膜下滴灌栽培水稻品種農(nóng)藝性狀相關(guān)性與主成分分析

趙雙玲，陳 林，胡成成，劉小武，王永強(qiáng)，李 麗，蘇天潮

（新疆天業(yè)農(nóng)業(yè)高新技術(shù)有限公司，新疆 石河子 832011）

育種與栽培

膜下滴灌栽培水稻品種農(nóng)藝性狀相關(guān)性與主成分分析

趙雙玲，陳 林*，胡成成*，劉小武，王永強(qiáng)，李 麗，蘇天潮

（新疆天業(yè)農(nóng)業(yè)高新技術(shù)有限公司，新疆 石河子 832011）

趙雙玲,陳林,胡成成,劉小武,王永強(qiáng),李麗,蘇天潮.膜下滴灌栽培水稻品種農(nóng)藝性狀相關(guān)性與主成分分析[J/OL].大麥與谷類科學(xué),2017,34(3):15-18[2017-04-20].http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1769.S.20170420.1742.002.html

在膜下滴灌旱作栽培技術(shù)條件下，對 12 個水稻品種主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析。結(jié)果表明，水稻品種各農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)存在較大的差異性，其中結(jié)實(shí)率的變異系數(shù)最小，為 1.99%；穗粒數(shù)的變異系數(shù)最大，為 14.22%；產(chǎn)量的變異潛能較高。相關(guān)性分析顯示，株高與穗長呈正相關(guān)，穗粒數(shù)與產(chǎn)量呈正相關(guān)。主成份分析表明，4 個主成分累計貢獻(xiàn)率為 84.33%。

膜下滴灌；水稻；農(nóng)藝性狀；主成份分析

中國是水資源嚴(yán)重短缺的國家，為世界上13個貧水國之一，人均水資源占有量僅為世界人均占有量的 1/4，且其利用率極為低下[1]。至 2030 年，水資源利用及開發(fā)將臨近極限[2-3]。水資源日趨匱乏及干旱缺水造成的土壤次生鹽漬化使鹽堿地面積逐步擴(kuò)大，致使一些水稻產(chǎn)區(qū)的種植面積和產(chǎn)量受到限制，嚴(yán)重影響該地區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[4]。膜下滴灌栽培水稻技術(shù)是新疆天業(yè)（集團(tuán)）有限公司研發(fā)的一項(xiàng)高效節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)，自推廣應(yīng)用以來，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

主成分分析法是把多個指標(biāo)化為少數(shù)幾個綜合指標(biāo)的一種統(tǒng)計分析方法[5]。采用主成分分析法對研究材料的眾多農(nóng)藝性狀進(jìn)行綜合評價與分析，已被廣泛用于作物種質(zhì)資源研究與品種選育[6-9]，而對有關(guān)膜下滴灌栽培模式下作物主成分分析的報道較少。筆者通過對 12個水稻品系農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析，為水稻品種選育提供一定的科學(xué)參考。

1 材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為 12個水稻品種，其中來自于寧夏地區(qū) 4 個（A1，A2，A3，A6），新疆地區(qū) 5 個（A7，A8，A9，A11，A12），吉林地區(qū) 3 個（A4，A5，A10）。

1.2 試驗(yàn)地塊選擇

試驗(yàn)在新疆石河子北全鎮(zhèn)天業(yè)農(nóng)業(yè)研究所試驗(yàn) 基 地 進(jìn) 行（東 經(jīng) 84° 58′，北 緯 45° 20′），供 試 土壤為壤土，肥力中等?；A(chǔ)肥力指標(biāo)如下：pH 值為8.15，電導(dǎo)率 273μs/cm，有效氮 84.62 mg/kg，有效磷39.98mg/kg，速效鉀 233.61mg/kg，有機(jī)質(zhì) 3.74%，前茬為棉花。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計及栽培模式

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，每個品種重復(fù)3次，12 個品種共 36 個小區(qū)，每個小區(qū) 23 m2。分別于成熟時考種取樣，并根據(jù)小區(qū)實(shí)際收獲稻谷質(zhì)量計算產(chǎn)量。栽培模式采用膜下滴灌，1 膜 2 管 4行種植模式，膜寬 1.15 m，種植幅寬 1.4 m。

