谷子雜交種主要農藝性狀的灰色關聯度分析及綜合評價

史根生，史關燕，楊成元，麻慧芳，陳瑛（山西省農科院經濟作物研究所，山西汾陽032200）

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谷子雜交種主要農藝性狀的灰色關聯度分析及綜合評價

史根生，史關燕，楊成元，麻慧芳，陳瑛
（山西省農科院經濟作物研究所，山西汾陽032200）

摘要：谷子雜交種較常規種產量有一定幅度增加，但替代品質優良的常規種大面積應用于生產還存在問題，品質及早衰是需要攻克的難題。以灰色系統理論分析方法為基礎，利用灰色關聯度分析方法對9份品質優良谷子雜交種的產量及主要農藝性狀間的關系進行了研究，尋求解決早衰現象的主要因素。與產量密切相關的農藝性狀依次為生育期＞小區苗數＞穗長＞出谷率＞功能葉葉寬＞功能葉葉長＞支穗密度＞單穗粒重＞單穗重＞株高＞穗碼數＞分蘗數。與產量相關的生育期和功能葉葉長、葉寬應作為解決早衰問題的主要因素考慮；適宜的生育期，增加穗長，提高功能葉保持能力，對防止雜交種早衰獲得高產有利，該研究為谷子雜交種新品種選育提供參考。

關鍵詞：谷子；雜交種；灰色關聯度；農藝性狀

0　引言

谷子具有耐旱、耐瘠、耐儲藏等特點，可糧草兼用，被稱為小雜糧之首。谷子雜交種選育成功，使得其產量較常規種增產30%以上，經濟效益顯著［1］。但雜交種制種成本高，價格偏高，品質性狀優劣，都成為雜交種推廣應用的阻力，力求選育品質優良、高產穩產的雜交種新品種，其主要農藝性狀與產量的關系，關聯程度和關聯序都將為選育提供理論依據?；疑P聯分析是研究作物多元性狀相對重要性的良好方法，它與傳統的回歸分析、方差分析、通徑分析等方法相比，具有計算簡單，不要求數據服從一定的概率分布如正態分布，數據分布有無規律均可，不會出現量化結果與定性分析不相符的現象，具有良好的穩定性［2］?；疑P聯分析在多個性狀綜合定量評價上克服了單靠產量性狀評價品種優劣的弊端，能夠更加全面、準確地揭示事物本質［3-4］。目前它在谷子常規種［5-8］、玉米［9-14］、小麥［13-17］、大豆［18］等作物上應用廣泛，但在綜合評價谷子雜交種應用上報道少見。運用灰色關聯分析法對谷子雜交種的主要農藝性狀與產量進行分析研究，擬在為谷子雜交種新品種選育方向提供理論依據。

1　材料與方法

1.1試驗材料

試驗材料和數據來源于山西省農科院經濟作物研究所谷子雜交種品種比較試驗。供試雜交種組合：6A-1×K64、6A-2×K64、6A-2×K27-1、6A-3×K27-1、6A-4×K27-1、6A-5×K64、6A-5×K27-1、6A-6×K27-1、6A-7× K27-1。6A-1至6A-7是利用從山西省農科院谷子所引進的‘683A’早熟高不育源為母本，山西省農科院經作所自選優良品種‘如一’（黃綠苗）為父本，經過多代篩選鑒定轉育而成中晚熟高不育姊妹系，植株高低、穗碼大小不同，不育株率100%，不育度93%左右。K64、K27-1等是由拿捕凈抗除草劑材料轉育而成不同類型的優良品系。測定主要性狀：生育期、株高、穗長、分蘗數、支穗密度、穗重、穗粒重、穗碼數、出谷率、上部三片功能葉葉長和葉寬、小區苗數及產量13個性狀。

1.2試驗設計與方法

試驗于2013—2014年在所內試驗地進行，采用隨機區組設計，小區面積2×6.67 m2，6行區，每公頃留苗27萬株，3次重復。試驗地是粘壤土，肥力中等，播前每公頃施農家肥15 m3，復合肥750 kg，澆足底墑水。成熟時，每區從中間4行隨機取樣20株，進行主要農藝性狀測定考種，各供試材料各性狀的調查數據見表1。試驗結果采用灰色關聯度法進行分析，研究影響谷子雜交種產量的因素及各主要農藝性狀與產量之間的關聯度。

按鄧聚龍［19］方法將上述谷子雜交種主要農藝性狀視為一個灰色系統，并將產量性狀設定為母序列X0，生育期、株高、穗長、分蘗數、支穗密度、穗重、穗粒重、穗碼數、出谷率、上部三片功能葉的葉長和葉寬及小區苗數12個性狀分別設定為比較數列X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12。將其原始序列進行無量綱化轉換得到均值化序列，然后用DPS軟件進行灰色關聯度分析，計算其關聯系數和關聯度。

