水、旱栽培條件下5個甘蔗新品種灰色關聯度多維綜合評價
2016-07-09 18:39:14趙俊夏紅明昝逢剛趙麗萍何明德等
熱帶作物學報 2016年11期
趙俊 夏紅明 昝逢剛 趙麗萍 何明德等
摘 要 為篩選適宜云南耿馬蔗區推廣種植甘蔗品種，采用灰色關聯度多維綜合評價方法對5個甘蔗新品種14個工、農藝性狀水田、旱地表現進行綜合分析。結果表明：水田綜合評估關聯度排序為云蔗05-51>柳城05-136>云瑞06-189>云蔗05-39>云蔗01-1413>新臺糖22號（CK1）>粵糖93-159（CK2），旱地綜合評估關聯度排序為云蔗05-51>新臺糖22號（CK1）>柳城05-136>云瑞06-189>云蔗05-39>粵糖83-88（CK2）>云蔗01-1413；云蔗05-51、柳城05-136水田綜合評估關聯度分別達0.928、0.860，旱地綜合評估關聯度為0.881、0.755，綜合性狀表現優良，可加強其在當地的推廣應用。
關鍵詞 甘蔗；新品種；灰色關聯度；多維綜合評價
中圖分類號 S566.1 文獻標識碼 A
甘蔗是中國主要糖料作物，甘蔗新良種的推廣應用不僅有利于提高甘蔗原料與食糖產量，對優化蔗區良種結構，增強甘蔗原料生產抗風險能力，降低生產成本，促進企業提質增效具有重要作用。甘蔗良種應具備單產高、糖分高、宿根性好、抗逆性強、耐砍曬等特點[1]，不同生態環境、不同生產條件對甘蔗良種的要求不同，因此，選育適宜當地生態環境、栽培制度和制糖工藝要求，工農雙方所接受品種尤為重要。
蔗糖產業是云南第二大生物資源產業，是云南邊疆少數民族地區脫貧致富的支柱產業。臨滄耿馬傣族佤族自治縣地處云南省南部，是云南植蔗產蔗第一大縣，全縣甘蔗種植面積2.65萬hm2，年入榨甘蔗150余萬t，產糖約19.0萬t，系國家“甘蔗優勢區域發展規劃”區域，云南甘蔗入榨量百萬噸縣[2-3]。為進一步優化當地甘蔗良種結構，提早蔗糖企業開榨時間，提高甘蔗單產、蔗糖產量，促進蔗農企業增收，依托云南省農業科學院甘蔗研究所，臨滄南華糖業有限公司引進云蔗05-51、云蔗01-1413、云瑞06-189等甘蔗新品種（系）在耿馬蔗區進行試驗篩選。甘蔗品種的優劣是多個性狀共同作用的結果，為有效克服傳統方差分析考慮性狀少的缺點，本文采用品種灰色關聯度多維綜合比較方法對水田、旱地條件下的參試甘蔗品種出苗率、分蘗率、株高、莖徑、單莖重、有效莖、糖產量、蔗產量、前期蔗糖分、后期蔗糖分、全期蔗糖分、簡純度、纖維分、重力純度14個工農藝性狀或指標行綜合分析，以期對參試品種做出合理準確評價，為甘蔗新品種篩選、繁育與推廣提供理論參考。
1 材料與方法
1.1 材料
參試品種（系）5個，其中云蔗系列甘蔗新品種（系）3個：云蔗01-1413、云蔗05-39、云蔗05-51，云瑞系列、柳城系列甘蔗新品種（系）各1個：云瑞06-189、柳城05-136。試驗設雙對照，水、旱地統一對照新臺糖22號（CK1），以粵糖93-159（水田）或粵糖83-88（旱地）為CK2（表1）。
1.2 方法
1.2.1 試驗設計 試驗于2015年2月至2016年3月在臨滄市耿馬縣崩弄村委會（水田）、芒國村委會進行（旱地）。2015年2月7至10日栽種，采用對比排列設計，行長6 m，行距1.0 m，10行/小區，設中間2行為調查行（第5、6行），2次重復，下芽量13.5萬芽/hm2，水田、旱地試驗以當地大面積推廣品種新臺糖22號為統一對照（CK1），分別以粵糖93-159（水田）或粵糖83-88（旱地）為CK2。試驗栽種時，旱地試驗施底肥2.55 t/hm2（甘蔗專用復合肥2.40 t/hm2、尿素0.15 t/hm2），水田試驗畝施底肥1.95 t/hm2（甘蔗專用復合1.80 t/hm2、尿素0.15 t/hm2）。試驗采用甘蔗專用地膜進行全膜覆蓋，生育期其它管理與當地大田生產一致。
1.2.2 調查指標與方法 農藝性狀指標：參照云南省地方標準《甘蔗品種區域化試驗規范》[4]，于甘蔗苗期對參試品種出苗率、分蘗率2個指標進行調查；于10月甘蔗成熟初期對參試品種株高、莖徑、有效莖3個性狀指標進行調查；于2月甘蔗成熟后期對各小區調查行甘蔗進行實收測產，實測面積12 m2，估算單位面積蔗產量。
