“農(nóng)光互補(bǔ)”下油用牡丹單株產(chǎn)量性狀的相關(guān)性及回歸分析

張加強(qiáng)，朱開元，譚晨，劉慧春，周江華

(浙江省蕭山棉麻研究所，浙江 杭州 311251)

“光伏農(nóng)業(yè)”開創(chuàng)性地將光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)開發(fā)相結(jié)合，實現(xiàn)“板上發(fā)電、板下種植”的新型農(nóng)業(yè)模式[1-2]。油用牡丹是我國一種新興的木本油料作物，其中α-亞麻酸含量達(dá)42%以上[3-4]，適生范圍廣，栽植成活以后，可以40年不換茬，種植和管護(hù)成本低，堪稱鐵桿莊稼[5]。劉振國等[6]對“農(nóng)光互補(bǔ)”模式下油用牡丹的栽培技術(shù)進(jìn)行了研究，但有關(guān)該模式下的油用牡丹單株產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成性狀之間的相互關(guān)系尚未見相關(guān)報道。本研究采用相關(guān)性分析、逐步回歸分析和通徑分析等多元統(tǒng)計方法，對“農(nóng)光互補(bǔ)”下油用牡丹的13個主要產(chǎn)量性狀與單株產(chǎn)量進(jìn)行系統(tǒng)分析，明確各產(chǎn)量性狀對單株產(chǎn)量的具體作用，旨在為“農(nóng)光互補(bǔ)”下油用牡丹選育和高產(chǎn)栽培提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地位于浙江省湖州市吳興區(qū)妙西鎮(zhèn)渡善村和東邊村礦區(qū)山林地帶，占地總面積約14.67 hm2，光伏電站總裝機(jī)容量30 MW。項目場地為沿山地地形，場區(qū)內(nèi)植被為雜草，無魚塘分布。該地區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，四季分明、氣候溫和、空氣濕潤、雨熱同季、降水充沛、光溫同步、日照較少；地形起伏高差大，垂直氣候較明顯；年平均氣溫12.2～17.3 ℃；最冷月為1月，平均氣溫-0.4～5.5 ℃，最熱月為7月，平均氣溫24.4～30.8 ℃；年降水量761～1 780 mm，年降水日數(shù)116～156 d，年平均相對濕度均在80%以上；年均日照時數(shù)1 810.3 h，歷年平均日照百分率為45%，是浙江省日照較多地區(qū)之一。項目建設(shè)地土壤回填厚度為1 m，回填土壤為偏酸性砂質(zhì)壤土，田間管理良好，地塊平整，其余田間管理及農(nóng)業(yè)措施同當(dāng)?shù)亍?/p>

試驗材料為3年生的油用牡丹品種鳳丹，從安徽銅陵購進(jìn)，2017年11月移栽，常規(guī)栽植密度和水肥管理。

1.2 處理設(shè)計

本光伏電站項目采用固定式支架上南20°傾角安裝多晶硅方式進(jìn)行，組件陣列間距為2 m，光伏離垂直地面最低距離為2.74 m，最高為3.95 m，多晶硅組件排列20塊組件為一串，1 MW組件為1子方陣。其中，測定獲得高柱下A畦面積11.7 m2，低柱下B畦面積11.7 m2；未安裝光伏板可利用面積做畦面積11.7 m2，用于試驗栽培，統(tǒng)一做高畦(圖1)。

圖1 試驗現(xiàn)場情況

1.3 項目測定

田間調(diào)查試驗于2018年盛花期和收獲期進(jìn)行。從各處理中隨機(jī)選取20株生長良好的鳳丹植株進(jìn)行標(biāo)記，再從每個處理中選10株長勢一致的植株作為固定測試植株，進(jìn)行測量和記錄。測定項目包括株高(cm)、冠幅(cm)、新梢長(cm)、SPAD值、單株花數(shù)、開花率(%)、結(jié)實率(%)、含水量(%)、角數(shù)、莢果數(shù)、單株種子數(shù)、單果種子數(shù)、百粒重(g)和單株產(chǎn)量(g)等14個指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

用Excel 2010進(jìn)行整理，用DPS 7.05進(jìn)行相關(guān)分析和回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單株產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

