甜高粱主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量相關(guān)和通徑分析

楊珍，李斌，趙軍，劉輝生，王凱，羅新華，殷穩(wěn)娜

（武威市農(nóng)業(yè)科學研究院，甘肅 武威733000）

隨著能源危機和環(huán)境危機日益嚴峻，生物質(zhì)能成為最有潛力的可再生清潔能源[1-2]。甜高粱也稱蘆粟、甜稈和糖高粱[3]，屬于禾本科高粱屬，是普通粒用高粱的一個變種。甜高粱為短日照C4植物[4]，具有生長快、營養(yǎng)價值高、適口性好、易栽培、適應性強及抗旱、耐澇、耐鹽堿等多重抗逆性的特點[5-6]，近年來被人們所熟知，全世界的科學研究者逐年深入研究，越加證明它是綠色能源家族中的“熊貓寶寶”[7]，也被譽為“生物能源系統(tǒng)中強有力的競爭者”[8-9]，廣泛在美國、俄羅斯、澳大利亞、印度、巴西以及南非等國家種植[10]。

甜高粱產(chǎn)量是由多基因控制的數(shù)量性狀，受多個農(nóng)藝性狀的共同作用和影響，研究農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量間的相關(guān)性，有助于提高甜高粱高產(chǎn)新品種的育種效率。本試驗以醇用甜高粱品種為研究對象，對其主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量進行了簡單描述性分析、相關(guān)分析和通徑分析，探討各農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系及各性狀對產(chǎn)量的相對重要性，旨在為甜高粱新品種的選育提供有力的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗于 2017年在甘肅省武威市涼州區(qū)中壩鎮(zhèn)進行，該地位于東經(jīng) 102°59′25″，北緯 37°48′32″，地處甘肅省西北部，河西走廊東端，祁連山北麓，武威市中部，海拔1462 m，屬溫帶大陸性干旱氣候，具有干旱少雨、日照充足、晝夜溫差大的特點。該地區(qū)年平均降水量110 mm，年蒸發(fā)量2010 mm，無霜期152 d左右，日照時數(shù)2874.3 h，≥10℃有效積溫2721℃左右。試驗地地勢平坦，灌溉方便，土質(zhì)為灌漠壤土，肥力中上，土壤基本理化性質(zhì)為容重1.37 g/cm3，耕層土壤pH值7.66，有機質(zhì)含量20.30 g/kg，全氮1.25 g/kg，全磷1.21 g/kg，全鉀20.33 g/kg，速效氮含量63.0 mg/kg，速效磷含量15.0 mg/kg，速效鉀含量228.0 mg/kg。

1.2 供試材料

共 11個供試品種：遼甜15-1、遼甜13號、遼甜 3號（遼寧省農(nóng)科院），N31K2168、N31F2087、N32F2026（百綠集團），科甜2號、科甜11號（中國科學院），克沃5號、克沃7號（北京克勞沃），SF83003（澳大利亞）。

供試肥料：N肥選用尿素(含N 46%)，P肥用磷二銨（含P2O546%），K肥用硫酸鉀（含K 50%），Zn肥用硫酸鋅（含Zn 21.5%）。

1.3 試驗設計

試驗采用隨機區(qū)組設計，小區(qū)面積為18.4m2，每個品種設3次重復。田間采用全膜（膜厚0.01 mm、膜寬1.4 m）平鋪穴播，行距50 cm，穴距20 cm，每穴播種2～4粒，種植密度為6600株/667m2。本試驗設計中，各處理施肥中P、K、Zn肥全部人工撒施作基肥，施肥水平為每畝（667m2）基施10 kg尿素、25 kg磷二銨、10 kg硫酸鋅，撒施后用旋耕機深旋一次，耙耱一次，采用人工平作方式覆膜，于拔節(jié)期結(jié)合灌頭水，每畝追施尿素40 kg，各處理小區(qū)肥料實際施用量按小區(qū)面積計算，試驗各處理不施用有機肥。

1.4 性狀調(diào)查及數(shù)據(jù)處理

甜高粱成熟后，每個小區(qū)避開邊界效應選擇中間一行連續(xù)有代表性的10株植株進行田間性狀調(diào)查測定，主要測定株高、莖粗、葉長、葉寬、莖稈長、穗長、糖錘度、出汁率、產(chǎn)量。