1.4 田間調(diào)查及考種

在出苗后，選取具有代表性的 10 穴，分別調(diào)查記錄水稻的株高、葉片數(shù)、分蘗數(shù)、生育期。成熟后進(jìn)行室內(nèi)考種，考種對象為最終成熟并結(jié)穗的品種，指標(biāo)為穗粒質(zhì)量、空癟率、成穗率、千粒質(zhì)量及理論產(chǎn)量。

1.5 統(tǒng)計分析方法

利用 SPSS18.0 和 DPS7.05 軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 膜下滴灌栽培水稻品種主要農(nóng)藝性狀變異情況

對膜下滴灌水稻品種的農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)及其變異情況的分析表明（表 1、表 2），各農(nóng)藝性狀中，株高、穗長、結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量的變異系數(shù)均小于10%，其余 4 個性狀均超過 10%且小于 20%，且極差還超過同一性狀最小值的 1倍以上，說明該參試品種的來源地不同，不同的種質(zhì)資源間的性狀差異較大，尤其是在產(chǎn)量相關(guān)的性狀上差異明顯，增加了膜下滴灌水稻品種選育材料的多項(xiàng)選擇性。從表2 中也可見，12 個參試水稻品種的農(nóng)藝性狀中，變異系數(shù)最大的為 14.22%，最小的為 1.99%，可見各性狀的變異系數(shù)差異明顯。水稻品種各性狀變異系數(shù)的大小排序?yàn)椋核肓?shù)＞分蘗個數(shù)＞有效穗數(shù)＞產(chǎn)量＞千粒質(zhì)量＞穗長＞株高＞結(jié)實(shí)率。

表1 膜下滴灌栽培水稻品種的農(nóng)藝性狀

表2 膜下滴灌水稻品種主要農(nóng)藝性狀變異情況

2.2 膜下滴灌栽培水稻品種主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

從表 3 中可見，在膜下滴灌條件下，產(chǎn)量和穗粒數(shù)之間差異性的相關(guān)系數(shù)最大（r=0.874 5），說明水稻穗粒數(shù)越多產(chǎn)量就越高。株高和穗長呈極顯著正相關(guān)（P ＜ 0.01），相關(guān)系數(shù)為 0.623 7，說明在膜下滴灌栽培條件下水稻的株高越高，穗長就越長。單株分蘗和有效穗呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為 0.153 4，說明水稻的單株分蘗越多，單位面積有效穗數(shù)就可能越多，產(chǎn)量相應(yīng)就有所增加。千粒質(zhì)量與株高呈顯著正相關(guān)（r=0.411 4，P ＜ 0.05）；產(chǎn)量與株高也呈顯著正相關(guān)（r=0.564 6，P ＜ 0.05），說明株高高的水稻品種對產(chǎn)量的增加具有一定的貢獻(xiàn)。

表3 膜下滴灌栽培水稻品種各農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)性分析

2.3 膜下滴灌栽培水稻各性狀主成分的因子貢獻(xiàn)率與成分矩陣分析

通過對8種農(nóng)藝性狀原始數(shù)據(jù)總方差的分析（表 4），得到特征值≥0.87 的 4 個主成分，第 1 主成分特征值為 2.27，第 2 主成分特征值為 2.24，第 3主成分特征值為 1.22，第 4 主成分特征值為 0.87，其貢獻(xiàn)率分別為 29.84%、28.14%、15.29%、11.06%，而其累計貢獻(xiàn)率達(dá)到了 84.33%，可見這 4 個主成分集中了原始變量近 85%的信息，能夠較好解釋原始變量（農(nóng)藝性狀）。

