20個芝麻品種單株產(chǎn)量相關(guān)性狀的灰色關(guān)聯(lián)分析及其綜合評價

劉美茹，張仙美，張權(quán)，鄭磊，吳鶴敏，戴晉，李天奇，劉立峰

（漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 漯河 462000）

芝麻是我國重要的油料作物之一，種植面積逐年增加。我國芝麻種植廣泛，但分布極不平衡，以黃淮、江漢和長江中下游為主產(chǎn)區(qū)，其中河南、湖北和安徽種植面積最廣［1，2］，芝麻產(chǎn)量占全國的75%左右［3］。2003年，河南、安徽、湖北等芝麻產(chǎn)區(qū)受長期降雨影響而減產(chǎn)，其中河南駐馬店、漯河及安徽阜陽等大部分地區(qū)甚至絕收，導(dǎo)致當(dāng)年我國芝麻產(chǎn)量大幅下降［1］。因此，選育綜合性狀良好的芝麻品種對我國芝麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

灰色關(guān)聯(lián)分析是基于灰色系統(tǒng)理論的一種重要的統(tǒng)計分析方法，此方法的最大特點就是將雜亂無章數(shù)據(jù)的隨機過程看作是灰色過程，將整理的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)看作是由眾多因素共同影響和作用的結(jié)果，最后用較少的數(shù)據(jù)較直觀、準(zhǔn)確地反映問題［4，5］。目前該方法已廣泛應(yīng)用于多種農(nóng)作物產(chǎn)量性狀的關(guān)聯(lián)分析和品種的綜合評價以及區(qū)試多點、多品種結(jié)果分析等方面。楊志剛等［6］運用灰色關(guān)聯(lián)分析法對小麥區(qū)試結(jié)果進行分析及綜合評價，篩選出適宜本地種植的最佳小麥品種。蔡立夫等［7］用灰色關(guān)聯(lián)分析法對東北地區(qū)13個試點的14個品種進行綜合評價，得出單株產(chǎn)量也影響花生產(chǎn)量的結(jié)果。柳青山等［8］對全國區(qū)試的4個糯高粱品種進行綜合評價，得出灰色關(guān)聯(lián)度分析能夠充分表示各性狀對產(chǎn)量影響的大小。李愛國等［9］利用灰色系統(tǒng)理論對漯麥26的10個主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量進行灰色關(guān)聯(lián)分析，得出了小麥10個農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量之間的關(guān)聯(lián)度。郭建秋等［10］采用灰色關(guān)聯(lián)分析方法，就15個大豆品種的主要性狀對產(chǎn)量的影響程度進行綜合評價得出，灰色關(guān)聯(lián)分析能真實地反映大豆新品種的優(yōu)劣表現(xiàn)，并能夠充分利用產(chǎn)量以及產(chǎn)量相關(guān)的其它多個性狀的全部信息，使參試品種排序更加客觀合理。鄭磊等［11］利用相關(guān)性和灰色關(guān)聯(lián)分析方法，對芝麻單株產(chǎn)量及其構(gòu)成因素與相關(guān)性狀的關(guān)系進行研究認為，育種中要注重選育開花早、生育期長、果軸長、果節(jié)數(shù)多、單株蒴果多的品種。

綜上看出，灰色關(guān)聯(lián)分析可綜合多個性狀對品種進行定量評價，而非單靠產(chǎn)量性狀評價品種優(yōu)劣，因此能夠更加全面、準(zhǔn)確地評價品種的優(yōu)劣［6］。目前用灰色關(guān)聯(lián)分析篩選適合某一地區(qū)最佳芝麻品種的研究較少，本研究采用該方法對多個芝麻品種進行綜合評價，以期篩選出適合河南地區(qū)種植的品種。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試芝麻品種共20個（表1），其中皖芝11號、皖芝12號和皖芝5號來自安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所；項芝秸葉黃來自周口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院；鄭太芝1號和鄭雜芝3號來自河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院；中芝14號、中芝23號和中芝30號來自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所；周芝11號和周芝12號來自周口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院；駐芝21號來自駐馬店農(nóng)業(yè)科學(xué)院，豫芝4號來自駐馬店地區(qū)農(nóng)科所；漯12、漯芝15號、漯芝16號、漯芝18號、漯芝19號、漯芝21號和漯芝23號來自漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院。

1.2 試驗方法

試驗于2019年在漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗基地進行。前茬作物為小麥。土壤類型為黏土，肥力中上等。隨機區(qū)組排列，重復(fù)3次。小區(qū)凈面積20 m2。條播，10行區(qū)，行長5 m，行距0.4 m，666.7m2種植密度為1.0萬株。每個重復(fù)間留有走道，試驗地周圍設(shè)保護區(qū)。