采用Excel 2010進行試驗數(shù)據(jù)整理匯總，方差分析與多重比較用SPSS 17．0軟件，顯著性水平設定為P＜0．05，相關(guān)分析和通徑分析采用 SPSS 17．0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要農(nóng)藝性狀及變異性分析

用標準差衡量性狀每個觀察值的變異程度，用變異系數(shù)衡量各性狀的相對變異程度，也是變異潛力大小的標志，表示群體中直接選擇的范圍[11]。變異系數(shù)大的性狀說明從該群體中選出具有該性狀優(yōu)良個體的幾率大，反之則小，因此可參考性狀的變異情況進行選擇。由表1可知，各農(nóng)藝性狀中株高的平均值為349．08 cm，變幅為251．20～422．57 cm，其標準差最大，為67．86 cm，說明株高性狀在群體中的變異幅度大，選擇的潛力也很大；平均莖稈長為 320．41 cm，變幅為 221．73～390．53 cm，莖稈長的標準差次之，為 52．26 cm，其它依次為葉長、出汁率、穗長、莖粗、糖錘度，葉寬的標準差最?。?．73 cm），說明葉寬在群體中的變異幅度小，選擇的潛力也很小。從供試材料各性狀的相對變異程度分析，株高的變異系數(shù)最大（19．44%），說明株高在甜高粱品種選育過程中的變異程度大，選育潛力也較大，其它性狀的變異系數(shù)從大到小依次為：莖稈長＞產(chǎn)量＞莖粗＞穗長＞葉長＞糖錘度＞出汁率＞葉寬。由此可以看出，株高、莖稈長、產(chǎn)量、莖粗和穗長的變異系數(shù)較大，說明可以通過良種選配和改善栽培措施等方法，使這些性狀得到較大程度的提高，而糖錘度、出汁率、葉長和葉寬的變異系數(shù)相對低一些，這些性狀也能通過改善栽培措施等方法獲得一定的改善。根據(jù)表2的分析結(jié)果，表明在甘肅省武威市涼州區(qū)甜高粱的選育過程中，應首先考慮株高對產(chǎn)量的影響，其次是莖稈長度，接下來依次是產(chǎn)量、莖粗、穗長、葉長、糖錘度、出汁率、葉寬。

表1 高粱品種主要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)及變異分析

2.2 主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)關(guān)系

農(nóng)藝性狀對甜高粱產(chǎn)量的影響較大，但每一個農(nóng)藝性狀不僅對產(chǎn)量的影響不同，而且彼此間也存在著不同程度的相關(guān)性，相關(guān)分析是了解各性狀間是否相關(guān)及相關(guān)的性質(zhì)(正或負相關(guān))、密切程度，因此，為進一步明確株高、莖粗、葉長、葉寬、莖稈長、穗長、糖錘度、出汁率8個性狀與甜高粱產(chǎn)量之間的關(guān)系，將這8個性狀作為自變量，甜高粱產(chǎn)量為因變量進行相關(guān)分析。表2相關(guān)分析結(jié)果表明：株高、莖稈長與甜高粱產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R分別為0．9298、0．9412，莖粗、穗長與甜高粱產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R 分別為 0．7303、0．1962，出汁率與甜高粱產(chǎn)量呈顯著負相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù) R=－0．2678；株高與葉長、糖錘度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù) R 分別為 0．6751、0．1646；莖粗與葉寬呈顯著負相關(guān)關(guān)系（R=－0．6254），而與莖稈長呈顯著正相關(guān)關(guān)系（R=0．7022）；葉長與莖稈長呈顯著正相關(guān)關(guān)系（R=0．6767）；莖稈長與糖錘度呈顯著正相關(guān)關(guān)系（R=0．1639）。

