基于典型相關分析的烤煙粵煙97農藝性狀與產量產值

王發(fā)勇，袁清華，羅靜，解雯宇，張金霖，鄧世媛，陳建軍*

(1.華南農業(yè)大學 煙草研究室，廣東 廣州 510642； 2.紅云紅河集團紅河卷煙廠,云南 彌勒 652399； 3.廣東省農業(yè)科學院 作物研究所，廣東 廣州 510640； 4.廣東煙草韶關市有限公司，廣東 韶關 512400；5.云南省煙草公司紅河州公司，云南 彌勒 652399； 6.廣東煙草清遠市有限公司，廣東 清遠 511515)

作物多種農藝性狀互相綜合作用形成了相應的產量與產值。在實際煙葉生產中，經濟效益好的煙葉，其感官質量與內在質量較優(yōu)、烤后煙葉內部化學成分協(xié)調，工業(yè)可用性強[1]。煙葉未收獲調制前，產量與產值難以直接估算。為此，提出一種根據(jù)烤煙綜合最優(yōu)的外觀形態(tài)以間接判斷產量與產值的方法顯得尤為重要。典型相關分析(canonical correlation analysis，簡稱CCA)是借助主成分分析降維的思想，同時對因子分析進一步延伸，研究兩組變量是否存在相關關系，在保留原來變量信息的前提下分別對兩組變量提取主成分，且使得兩組變量提取的主成分之間的相關程度達到最大，從而達到有效地提取兩組變量相關信息的目的[2-4]。選取粵北煙區(qū)各點烤煙成熟期的主要農藝性狀與產量、產值進行典型相關分析，以探明烤煙成熟期主要農藝性狀與產量、產值的關系，為大田優(yōu)質煙葉栽培目標提供外觀形態(tài)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗數(shù)據(jù)采集于粵北煙區(qū)，古市、湖口、黃坑、水口四個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。選擇當?shù)刂髟云贩N粵煙97，生態(tài)條件相對一致。土壤主要包括紫色土、沙泥土與牛肝土，共隨機選取21塊煙田(地)，采取三點對角線取樣法選取調查株，共計63個調查點。

1.2 方法與指標

煙株成熟期按照YC/T 142—2010標準進行農藝性狀測量與數(shù)據(jù)收集，田間調查采取三點對角線取樣法選取調查株，每個點調查5株，每塊田調查株數(shù)共15株，取其平均值。煙葉烘烤調制后進行產量與產值的測定。其中選擇調查煙田(地)數(shù)量為21塊。農藝性狀指標：X1(有效葉數(shù))、X2(株高)、X3(莖圍)、X4(節(jié)距)、X5(最大葉長)、X6(最大葉寬)、X7(最大葉面積)、X8(單株葉面積)、X9(葉面積系數(shù))；經濟性狀指標：Y1(產量)、Y2(產值)。嚴格確定葉位，上部葉采用第14～17片，中部葉采用第8～11片，下部葉采用第4～6片，可根據(jù)煙株生長狀況進行適當調整(表1)。

1.3 統(tǒng)計分析方法

利用Excel 2013進行數(shù)據(jù)錄入與均值計算，應用SPSS20.0(Statistical Product and Service Solutions)進行典型相關分析。

2 結果與分析

2.1 成熟期各農藝性狀的關系

由表1～2可知，有效葉數(shù)與節(jié)距的相關系數(shù)最小，其次是最大葉寬和株高，而與單株葉面積的相關系數(shù)最大；株高與葉面積系數(shù)的相關系數(shù)最大，節(jié)距次之；莖圍與最大葉長、最大葉面積和單株葉面積的相關系數(shù)均在0.9以上，與節(jié)距的相關系數(shù)最小；節(jié)距與其他農藝性狀間的相關系數(shù)均較小，其中與最大葉長表現(xiàn)為最??；最大葉長與最大葉面積的相關系數(shù)最大，與最大葉寬相關系數(shù)最?。蛔畲笕~寬與最大葉面積的相關系數(shù)最大；而最大葉面積與單株葉面積相關系數(shù)達最大。

表1 成熟期各調查點的農藝性狀

表2 成熟期各農藝性狀相關系數(shù)

2.2 成熟期煙株主要農藝性狀與產量、產值的相關關系

由表3可知，成熟期煙株各農藝性狀間與產量、產值存在相關聯(lián)系。各農藝性狀與產量相關系數(shù)由大到小依次為株高>葉面積系數(shù)>最大葉寬>節(jié)距>最大葉面積>莖圍>單株葉面積>最大葉長>有效葉數(shù)；農藝性狀與產值相關系數(shù)由大到小順序為節(jié)距>株高>葉面積系數(shù)>最大葉寬>最大葉面積>莖圍>單株葉面積>最大葉長>有效葉數(shù)。

