限制因子學說和灰色關聯分析在玉米栽培中的應用

曾 林 ，陸順生 ，楊志明 ，楊國田 ，宋云飛 ，單 艷 ，劉 艷，吳桂仙，楊臘梅

（1.云南省保山市隆陽區農業技術推廣所，云南保山678000；2.云南省保山市隆陽區蒲漂鎮農科站，云南保山678022）

灰色關聯分析方法是根據所研究的因子間動態變化中其變化的相似程度來判斷因子間的密切程度，關聯度反映了因子間密切程度的大小，關聯度越大說明因子間變化的勢態越接近，其相互關系越密切[1-2]。灰色關聯分析對樣本量的大小沒有特殊要求，分析時也不需要典型的分布規律，且計算量小，不會出現量化結果與定性分析結果不符的情況，因而在農業生產中具有廣泛的實用性[3]。

灰色關聯分析為研究作物產量與性狀間的關系提供了新的捷徑，并已在玉米、小麥、大豆、甘薯、辣椒等作物育種及栽培技術上廣泛應用[2,4-7]。最小養分律在作物栽培中的應用研究較多，大部分只是把土壤養分作為對象來研究[8]，而把作物的主要性狀作為因子來研究其與產量之間的關系，確定限制產量的主要因子尚未見報道。為此，筆者應用限制因子學說及灰色關聯分析方法，探討玉米主要性狀與產量的關系，找出影響產量的最主要的性狀限制因子，從而為玉米育種和高產栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為2007—2008年保山市（山區組）玉米品種區域試驗高產品種五谷1790和對照種保玉7號。

1.2 試驗方法

五谷1790和對照種保玉7號的產量及主要性狀平均值如表1所示。按照灰色關聯分析法[9]，將2個品種的5個性狀看作一個灰色系統，計算各性狀與產量的關聯度，確定限制產量的主要性狀，再根據布萊克曼（F.F,Blackman）提出的限制因子學說[10]對雜交玉米五谷1790的產量與主要性狀進行綜合分析，指明玉米高產栽培上采取措施的主攻方向。

表1 2個品種產量和主要性狀平均值

2 結果與分析

2.1 原始數據無量綱化處理

根據灰色系統理論，將2個品種的產量及其他5個性狀視為一個系統整體，即灰色系統，每個性狀則為該系統的1個因子。設產量為參考數列y，各性狀指標為比較數列xi（i=1，2，3，…，5），即株高、穗位高、單位面積有效穗、穗粒數和千粒重分別為x1、x2、x3、x4、x5。為了便于分析，將各原始數據做適當處理，根據公式：

yk=y’k/y1,xik=x’ik/xi1（i=1，2，3，…，5，k=1，2）

其中，yk和xik為原始數據無量綱化處理后的結果；y’k和x’ik為原始數據。表2為各性狀平均值初值化后的結果。

表2 主要性狀原始數據初值化結果

2.2 估算初值化數列與參考數列的差值

根據公式△ik=│yk-xik│，求出表2中y與xi各行對應點的絕對差值（表3）。

表3 參考數列與比較數列的絕對差值

2.3 計算關聯系數和關聯度，確定影響玉米產量的性狀限制因子

估算品種各農藝性狀與產量的關聯系數，按照公式：

ξik=(△min+ σ△max)/(△ik+ σ△max)

式中，σ為分辯系數，取值范圍在[0，1]，文中取0.2；△min和△max分別為絕對差值△ik的最小值和最大值，從表3中可以得出△min=0，△max=0.226 7，根據關聯系數公式，求得各主要性狀與產量之間的關聯系數（表4）。

將表4 中關聯系數 ξik代入公式 ri=1／n∑ξik，其中，n為比較序列的長度，即樣本數。計算出株高、穗位高、單位面積有效穗、穗粒數、千粒重5個主要性狀與產量的關聯度分別為0.595 6、0.597 6、0.627 2、0.679 6、0.583 3，其關聯度大小依次為穗粒數＞單位面積有效穗＞穗位高＞株高＞千粒重。玉米產量主要性狀對產量的影響以穗粒數最大，其次為單位面積有效穗，再次為穗位高、株高和千粒重。主要性狀的限制因子為穗粒數和單位面積有效穗。

