粳稻品種主要農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)和聚類分析

王曙光，楊武廣，葛 勝，李 潔，王 君，袁秋勇(.揚州市農(nóng)業(yè)委員會，江蘇 揚州 500； .揚州市邗江區(qū)農(nóng)業(yè)委員會，江蘇 揚州 009)

粳稻品種主要農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)和聚類分析

王曙光1，楊武廣2，葛 勝2，李 潔2，王 君2，袁秋勇1
(1.揚州市農(nóng)業(yè)委員會，江蘇 揚州 225001； 2.揚州市邗江區(qū)農(nóng)業(yè)委員會，江蘇 揚州 22009)

對14個粳稻品種(系)的9個主要農(nóng)藝性狀進行灰色關(guān)聯(lián)分析和系統(tǒng)聚類分析?；疑P(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明，與產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度較強的性狀是單株穗重、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、株高，在粳稻高產(chǎn)育種中，應重點選擇穗粒并重、有效分蘗多，株高適宜的優(yōu)良品種(系), 而經(jīng)濟系數(shù)、單株干重、千粒重、全生育期、結(jié)實率等可作為田間選擇的參考性狀。系統(tǒng)聚類分析將14個粳稻品種(系)劃分為3類，第Ⅰ類群穗大粒多、產(chǎn)量高，第Ⅱ類群穗粒結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，產(chǎn)量潛力較大，都是值得推廣的優(yōu)良品種(系)。

粳稻； 農(nóng)藝性狀； 產(chǎn)量； 灰色關(guān)聯(lián)分析； 系統(tǒng)聚類分析

江蘇是全國粳稻生產(chǎn)和消費大省，粳稻年種植面積占全國的20% 左右，占全省水稻種植面積的90% 左右，是南方粳稻種植面積最大的省份[1- 2]。近年來，優(yōu)質(zhì)已超越高產(chǎn)成為江蘇省粳稻育種的首要目標[3]，但高產(chǎn)始終是育種工作者追求的主要目標，只有在產(chǎn)量較高的基礎(chǔ)上，優(yōu)質(zhì)、多抗等性狀才具有實際意義。水稻產(chǎn)量是眾多相關(guān)農(nóng)藝性狀的綜合表達，這些性狀無論是在栽培措施上，還是在育種目標性狀的選擇上，都難以準確把握。因此，研究不同粳稻品種間主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)系對篩選高產(chǎn)新品種具有十分重要的現(xiàn)實意義。

目前，對水稻品種主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)系研究較多，刁立平等[4]用主成分分析方法表明，超高產(chǎn)粳稻品種必須有較高的穗重和適宜的穗數(shù)基礎(chǔ)。周越等[5]運用相關(guān)、通徑及聚類分析方法認為，粳稻產(chǎn)量與灌漿期、每穗總粒、千粒重關(guān)系最為密切。趙國珍等[6]采用表型主成分及聚類分析法認為，云南高原常規(guī)粳稻育種應適當降低植株高度，提高分蘗力，增加穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重。前人多采用主成分、通徑、聚類等方法進行分析，而灰色關(guān)聯(lián)分析和系統(tǒng)聚類分析的研究較少。作者通過大田試驗，運用灰色關(guān)聯(lián)分析、系統(tǒng)聚類分析方法，對蘇中地區(qū)粳稻品種(系)產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀之間的主次關(guān)系進行了探討，旨在綜合評價這些粳稻品種(系)，為優(yōu)良品種的選育和生產(chǎn)實踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2016年在江蘇省揚州市邗江區(qū)公道鎮(zhèn)河東村進行，土壤類型為腐黏土，土壤肥力中等，前茬作物為小麥。

參試的為近幾年通過江蘇省農(nóng)作物品種審定和生產(chǎn)試驗中表現(xiàn)較好的14個粳稻品種(系)。其中遲熟中粳組品種(系)13個：寧5833、寧5840、寧3818、富硒稻1號、揚農(nóng)稻1號、淮稻18號、南粳52、豐粳3264、南粳0212、南粳9108、寧粳7號、蘇墾118、淮稻5號；中熟中粳組品種1個：揚育粳3號。

1.2 處理設(shè)計

每個品種(系)種植面積2 000 m2，不設(shè)重復。5月20日播種，6月14—15日栽插，秧齡25 d，移栽方式為機插秧，行株距為30.0 cm×13.0 cm。總施肥量：氮肥(純氮)280 kg·hm-2, 基蘗肥比例為6∶4，基蘗肥中基肥∶蘗肥為4∶6；磷肥(P2O5)、鉀肥(K2O)用量均為150 kg·hm-2，基肥與穗肥比例為7∶3。機插后10 d 追施分蘗肥，8月1日追施穗肥。