工藝品質指標：參照云南省地方標準《甘蔗品質的分析方法》[5]，于11月至次年3月甘蔗成熟期，采用混合取樣法，各參試品種每小區取成熟蔗莖3條，2重復混合（6條），采用二次旋光法檢測蔗糖分、重力純度、出汁率、纖維分、單莖重5個指標。對參試品種前期平均蔗糖分（11～次年12月份）、后期平均蔗糖分（1～3月份），全期平均蔗糖分（11～次年3月份）進行計算，按照公式：糖產量（t/hm2）=蔗產量（t/hm2）×全期平均蔗糖分，計算單位面積糖產量。
1.3 統計分析
運用Microsoft Excel 2010對數據進行處理，采用品種灰色關聯度多維綜合比較方法[6-7]對參試品種（系）出苗率、分蘗率、株高、莖徑、有效莖、單莖重、蔗產量、前期蔗糖分、后期蔗糖分、全期蔗糖分、糖產量、重力純度、出汁率、纖維分14個性狀指標進行綜合評價。利用SPSS18.0分析軟件對糖產量、蔗產量、出苗率、分蘗率、株高、莖徑、有效莖7個性狀進行差異顯著性分析。
2 結果與分析
2.1 水、旱地參試品種差異性分析
由參試品種水田、旱地糖產量、蔗產量、出苗率、分蘗率、株高、莖徑和有效莖7個性狀差異性分析結果（表2）可以看出，參試品種糖產量、蔗產量存在明顯差異，其中水田試驗參試品種間蔗、糖產量差異極顯著，旱地試驗差異達顯著水平，水、旱試驗參試品種間有效莖差異達極顯著，旱地出苗率品種間存在顯著性差異，水田差異不明顯。參試品種中，云蔗05-51蔗、糖產量最高，水田分別達132.33、20.00 t/hm2，旱地分別為138.33、19.29 t/hm2，柳城05-136水田蔗、糖產量分別為124.50、18.53 t/hm2，排名第2位，旱地糖產量17.61 t/hm2，蔗產量126.50 t/hm2，分列第2、4位。
2.2 參試品種灰色多維綜合分析
2.2.1 原始數據無量綱化與參考品種構建 采用效果測度變換方法[6]分別對水田、旱地參試品種14個性狀數據進行無量綱化。糖產量、蔗產量、出苗率、分蘗率、單莖重、前期蔗糖分、后期蔗糖分、全期蔗糖分、重力純度、出汁率10個性狀值越大表現越好，分別取水田、旱地試驗各性狀最大值構建參考品種，采用上限效果測度法對原始數據進行無量綱化，計算公式為Xiu（k）=Xi（k）/Ximax，式中Ximax表示第i個性狀最大值，Xi（k）分別表示第i個性狀第k點性狀值；株高、莖徑、有效莖、纖維分4個指標采用適中效果測度法對原始數據進行無量綱化，株高、莖徑、有效莖3個性狀參考品種取值為區間值E1-E2（E1
2.2.2 參試品種關聯系數估算 參照郭瑞林作物灰色育種方法[7]，分別視水田、旱地參試材料為一個灰色系統，每一個參試材料為灰色系統中的一個因素，以參考品種為參考數列，記為{X0（k）}，其它各參試品種為比較數列，記為{Xi（k）}；依據公式△i（k）=|X0（k）-Xi（k）|）計算出參考序列與比較序列的差序列并求出最大、最小級差；令分辨序數ρ=0.5，按照公式∈oi（k）=ρ△max/（△oi（k）+ρ△max）計算比較品種與參考品種的關聯系數，結果詳見表4。
2.2.3 參試品種加權關聯度估算與排序 蔗產量、糖產量與株高、莖徑、有效莖、蔗糖分等產量構成因子的密切程度、相對貢獻大小存在差異，其在品種評估中的重要性并不相同[8-10]，因此在評價過程中應對相關性狀進行權重賦值，本文采用灰色關聯度確定各性狀的權重系數，以公頃糖產量為目標性狀，其余性狀作為比較性狀，估算各性狀灰色關聯度進行roi，并進行歸一化處理確定各性狀的權重系數W（k），結果列于表4。按照公式r=∈oi（1）·W（1）+∈oi（2）·W（2）+……+∈oi（k）·W（k）分別計算水田、旱地試驗各參試品種的綜合評估關聯度r（加權關聯度），根據綜合評估關聯度對參試品種優劣進行評價與排序，結果詳見表5、6。
2.3 參試品種綜合評價
2.3.1 水田參試品種綜合評價 由表5可以看出，云蔗05-51、柳城05-136蔗、糖產量均比對照新臺糖22號（CK1）、粵糖93-159（CK2）增產，其中云蔗05-51蔗、糖產量比雙對照品種增產極顯著，柳城05-136蔗產量較CK1增產顯著，比CK2增產極顯著，糖產量比雙對照品種極顯著增產。云瑞06-189、云蔗05-39水田蔗產量與CK1相當，較CK2增產極顯著，與CK1相比，云瑞06-189糖產量顯著增產，云蔗05-39與CK1相當，2個品種糖產量較CK2增產極顯著。參試品種綜合評估關聯度排序，由高到低依次為云蔗05-51>云蔗05-136>云瑞06-189>云蔗05-39>云蔗01-1413>新臺糖22號>粵糖93-159，其中云蔗05-51與理想品種最為接近，綜合評估關聯度達0.928，柳城05-136次之，其綜合評估關聯度為0.860。