由表1可知，“農(nóng)光互補(bǔ)”下油用牡丹單株產(chǎn)量(Y)的平均值為25.38 g，變化幅度為21.93～42.80 g；株高(X1)的平均值為76.69 cm；冠幅的平均值為65.28 cm；單株種子數(shù)(X11)平均值為95.72粒。由表1還可以看出，變異系數(shù)最大的為新梢長(X2)，為14.10%，變異系數(shù)最小的為含水量(X10)，為2.18%，其余性狀的變異系數(shù)較大的有單株花數(shù)(X5)、角數(shù)(X8)、莢果數(shù)(X9)和單株種子數(shù)(X11)。表明新梢長、單株花數(shù)、單株種子數(shù)、角數(shù)和莢果數(shù)等這些產(chǎn)量性狀影響著“農(nóng)光互補(bǔ)”下油用牡丹單株產(chǎn)量，但主次關(guān)系還不明確，需要進(jìn)一步進(jìn)行相關(guān)性分析。

2.2 相關(guān)性

由表2可知，在“農(nóng)光互補(bǔ)”下油用牡丹單株產(chǎn)量與產(chǎn)量性狀中，Y與X1、SPAD值(X3)、

表1 “農(nóng)光互補(bǔ)”下油用牡丹單株產(chǎn)量

冠幅(X4)、開花率(X6)、結(jié)實率(X7)、X8、X9、X10、X11、百粒重(X12)和單果種子數(shù)(X13)之間均存在正相關(guān)關(guān)系，并與X11呈顯著正相關(guān)；而與X2和X5呈負(fù)相關(guān)。各產(chǎn)量性狀因素之間也存在著不同水平的相關(guān)。其中，X11與X10呈顯著正相關(guān)，與X12呈極顯著正相關(guān)；X12分別與X4和X10呈顯著和極顯著正相關(guān)；X10與X4呈顯著正相關(guān)，而與X7呈顯著負(fù)相關(guān)；X7與X3和X6呈極顯著正相關(guān)；X6與X3呈極顯著正相關(guān)，而與X5呈顯著負(fù)相關(guān)；X5與X3呈顯著負(fù)相關(guān)。

2.3 逐步回歸分析與通徑分析

2.3.1 建立最優(yōu)回歸方程

將單株產(chǎn)量作為因變量(Y)，13個X性狀作為自變量進(jìn)行線性回歸分析，并按照DPS7.05軟件要求逐步添加的方式，當(dāng)X4、X7、X11作為自變量時，決定系數(shù)最大，為0.999 4，建立最優(yōu)回歸方程：Y=-24.844 0+0.383 7X4+0.249 3X7+0.124 0X11，該

表2 “農(nóng)光互補(bǔ)”下油用牡丹單株產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的相關(guān)性分析

注：*和**分別表示P<0.05和P<0.01的顯著水平。

方程表明，13個產(chǎn)量性狀中，僅有冠幅、結(jié)實率和單株種子數(shù)對“農(nóng)光互補(bǔ)”下油用牡丹單株產(chǎn)量有直接顯著影響，其他10個性狀對單株產(chǎn)量的直接影響不顯著。

2.3.2 通徑分析

由表3可知，在產(chǎn)量性狀對單株產(chǎn)量的直接作用中，冠幅、結(jié)實率、單株種子數(shù)對單株產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)均為正值，表明冠幅、結(jié)實率、單株種子數(shù)對“農(nóng)光互補(bǔ)”下油用牡丹單株產(chǎn)量的形成具有直接的正向效應(yīng)。其中，單株種子數(shù)對“農(nóng)光互補(bǔ)”下油用牡丹單株產(chǎn)量的效應(yīng)最大，冠幅次之，結(jié)實率為第三位，表明提高冠幅、結(jié)實率、單株種子數(shù)均對“農(nóng)光互補(bǔ)”下油用牡丹單株產(chǎn)量有直接的增產(chǎn)作用。

