基于灰色关联分析的小黑麦农艺性状的相关性研究

基于灰色关联分析的小黑麦农艺性状的相关性研究

农业和畜牧业的交叉带分布在我国13个省、234个县，总面积为81.35万平方公里。它的经济发展对中国的农业发展具有重要影响。由于自然条件恶劣,长期以来,农牧交错地带及周边地区生产条件和农业发展落后,适宜当地生态环境的作物品种缺乏是当地农牧民从事和发展种植业和养殖业过程中存在的主要难题之一,因此培育或引进高产、稳产、适应性强的作物品种成为当地亟待解决的关键问题。小黑麦(Triticale)由于其对不良环境的特殊适应性以及营养品质高、可粮饲兼用等特点,成为农业结构调整和农业效率提高的优势作物。自20世纪70年代引入以来,小黑麦在中国的种植面积已达2.67万公顷,并已培育出八倍体冬性和春性品种,不论是籽粒产量还是生物产量都比小麦高,但适宜农牧交错地带种植的小黑麦品种比较少。因此,选育适宜农牧交错地带的小黑麦对于该区域的发展具有重要意义。以往有关小黑麦各种性状的探索较多,张彩霞等研究了六倍体小黑麦T型细胞质雄性不育系的杂种优势与配合力;程治军等研究了R组矮秆基因和农林10号小麦矮秆基因对小黑麦的降秆作用;朱玉国等研究了追氮量对小黑麦再生草生长和草产量的影响;孙敏等对小黑麦、黑麦与普通小麦粮用和饲用价值作了比较;对小黑麦优良特性和生态适应性方面的研究也比较集中[7~9]。但对农牧交错地带特殊生态环境下小黑麦良种选育和改良方面的研究还较少,特别是小黑麦籽粒产量、生物产量与农艺性状之间关系的研究还鲜有报道。因此,研究小黑麦在特定生态条件下产量与农艺性状之间的关系,探讨影响当地小黑麦籽粒产量和生物产量的主次农艺性状,弄清各因素对产量贡献的主次关系,明确高产育种主攻方向,对农牧交错地带乃至周边地区小黑麦新品种的选育及其品种改良都具有重要意义。灰色关联系统自创立以来,已在小麦、玉米和水稻品种的综合评价等方面得到了应用,并且取得了与实践相一致的结果[11~13]。而应用该方法评价小黑麦农艺性状和产量关系的研究还未见报道。为此,本研究应用该分析方法,对27个小黑麦品种(系)籽粒产量和生物产量与其它农艺性状之间的关联度进行了分析,明确了产量构成因素对籽粒产量和生物产量贡献的大小,以期为农牧交错地带小黑麦的选育和改良提供理论依据,同时进一步扩大灰色关联度分析法在小黑麦评判上的应用。1材料和方法1.1小鉴27个小黑麦品种(系)为1513、1519、1507、1509、1525、小品18-1535、小鉴17、小品26-1547、SWT、小鉴2-1528、小鉴13、小鉴5、84B-136、小品3-1517、83B-91、小鉴7、小鉴12、小品15-1517、鉴B-12、小品33-1528、1533、优鉴26、1547、小鉴19、小鉴18、小鉴8、15-3-106。1.2试验设计试验于甘肃省天祝县华藏寺镇水泉组进行。该区属农牧交错地带,海拔2400m,年均气温-0.2~4℃,年降雨量285mm,≥5℃有效积温为1081~2287℃,相对无霜期130天,有灌溉条件。试验采用随机区组设计,3次重复,小区面积14m2(7m×2m)。每小区10行,按每公顷600万基本苗下种。人工开沟播种,周围设1m宽的保护行。生育期间中耕锄草,记载和测定有关农艺和生理指标,成熟后各小区随机取20株考种,各小区单打单收计实产。1.3性状分析结果按灰色系统理论要求,将27个小黑麦品种(系)的产量及其它6个性状视为一个整体,在分析各性状对产量的影响时,分别以籽粒产量和生物产量为参考数列,记作X0,各分析性状———穗粒重、单位面积穗数、千粒重、小穗数、穗长和株高分别为比较数列X1、X2、X3、X4、X5、X6。先将原始数据标准化,然后求出X0与Xi各对应点的绝对差值:计算灰关联系数和灰关联度(ri),灰关联系数计算公式为:灰关联度计算公式为:2结果与分析2.1农艺性状的变异系数将各品种(系)各性状实测平均值列于表1,各性状差异的统计结果列于表2。可以看出,除千粒重外,各性状的变异系数都大于5%,表明品种(系)之间的籽粒产量、生物产量和农艺性状存在差异,特别是籽粒产量和生物产量,变异系数分别为13.35%和18.22%,具有较大的增加潜力。说明该群体是分析籽粒产量和生物产量的理想群体。2.2小黑麦各性状的灰关联序由表3可见,小黑麦各性状对籽粒产量的灰关联序为:千粒重>穗粒重>单位面积穗数>小穗数>株高>穗长。表明千粒重、穗粒重、单位面积穗数对籽粒产量提高的贡献较大,而株高和穗长对籽粒产量提高的作用相对较小。小黑麦各性状对生物产量的灰关联序为:穗粒重>单位面积穗数>株高>千粒重>穗长>小穗数。表明在本试验生态区除生育期短、低温和干旱等自然因素之外,穗粒重、单位面积穗数和株高是对小黑麦生物产量影响最重要的因素,而穗长和小穗数对小黑麦生物产量的影响相对较小。3选择品种的重要性3.1本试验结果表明:在农牧交错地带,千粒重是限制小黑麦籽粒产量提高的主要因子,其次为穗粒重和单位面积穗数。以往研究也表明,育种中千粒重遗传力最高,宜早代选择易形成高千粒重的后代群。小黑麦种植区无霜期短,生育后期灌浆不充足导致籽粒皱缩、饱满度差,进而千粒重较低,因此,此生态区小黑麦高籽粒产量育种的主攻方向为:在合理的单位面积穗数条件下选择千粒重较大的后代,同时加强对穗粒数的选择,适时早播、适度延长小黑麦灌浆期,可以充分发挥千粒重大幅增加的潜力。该生态区小黑麦高生物产量育种的主攻方向为:在合理单位面积穗数前提下,加强对穗粒重、株高的选择,对穗长、小穗数的要求则可以适当放宽。这与Fossati在矮秆小黑麦中的研究结果有所差异。此外,穗粒重和单位面积穗数对籽粒产量和生物产量的关联度都相对较高,表明,河西农牧交错地带单位面积穗数和穗粒重对籽粒产量和生物产量的贡献均较大。因此,在合理单位面积穗数的前提下,选择穗粒重较大的品种,有助于实现该区小黑麦籽粒产量和生物产量的同步提高。3.2灰色关联分析法克服了以往多元回归法、遗传距离分析法、主成份分析法、相关和通径分析法等需要大量样本和典型概率分布的局限性,将