基于典型相關分析的烤煙粵煙97農藝性狀與產量產值

王發勇，袁清華，羅靜，解雯宇，張金霖，鄧世媛，陳建軍*

(1.華南農業大學 煙草研究室，廣東 廣州 510642； 2.紅云紅河集團紅河卷煙廠,云南 彌勒 652399； 3.廣東省農業科學院 作物研究所，廣東 廣州 510640； 4.廣東煙草韶關市有限公司，廣東 韶關 512400；5.云南省煙草公司紅河州公司，云南 彌勒 652399； 6.廣東煙草清遠市有限公司，廣東 清遠 511515)

作物多種農藝性狀互相綜合作用形成了相應的產量與產值。在實際煙葉生產中，經濟效益好的煙葉，其感官質量與內在質量較優、烤后煙葉內部化學成分協調，工業可用性強[1]。煙葉未收獲調制前，產量與產值難以直接估算。為此，提出一種根據烤煙綜合最優的外觀形態以間接判斷產量與產值的方法顯得尤為重要。典型相關分析(canonical correlation analysis，簡稱CCA)是借助主成分分析降維的思想，同時對因子分析進一步延伸，研究兩組變量是否存在相關關系，在保留原來變量信息的前提下分別對兩組變量提取主成分，且使得兩組變量提取的主成分之間的相關程度達到最大，從而達到有效地提取兩組變量相關信息的目的[2-4]。選取粵北煙區各點烤煙成熟期的主要農藝性狀與產量、產值進行典型相關分析，以探明烤煙成熟期主要農藝性狀與產量、產值的關系，為大田優質煙葉栽培目標提供外觀形態依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗數據采集于粵北煙區，古市、湖口、黃坑、水口四個鄉鎮。選擇當地主栽品種粵煙97，生態條件相對一致。土壤主要包括紫色土、沙泥土與牛肝土，共隨機選取21塊煙田(地)，采取三點對角線取樣法選取調查株，共計63個調查點。

1.2 方法與指標

煙株成熟期按照YC/T 142—2010標準進行農藝性狀測量與數據收集，田間調查采取三點對角線取樣法選取調查株，每個點調查5株，每塊田調查株數共15株，取其平均值。煙葉烘烤調制后進行產量與產值的測定。其中選擇調查煙田(地)數量為21塊。農藝性狀指標：X1(有效葉數)、X2(株高)、X3(莖圍)、X4(節距)、X5(最大葉長)、X6(最大葉寬)、X7(最大葉面積)、X8(單株葉面積)、X9(葉面積系數)；經濟性狀指標：Y1(產量)、Y2(產值)。嚴格確定葉位，上部葉采用第14～17片，中部葉采用第8～11片，下部葉采用第4～6片，可根據煙株生長狀況進行適當調整(表1)。

1.3 統計分析方法

利用Excel 2013進行數據錄入與均值計算，應用SPSS20.0(Statistical Product and Service Solutions)進行典型相關分析。

2 結果與分析

2.1 成熟期各農藝性狀的關系

由表1～2可知，有效葉數與節距的相關系數最小，其次是最大葉寬和株高，而與單株葉面積的相關系數最大；株高與葉面積系數的相關系數最大，節距次之；莖圍與最大葉長、最大葉面積和單株葉面積的相關系數均在0.9以上，與節距的相關系數最??；節距與其他農藝性狀間的相關系數均較小，其中與最大葉長表現為最??；最大葉長與最大葉面積的相關系數最大，與最大葉寬相關系數最小；最大葉寬與最大葉面積的相關系數最大；而最大葉面積與單株葉面積相關系數達最大。

表1 成熟期各調查點的農藝性狀

表2 成熟期各農藝性狀相關系數

2.2 成熟期煙株主要農藝性狀與產量、產值的相關關系

由表3可知，成熟期煙株各農藝性狀間與產量、產值存在相關聯系。各農藝性狀與產量相關系數由大到小依次為株高>葉面積系數>最大葉寬>節距>最大葉面積>莖圍>單株葉面積>最大葉長>有效葉數；農藝性狀與產值相關系數由大到小順序為節距>株高>葉面積系數>最大葉寬>最大葉面積>莖圍>單株葉面積>最大葉長>有效葉數。