表3 “農(nóng)光互補(bǔ)”下油用牡丹單株產(chǎn)量

除結(jié)實率、單株種子數(shù)對“農(nóng)光互補(bǔ)”下油用牡丹單株產(chǎn)量的間接作用為正值外，其余均為負(fù)值。由此可知，冠幅、結(jié)實率和單株種子數(shù)對“農(nóng)光互補(bǔ)”下油用牡丹單株產(chǎn)量的間接作用的程度不同。

3 小結(jié)與討論

作物產(chǎn)量與其相關(guān)農(nóng)藝性狀密不可分，前人對大田作物的產(chǎn)量因素構(gòu)成性狀的研究較多，如小麥[7]、玉米[8]、水稻[9]等，而油用牡丹生長習(xí)性獨特，屬于新型木本油料作物，木本作物表型性狀的相互關(guān)系更為復(fù)雜，需要對產(chǎn)量構(gòu)成性狀進(jìn)行不斷的改良和調(diào)整。劉藝平等[10]確定了以單株產(chǎn)量、種子含油率、聚合蓇葖果數(shù)、有效聚合蓇葖果數(shù)、有效果實率、單個蓇葖果種子粒數(shù)、單株種子粒數(shù)、百粒干質(zhì)量和種子含水量等9個性狀作為單株產(chǎn)量的構(gòu)成因素；崔虎亮等[11]將單株果實質(zhì)量、單株果實數(shù)、單株有效果實數(shù)、出籽率、蓇葖寬、冠幅面積、單株新枝數(shù)、單株2年生枝數(shù)、單株花朵數(shù)和小葉數(shù)等10個性狀作為單株產(chǎn)量的構(gòu)成因素；宋宏偉等[12]將每單株上蓇葖果數(shù)量、蓇葖果直徑、蓇葖果質(zhì)量、果皮質(zhì)量、種子質(zhì)量和種子數(shù)量等6個性狀作為產(chǎn)量的構(gòu)成因素。本研究結(jié)合前人的研究和“農(nóng)光互補(bǔ)”的栽培特點，確定了株高、新梢長、SPAD值、冠幅、單株花數(shù)、開花率、結(jié)實率、角數(shù)、莢果數(shù)、含水量、單株種子數(shù)、百粒重、單果種子數(shù)等13個性狀作為單株產(chǎn)量的構(gòu)成因素。研究結(jié)果表明，變異系數(shù)最大的為新梢長，為14.10%，變異系數(shù)最小的為含水量，為2.18%，其余性狀的變異系數(shù)較大的有單株花數(shù)、角數(shù)、莢果數(shù)和單株種子數(shù)。

本研究通過分析“農(nóng)光互補(bǔ)”下油用牡丹單株產(chǎn)量與產(chǎn)量性狀的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，各個性狀之間存在著相互制約，其中單株產(chǎn)量與單株種子數(shù)呈顯著正相關(guān)，說明對較高單株種子數(shù)的選擇在油用牡丹高產(chǎn)栽培和育種中起重要作用，這與劉藝平等[10]和崔虎亮等[11]的相關(guān)分析結(jié)果基本一致。

本研究通過逐步回歸分析和通徑分析等多元統(tǒng)計分析，明確了影響“農(nóng)光互補(bǔ)”下油用牡丹單株產(chǎn)量的主要因素，研究表明，冠幅、結(jié)實率和單株種子數(shù)對“農(nóng)光互補(bǔ)”下油用牡丹單株產(chǎn)量有直接顯著影響。因此，在油用牡丹育種和高產(chǎn)栽培中，選擇具有較大冠幅，較高結(jié)實率和較高單株種子數(shù)的單株，是增加產(chǎn)量潛力的有效途徑。

本試驗僅研究了“農(nóng)光互補(bǔ)”種植油用牡丹的主要產(chǎn)量性狀對其單株產(chǎn)量的影響，“農(nóng)光互補(bǔ)”是一種新型的農(nóng)光復(fù)合系統(tǒng)，該模式又區(qū)別于傳統(tǒng)的間作套種，因此，后續(xù)應(yīng)繼續(xù)開展針對不同供試材料、不同栽培措施等條件下影響油用牡丹單株產(chǎn)量的主要性狀的相關(guān)研究，以期為“農(nóng)光互補(bǔ)”油用牡丹的高產(chǎn)育種和栽培提供更全面的參考。