滇中地區(qū)大麥區(qū)試品種農(nóng)藝性狀相關性及主成分分析

張中平，孫永海*，魯永興，覃 鵬，善從銳，樊應虎，李曉榮，周 莉

（1.云南省楚雄州農(nóng)業(yè)科學院，云南楚雄675000；2.云南省楚雄州氣象臺，云南楚雄675000；3.云南農(nóng)業(yè)大學，云南昆明650201）

大麥是云南省優(yōu)質(zhì)飼料和釀造業(yè)主要原料，隨著農(nóng)業(yè)供給側的改革及畜牧業(yè)、釀造業(yè)的快速發(fā)展，大麥以其廣適、早熟、增產(chǎn)潛力大等特點，在面積、單位面積產(chǎn)量等方面增加明顯。云南省大麥種植面積從20世紀70年代的3.3萬hm2，發(fā)展至20世紀90年代的13.3萬hm2，至2010年達20萬hm2。據(jù)最新統(tǒng)計，2017年達22萬hm2，多年來一直是繼水稻、玉米、小麥種植面積最大的糧食作物[1-2]。滇中是云南省的大麥主要產(chǎn)區(qū)，冬春干旱少雨，自然災害頻發(fā)，嚴重制約區(qū)域大麥生產(chǎn)的發(fā)展[3]。雖然有諸多不利的災害因素，但是其獨特的氣候生態(tài)條件對于大麥的生長和產(chǎn)量形成有著良好的影響，冬暖和相對較長的日長條件加速了大麥的營養(yǎng)生長進程，有利于分蘗和成穗，單位面積產(chǎn)量具有較大的增產(chǎn)潛力。同時，大麥也是解決經(jīng)濟作物（烤煙）與糧食作物嚴重茬口矛盾的最佳冬季作物[4-5]。滇中生產(chǎn)應用的大麥品種主要有云大麥、保大麥系列及V43?！笆晃濉币詠?，全省各級科研院所每年育成10多個大麥新品系，并在不同區(qū)域組織區(qū)域試驗，其中：嵩明代表滇中高海拔大麥主產(chǎn)區(qū)、玉溪代表滇中中低海拔大麥主產(chǎn)區(qū)、大理代表滇西大麥主產(chǎn)區(qū)、保山代表滇西南大麥主產(chǎn)區(qū)、曲靖代表滇東北旱地大麥主產(chǎn)區(qū)、楚雄代表滇中中海拔大麥主產(chǎn)區(qū)、臨滄代表滇南低海拔大麥主產(chǎn)區(qū)，楚雄作為滇中中海拔地區(qū)對滇中大麥品種的選擇具有代表性和客觀性。因此，對滇中地區(qū)楚雄點大麥參試品系的產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的相關性進行研究，探討參試品系各農(nóng)藝性狀的相關機制，揭示其發(fā)展變化趨勢，可為培育及推廣高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)廣適大麥品種提供科學依據(jù)和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料來源

在2012—2016年云南省飼料大麥新品種區(qū)域試驗楚雄試點，5個年度60份參試品系結果匯總見表 1。該試點概況：海拔 1 772 m（101°33′20″N、25°2′14″E），屬亞熱帶季風氣候，年均氣溫為14.8～21.9℃，年均降水量800～1 000 mm，具有日溫差大、年溫差小、干濕分明、雨熱同季、日照充足、降水偏少等氣候特點。5個年度的試驗均在同一塊田地上進行，土壤類型屬紫色土，前茬作物均為玉米。大麥-玉米是滇中大麥主產(chǎn)區(qū)最主要輪作方式。

