基于灰色關(guān)聯(lián)度分析法的晉北地區(qū)蕓豆品種評價

王桂梅，邢寶龍

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)高寒區(qū)作物研究所，山西 大同 037006）

蕓豆（Phaseolus vulgarisL.）學(xué)名普通菜豆，為豆科（Leguminosae）蝶形花亞科（Faboi Meae）菜豆屬（Phaseolus）一年生草本植物[1，2]。原產(chǎn)于美洲的墨西哥和阿根廷，我國于16世紀(jì)末開始引種栽培[3]，是食用豆類栽培作物之一，其籽粒營養(yǎng)成分含量豐富，含有人體必需的多種營養(yǎng)元素，其莖稈、莢殼是養(yǎng)殖業(yè)很好的飼料來源。蕓豆在出口創(chuàng)匯、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)、改善人們膳食結(jié)構(gòu)等方面有著舉足輕重的作用[4]。

針對蕓豆育種目標(biāo)，在新品種選育中對其綜合性狀進(jìn)行評價又是一個重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)方法多采用多重比較、聚類分析、通徑分析等[5]，這些方法比較繁瑣、計(jì)算量大。而灰色關(guān)聯(lián)度分析法是近年來對農(nóng)作物多性狀進(jìn)行綜合評價采用的一種有效方法[5-8]，已在大豆[9]、玉米[10]、燕麥[11]等多種作物的綜合評價中得到了應(yīng)用，本文通過對14個蕓豆新品種的8個主要經(jīng)濟(jì)及農(nóng)藝性狀進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析,以期為蕓豆新品種的選育提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

本試驗(yàn)于2019年—2020年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)高寒區(qū)作物研究所毛皂試驗(yàn)基地進(jìn)行，試驗(yàn)地肥力中等，土質(zhì)為黏壤土，前茬作物為玉米，本試驗(yàn)的研究對象為蕓豆品種聯(lián)合鑒定試驗(yàn)的14個參試品種。

表1 參試品種及供種單位Tab.1 The variety and supplier

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，小區(qū)面積10 m2，4行區(qū)，株距30 cm，行距40 cm，每小區(qū)留苗180株，每行留苗45株，折合留苗18×104株/hm2。成熟后，在每個小區(qū)選取10株樣本，進(jìn)行株高、主莖節(jié)數(shù)、主莖分枝數(shù)、單株莢數(shù)、莢長、莢粒數(shù)、百粒質(zhì)量測定。

收獲后每個小區(qū)單獨(dú)稱質(zhì)量計(jì)產(chǎn)并計(jì)算生育日數(shù)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)均為各性狀的兩年試驗(yàn)的平均值。

1.3 分析方法

各品種的綜合評價主要根據(jù)鄧聚龍灰色系統(tǒng)理論原理進(jìn)行分析[12，13]，將14個蕓豆品種的8個農(nóng)藝性狀視為一個灰色系統(tǒng)[14，15]，每一個供試材料視為該系統(tǒng)的一個變量，其中產(chǎn)量設(shè)為參考數(shù)列x0，8個性狀設(shè)為比較數(shù)列[16]為xi，i=1，2，…8，x1（生育期）、x2（株高）、x3（主莖節(jié)數(shù)）、x4（主莖分枝數(shù)）、x5（單株莢數(shù)）、x6（莢長）、x7（莢粒數(shù)）、x8（百粒質(zhì)量）。

1.4 計(jì)算方法

關(guān)聯(lián)度系數(shù)：

λ——分辨系數(shù)，取值范圍在[0，1]之間，此處取λ=0.5。等權(quán)關(guān)聯(lián)度：

式中：N——樣本數(shù)（即數(shù)據(jù)個數(shù)）。

權(quán)重系數(shù)：

加權(quán)關(guān)聯(lián)度：

2 結(jié)果與分析

2.1 各農(nóng)藝性狀變異系數(shù)分析

蕓豆各參試材料農(nóng)藝性狀的平均值列于表2。

表2 不同品種各農(nóng)藝性狀平均值Tab.2 The average values of agronomic characters of different varieties

