棉花新品種產(chǎn)量與主要數(shù)量性狀的相關(guān)及通徑分析

戴寶生+盧華平+李蔚+黃曉莉+閆振華+張華崇+趙樹琪

摘要：為了揭示主要數(shù)量性狀對湖北省棉花（Gossypium hirsutum L.）產(chǎn)量的影響規(guī)律，采用相關(guān)、通徑、主成分和回歸分析方法，對2011-2013年湖北省棉花區(qū)域試驗67個棉花品種的產(chǎn)量及主要數(shù)量性狀進(jìn)行了統(tǒng)計分析。結(jié)果表明，主要數(shù)量性狀中的變異系數(shù)最大的是苗期病指（97.09%）；偏相關(guān)分析結(jié)果表明產(chǎn)量與單株鈴數(shù)（r=0.31）、衣分（r=0.32）、霜前花率（r=0.37）呈極顯著正相關(guān)；主成分分析表明影響棉花產(chǎn)量的主要因子是果枝、病指和鈴重因子；前5個主成分累積貢獻(xiàn)率達(dá)到82.14%。建立了棉花產(chǎn)量與生育期、第一果枝節(jié)位、單株鈴數(shù)、鈴重、衣分的多元回歸方程，達(dá)極顯著水平，可用此回歸方程來預(yù)測產(chǎn)量，回歸系數(shù)代表該因子對產(chǎn)量的影響程度，表明鈴重是影響產(chǎn)量的最主要因素。通徑分析表明進(jìn)入回歸方程的5個數(shù)量性狀的直接通徑系數(shù)的絕對值大小排序為單株鈴數(shù)（Py8=0.452 2）>鈴重（Py9=0.368 6）>衣分（Py12=0.325 9）>第一果枝節(jié)位（Py4=0.173 3）>生育期（Py1=0.169 9），表明棉花育種和栽培必須保持結(jié)鈴性和鈴重同步提高，同時兼顧衣分和生育期。

關(guān)鍵詞：棉花（Gossypium hirsutum L.）；產(chǎn)量；相關(guān)分析；通徑分析；主成分分析

中圖分類號：S562；S3-33 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）24-6385-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.24.017

棉花（Gossypium hirsutum L.）是重要的經(jīng)濟(jì)作物，提高棉花產(chǎn)量不僅可以通過品種改良和更新實現(xiàn)，也可以通過栽培措施的改良實現(xiàn)。產(chǎn)量形成是一個復(fù)雜的動態(tài)過程，在此過程中主要數(shù)量性狀依次建成，存在相互制約、相互依存的關(guān)系。選擇何種性狀作為提高產(chǎn)量的突破口，不僅是育種專家的課題，也是棉花栽培的課題。孫長法[1]分析認(rèn)為在主攻結(jié)鈴性強(qiáng)、株鈴多的性狀的前提下，應(yīng)謹(jǐn)防鈴重、衣分趨低，3個產(chǎn)量因素協(xié)調(diào)發(fā)展是實現(xiàn)皮棉增產(chǎn)的關(guān)鍵。李蔚等[2]提出了麥后直播棉高產(chǎn)育種和高產(chǎn)栽培的主攻方向。劉衛(wèi)星等[3]分析認(rèn)為在高產(chǎn)栽培與育種實踐中，應(yīng)注意合理密植，提高優(yōu)質(zhì)、有效鈴數(shù)，適當(dāng)增加鈴重和衣分，促進(jìn)各因子間協(xié)調(diào)發(fā)展。韓路等[4]認(rèn)為育種中可依據(jù)海島棉群體因子的相對重要性，采取有重點地逐步改良以提高育種效率。劉衛(wèi)星等[5]運用典型相關(guān)分析方法對中早熟棉花進(jìn)行研究認(rèn)為選擇高衣分的品種，會使鈴重減小，子指降低，纖維長度變短，馬克隆值和伸長率降低。

本研究以2011-2013年湖北省棉花區(qū)域試驗的67個新品種為試驗材料，探討產(chǎn)量與主要數(shù)量性狀以及主要數(shù)量性狀之間的相互關(guān)系，揭示主要數(shù)量性狀對產(chǎn)量影響的相對重要性，以期為棉花新品種選育及高產(chǎn)栽培提供信息和參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試品種

試驗材料為2011-2013年湖北省棉花區(qū)域試驗常規(guī)組的棉花新品種，其中2011年2組試驗19個新品種，2012年為3組試驗29個新品種，2013年為2組試驗19個新品種，各品種名稱見表1。

1.2 試驗方法

試驗在湖北省黃岡市農(nóng)業(yè)科學(xué)院梅家墩試驗基地進(jìn)行，采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積20.0 m2，種植密度27 000株/hm2。田間調(diào)查生育期、株高、果枝數(shù)、第一果枝節(jié)位、單株鈴數(shù)、苗期病指和鈴期病指等；室內(nèi)考種測定鈴重、衣分、子指、衣指，小區(qū)分批全收測定皮棉總產(chǎn)。

