16個(gè)胡麻品種生產(chǎn)性能的綜合評價(jià)

王利琴，楊建春，張永福

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高寒區(qū)作物研究所，山西大同037008）

胡麻（Linum usitatissimumL.），即油用亞麻，是我國北方一種重要的油料作物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國胡麻種植面積近70萬hm2，主要分布于甘肅、河北、山西、內(nèi)蒙古、寧夏等省（區(qū)）[1-2]。由于胡麻具有較強(qiáng)的抗旱性、耐寒性、適應(yīng)性等特性，在北方油料生產(chǎn)中具有舉足輕重的作用[3]。在北方地區(qū)，由于雨水條件的限制，干旱是影響農(nóng)作物生長和產(chǎn)量提升最重要的環(huán)境因素[4-5]，特別是在受自然降水影響極大的生產(chǎn)區(qū)域，胡麻產(chǎn)量和品質(zhì)的提升只有通過培育和應(yīng)用抗旱性和適應(yīng)性最強(qiáng)的品種來實(shí)現(xiàn)[6]。然而，不同胡麻品種在不同生態(tài)區(qū)的適應(yīng)性不同，若未經(jīng)適應(yīng)性鑒定和綜合生產(chǎn)性能評價(jià)，大面積推廣種植則會(huì)帶來不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。此外，在實(shí)際生產(chǎn)中只有綜合性狀優(yōu)異的品種才最適宜推廣與利用，因此，有效篩選和綜合評價(jià)胡麻種質(zhì)資源成為胡麻產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的首要條件[7]。

胡麻作為我國傳統(tǒng)的油料作物，其適應(yīng)性是由多種因素共同作用的結(jié)果，故在其種質(zhì)資源的生產(chǎn)性能鑒定中，需要對各個(gè)階段或不同時(shí)期的形態(tài)性狀、產(chǎn)量、生理生化等指標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià)[8]。灰色系統(tǒng)理論在農(nóng)作物生產(chǎn)評價(jià)方面已有廣泛應(yīng)用，其克服了依靠單一性狀（如產(chǎn)量）評價(jià)品種的弊端[7]。例如，王鈞等[9]基于灰色關(guān)聯(lián)度分析了不同生育階段溫度與旱地春小麥產(chǎn)量間的關(guān)聯(lián)性，確定影響旱地春小麥產(chǎn)量的關(guān)鍵生育階段；張光雨等[10]應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度理論方法對9個(gè)燕麥品種的產(chǎn)量與營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，得出青海444、青燕1號(hào)和阿壩燕麥較其他燕麥品種更適宜在青海地區(qū)種植推廣。

在晉北干旱半干旱生態(tài)區(qū)域的胡麻研究中，多數(shù)研究側(cè)重于以胡麻種質(zhì)資源的某種農(nóng)藝性狀或者生理生化指標(biāo)進(jìn)行單獨(dú)分析[11-13]，而針對胡麻種質(zhì)資源引種過程中采用綜合評價(jià)評判的研究較少。

本研究以胡麻主要分布區(qū)域內(nèi)的16個(gè)育成品種為試驗(yàn)材料，在測定胡麻的多個(gè)農(nóng)藝性狀與生理生化性狀基礎(chǔ)上，采用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法對選取的國內(nèi)外16個(gè)胡麻品種的生產(chǎn)性能進(jìn)行綜合評價(jià)，以期為胡麻抗旱育種及品種推廣提供參考，并尋找出胡麻種質(zhì)資源評價(jià)中可借鑒的性狀指標(biāo)和可信的評價(jià)體系。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高寒區(qū)作物研究所毛皂試驗(yàn)基地進(jìn)行，海拔1 040 m，北緯39°03′～40°44′，東經(jīng) 112°34′～114°34′，為中溫帶干旱半干旱區(qū)。試驗(yàn)基地土壤類型為輕壤偏沙，耕種層pH值8.46，土壤有機(jī)質(zhì)14.65 g/kg。2018—2019年試驗(yàn)期間氣溫及降水資料如表1所示。