表1 2012—2016年云南省飼料大麥新品種區(qū)域試驗參試品系

1.2 調(diào)查統(tǒng)計的農(nóng)藝性狀

X1=出苗至抽穗時間（d），X2=抽穗至成熟時間（d），X3=生育期（d），X4=株高（cm），X5=基本苗（萬株 /hm2），X6= 莖蘗數(shù)（萬個 /hm2），X7= 有效穗（萬個 /hm2），X8=成穗率（%），X9=穗粒數(shù)（粒），X10=千粒質(zhì)量（g），X11= 產(chǎn)量（kg/hm2）。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2007和SPSS 17.0軟件分析。

2 結果與分析

2.1 參試品種主要農(nóng)藝性狀比較分析

由表2可知，每穗粒數(shù)（X9）變異系數(shù)最大，為23.048%，變幅為 23.150粒，其次是株高（X4），變異系數(shù)21.277%，變幅為34.690 cm。抽穗至成熟時間（X2）、產(chǎn)量（X11）、成穗率（X8）、有效穗（X7）、莖蘗數(shù)（X6）、出苗至抽穗時間（X1）變異系數(shù)適中，分別為17.646% 、17.162% 、15.698% 、14.749% 、14.429% 、12.569%，說明這幾個因子在各年度穩(wěn)定性一般?；久纾?.416%）、千粒質(zhì)量（5.849%）、生育期（2.922%）的變異系數(shù)較小，說明這3個因子年度間穩(wěn)定性較好。

2.2 參試品種主要農(nóng)藝性狀相關性分析

相關分析結果（表3）表明，滇中地區(qū)參試大麥品種穗粒數(shù)與株高（0.990）、產(chǎn)量與有效穗（0.969）呈極顯著正相關；有效穗數(shù)與出苗至抽穗時間（0.921）、產(chǎn)量與出苗至抽穗時間（0.888）、生育期與基本苗（0.884）、產(chǎn)量與成穗率（0.846）為顯著正相關；出苗至抽穗時間與抽穗至成熟時間（-0.945）呈極顯著負相關，千粒質(zhì)量與基本苗（-0.880）、有效穗與抽穗至成熟時間（-0.849）為顯著負相關。

表2 60個參試品種5個年度主要農(nóng)藝性狀比較分析結果

表3 參試品種各農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量相關分析

2.3 主要農(nóng)藝性狀主成分分析

對11個性狀進行主成分分析，經(jīng)過對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，計算出相關矩陣R及其特征值、貢獻率、累計貢獻率及對應特征向量，確定主成分[6]，各綜合分值表達式為（其中Z1、Z2、Z3分別為R矩陣的前3個主成分）：

其中：

表4 3個主成分11個農(nóng)藝性狀相關矩陣的特征根、貢獻率、累計貢獻率及對應特征向量

前3個特征值的累計貢獻率為91.963%，11個農(nóng)藝性狀的絕大部份相關信息可以由這3個主成分來概括。由表4可知，第1主成分特征值為3.979，貢獻率為36.168%，對應的特征向量中有效穗數(shù)值（0.918）最大，對第1主成分的影響最大，故稱Z1為有效穗數(shù)因子；其次是成穗率（0.812）、產(chǎn)量（0.805）、出苗期至抽穗時間（0.787）。增大第1主成分的值，可使成穗率及產(chǎn)量增加，增加出苗期至抽穗時間（d）能提高有效穗，縮短抽穗至成熟的時間（-0.914）可使有效穗數(shù)增多。產(chǎn)量3因素中的千粒質(zhì)量特征值為負值（-0.187），說明隨著有效穗、產(chǎn)量的增加，千粒質(zhì)量會降低。第2主成分特征值為3.366，貢獻率為30.603%，對應的特征向量中基本苗值（0.987）最大，對第2主成分影響最大，故稱Z2為基本苗因子；其次是生育期（0.850）、有效穗數(shù)（0.480）、產(chǎn)量（0.353）。增大第2主成分會延遲大麥成熟，增加一定的有效穗數(shù)和產(chǎn)量，但產(chǎn)量3因素中的千粒質(zhì)量（-0.867）會明顯下降，株高（0.264）增加，抽穗至成熟時間（d）會延長，因此，第2主成分不宜太高。合理密植，保證大麥群體整體協(xié)調(diào)發(fā)育，是大麥高產(chǎn)的基礎。第3主成分特征值為2.771，貢獻率為25.192%，對應的特征向量中穗粒數(shù)值最大（0.966），對第3主成分影響最大，故稱Z3為穗粒數(shù)因子；其次是株高（0.924）、莖蘗數(shù)（0.522）、產(chǎn)量（0.475）。增加第3主成份穗粒數(shù)因子，除千粒質(zhì)量略降低外，其他株高、莖蘗數(shù)、產(chǎn)量、生育期、成穗率、有效穗數(shù)等因素值增加，因此，第3主成分值宜適當偏高。