成熟后每個小區(qū)隨機選取10株進行田間考種，測定株高、始蒴高度、空梢尖長度和單株蒴果數(shù)。收獲后室內(nèi)考種測定每蒴粒數(shù)、千粒重和單株產(chǎn)量。

1.3 單株產(chǎn)量及相關(guān)性狀的灰色關(guān)聯(lián)分析

按照灰色系統(tǒng)理論［12］，將20個芝麻品種作為一個灰色系統(tǒng)，設(shè)單株產(chǎn)量為參考數(shù)列X0，株高、始蒴高度、空梢長度、果軸長、單株蒴果數(shù)、每蒴粒數(shù)、千粒重分別為比較數(shù)列Xi，即（Xi＝X1，X2，…Xi，i＝7）。首先對原始數(shù)據(jù)進行無量綱化處理，即采用均值化生成法對原始序列進行無量綱化處理得到一個新數(shù)列，然后進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果計算出X0與Xi差的絕對值，計算公式如下：

式中，△i（k）表示絕對差值，X0（k）表示參考數(shù)列值，Xi（k）表示比較數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果。

進一步計算出單株產(chǎn)量與其它性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)，計算公式如下：

式中，ξi（k）表示關(guān)聯(lián)系數(shù)，△i（k）min和△i（k）max分別表示最小和最大差值，ρ表示分辨系數(shù)，取值0.5。

1.4 品種綜合評價的灰色關(guān)聯(lián)分析

研究品種優(yōu)劣時，需根據(jù)供試品種的各項性狀指標(biāo)，構(gòu)建一個各性狀表現(xiàn)優(yōu)良的理想品種作為參考品種［13，14］，參考品種標(biāo)記為Y0。參考1.3中的方法，首先對原始數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，計算供試品種與參考品種各性狀的△j（k），并得到△j（k）min和△j（k）max，參考公式（2）計算供試品種與參考品種的關(guān)聯(lián)系數(shù)，并計算同一品種各性狀關(guān)聯(lián)系數(shù)的平均值得到等權(quán)關(guān)聯(lián)度，再根據(jù)各性狀的權(quán)重系數(shù)計算加權(quán)關(guān)聯(lián)度。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0軟件進行試驗數(shù)據(jù)處理和灰色關(guān)聯(lián)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同芝麻品種主要性狀表現(xiàn)

由表1可知，20個芝麻品種株高為163.6～176.5 cm，平均為170.38 cm。始蒴高度為40.2～56.9 cm，平均為50.81 cm。空梢長度為3.9～6.6 cm，平均為5.06 cm。果軸長為106.6～131.3 cm，平均為114.5 cm。單株蒴果數(shù)為80.8～105.6個，平均為94.01個。每蒴粒數(shù)為61.8～70.9個，平均為66.77個。千粒重為2.69～3.20 g，平均為2.97 g。單株產(chǎn)量為10.3～17.2 g，平均為14.27 g。

表1 不同芝麻品種主要性狀表現(xiàn)

2.2 不同芝麻品種主要性狀的相關(guān)分析

由表2可知，果軸長、單株蒴果數(shù)、千粒重、單株產(chǎn)量與株高、單株蒴果數(shù)與果軸長呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；每蒴粒數(shù)與單株蒴果數(shù)顯著正相關(guān)；千粒重與單株蒴果數(shù)極顯著正相關(guān)，與果軸長、每蒴粒數(shù)顯著正相關(guān)（P＜0.05）；單株產(chǎn)量與果軸長、單株蒴果數(shù)、每蒴粒數(shù)、千粒重極顯著正相關(guān)。由此看出，單株蒴果數(shù)、每蒴粒數(shù)、千粒重與芝麻單株產(chǎn)量有直接關(guān)系，株高、果軸長對單株蒴果數(shù)有直接影響，從而間接影響單株產(chǎn)量。

表2 不同芝麻品種主要性狀間的相關(guān)系數(shù)

2.3 不同芝麻品種單株產(chǎn)量及其相關(guān)性狀的灰色關(guān)聯(lián)分析

對不同芝麻品種各性狀測定值進行無量綱化處理，結(jié)果見表3。對表3數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化，結(jié)果見表4。根據(jù)表4數(shù)據(jù)計算每個性狀的絕對差值，結(jié)果見表5。根據(jù)表5結(jié)果可知，△i（k）min為0.0005，△i（k）max為0.9153，進一步計算得出各性狀與單株產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)系數(shù)，見表6。根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析原理，關(guān)聯(lián)度可代表系統(tǒng)中各性狀的重要性，其中關(guān)聯(lián)度越大，則表示該性狀的重要性越高，同時可表示與參考數(shù)列的關(guān)系越密切，反之關(guān)系則越遠［15］。由表6可知，各性狀與單株產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)系數(shù)排序為：單株蒴果數(shù)、果軸長、千粒重、每蒴粒數(shù)、株高、始蒴高度和空梢長度。由此可知，單株蒴果數(shù)與芝麻單株產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度最大，其次是果軸長和千粒重。