1.3 觀察記載項目

記載生育期，調(diào)查莖蘗動態(tài)，每7 d調(diào)查1次。成熟期每塊田選取20穴測定株高、單株干重、單株穗重、結(jié)實率和千粒重，計算經(jīng)濟系數(shù)，經(jīng)濟系數(shù)=單株穗重/單株干重。采用5點法普查50穴，測定穗數(shù)，計算有效穗數(shù)，實割50穴測算實產(chǎn)。

1.4 統(tǒng)計分析

利用Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理，DPS 7.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[7]進行統(tǒng)計分析。

灰色關(guān)聯(lián)分析?；疑P(guān)聯(lián)度分析(GRA)是對于一個系統(tǒng)發(fā)展變化態(tài)勢的定量描述和比較，其基本思想是根據(jù)曲線幾何形狀的相似程度來判斷關(guān)聯(lián)程度，關(guān)聯(lián)度反映密切程度大小，關(guān)聯(lián)度越大說明因素間變化的勢態(tài)越接近，其相互關(guān)系越密切。按照鄧聚龍灰色關(guān)聯(lián)理論[8]，將供試品種(系)主要農(nóng)藝性狀視為一個灰色系統(tǒng)，將產(chǎn)量性狀設(shè)定為母序列Y，株高、單株干重、單株穗重、經(jīng)濟系數(shù)、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重、全生育期等性狀設(shè)定為子序列，原始序列進行無量綱化轉(zhuǎn)換得到標準化序列，設(shè)定分辨系數(shù)為0.5，計算產(chǎn)量及其主要農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)度并排序。

系統(tǒng)聚類分析。聚類時將原始數(shù)據(jù)先進行標準化變換處理，然后在歐距離水平上采用離差平方和法進行系統(tǒng)聚類，形成聚類分析樹狀圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要農(nóng)藝性狀的變異特征

變異系數(shù)作為一種綜合指標，可較好地反映出性狀在品種間的變化程度。表1表明，主要農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)差異較大，范圍在1.8%～16.7%。其中每穗粒數(shù)(16.7%)、單株穗重(15.2%)、單株干重(11.2%)、經(jīng)濟系數(shù)(10.6%)、有效穗數(shù)(8.0%)、株高(7.2%)、千粒重(5.3%)的變異系數(shù)較大；而結(jié)實率(1.9%)、全生育期(1.8%)的變異系數(shù)相對較??；產(chǎn)量變異系數(shù)達13.2%，差異明顯。說明可用品種改良和栽培措施等方法，使每穗粒數(shù)、單株穗重、單株干重、經(jīng)濟系數(shù)、有效穗數(shù)、株高、千粒重等性狀得到有效提高，而要獲得理想的結(jié)實率、生育期性狀的難度較大。

表1 14個粳稻品種(系)主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的變異情況

2.2 主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)度

灰色關(guān)聯(lián)分析的目的是揭示因素間關(guān)系的強弱。關(guān)聯(lián)度大小依次為單株穗重(0.699 8)>有效穗數(shù)(0.655 7)>每穗粒數(shù)(0.648 0)>株高(0.637 1)>經(jīng)濟系數(shù)(0.633 0)>單株干重(0.632 5)>千粒重(0.620 8)>全生育期(0.620 6)>結(jié)實率(0.585 3)。其中，單株穗重、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、株高等性狀與產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度較強，對產(chǎn)量作用較大；經(jīng)濟系數(shù)、單株干重、千粒重、全生育期、結(jié)實率等對產(chǎn)量也有一定影響。因此，在粳稻高產(chǎn)育種中，應重點選擇穗粒并重、有效分蘗多，株高適宜的優(yōu)良品種(系), 而經(jīng)濟系數(shù)、單株干重、千粒重、全生育期、結(jié)實率等可作為田間選擇的參考性狀。

2.3 主要農(nóng)藝性狀的聚類分析

如圖1所示，根據(jù)同一類群內(nèi)粳稻品種(系)類間距離接近且綜合性狀值差異較小的原則，可以將供試的14個品種(系)劃分為3大類群(表2)。

圖1 14個粳稻品種(系)的聚類分析結(jié)果

表2 14個粳稻品種(系)各類群的主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量情況

第Ⅰ類有寧3818、揚農(nóng)稻1號、寧粳7號、豐粳3264等4個品種(系)，表現(xiàn)為植株高，單株穗重、單株干重大，經(jīng)濟系數(shù)高，每穗粒數(shù)多，全生育期長，產(chǎn)量高。

第Ⅱ類有淮稻18號、南粳9108、南粳0212、淮稻5號等4個品種(系)，表現(xiàn)為有效穗數(shù)多，結(jié)實率高，單株穗重、每穗粒數(shù)偏低，其他綜合性狀表現(xiàn)良好，產(chǎn)量較高，產(chǎn)量潛力較大，應通過品種改良和栽培措施提高單株穗重、每穗粒數(shù)后在生產(chǎn)上推廣應用。

