河南省夏大豆新品種產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)度分析

竇士樹(shù)，馬海濤，朱紅彩，王玲燕，張素平，李軍利，鄭秋道

(新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000)

大豆起源于中國(guó)，是世界四大作物之一。作為優(yōu)質(zhì)的植物蛋白資源和健康的食用植物油資源，成為近1個(gè)世紀(jì)以來(lái)發(fā)展最快，種植范圍擴(kuò)展最廣的作物之一。隨著我國(guó)居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級(jí)，對(duì)大豆的需求量快速增加，國(guó)內(nèi)產(chǎn)需缺口不斷擴(kuò)大。在恢復(fù)擴(kuò)大種植面積的同時(shí)，努力提高單產(chǎn)，培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)廣適的大豆新品種，對(duì)保障國(guó)家糧油安全具有重大意義。

大豆產(chǎn)量是受多基因控制的數(shù)量性狀，是多個(gè)性狀相互作用、相互影響共同作用的結(jié)果。經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量是由單位面積上的株數(shù)、單株粒數(shù)和百粒重3個(gè)產(chǎn)量因素構(gòu)成的。這些產(chǎn)量構(gòu)成因素又與生育期、有效分枝數(shù)、株高等農(nóng)藝性狀存在著密切的關(guān)系。明確大豆產(chǎn)量各構(gòu)成性狀對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)大小，對(duì)大豆新品種選育和高產(chǎn)栽培有一定的指導(dǎo)作用。產(chǎn)量構(gòu)成性狀的表現(xiàn)既取決于基因型，又受外界影響較大，通常用生物統(tǒng)計(jì)方法難以評(píng)價(jià)多個(gè)性狀與產(chǎn)量的關(guān)系；根據(jù)灰色系統(tǒng)理論，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法可以較好地解決這一問(wèn)題[1-2]。之前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)不同品種大豆農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量進(jìn)行過(guò)許多研究[3-9]，發(fā)現(xiàn)大豆產(chǎn)量同主要農(nóng)藝性狀間存在密切關(guān)系。但因選用品種、試驗(yàn)區(qū)域生態(tài)條件和生產(chǎn)水平不同，結(jié)果不盡相同。河南省是全國(guó)夏大豆主產(chǎn)省之一，常年種植面積在57萬(wàn)hm2左右，位居全國(guó)夏大豆第2位，但單產(chǎn)低于全國(guó)平均水平。為篩選適合河南省種植的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大豆新品種，筆者對(duì)河南省夏大豆8個(gè)主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量結(jié)果進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)度分析，以期為河南省篩選高產(chǎn)的夏播大豆品種和品種選育提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

以2019年河南省大豆比較試驗(yàn)普通組的20個(gè)參試品種為試驗(yàn)材料。分別為中豆6301(V1)、周豆46號(hào)(V2)、永鵬豆6號(hào)(V3)、國(guó)豆2號(hào)(V4)、洛豆16081(V5)、粟豆8號(hào)(V6)、駐豆35(V7)、尚豆1號(hào)(V8)、豫豐豆369(V9)、中黃321(V10)、濰豆22(V11)、許豆11(V12)、豫研豆086(V13)、駐豆36(V14)、科豆29(V15)、華育11(V16)、天成4號(hào)(V17)、道秋23(V18)、河豆66(V19)、國(guó)禾豆1號(hào)(V20)。設(shè)置8個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，分別為新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院、新鄉(xiāng)市錦科棉花研究所、洛陽(yáng)市嘉創(chuàng)農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司、開(kāi)封市通許縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所、河南省許科種業(yè)有限公司、南陽(yáng)師范學(xué)院、平頂山市寶豐縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所。

1.2 處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)統(tǒng)一采用間比法排列，2次重復(fù)，統(tǒng)一供種，行長(zhǎng)4 m，行距0.4 m，小區(qū)面積8 m2，株距12 cm，3粒擺播，單株留苗，密度為每667 m2種植1.4萬(wàn)株，播種時(shí)留預(yù)備苗。收獲時(shí)去邊行，實(shí)收中間3行，計(jì)產(chǎn)面積4.8 m2。收獲前第1重復(fù)參試品種小區(qū)中間3行隨機(jī)取樣10株以備考種，考種性狀包括株高、底莢高、主莖節(jié)數(shù)、有效分枝數(shù)、單株有效莢數(shù)、單株粒重、單株粒數(shù)、百粒重。對(duì)照品種鄭196在有代表性的小區(qū)內(nèi)取樣。

各試驗(yàn)點(diǎn)均于2019年6月中旬播種，同一試驗(yàn)在同一天內(nèi)完成播種工作。田間管理嚴(yán)格按照試驗(yàn)要求進(jìn)行管理，性狀調(diào)查嚴(yán)格按照試驗(yàn)要求進(jìn)行；收獲時(shí)，成熟1個(gè)收獲1個(gè)，每個(gè)材料單獨(dú)脫粒、單獨(dú)晾曬。

1.3 分析方法

按照灰色關(guān)聯(lián)性系統(tǒng)理論的要求，將20個(gè)大豆品種的農(nóng)藝性狀作為1個(gè)灰色系統(tǒng)，每個(gè)性狀看作灰色系統(tǒng)中的1個(gè)因素。設(shè)產(chǎn)量性狀為參考數(shù)列X0；其他農(nóng)藝性狀為比較數(shù)列Xi，其中株高為X1，底莢高度為X2，主莖節(jié)數(shù)為X3，有效分枝數(shù)為X4，單株有效莢數(shù)為X5，單株粒數(shù)為X6，單株粒重為X7，百粒重為X8，構(gòu)成原始數(shù)據(jù)。由于各性狀原始數(shù)據(jù)單位不一致，不利于直接比較，在進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析時(shí)，各數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 夏大豆各主要農(nóng)藝性狀