表3 不同芝麻品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素數(shù)據(jù)無量綱化處理

表4 不同芝麻品種單株產(chǎn)量及其構(gòu)成因素灰色關(guān)聯(lián)分析的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果

表5 不同芝麻品種單株產(chǎn)量及其構(gòu)成因素灰色關(guān)聯(lián)分析的△i（k）

表6 不同芝麻品種單株產(chǎn)量與其相關(guān)性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)

2.4 不同芝麻品種綜合評價

參照楊志剛［6］和闞躍峰［14］等的方法選取參考品種即理想品種各性狀的平均表型值，然后對20個芝麻品種各性狀測定值進行標(biāo)準(zhǔn)化處理并計算△j（k），見表7，可知，△j（k）min為0，△j（k）max為0.6923，進而得到不同芝麻品種與參考品種的關(guān)聯(lián)系數(shù)，見表8。

表7 基于灰色關(guān)聯(lián)分析的不同芝麻品種綜合評價的△j（k）

表8 不同芝麻品種與參考品種的關(guān)聯(lián)系數(shù)

據(jù)表8中關(guān)聯(lián)系數(shù)進一步計算可得到不同芝麻品種與理想品種的等權(quán)關(guān)聯(lián)度，等權(quán)關(guān)聯(lián)度越高，越接近理想品種，其綜合評價越高。由表9可知，鄭雜芝3號綜合評價最接近理想品種，等權(quán)關(guān)聯(lián)度為0.8789；其次是皖芝5號，等權(quán)關(guān)聯(lián)度為0.8334；第3位是漯芝16號，等權(quán)關(guān)聯(lián)度為0.8091。

實際生產(chǎn)中，各性狀指標(biāo)的重要性不同，因此要結(jié)合實際對不同性狀指標(biāo)賦予不同的權(quán)重系數(shù)，進而計算加權(quán)關(guān)聯(lián)度。由表9可知，皖芝5號綜合評價最接近理想品種，加權(quán)關(guān)聯(lián)度最大，為0.9118；其次是鄭雜芝3號，加權(quán)關(guān)聯(lián)度為0.8711；第3位是項芝秸葉黃，加權(quán)關(guān)聯(lián)度為0.8415。

表9 不同芝麻品種與參考品種的關(guān)聯(lián)度及排序

對等權(quán)關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度進行比較看出，二者最終結(jié)果相差不大，等權(quán)關(guān)聯(lián)度前5位分別為鄭雜芝3號、皖芝5號、漯芝16號、項芝秸葉黃和皖芝11號，加權(quán)關(guān)聯(lián)度前5位為皖芝5號、鄭雜芝3號、項芝秸葉黃、漯芝16號和駐芝21號。加權(quán)處理后，由于產(chǎn)量方面優(yōu)勢更加突出，因此產(chǎn)量較高的皖芝5號、項芝秸葉黃和駐芝21號位次提前，這一結(jié)果與孫建等［16］的研究結(jié)果相一致。

3 討論與結(jié)論

本研究就20個芝麻品種相關(guān)農(nóng)藝性狀對單株產(chǎn)量的影響進行灰色關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，單株蒴果數(shù)、果軸長、千粒重、每蒴粒數(shù)、株高對產(chǎn)量影響較大，并且與單株產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，單株產(chǎn)量與其相關(guān)性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)依次是單株蒴果數(shù)＞果軸長＞千粒重＞每蒴粒數(shù)＞株高＞始蒴高度＞空梢長度。因此，實際育種中應(yīng)把單株蒴果數(shù)、果軸長、千粒重、每蒴粒數(shù)等性狀作為重要性狀進行選擇。本研究采用灰色關(guān)聯(lián)分析法對20個芝麻品種進行綜合評價得出，皖芝5號、鄭雜芝3號、漯芝16號和項芝秸葉黃綜合評價較好，更適宜河南地區(qū)芝麻大規(guī)模種植。

灰色關(guān)聯(lián)分析法已經(jīng)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)科研的多個領(lǐng)域［17－19］，是一個以發(fā)展變化系統(tǒng)進行發(fā)展動態(tài)量化比較的分析方法，不同時間、地點、品種及氣候條件均能影響產(chǎn)量性狀，因此育種中應(yīng)用該方法時應(yīng)對不同環(huán)境、不同品種做具體分析，才能選育出適宜當(dāng)?shù)胤N植的優(yōu)良品種。