2.3 烤煙各典型變量間典型相關分析

由于變量間的交互作用，表2、3表現出的簡單相關系數矩陣不能真正反映兩組變量間的實質聯系，僅作為參考。由表4分析可知，第一對典型相關系數為0.993，第二對典型相關系數為0.829，

表3 農藝性狀與產量、產值相關系數

大于兩組變量中的任何一個相關系數(表3)，說明綜合典型相關分析效果最優。且對第一、二對典型相關系數進行顯著性檢驗可知，第一對典型相關系數有極顯著意義(P=0.000<0.01)，第二對典型相關系數有顯著意義(P=0.038<0.05)。

表4 烤煙各典型變量間典型相關系數

注：P<0.01為極顯著，P<0.05為顯著。

由表5可得，第1對典型變量為：

U1=-0.845X1+1.746X2-0.324X3-1.179X4+0.681X5-0.283X6+0.951X7-2.795X8+2.415X9；

(1)

表5 典型變量標準化系數

V1=0.930Y1+0.074Y2。

(2)

第2對典型變量為：

U2=1.123X1-1.421X2+1.250X3+1.307X4-4.017X5-0.849X6+3.360X7-0.942X8+0.200X9；

(3)

V2=-0.269Y1+2.847Y2。

(4)

典型變量中各變量權重大小表示對典型性狀值影響的重要程度，從有極顯著統計意義的第一對典型變量的構成(式1、2)可以看出，U1中以單株葉面積、葉面積系數、株高的系數較高，V1以產量系數最大，說明對烤煙產量影響較大的農藝性狀為單株葉面積、葉面積系數與株高，而莖圍、節距、最大葉長、最大葉寬、最大葉面積以及有效葉數對烤煙產量的關聯很小。從有顯著統計意義的第二對典型變量構成(式2、3)可以看出，U2中最大葉長與最大葉面積的系數較高，V2以產值系數最大，說明對烤煙產值影響較大的農藝性狀為最大葉長與最大葉面積，而有效葉數、株高、莖圍、節距、最大葉寬、單株葉面積以及葉面積系數對烤煙產值的關聯很小。

3 小結與討論

烤煙進入生理成熟期后，不同部位煙葉葉片停止縱向加長和橫向加寬，植株葉面積基本定型，田間各農藝性狀變化從緩慢到停止；內部代謝活動轉變為分解代謝為主，積累為輔[5-6]。因此，選擇煙株圓頂時的農藝性狀進行相關分析來間接揭示烤煙產量、產值的方法可行。從農藝性狀篩選的角度上看，Lalitha等[6]研究發現，與產量呈較大正相關的農藝性狀有株高、葉數和葉長。肖炳光等[7]研究烤煙主要農藝性狀對產量的遺傳貢獻率的影響，認為株高和腰葉長可以作為揭示產量的間接指標；徐興陽等[8]應用灰色關聯度分析進行烤煙產值、產量與田間主要農藝性狀的影響研究，發現與產量聯系最為密切的農藝性狀為最大腰葉長、株高和節距，而與產值聯系最為緊密的農藝性狀是最大腰葉長和株高；研究發現，留葉數效應對云煙97經濟性狀的影響較大，而密度和互作效應較小[9]。上述各研究報道結果不盡相同，這是因為選擇烤煙試驗地區、生態條件、主栽品種等條件的不同而造成的。但僅從田間農藝性狀的角度看，上述報道一致認為株高、葉長等對烤煙產量有著較高的相關性，這與本研究的結論具一致性。

應用典型性相關分析法對烤煙成熟期各農藝性狀與產量、產值的對應關系進行分析可知，在粵北煙區，與產量關系最為密切的農藝性狀有株高、單株葉面積和葉面積系數；與產值關系最為密切的農藝性狀有最大葉長、最大葉面積。為此，在粵北煙區進行優質煙葉生產時，采取的栽培措施應該以上述烤煙主要農藝性狀的建成為目標。