試驗分析的性狀包括：生育期（x1）、株高（x2）、果枝數(shù)（x3）、第一果枝節(jié)位（x4）、霜前花率（x5）、苗期病指（x6）、鈴期病指（x7）、單株鈴數(shù)（x8）、鈴重（x9）、子指（x10）、衣指（x11）、衣分（x12）、皮棉總產(chǎn)（x13）。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel和SAS9.2軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試品種主要數(shù)量性狀表現(xiàn)及變異分析

供試品種主要數(shù)量性狀表現(xiàn)見表2。變異系數(shù)最大的是苗期病指（97.09%），其他的依次為鈴期病指（68.90%），單株鈴數(shù)（13.12%），霜前花率（11.33%），皮棉產(chǎn)量（11.18%），衣指（10.80%），果枝數(shù)（10.47%），子指（8.67%），鈴重（8.50%），株高（8.15%），第一果枝節(jié)位（8.00%），衣分（5.23%），生育期（3.45%）。性狀的變異系數(shù)大，說明性狀表現(xiàn)受環(huán)境影響較大，同時也說明該性狀具有較大的選擇空間。苗期和鈴期病指由于受田間環(huán)境和氣候條件影響，表現(xiàn)出較大的變異性。生育期和衣分的變異系數(shù)較小，說明這兩個性狀的選擇余地較小，單株鈴數(shù)和霜前花率的變異系數(shù)較大，說明這兩個性狀選擇空間較大。

2.2 參試品種性狀的相關(guān)及偏相關(guān)分析

為了解經(jīng)濟(jì)性狀之間的相互影響，進(jìn)行了相關(guān)分析（表3）。結(jié)果表明，產(chǎn)量與單株鈴數(shù)（0.31）、衣分（0.32）、霜前花率（0.37）呈極顯著正相關(guān)，單株鈴數(shù)與鈴重（-0.48）呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明棉花新品種選育過程中應(yīng)該重點把握選擇結(jié)鈴性強(qiáng)、衣分高的早熟性好的品種，從而有利于提高產(chǎn)量。

偏相關(guān)消除了自變量間相關(guān)的混淆，反映出各個自變量和因變量的真實關(guān)系。偏相關(guān)分析結(jié)果表明皮棉產(chǎn)量與單株鈴數(shù)、鈴重呈極顯著正相關(guān)，單株鈴數(shù)與鈴重呈極顯著負(fù)相關(guān)。故在棉花育種和栽培中要同步提高單株鈴數(shù)和鈴重，同時注意協(xié)調(diào)子指和衣分，兼顧產(chǎn)量構(gòu)成因素的同步提高。

2.3 主要經(jīng)濟(jì)性狀的主成分分析

以供試品種的13個性狀相關(guān)系數(shù)矩陣為基礎(chǔ)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見表4和表5。前5個主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)82.14%，能基本反映全部特征，選取前5個主成分做進(jìn)一步分析。

第一主成分因子對應(yīng)特征向量中，果枝數(shù)分值較大，與棉花果枝數(shù)和第一果枝節(jié)位有關(guān)，可以稱為果枝因子，而鈴期病指則表現(xiàn)為較高的負(fù)向量（-0.341），說明果枝越多，則鈴期病指越高，為提高抗病性，應(yīng)該選擇合適的果枝數(shù)。第二主成分因子的特征值為2.40，其貢獻(xiàn)率為18.44%，對應(yīng)特征向量中苗期病指分值較大，為0.436，而衣指的負(fù)向量較大，為-0.348，可稱為病指因子。第三主成分因子對應(yīng)特征向量以衣指和鈴重分值較大，分別為0.506和0.426，與棉花鈴重有關(guān)，可稱為鈴重因子。說明鈴重越重，衣指越高。第四主成分因子對應(yīng)特征向量中生育期分值較大，為0.527，而衣分的負(fù)向量較大，為-0.579，可稱為生育期因子。說明生育期越長，衣分越低。第五主成分因子對應(yīng)特征向量以株高和皮棉總產(chǎn)的負(fù)向量分值較大，分別為-0.543和-0.509，與棉花株高有關(guān)，可稱為株高因子。