第Ⅲ類有寧5833、寧5840、南粳52、富硒稻1號、蘇墾118、揚育粳3號等6個品種(系)，表現(xiàn)為有效穗數(shù)、結(jié)實率低， 其他性狀一般，產(chǎn)量相對偏低。

3 小結(jié)與討論

不少研究人員采用主成分、通徑等分析方法對粳稻產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀進行分析[4- 6]，但是這些分析方法要求樣本容量較大，應用起來較為困難，并且研究結(jié)果也不盡一致。而灰色關(guān)聯(lián)分析具有樣本數(shù)量少、分析方法簡單及結(jié)果準確等優(yōu)點[7]，近年來該方法已在農(nóng)作物的遺傳育種中被廣泛應用[9- 10]。14個粳稻品種(系)產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)分析表明，單株穗重、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、株高是制約粳稻產(chǎn)量的主導因素，這與變異系數(shù)位列前5的性狀有3個是吻合的，分別為單株穗重、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)，說明上述性狀有相當大的利用優(yōu)勢，有待進一步挖掘。這與刁立平等[4]的研究結(jié)果較為一致。

聚類分析的依據(jù)是遺傳距離，遺傳距離的計算依賴于各性狀的表現(xiàn)型，受基因型和環(huán)境共同影響，只有嚴格控制環(huán)境的一致性，才能得到更準確的聚類分析結(jié)果[11]。14個粳稻品種(系)系統(tǒng)聚類分析結(jié)果表明，第Ⅰ類群穗大粒多、產(chǎn)量高，第Ⅱ類穗粒結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，產(chǎn)量潛力較大，都是值得推廣的優(yōu)良品種(系)。雖然2016年試驗水稻生長前期和后期遭遇了連續(xù)陰雨的災害性天氣，嚴重影響后期灌漿，有的品種的產(chǎn)量潛力沒有得到充分發(fā)揮，但供試材料是在同一氣候條件下進行的，從聚類分析結(jié)果和田間實際長勢長相看，分析結(jié)果基本能反映品種(系)的特性。

[1] 花勁，周年兵，張洪程，等．南方粳稻生產(chǎn)與發(fā)展研究及對策[J]．中國稻米，2014，20(1)：5- 11．

[2] 許明，吉健安，彭漢艮．江蘇省粳稻品種的選育現(xiàn)狀分析與發(fā)展對策[J]．江蘇農(nóng)業(yè)科學，2011，39(6)：127- 129．

[3] 王才林，朱鎮(zhèn)，張亞東，等．江蘇省粳稻品質(zhì)育種的現(xiàn)狀與對策[J]．北方水稻，2007 (3)：14- 18．

[4] 刁立平，李余生．太湖流域粳稻品種主要農(nóng)藝性狀分析[J]．南京農(nóng)業(yè)大學學報，1999，22(3)：1- 4.

[5] 周越，張秋梅，陳榮江．粳稻新品種的產(chǎn)量性狀相關(guān)性及聚類分析[J]．河南科技學院學報(自然科學版)，2016，44(3)：15- 21．

[6] 趙國珍，世榮，劉吉新，等．云南高原常規(guī)粳稻主栽品種農(nóng)藝性狀分析[J]．西南農(nóng)業(yè)學報，2015，28(5)：1857- 1862.

[7] 唐啟義，馮明光．DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：實驗設(shè)計、統(tǒng)計分析及模型優(yōu)化[M]．北京：科學出版社，2006：907- 932．

[8] 鄧聚龍．灰理論基礎(chǔ)[M]．武漢：華中科技大學出版社，2002：122- 123．

[9] 景小蘭，史根生，史關(guān)燕．不同糜黍品種灰色關(guān)聯(lián)度分析及綜合評價[J]．農(nóng)學學報，2016，6(7)：13- 18．

[10] 茍升學，肖金平．陜西省夏大豆產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的通徑及灰色關(guān)聯(lián)度分析[J]．江西農(nóng)業(yè)學報，2016，28(9)：18- 22．

[11] 周麗艷，郭振清，馬玉玲，等．春小麥品種農(nóng)藝性狀的主成分分析與聚類分析[J]．麥類作物學報，2011，31(6)：1057- 1062．

(責任編輯：張才德)

S511

：A

：0528- 9017(2017)09- 1507- 03

2017- 06- 10

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CARS- 01- 45)；江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程項目[SXGC(2015)217]

王曙光(1977—)，男，江蘇沭陽人，高級農(nóng)藝師，碩士，從事農(nóng)作物栽培技術(shù)研究與推廣工作，E- mail：nonglj@163.com。

文獻著錄格式：王曙光，楊武廣，葛勝，等. 粳稻品種主要農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)和聚類分析[J].浙江農(nóng)業(yè)科學，2017，58(9)：1507- 1509.

10.16178/j.issn.0528- 9017.20170902