表1 試驗(yàn)點(diǎn)2018—2019年（5—9月）氣象資料

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為16份目前國內(nèi)外胡麻主要種植區(qū)大面積應(yīng)用的育成品種（表2）。

表2 參試胡麻品種和來源

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)分別于2018、2019年連續(xù)2a進(jìn)行，采用隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積25 m2（5 m×5 m）。試驗(yàn)于每年5月7日開始種植，人工開溝撒播，種植密度為960萬粒/hm2，行距20 cm，各小區(qū)間間隔1 m。播種前施入磷酸二氫銨120 kg/hm2、尿素250 kg/hm2，且在全生育期內(nèi)不進(jìn)行人工灌溉，其余田間管理措施按當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。收獲時(shí)間分別是2018年8月30日和2019年9月2日，收獲后測定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

1.4.1 植株形態(tài)特征的測定 胡麻成熟后，每小區(qū)取樣20株，測定株高、單株果數(shù)、單株粒質(zhì)量、單株稈質(zhì)量、千粒質(zhì)量、單株粒數(shù)等性狀，求其平均值，全區(qū)收獲統(tǒng)計(jì)小區(qū)產(chǎn)量。

1.4.2 品質(zhì)參數(shù)的測定 胡麻收獲后，測定各品種的粗脂肪含量、木酚素含量、棕櫚酸含量、硬脂酸、亞油酸含量、含油率和亞麻酸含量[11-15]。

1.5 研究方法

1.5.1 灰色關(guān)聯(lián)度分析的評價(jià)指標(biāo)體系的建立本研究基于灰色系統(tǒng)關(guān)聯(lián)度理論的權(quán)重決策法，選擇株高、單株果數(shù)、單株粒質(zhì)量、單株稈質(zhì)量、千粒質(zhì)量、單株粒數(shù)、產(chǎn)量、粗脂肪含量、木酚素含量、棕櫚酸含量、硬脂酸、亞油酸含量、亞麻酸含量、含油率等14項(xiàng)指標(biāo)作為作物生產(chǎn)性能評價(jià)指標(biāo)，將以上各指標(biāo)2018、2019年2 a的平均值進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建胡麻種質(zhì)資源抗旱綜合評價(jià)模型。

1.5.2 評價(jià)模型的構(gòu)建

1.5.2.1 等權(quán)關(guān)聯(lián)度 根據(jù)胡麻種質(zhì)資源田間生產(chǎn)的變化特點(diǎn)，假定本地區(qū)存在一個(gè)理想的胡麻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)生產(chǎn)模式，以該模式的各項(xiàng)指標(biāo)（包括形態(tài)、品質(zhì)等指標(biāo)）作為參考模式。以參考品種的生產(chǎn)性能為參考模式，其他參試品種的生產(chǎn)性能各指標(biāo)為比較模式。

假設(shè)參考數(shù)列為X0，比較數(shù)列為Xi，且i＝ 1，2，3，…，n，且X0＝｛X0（1），X0（2），X0（3），…，X0（n）｝，Xi＝｛Xi（1），Xi（2），Xi（3），…，Xi（n）｝，計(jì)算各個(gè)參比因子的灰色關(guān)聯(lián)度系數(shù)ξi（k）。

式中，ξi（k）為X0與Xi在第k點(diǎn)的關(guān)聯(lián)度系數(shù)[7]為絕對差值；ρ為分辨系數(shù)，本研究中ρ取值為0.5。

1.5.2.2 判斷指標(biāo)權(quán)重 本研究運(yùn)用層次分析法確定各評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，構(gòu)建判斷矩陣，并確定所選定的各評價(jià)指標(biāo)對生產(chǎn)性能影響的權(quán)重Wi。