表4 產量與主要性狀的關聯系數

3 小結與討論

（1）按灰色關聯分析原則，對雜交玉米品種區域試驗中的高產品種五谷1790主要性狀與產量的灰色關聯分析結果表明，影響產量的限制因子大小順序為穗粒數、單位面積有效穗、穗位高、株高、千粒重，產量的主要性狀限制因子為穗粒數和單位面積有效穗。

（2）根據限制因子學說，雜交玉米五谷1790產量的主要限制因子穗粒數和單位面積有效穗數達不到要求，即使其他因子達到要求，玉米五谷1790產量也不會大幅度提高。因此，在生產中，注意保證單位面積有效穗在6.3萬穗/hm2以上，在栽培管理上采取有效措施增加穗粒數，并且協調好它們之間的關系，才便于奪取高產。但是，穗位高這一因子也不能忽視，特別是使用玉米健壯素，主要目的是降低穗位葉上的高度，要求使用的時期要準，在穗位高相對穩定期（穗位葉面積最大）施用，否則同樣影響產量，追求過高的株高和千粒重，對提高產量已無實踐操作意義。

（3）利用限制因子學說及灰色關聯分析法，尋找多元性狀影響產量的主要因子，計算簡單，可靠性強，為玉米高產品種指明了栽培措施主攻途徑與方向，但是仍有一定的局限性，還有待運用密度試驗探討最高產量的穗粒數和單位面積有效穗數。

[1]王淑榮.灰色關聯分析在大豆育種數量性狀選擇上的應用[J].黑龍江農業科學,2000(3):15-17.

[2]羅瑞萍,趙志剛,姬月梅.灰色關聯分析在寧夏春大豆育種數量性狀選擇上的應用[J].安徽農業科學,2010,38(16):8359-8360,8364.

[3]李樹君,周祖亮,殷春武.基于灰色關聯度的農作物品種評價[J].安徽農業科學,2011,39(3):1263-1264.

[4]劉振興,孟慶祥,石春雨,等.限制因子學說和灰色關聯分析在冬小麥栽培中的應用[J].中國農學通報,2005,21(1):315-317.

[5]李北齊,趙蘇維,王貴強,等.玉米雜交組合產量相關因素的灰色關聯度評價[J].玉米科學,2006,14(2):44-46.

[6]趙水靈,楊忠文,王紹祥,等.灰色關聯度分析法在丘北辣椒密度上的應用[J].辣椒雜志,2009(2):27-29.

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[9]鄧聚龍.農業系統灰色理論與方法[M].濟南：山東科學技術出版社,1988:47-60.

[10]陳倫壽,李仁崗.農田施肥原理與實踐[M].北京：中國農業出版社,1984:12-13.

該品種生育期平均115 d。幼苗葉鞘紫色，株型半緊湊，株高257.1 cm，雄穗分枝11個，花藥紫色，花絲淺紫色。穗位97.2 cm，穗長17.8 cm，錐型穗，苞葉適中，禿尖0.5 cm，穗行數16～18行，行粒數39粒，穗軸紅色，籽粒黃色硬粒型，百粒重31.7g，出籽率86.1%。倒伏率0.9%、倒折率0.7%。品質經農業部谷物品質監督檢驗測試中心檢測：容重808 g/L，水分9.6%，粗蛋白質10.89%，粗脂肪4.69%，粗淀粉72.79%，賴氨酸0.30%。

2009年區試平均產量10 174.5 kg/hm2，較對照海禾2號增產18%，增產極顯著，增產點率100%；2010年區試平均產量10 066.5 kg/hm2，較對照海禾2號增產19.9%，增產極顯著，增產點率100%。2年區試平均產量10 120.5 kg/hm2，較對照增產19.0%，連續2年區試第1名。生產試驗平均產量9 924.0 kg/hm2，較對照增產12.6%，5點全部增產，居參試品種第1位。

該品種適宜于云南大部分地區種植，尤其在海拔800～2200 m的坡地、山地優勢較為明顯。