2　結果與分析

2.19個谷子雜交種的主要農藝性狀分析

由表1可知：9個谷子雜交種屬中熟、中高稈類型，各性狀間變化程度不同。性狀之間變異系數最大的是分蘗數，最小的是生育期，其他依次為穗碼數、上部三片功能葉葉長、上部三片功能葉葉寬、穗粒重、株高、穗重、支穗密度、穗長、小區苗數和出谷率。為了進一步了解各性狀與產量的相互關系，對這些性狀按灰色關聯度法進行了分析。

表1　9個雜交種主要農藝性狀平均值

2.2對原始數據進行無量綱化處理

在進行灰色關聯度分析時，一般都要進行數據的無量綱化處理。先分別求出各個原始序列的平均值，再用均值去除對應序列中每個數據，便可得到新的數據列（表2），即均值化序列。計算公式不再詳細列出。

2.3灰色關聯度分析

用DPS軟件進行灰色關聯度分析，分辨系數ρ越小，分辨力越大，一般ρ的取值區間為（0,1），具體取值可視情況而定，通常取ρ=0.5。谷子雜交種產量與主要農藝性狀的灰色關聯系數見表3。

2.4主要農藝性狀與產量性狀的關聯度與關聯序

關聯系數是比較數列與參考數列在各個時刻的關聯程度值，所以它的數不止一個，而程度值過于分散不便于進行整體性比較。因此有必要將各個時刻的關聯系數集中為一個值，作為比較數列與參考數列間關聯程度的數量表示，即關聯度ri（見表4）。

表2　無量綱化處理

表3　產量與各性狀的關聯系數

表4　各性狀與產量的灰色關聯度

由表4計算結果可知，谷子雜交種產量與各性狀的關聯度大小順序依次為：生育期＞小區苗數＞穗長＞出谷率＞功能葉葉寬＞功能葉葉長＞支穗密度＞單穗粒重＞單穗重＞株高＞穗碼數＞分蘗數。依照關聯分析原則，關聯度大的數列與參考數列的關系最為密切，關聯度小的數列與參考數列關系則較遠。該分析中，生育日數與產量的關聯度最大（r=0.8319），其次為小區苗數（r=0.8226），第3為穗長（r=0.8182），第四為出谷率（r= 0.8170），第五、六為功能葉葉長和葉寬（r=0.8052和r= 0.8031）。說明谷子雜交種的生育期、小區苗數、穗長、出谷率和功能葉葉長葉寬對產量高低有重要影響。相比之下，其他農藝性狀對產量的作用較小。

2.5影響產量的3個主要農藝性狀與其他性狀的關聯矩陣

生育期、小區苗數、穗長、出谷率對產量的關聯序比較密切，也是構成谷子產量的基本性狀。這些因素又受到其他農藝性狀的影響，關聯度矩陣見表5。由表可知，對于每一個產量構成性狀來說，各個性狀的關聯序是不同的。從矩陣可看出生育期與小區苗數、穗長、出谷率和功能葉葉長相關性達到極顯著，其次為功能葉葉寬和支穗密度；小區苗數和生育期相關性達到極顯著，其次為功能葉葉寬和穗長；穗長與生育期和小區苗數相關性達到極顯著，其次為功能葉葉寬和出谷率；出谷率和生育期、株高達到極顯著，其次為功能葉葉寬和穗長；穗長等性狀與產量的關系與前人［20-22］的研究結果一致。綜合來看，株高、分蘗數、穗碼數、單穗重和單穗粒重與產量相關性不太密切，更易受栽培條件的影響，比如密度，土壤肥力等。

3　討論

灰色關聯度分析結果表明，谷子雜交種產量與生育期、分蘗數、株高、穗長、支穗密度、單穗重、單穗粒重、出谷率、穗碼數、功能葉葉長、功能葉葉寬和小區苗數的關聯度依次為：0.8319、0.5688、0.7927、0.8182、0.7891、0.7833、0.7849、0.8170、0.7601、0.8031、0.8052 和0.8266。大小順序依次為：生育期＞小區苗數＞穗長＞出谷率＞功能葉葉寬＞功能葉葉長＞支穗密度＞單穗粒重＞單穗重＞株高＞穗碼數＞分蘗數。依照關聯分析原則，關聯度大的數列與參考數列的關系最為密切，關聯度小的數列與參考數列關系則較遠。該分析中，生育期與產量的關聯度最大（r=0.8319），其次為小區苗數（r=0.8226），第三為穗長（r=0.8182），第四為出谷率（r= 0.8170），第五、六為功能葉葉長和葉寬（r=0.8052和r= 0.8031）。筆者選擇谷子雜交組合時，應把生育日數、小區苗數、穗長、出谷率和功能葉作為提升產量的主要因素考慮。