式中，Ri為等權(quán)關(guān)聯(lián)度。

1.5.2.3 加權(quán)關(guān)聯(lián)度 根據(jù)不同參試胡麻種質(zhì)資源各指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)和權(quán)重，計(jì)算不同參試品種生產(chǎn)性能的加權(quán)關(guān)聯(lián)度R′i。

式中，為加權(quán)關(guān)聯(lián)度，N為參試指標(biāo)總數(shù)，N＝14。

1.6 數(shù)據(jù)處理

本研究其他數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2013和SPSS23.0軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)品種和供試品種的各項(xiàng)性狀統(tǒng)計(jì)

依據(jù)灰色系統(tǒng)關(guān)聯(lián)度理論，將16個(gè)參試胡麻品種的14個(gè)性狀視為一個(gè)整體，對采用的株高、單株果數(shù)、單株粒質(zhì)量、單株稈質(zhì)量、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量、單株粒數(shù)、粗脂肪含量、木酚素含量、棕櫚酸含量、硬脂酸、亞油酸含量、亞麻酸含量、含油率等14項(xiàng)指標(biāo)，均選擇其最大值，構(gòu)成最優(yōu)指標(biāo)集，即最優(yōu)指標(biāo)集為：X（k）＝｛83.93，102.87，0.21，0.59，5.90，16.40，423.00，45.21，7.23，8.01，10.10，27.69，49.80，42.90｝。本研究采用均值法對原始數(shù)據(jù)（表3）進(jìn)行無量綱化處理，以保證各性狀因素具有等效性和同序性。

表3 胡麻標(biāo)準(zhǔn)品種和供試品種的各項(xiàng)性狀統(tǒng)計(jì)

2.2 計(jì)算各性狀的關(guān)聯(lián)度系數(shù)

以參考模式的各性狀值構(gòu)成參考數(shù)列X0（k）＝｛X0（1），X0（2），X0（3），…，X0（m）｝，參試品種的各性狀值構(gòu)成比較數(shù)列Xi（k）＝｛Xi（1），Xi（2），Xi（3），…，Xi（m）｝，其中，k＝1，2，3，…，14，14是品種的性狀數(shù)，i＝1，2，3，…，16，16 是參試作物品種的個(gè)數(shù)。計(jì)算二級最小差二級最大差利用公式（1）分別計(jì)算出各品種各性狀的關(guān)聯(lián)度系數(shù)（表4）。

2.3 計(jì)算權(quán)重和加權(quán)關(guān)聯(lián)度

由于供試品種與標(biāo)準(zhǔn)品種各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度系數(shù)較多，信息分布較分散，為此，需要將16個(gè)參試品種的14個(gè)性狀指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度系數(shù)集中為一個(gè)值，即關(guān)聯(lián)度。由于反映參試作物各性狀特征值的重要性并不等同，需根據(jù)其重要程度給予不同的權(quán)重系數(shù)（Wi）[7]。因此，在研究中采用了判斷矩陣法，并以公式（3）計(jì)算出各指標(biāo)對應(yīng)的具體權(quán)值，賦予16個(gè)品種的14個(gè)性狀指標(biāo)不同權(quán)重（表5）。分析結(jié)果表明，各指標(biāo)在評價(jià)系統(tǒng)中所占的權(quán)重順序?yàn)椋簡沃炅?shù)＞產(chǎn)量＞亞麻酸含量＞含油率＞硬脂酸＞千粒質(zhì)量＞株高＞亞油酸含量＞木酚素含量＞粗脂肪含量＞單株稈質(zhì)量＞棕櫚酸含量＞單株果數(shù)＞單株粒質(zhì)量。

表4 供試胡麻品種主要性狀的關(guān)聯(lián)度系數(shù)