2.3.2 旱地參試品種綜合評價 由表6可以看出，旱地云蔗05-51蔗產量、糖產量最高，比雙對照新臺糖22號（CK1）、粵糖83-88（CK2）增產，其中較CK2增產達顯著水平。柳城05-136、云蔗05-39蔗產量、糖產量與CK1相當，較CK2增產。云瑞06-189、云蔗01-1413旱地蔗產量、糖產量較CK1、CK2減產，其中與CK1比較減產達顯著水平。灰色綜合評估關聯度排序，由高到底依次為云蔗05-51>新臺糖22號>柳城05-136>云瑞06-189>云蔗05-39>粵糖83-88>云蔗01-1413。
3 討論與結論
3.1 參考品種性狀賦值
品種灰色關聯度多維綜合評估是利用參試品種與參考品種（理想品種或對照品種）之間的灰色關聯度來綜合評估品種的方法。參考品種各性狀的取值是品種試驗中各性狀的最優值，或者是根據育種目標制定的各性狀理想值[11]。在甘蔗品種比較試驗中，應根據被考察性狀的特性采用最優取值與理想取值相結合來確定參考品種性狀取值，如糖產量、蔗產量、單莖重、蔗糖分、重力純度、出汁率等性狀值越大越好的性狀取參試品種中的最優值；莖徑與有效莖呈極顯著負相關關系[8]，在甘蔗品種選育過程中應協調好、兼顧好二者間的關系，株高過高甘蔗容易倒伏，不利于甘蔗收砍，同時對宿根發株會造成不良影響，因此對上述性狀應根據育種目標制定各性狀的理想值。
3.2 考察性狀權重值的確定
在品種評價過程中，因被觀察性狀的重要程度不同，在品種綜合評價過程中，要對被考察性狀進行權重賦值。目前，權重系數的確定有主觀賦值法和客觀賦值法，主要包括專家打分法、判斷矩陣法、灰色關聯度法、最大離差化法等等。本文采用灰色關聯度法對糖產量、蔗產量、株高、莖徑、蔗糖分等14個考察性狀權重系數進行計算，有效彌補了權重系數確定過程中由于專業知識和實踐經驗不足而導致的主觀誤差。
3.3 品種灰色多維比較分析方法在作物育種中的應用
甘蔗品種的優劣是蔗產量、糖產量、株高、莖徑等多個性狀的綜合表現，在評價過程中，如果僅以蔗產量、糖產量、蔗糖分等少數單一指標對甘蔗品種進行評價，其評價結果存在片面性。品種灰色多維比較分析方法分為灰色多維綜合隸屬度比較、灰色關聯度多維綜合比較、灰色統計多維綜合比較等[6]，可以同時綜合考慮多個性狀，能有效克服傳統方差分析考慮性狀少的缺點，對品種的評價結果更為科學合理，并在小麥[12-14]、大豆[15-16]、玉米[17]、甘蔗[18-22]等作物上得到廣泛運用。本文采用品種灰色關聯度多維綜合比較方法對水田、旱地條件下參試品種糖產量、蔗產量、株高、莖徑、單莖重、有效莖、蔗糖分、錘度、簡純度等個14工農藝性狀或指標行綜合分析，水田綜合排序由高到低依次為：云蔗05-51>云蔗05-136>云瑞06-189>云蔗05-39>云蔗01-1413>新臺糖22號>粵糖93-159，旱地為云蔗05-51>新臺糖22號>柳城05-136>云瑞06-189>云蔗05-39>粵糖83-88>云蔗01-1413，其分析結果與田間表現一致。
3.4 參試品種在耿馬蔗區應用潛力分析
5個參試品種中，云蔗05-51水田、旱地綜合評估關聯度分別達0.928、0.881，其田間表現與理想品種最為接近，蔗產量、糖產量、綜合評估關聯度排序均位列第一，工、農藝性狀得到良好兼顧。柳城05-136水田、旱地綜合評估關聯度為0.860、0.755，分列第2位、第3位，其水田綜合表現優于對照新臺糖22號、粵糖93-159，旱地綜合表現與新臺糖22號相當，優于粵糖83-88。云蔗05-51、柳城05-136在耿馬蔗區表現出優良的適應性、豐產穩產高產性，抗旱性好，具有良好的推廣應用潛力，應加強繁育與推廣應用。云瑞06-189、云蔗05-39、云蔗01-1413水田綜合表現優于雙對照品種，旱地綜合表現一般，應進一步對其進行試驗觀察，或針對蔗區特點結合品種種性在田壩地、水澆地進行種植。
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