆維吾爾自治區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目“利用性狀和分子標(biāo)記技術(shù)選育蘇丹草早熟和晚熟新品系的研究”(201211112)；“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計(jì)劃課題：重點(diǎn)牧區(qū)草原“生產(chǎn)生態(tài)生活”配套保障技術(shù)及適應(yīng)性管理模式研究(2012BAD13B07)

中圖分類號(hào)：S816;S544+.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-0629(2016)5-0949-07*1

Corresponding author:Ren Yu-pingE-mail：1293692734@qq.com

柯梅，朱昊，梁維維，李學(xué)森，任玉平.蘇丹草農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量、品質(zhì)間的灰色關(guān)聯(lián)度分析.草業(yè)科學(xué),2016,33(5)：949-955.

Ke M,Zhu H,Liang W W,Li X S,Ren Y P.Grey correlation analysis of main agronomic characters and its yield and quality traits inSorghumsudanense.Pratacultural Science，2016,33(5)：949-955.

接受日期：2016-01-19

第一作者：柯梅(1986-)，女，新疆烏魯木齊人，助理研究員，碩士，主要從事牧草遺傳育種研究。E-mail：km1108@163.com通信作者：任玉平(1957-)，男，新疆吉木薩爾人，研究員，大學(xué)，主要從事草地畜牧業(yè)科研推廣以及項(xiàng)目規(guī)劃、可行性研究。E-mail：1293692734@qq.com