3 結論與討論

大麥相對其他冬季作物而言，具有特殊性，是釀造加工的主要原料，且糧、飼兼用，飼用還分發(fā)芽飼料、青貯飼料、干草飼料、秸稈谷殼飼料、酒糟和下腳物料。對于不同用途的大麥品種，對其農(nóng)藝性狀的要求也會有差別，如加工、糧用則要求其籽粒產(chǎn)量高，青貯飼料則要求在灌漿乳熟期生物產(chǎn)量高，干草飼料則要求籽粒產(chǎn)量高的同時，生物產(chǎn)量也要高，因此，應根據(jù)種植用途選擇品種[7-10]。

滇中地區(qū)大麥生產(chǎn)主要用于釀造和飼用，以籽粒產(chǎn)量為主，因此，本研究主要分析影響滇中大麥產(chǎn)量各個農(nóng)藝性狀之間存在的關系。通過5年60個品系的農(nóng)藝性狀比較分析，結果表明，變異系數(shù)大小順序為每穗粒數(shù)＞株高＞抽穗至成熟時間（d）＞產(chǎn)量＞成穗率＞有效穗數(shù)＞莖蘗數(shù)＞出苗期至抽穗時間（d）＞基本苗＞千粒質(zhì)量＞生育期。說明穗粒數(shù)、株高、抽穗至成熟時間（d）及產(chǎn)量的穩(wěn)定性較差，除品種自身遺傳因素外受氣候環(huán)境影響較大。主要農(nóng)藝性狀相關性分析說明，11個農(nóng)藝性狀中，穗粒數(shù)與株高、產(chǎn)量與有效穗數(shù)呈極顯著正相關，有效穗數(shù)與出苗至抽穗時間（d）、產(chǎn)量與出苗至抽穗時間（d）、生育期與基本苗、產(chǎn)量與成穗率呈顯著正相關，出苗至抽穗時間（d）與抽穗至成熟時間（d）呈極顯著負相關，千粒質(zhì)量與基本苗、有效穗數(shù)與抽穗至成熟時間（d）呈顯著負相關。主成分分析說明第1主成分值偏高較好，可使成穗率、產(chǎn)量、出苗期至抽穗時間（d）增加，抽穗至成熟的時間（d）減少。出苗期至抽穗時間（d）增加十分有利于大麥營養(yǎng)生長；抽穗至成熟的時間（d）減少能使大麥快速灌漿成熟，避過滇中地區(qū)的干熱風和高溫逼熟危害。第2主成分值不宜太高，應合理密植，保證大麥群體整體協(xié)調(diào)發(fā)展。第3主成分值宜偏低，穗粒數(shù)適當?shù)販p少能夠降低株高和莖蘗數(shù)，特別是莖蘗數(shù)的降低能降低拔節(jié)期田間蔭蔽程度，減輕大麥主要病害白粉病的發(fā)生。2012—2016年試驗結果表明，滇中地區(qū)大麥品種產(chǎn)量的提高是在增加有效穗、成穗率和營養(yǎng)生長期基礎上，通過保持適當?shù)幕久绾蜕冢约拜^短的灌漿成熟時間來實現(xiàn)的。