各主要農(nóng)藝性狀考種結(jié)果見(jiàn)表1。用Excel 2019和DPSv 9.50對(duì)上述各性狀進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析。數(shù)據(jù)處理采用DPS灰色關(guān)聯(lián)度分析法，執(zhí)行灰色關(guān)聯(lián)度分析時(shí)，輸入母序列1，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換選擇標(biāo)準(zhǔn)化，分辨系數(shù)取0.5，最小絕對(duì)差值選擇No，標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 各品種產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀

絕對(duì)差值是參考數(shù)列與各比較數(shù)列之差的絕對(duì)值。根據(jù)公式△i(k)=∣X0(k)-Xi(k)∣(其中k表示品種代號(hào))。求出表2中Xi與X0對(duì)應(yīng)點(diǎn)的絕對(duì)差值，結(jié)果見(jiàn)表3。其中最小差值絕對(duì)值為0.012 4，最大差值絕對(duì)值為3.361 7。

2.2 產(chǎn)量與各性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度

關(guān)聯(lián)系數(shù)§i(k)可由下列公式計(jì)算：

§i(k)=(Δmin+aΔmax)/(△i(k)+aΔmax)。

式中，§i(k)為產(chǎn)量與各性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)，Δmin為參考數(shù)列與各比較數(shù)列之差的最小絕對(duì)值，Δmax為參考數(shù)列與各比較數(shù)列之差的最大絕對(duì)值，

表2 原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果

表3 產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的絕對(duì)差值

△i(k)為參考數(shù)列與各比較數(shù)列之差對(duì)應(yīng)的絕對(duì)差值，a為分辨系數(shù)，文中取a=0.5。將表3中相應(yīng)數(shù)值代入公式，§i(k)=(0.012 4+0.5×3.361 7)/(△i(k)+0.5×3.361 7)，計(jì)算出產(chǎn)量與其他相關(guān)性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)。關(guān)聯(lián)度是關(guān)聯(lián)系數(shù)的算術(shù)平均值，即關(guān)聯(lián)度=(1/n)Σ§i(k)，n為比較序列的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。分別求出各產(chǎn)量與性狀的關(guān)聯(lián)度和排序。

從表4可以看出，大豆產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)度大小順序?yàn)椋河行Х种?shù)(0.737 5)>單株粒重(0.725 7)>單株粒數(shù)(0.702 2)>株高(0.690 9)>主莖節(jié)數(shù)(0.688 8)>底莢高(0.678 9)>有效莢數(shù)(0.666 7)>百粒重(0.636 7)。根據(jù)關(guān)聯(lián)度分析原理，灰色系統(tǒng)中各因子的重要性以關(guān)聯(lián)度表示，關(guān)聯(lián)度值越大，表示該性狀關(guān)聯(lián)性越重要，與目標(biāo)性狀的關(guān)系越密切。因此，主要農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量影響因子中，對(duì)夏大豆產(chǎn)量影響最大的是有效分枝數(shù)，影響較大的是單株粒重、單株粒數(shù)、株高和主莖節(jié)數(shù)，底莢高、有效莢數(shù)、百粒重對(duì)產(chǎn)量制約力依次變小。在選育適宜河南種植的高產(chǎn)夏大豆品種時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)選擇有效分枝多、單株粒重高、單株粒數(shù)多、株高適宜的品系。

表4 產(chǎn)量與各性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度

3 小結(jié)與討論

灰色關(guān)聯(lián)分析法是對(duì)一個(gè)發(fā)展變化而關(guān)系又不十分明朗的系統(tǒng)，進(jìn)行發(fā)展動(dòng)態(tài)量化比較的一種分析方法。在這一變化的灰色系統(tǒng)中，某一因素對(duì)其他因素的影響會(huì)隨著地點(diǎn)、時(shí)間、環(huán)境、品種、樣本數(shù)量的變化而變化。因此，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析法對(duì)不同條件下的不同大豆材料應(yīng)做具體分析，以便采取相應(yīng)技術(shù)措施?；疑P(guān)聯(lián)度分析克服了僅以產(chǎn)量作為大豆新品系進(jìn)行評(píng)價(jià)的片面性，將參試材料的農(nóng)藝性狀進(jìn)行綜合比較。該方法具有直觀、準(zhǔn)確、便捷等特點(diǎn)。

從結(jié)果可以看出，有效分枝數(shù)、單株粒重、單株粒數(shù)、株高是影響河南省夏大豆產(chǎn)量的主要因素，大體趨勢(shì)與汪寶卿等[9]的研究結(jié)果相一致。有效分枝數(shù)成為主要影響因素可能與本試驗(yàn)密度不高，有效分枝數(shù)的增加促進(jìn)了單株粒數(shù)的增多有關(guān)。大豆產(chǎn)量是由多個(gè)性狀因素共同作用的結(jié)果，同時(shí)也受生態(tài)條件、氣候因素、生產(chǎn)水平等外界因素影響，對(duì)不同生態(tài)區(qū)域不同品種要做具體分析，以便采取相應(yīng)的技術(shù)措施，選出最主要的性狀和品種。