表2 甜高粱主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)關(guān)系

2.3 主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的通徑分析

僅僅通過各農(nóng)藝性狀與甜高粱產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)來判定甜高粱品種高產(chǎn)與否，容易忽視各農(nóng)藝性狀之間的相互關(guān)系，為進一步探明各性狀對甜高粱產(chǎn)量的影響程度，需對簡單相關(guān)系數(shù)進行通徑分析。通徑分析是在相關(guān)分析基礎上，進一步研究因變量與自變量之間的數(shù)量關(guān)系，并將相關(guān)系數(shù)分解為直接作用和間接作用，以揭示各個因素對因變量（甜高粱產(chǎn)量）的影響效應，明確各性狀對產(chǎn)量的貢獻大小[12]。由通徑分析結(jié)果（表 3）表明，各性狀對甜高粱產(chǎn)量直接貢獻由大到小的是株高（0．3340）＞莖稈長（0．3191）＞莖粗（0．2226）＞穗長（0．1875）＞葉長（0．1084）＞糖錘度（－0．1214）＞出汁率（－0．1431）＞葉寬（－0．1868）。

表3 甜高粱主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的通徑分析

株高、莖粗、葉長、莖稈長、穗長本身的直接效應對甜高粱產(chǎn)量有正向作用，葉寬、糖錘度、出汁率對甜高粱產(chǎn)量的直接效應為負向作用。株高對甜高粱產(chǎn)量的直接效應最大，主要是通過莖稈長的間接效應對甜高粱產(chǎn)量有較強的影響，而通過其他性狀的間接效應均較??；莖粗、穗長對甜高粱產(chǎn)量的直接效應均較大，而通過其他性狀的間接效應均較小，說明莖粗、穗長對甜高粱產(chǎn)量的貢獻主要是通過自身的直接效應起作用的，而通過其他因素起間接作用的較少；葉長對甜高粱產(chǎn)量的直接效應較大，主要是通過株高、莖稈長的間接效應對甜高粱產(chǎn)量有較強的影響，而通過其他性狀的間接效應均較小。

3 討論與結(jié)論

本試驗結(jié)果表明，參試的甜高粱品種8個農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)分布在7．54%～19．44%，其中變異系數(shù)最大的是株高，其次是莖稈長，其它性狀的變異系數(shù)從大到小依次為：莖粗＞穗長＞葉長＞糖錘度＞出汁率＞葉寬。這充分說明變異系數(shù)大的性狀穩(wěn)定性較差，同時性狀的選擇潛力也較大；變異系數(shù)小的性狀較穩(wěn)定，但在品種選育過程中選擇的潛力相應地較小[13－14]。

試驗結(jié)果表明，甜高粱產(chǎn)量與株高、莖稈長呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，說明株高、莖稈長是影響產(chǎn)量的主要因素，與莖粗、穗長呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而與出汁率呈顯著負相關(guān)關(guān)系。株高與葉長、糖錘度呈顯著正相關(guān)關(guān)系；莖粗與葉寬呈顯著負相關(guān)關(guān)系，而與莖稈長呈顯著正相關(guān)關(guān)系；莖稈長與葉長、糖錘度呈顯著正相關(guān)關(guān)系。

通徑分析結(jié)果表明，株高、莖稈長、莖粗、穗長、葉長本身的直接效應對甜高粱產(chǎn)量有正向作用，糖錘度、出汁率、葉寬對甜高粱產(chǎn)量的直接效應為負向作用。株高對甜高粱產(chǎn)量的直接效應最大，主要是通過莖稈長的間接效應對甜高粱產(chǎn)量有較強的影響，而通過其他性狀的間接效應均較?。磺o稈長對產(chǎn)量的貢獻次之，莖粗、穗長對甜高粱產(chǎn)量的直接效應均較大，而通過其他性狀的間接效應均較小，說明莖粗、穗長對甜高粱產(chǎn)量的貢獻主要是通過自身的直接效應起作用的；葉長對甜高粱產(chǎn)量的貢獻主要是通過株高、莖稈長的間接效應有較強的影響，而通過其他性狀的間接效應均較小。

綜上所述，高產(chǎn)甜高粱品種應具有適當?shù)闹旮?、莖稈長，莖粗可適當加粗，穗長應適當加長。因此，在選育優(yōu)良甜高粱品種時，要協(xié)調(diào)好各性狀之間的關(guān)系，著重于對株高、莖稈長、莖粗、穗長的選擇，可適當放寬對葉長、糖錘度、出汁率、葉寬的選擇。