表5 主要性狀指標(biāo)的權(quán)重值

根據(jù)權(quán)重可建立胡麻種質(zhì)資源的綜合模型為：

根據(jù)加權(quán)關(guān)聯(lián)度（R′）公式，計(jì)算各品種的加權(quán)關(guān)聯(lián)度值（表 6）。

表6 供試胡麻品種的加權(quán)關(guān)聯(lián)度

根據(jù)加權(quán)關(guān)聯(lián)度分析原則，關(guān)聯(lián)度越大，表明該品種與最優(yōu)指標(biāo)集的相似程度越高，反之則差異大[7]。由表6可知，按加權(quán)關(guān)聯(lián)度值大小排序，綜合表現(xiàn)排名前5名的胡麻品種分別為同亞白1號(hào)、隴亞雜1號(hào)、輪選2號(hào)、NORLIN和寧亞14號(hào)；而綜合表現(xiàn)較差的5個(gè)胡麻品種依次為US1662、繁峙胡麻、US2921、定亞23號(hào)和晉亞11號(hào)。

3 結(jié)論與討論

采用灰色系統(tǒng)理論對不同胡麻品種進(jìn)行評價(jià)，能夠較全面地反映某個(gè)品種的綜合生產(chǎn)性能優(yōu)劣，其結(jié)果是較為合理可信的。其中，同亞白1號(hào)的加權(quán)關(guān)聯(lián)度值最高，排名第1，綜合生產(chǎn)性能表現(xiàn)最好，與大田表型觀察結(jié)果基本相一致，適宜在晉北地區(qū)大面積推廣；而US1662、繁峙胡麻、晉亞11號(hào)、US2921和定亞23號(hào)等5個(gè)品種的加權(quán)關(guān)聯(lián)度值均較低，而使其綜合排名較低，需在田間進(jìn)一步觀察和鑒定。

干旱半干旱區(qū)胡麻品種的綜合生產(chǎn)性能可用株高、單株果數(shù)、單株粒質(zhì)量、單株稈質(zhì)量、千粒質(zhì)量、單株粒數(shù)、產(chǎn)量、粗脂肪含量、木酚素含量、棕櫚酸含量、硬脂酸、亞油酸含量、亞麻酸含量、含油率等指標(biāo)來評估。其中，亞麻酸含量和含油率是反映胡麻品質(zhì)最具代表性的指標(biāo)[16-17]；產(chǎn)量和株高則代表了該品種的生物產(chǎn)量。根據(jù)權(quán)重比較可知，單株粒數(shù)和產(chǎn)量指標(biāo)的權(quán)重值分別排列第1和第2，說明本區(qū)域生產(chǎn)中，單株籽粒數(shù)是影響胡麻生產(chǎn)能力的最重要因素；亞麻酸含量、含油率指標(biāo)的權(quán)重值次之，這正與胡麻作為油料作物的生產(chǎn)特性相呼應(yīng)。因此，在晉北干旱半干旱地區(qū)今后胡麻引種工作中，應(yīng)把單株粒數(shù)、產(chǎn)量、亞麻酸含量、含油率等4項(xiàng)作為最基礎(chǔ)的鑒定指標(biāo)加以考慮，從而篩選并培育出適合不同利用方向的優(yōu)良胡麻品種。

在利用灰色關(guān)聯(lián)度分析過程中，要盡量選取能夠代表環(huán)境特點(diǎn)、生長特點(diǎn)和生產(chǎn)實(shí)際的代表性性狀作為綜合評價(jià)的因子[18-20]，并結(jié)合相關(guān)科技文獻(xiàn)來賦予參評性狀客觀、科學(xué)、合理的權(quán)重，進(jìn)而構(gòu)建可信的模型[9]。

在晉北干旱半干旱地區(qū)，通過應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法對引種的16個(gè)胡麻品種進(jìn)行綜合評價(jià)，認(rèn)為在該區(qū)域綜合生產(chǎn)性能表現(xiàn)最好的品種是同亞白1號(hào)、隴亞雜1號(hào)、輪選2號(hào)、NORLIN和寧亞14號(hào)；綜合生產(chǎn)性能表現(xiàn)最差的品種是US1662、繁峙胡麻、US2921、定亞23號(hào)、晉亞11號(hào)，還需要進(jìn)一步的觀察和試驗(yàn)。