表4 主成分特征值及貢獻(xiàn)率

表5 膜下滴灌水稻品種主成分的成分矩陣

通過對主成分與原始變量之間的成分矩陣（相關(guān)系數(shù)矩陣）分析（表 5），第 1 主成分與變量相關(guān)系數(shù)中的最大值為產(chǎn)量，其次是穗長、分蘗、有效穗、株高。表明第 1 主成分較大時，水稻的穗長較長，單株分蘗能力較強(qiáng)，有效穗數(shù)的數(shù)量增多，株高增加都對產(chǎn)量的提高具有一定的貢獻(xiàn)能力。第2主成分與變量相關(guān)系數(shù)中最大值為結(jié)實(shí)率，其次是穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量。穗粒數(shù)在第3主成分和第4主成分中系數(shù)值都比較大，說明在水稻主要構(gòu)成性狀里，穗粒數(shù)的貢獻(xiàn)率較大。第3主成分與變量相關(guān)系數(shù)中，穗粒數(shù)的系數(shù)值最大，穗長次之，稱為產(chǎn)量因子。表明適度提高水稻的穗粒數(shù)，可增加水稻的產(chǎn)量。第4主成份與變量相關(guān)系數(shù)值最大的是株高，穗粒數(shù)次之，表明穗粒數(shù)對于增加水稻的產(chǎn)量是不可缺少的重要因素。

3 結(jié)論

綜上所述，膜下滴灌水稻農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)差異較大，表現(xiàn)出產(chǎn)量的變異潛能最大。 1）參試水稻品種的變異系數(shù)存在較大的差異性，變異范圍在1.99% ～14.22% ， 結(jié) 實(shí) 率 的 變 異 系 數(shù) 最 小 ，為1.99%，穗粒數(shù)的變異系數(shù)最大，為 14.22%，產(chǎn)量的變異潛能較高。2）在膜下滴灌栽培技術(shù)條件下，水稻的株高與穗長呈極顯著正相關(guān)（r=0.6237，P ＜ 0.01），說明水稻的株高越高，穗長就越長。3）水稻的穗粒數(shù)與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)（r=0.874 5，P ＜ 0.01），說明水稻穗粒數(shù)越多，產(chǎn)量就越高。4）主成分分析中的 4 個主成分累積貢獻(xiàn)率為 84.33%，第 1 主成分相關(guān)系數(shù)中較大的為產(chǎn)量、穗長、分蘗、有效穗數(shù)和株高；第 2 主成分為結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量和穗粒數(shù)；第 3主成分為穗粒數(shù)和穗長；第4主成分為株高和穗粒數(shù)。結(jié)果表明，在膜下滴灌旱作栽培模式下，水稻不同種質(zhì)間的性狀差異較大，尤其在與產(chǎn)量相關(guān)的性狀上差異顯著，增加了膜下滴灌水稻選育材料的多重選擇性，也表明膜下滴灌水稻旱作栽培技術(shù)有很大的研究空間。

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Principal Component Analysis of the Agronomic Traits of 12 Rice Varieties Cultivated Under Mulched Drip Irrigation Conditions

ZHAO Shuang-ling,CHEN Lin,HU Cheng-cheng,LIU Xiao-wu,WANG Yong-qiang,LI Li,SU Tian-chao WANG Yong-qiang,LI Li,SU Tian-chao
(XinjiangTianye Group Ltd.,Shihezi832011,China)

In the current research,12 rice varieties cultivated under mulched drip irrigation conditions were evaluated with respect to their major agronomic traits by using a principal component analysis.As a result,the variation coefficients of these varieties varied substantially with specific agronomic traits.Specifically,the variation coefficient of grain number per spike was the maximum (14.22%),while that of seed setting rate was the minimum (1.99%);the variation in potential yield was relatively high.On the other hand,the correlation analysis of the yield and agronomic traits of these varieties indicated that plant height and ear length were positively correlated and that yield and spike grain number were also positively correlated.The principal component analysis showed that four principal components collectively contribute to 84.33%of yield.

Mulched drip irrigation;Rice Agronomic traits;Principal component analysis

S511；S184

：A

：1673-6486-20160288

2016-11-23

國家中小企業(yè)創(chuàng)新基金；新疆兵團(tuán)科技特派員項(xiàng)目（2015CA010）；新疆兵團(tuán)科技領(lǐng)軍人才項(xiàng)目；石河子科技計劃項(xiàng)目（2016TX04）。

趙雙玲(1980—)，女，農(nóng)藝師，主要從事膜下滴灌水稻高產(chǎn)栽培與生理性狀研究。E-mail:657471707@qq.com 。

* 通訊作者：陳 林（1976—），男，高級農(nóng)藝師，主要從事節(jié)水農(nóng)業(yè)研究。E-mail:cl1030@sohu.com 。

胡成成（1979—），男，農(nóng)藝師，主要從事膜下滴灌作物栽培研究。E-mail:thc149@sohu.com 。