尤其最近幾年氣候比較干旱，早衰是影響谷子雜交種產量的一個重要因素，也是優質雜交種選育的一個突出難題，目前還沒有恰當的解決措施，所以生育期和功能葉保持能不能改善早衰問題應重點考慮。小區苗數就是要找到適合不同類型雜交種的最佳密度，以獲得高產。協調好生育期、穗長和功能葉與產量之間的關系，以及它們相互之間的關系，對提升谷子雜交種產量至關重要。適宜的生育期是滿足有效積溫的前提，但在特定的種植區域內對生育期又有嚴格的限制，適當增加穗長和降低植株高度，提高功能葉保持能力，防止雜交種早衰，是獲得高產的基礎，植株太高和功能葉過大則容易造成植株間葉片相互遮蔭，影響光合作用。因此，實際選擇時應加以注意，協調好源庫關系，獲得理想的產量。

谷子雜交種產量的提高還有一個關鍵就是它的密度問題［21］，合理的群體布局尤為關鍵，既要達到最佳產量的密度又能發揮個體的最佳水平，以期達到高產。本試驗中沒有對每個不同類型雜交組合進行相應的密度試驗，可能使一些組合因沒有達到最佳密度而影響其產量水平，有待進一步研究總結。

灰色關聯分析是對一個發展變化系統進行動態量化比較的一種分析方法，不同年份、地域、自然環境和品種都可能造成產量主要性狀的改變，分析結果不盡相同。因此，應用灰色關聯度分析法時對于不同環境條件和不同品種應做具體分析，采取相應的技術措施，選出適宜當地種植的優良品種。谷子雜交種選育的過程中，首先要保證所選組合品質的優良性，品質優良的谷子雜交種才能順應市場需求，尤其優質小米加工企業的需求，拓寬雜交種在生產實踐中的應用領域；其次谷子雜交種其他栽培技術條件達到最佳的情況下，最適宜的生育期和功能葉片保持能力的提高將會是產量突破的關鍵因素。

表5　谷子主要農藝性狀的關聯度矩陣

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Grey Correlative Degree Analysis and Comprehensive Evaluation of Main Agronomic Characters of Millet Hybrids

Shi Gensheng, Shi Guanyan, Yang Chengyuan, Ma Huifang, Chen Ying
（Institute of Cash Crops, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Fenyang 032200, Shanxi, China）

Abstract:Although millet hybrids had higher yield than the traditional seeds, there were still some problems in the production when hybrids were used to substitute qualified traditional seeds. Their quality and premature senility were both challenges. Based on the grey system theory, this paper used grey correlative degree analysis to study the yield of 9 samples of qualified millet hybrids and the relations among their main agronomic traits, so as to find the main factors which could solve the premature senility problem. Main agronomic traits were closely related to yield in the following order: growth duration>sprout number per acreage>ear length>grain rates>functional leaves width>functional leaves length>density of secondary ear>grain weight per ear>single ear weight>plant height>code number per ear>number of tillers. The growth duration, functional leaves length and width should be considered as the main factors which had a great effect on premature senility solution. The suitable growth duration could increase ear length and improve the retention capacity of functional leaves, which could prevent premature senility and get high yield of millet hybrids. This study provided a reference for the selection and breeding of new varieties of millet hybrids.

Key words:Millet; Hybrid; Grey Correlative Degree; Agronomic Characters

中圖分類號：S515

文獻標志碼：A論文編號：cjas15070005

基金項目：現代農業產業技術體系專項資金項目“國家谷子糜子產業技術體系汾陽綜合試驗站”（CARS-07-12.5-B5）；“十二五”國家科技支撐計劃子課題“春谷晚熟區優質高產高效栽培技術集成與示范”（2014BA07B01）；山西省農科院育種工程項目“谷子抗除草劑雜交種及富硒特優新品種選育”（11yzgc008）。

第一作者簡介：史根生，男，1969年出生，山西汾陽人，助理研究員，本科，主要從事谷子遺傳育種及果樹栽培研究。

通信地址：032200汾陽市小南關門外山西省農科院經濟作物研究所，Tel：0358-7390903，E-mail：lplfy9038@126.com。 032200汾陽市小南關門外山西省農科院經濟作物研究所，Tel：0358-3321359，E-mail：shxnkychy@126.com。

通訊作者：陳瑛，女，1933年出生，河南息縣人，研究員，本科，學士，主要從事谷子遺傳育種研究。

收稿日期：2015-07-08，修回日期：2015-09-09。