2.3 烤煙各典型變量間典型相關分析

由于變量間的交互作用，表2、3表現(xiàn)出的簡單相關系數(shù)矩陣不能真正反映兩組變量間的實質聯(lián)系，僅作為參考。由表4分析可知，第一對典型相關系數(shù)為0.993，第二對典型相關系數(shù)為0.829，

表3 農藝性狀與產量、產值相關系數(shù)

大于兩組變量中的任何一個相關系數(shù)(表3)，說明綜合典型相關分析效果最優(yōu)。且對第一、二對典型相關系數(shù)進行顯著性檢驗可知，第一對典型相關系數(shù)有極顯著意義(P=0.000<0.01)，第二對典型相關系數(shù)有顯著意義(P=0.038<0.05)。

表4 烤煙各典型變量間典型相關系數(shù)

注：P<0.01為極顯著，P<0.05為顯著。

由表5可得，第1對典型變量為：

U1=-0.845X1+1.746X2-0.324X3-1.179X4+0.681X5-0.283X6+0.951X7-2.795X8+2.415X9；

(1)

表5 典型變量標準化系數(shù)

V1=0.930Y1+0.074Y2。

(2)

第2對典型變量為：

U2=1.123X1-1.421X2+1.250X3+1.307X4-4.017X5-0.849X6+3.360X7-0.942X8+0.200X9；

(3)

V2=-0.269Y1+2.847Y2。

(4)

典型變量中各變量權重大小表示對典型性狀值影響的重要程度，從有極顯著統(tǒng)計意義的第一對典型變量的構成(式1、2)可以看出，U1中以單株葉面積、葉面積系數(shù)、株高的系數(shù)較高，V1以產量系數(shù)最大，說明對烤煙產量影響較大的農藝性狀為單株葉面積、葉面積系數(shù)與株高，而莖圍、節(jié)距、最大葉長、最大葉寬、最大葉面積以及有效葉數(shù)對烤煙產量的關聯(lián)很小。從有顯著統(tǒng)計意義的第二對典型變量構成(式2、3)可以看出，U2中最大葉長與最大葉面積的系數(shù)較高，V2以產值系數(shù)最大，說明對烤煙產值影響較大的農藝性狀為最大葉長與最大葉面積，而有效葉數(shù)、株高、莖圍、節(jié)距、最大葉寬、單株葉面積以及葉面積系數(shù)對烤煙產值的關聯(lián)很小。

3 小結與討論

烤煙進入生理成熟期后，不同部位煙葉葉片停止縱向加長和橫向加寬，植株葉面積基本定型，田間各農藝性狀變化從緩慢到停止；內部代謝活動轉變?yōu)榉纸獯x為主，積累為輔[5-6]。因此，選擇煙株圓頂時的農藝性狀進行相關分析來間接揭示烤煙產量、產值的方法可行。從農藝性狀篩選的角度上看，Lalitha等[6]研究發(fā)現(xiàn)，與產量呈較大正相關的農藝性狀有株高、葉數(shù)和葉長。肖炳光等[7]研究烤煙主要農藝性狀對產量的遺傳貢獻率的影響，認為株高和腰葉長可以作為揭示產量的間接指標；徐興陽等[8]應用灰色關聯(lián)度分析進行烤煙產值、產量與田間主要農藝性狀的影響研究，發(fā)現(xiàn)與產量聯(lián)系最為密切的農藝性狀為最大腰葉長、株高和節(jié)距，而與產值聯(lián)系最為緊密的農藝性狀是最大腰葉長和株高；研究發(fā)現(xiàn)，留葉數(shù)效應對云煙97經濟性狀的影響較大，而密度和互作效應較小[9]。上述各研究報道結果不盡相同，這是因為選擇烤煙試驗地區(qū)、生態(tài)條件、主栽品種等條件的不同而造成的。但僅從田間農藝性狀的角度看，上述報道一致認為株高、葉長等對烤煙產量有著較高的相關性，這與本研究的結論具一致性。

應用典型性相關分析法對烤煙成熟期各農藝性狀與產量、產值的對應關系進行分析可知，在粵北煙區(qū)，與產量關系最為密切的農藝性狀有株高、單株葉面積和葉面積系數(shù)；與產值關系最為密切的農藝性狀有最大葉長、最大葉面積。為此，在粵北煙區(qū)進行優(yōu)質煙葉生產時，采取的栽培措施應該以上述烤煙主要農藝性狀的建成為目標。