通過以上主成分分析可知，影響棉花產(chǎn)量的主要因子是果枝因子，病指因子，鈴重因子。

2.4 產(chǎn)量與數(shù)量性狀的多元回歸分析

為了解各個性狀對產(chǎn)量的影響，以考察的12個性狀為自變量，產(chǎn)量為因變量，進(jìn)行多元逐步回歸分析，得到回歸方程：Y=-1 412.84+6.90x1-67.91x4+18.49x8+138.15x9+29.00x12，多元相關(guān)系數(shù)R=0.604 7。對回歸方程進(jìn)行顯著性檢驗，結(jié)果（F=7.37）表明，變量x與Y之間存在著極顯著的線性回歸關(guān)系；且x與Y的偏回歸系數(shù)（b1=6.90，b2=67.91，b3=18.49，b4=138.15，b5=29.00**）均達(dá)到極顯著水平，說明生育期、第一果枝節(jié)位、單株鈴數(shù)、鈴重、衣分與產(chǎn)量Y之間具有極顯著的線性回歸關(guān)系?；貧w系數(shù)表明該因子對棉花產(chǎn)量的影響程度，鈴重的回歸系數(shù)最大表明鈴重是影響產(chǎn)量的最主要因素。

2.5 產(chǎn)量與數(shù)量性狀的通徑分析

對進(jìn)入回歸方程中的4個性狀對產(chǎn)量的影響進(jìn)行了通徑分析，以說明性狀因素對產(chǎn)量的直接和間接關(guān)系，從而判定各因素的相對重要性，其通徑分析結(jié)果見表6。從表6可以看出，有3個性狀因素的直接通徑系數(shù)為正值，說明這些性狀對產(chǎn)量都有直接的正效應(yīng)，如果控制其他因素不變，提高4個性狀因素中的任何一個因素，均能對產(chǎn)量起到積極作用。3個性狀因素的直接通徑系數(shù)的絕對值大小排序為：單株鈴數(shù)（Py8=0.452 2）>鈴重（Py9=0.368 6）>衣分（Py12=0.325 9）>第一果枝節(jié)位（Py4=-0.173 3）>生育期（Py1=0.169 9），表明棉花育種和栽培必須注重于單株鈴數(shù)的提高，同時兼顧鈴重和衣分。在各間接通徑系數(shù)中，生育期通過單株鈴數(shù)，第一果枝節(jié)位通過生育期、單株鈴數(shù)、衣分，單株鈴數(shù)通過生育期、衣分，鈴重通過第一果枝節(jié)位、衣分，衣分通過單株鈴數(shù)、鈴重對產(chǎn)量有正效應(yīng)，其他間接通徑系數(shù)均為負(fù)值，表明生育期、第一果枝節(jié)位對產(chǎn)量的影響雖然沒有單株鈴數(shù)明顯，但各因素之間仍存在相互協(xié)調(diào)問題。

3 小結(jié)與討論

從棉花品種產(chǎn)量性狀的變異系數(shù)來看，苗期和鈴期病指由于受田間環(huán)境和氣候條件影響，表現(xiàn)出較大的變異性。生育期和衣分的變異系數(shù)較小，說明這兩個性狀的選擇余地較小，單株鈴數(shù)和霜前花率的變異系數(shù)較高，說明這兩個性狀選擇空間較大。

偏相關(guān)分析結(jié)果表明產(chǎn)量與單株鈴數(shù)和鈴重均呈極顯著正相關(guān)，同時單株鈴數(shù)與鈴重呈極顯著負(fù)相關(guān)，故在棉花育種和栽培中要同步提高單株鈴數(shù)和鈴重，同時注意協(xié)調(diào)子指和衣分，兼顧產(chǎn)量構(gòu)成因素的同步提高，這與他人的研究結(jié)果基本一致[6，7]。

主成分分析結(jié)果表明棉花產(chǎn)量信息的主要因子是果枝因子，貢獻(xiàn)率為30.81%；病指因子貢獻(xiàn)率為18.44%，鈴重因子貢獻(xiàn)率為16.90%。前5個主成分累積貢獻(xiàn)率就達(dá)到82.14%，基本能反映原來諸多變量的信息量，影響棉花產(chǎn)量的主要因子是果枝因子，病指因子，鈴重因子，與他人的研究結(jié)果基本一致[8，9]。

本研究建立了棉花產(chǎn)量與生育期、第一果枝節(jié)位、單株鈴數(shù)、鈴重、衣分的多元回歸方程，達(dá)極顯著水平，可以用此回歸方程來預(yù)測產(chǎn)量，回歸系數(shù)代表該因子對產(chǎn)量的影響程度，表明鈴重是影響產(chǎn)量的最主要因素。通徑分析表明4個產(chǎn)量構(gòu)成因素的直接通徑系數(shù)絕對值的大小排序為：單株鈴數(shù)（Py8=0.452 2）>鈴重（Py9=0.368 6）>衣分（Py12=0.325 9）>第一果枝節(jié)位（Py4=0.173 3）>生育期（Py1=0.169 9），這與上面的分析結(jié)果一致。表明棉花育種和栽培必須保持結(jié)鈴性和鈴重同步提高，同時兼顧衣分和生育期。

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