由表2可見，8個農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)為3.8%～48.0%，其中主莖節(jié)數(shù)、百粒質(zhì)量和單株莢數(shù)變幅較大，分別為48.0%、40.1%和35.7%。說明這3個性狀的變異程度大，選擇空間大。而其他性狀的變異程度相對較小，選擇范圍窄。

2.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

由于各性狀考察指標(biāo)的量綱不一致，需要對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化處理，使之標(biāo)準(zhǔn)化[16，17]，結(jié)果見表3。

表3 不同品種數(shù)據(jù)的無綱量化處理Tab.3 The dimensionless quantitative processing of data of different varieties

2.3 灰色關(guān)聯(lián)度的計(jì)算

灰色關(guān)聯(lián)度的計(jì)算通過表2數(shù)據(jù)求母序列{x0}與子序列{xi}的絕對差值見表4。

表4 各主要性狀與產(chǎn)量的的絕對差值Tab.4 The absolute difference between main characters and yield

二級最小差為0.007 15，二級最大差為2.480 90，取λ=0.5，將二級最小差值分別代入公式（1），即可得到產(chǎn)量與各性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)ξi（k），結(jié)果見表5。

2.4 關(guān)聯(lián)度的計(jì)算及排序

由公式（2）和（3）計(jì)算出各農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)度和權(quán)重系數(shù)，結(jié)果見表6。

把表5中的各關(guān)聯(lián)系數(shù)代入公式2，即可得到等權(quán)關(guān)聯(lián)度，將權(quán)重系數(shù)代入公式4即可得到加權(quán)關(guān)聯(lián)度結(jié)果見表7。

表5 不同性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)系數(shù)Tab.5 The correlation coefficient between different characters and yield

表7 各品種（系）與參考品種的關(guān)聯(lián)度及排序Tab.7 The correlation and ranking of various varieties and reference varieties

由表6可知，蕓豆不同品種的產(chǎn)量愈各性狀的關(guān)聯(lián)度大小為：單株莢數(shù)＞主莖分枝＞莢粒數(shù)＞百粒質(zhì)量＞主莖節(jié)數(shù)＞株高＞生育期＞莢長。由表7可知，蕓豆不同品種的等權(quán)關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度的排序基本一致[18]。這與閆峰等的研究結(jié)果相一致，根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析的原則，關(guān)聯(lián)度大，表明參試品種（系）與參考品種的關(guān)聯(lián)程度高，綜合性狀表現(xiàn)優(yōu)，反之，綜合性狀就差[17，19-22]。等權(quán)關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度都是最高的品種是畢蕓19-2，說明其綜合性狀表現(xiàn)最好，排在第二的是ZYD19-03，這兩個品種適宜在晉北地區(qū)推廣種植。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，蕓豆不同品種的產(chǎn)量愈各性狀的關(guān)聯(lián)度大小為：單株莢數(shù)＞主莖分枝＞莢粒數(shù)＞百粒質(zhì)量＞主莖節(jié)數(shù)＞株高＞生育期＞莢長。說明單株莢數(shù)、主莖分枝和莢粒數(shù)這幾個性狀對小區(qū)產(chǎn)量比其他性狀的影響要大，在品種選育過程中占有主導(dǎo)地位，同時，兼顧各性狀間的協(xié)調(diào)作用，充分挖掘蕓豆產(chǎn)量水平[23]。在本研究中等權(quán)關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度排在前三位的是畢蕓19-2、ZYD19-03和畢蕓19-1，充分說明這3個品種綜合性狀表現(xiàn)最好，適宜在山西北部地區(qū)種植。

灰色關(guān)聯(lián)度分析法是一種簡便快捷，客觀全面的的分析方法，能夠?qū)ψ魑锏膬?yōu)劣進(jìn)行綜合評判。運(yùn)用該分析法時要根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，合理構(gòu)造參考數(shù)列及各性狀權(quán)重系數(shù)[24]，科學(xué)地應(yīng)用灰色分析法，從而更加全面、客觀的進(jìn)行新品種分析，為新品種的選育提供可靠的理論支撐。