孔凡信，劉 志，肖繼兵

（遼寧省旱地農(nóng)林研究所，遼寧朝陽122000）

0 引言

高粱是全球第5大作物，其具有的抗旱、耐澇、抗鹽堿、耐貧瘠、耐高溫等特點(diǎn)使其在平原、山丘、澇洼、鹽堿地均可種植[1]。在中國，高粱是傳統(tǒng)釀酒、釀醋產(chǎn)業(yè)的主要原料，85%以上的高粱用于釀造[2]。高粱是遼西地區(qū)主要雜糧作物之一，常年播種面積約8萬hm2，占遼寧省高粱播種面積80%。目前，遼西地區(qū)釀造高粱生產(chǎn)應(yīng)用的品種混雜多樣，且植株比較高大（平均株高170 cm以上），不利于機(jī)械化收獲作業(yè)[3]，因此引進(jìn)篩選及評(píng)價(jià)適宜機(jī)械化生產(chǎn)的釀造高粱品種，對(duì)推動(dòng)高粱產(chǎn)業(yè)在遼西地區(qū)的健康發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

傳統(tǒng)的品種評(píng)價(jià)主要采用對(duì)產(chǎn)量數(shù)據(jù)和與產(chǎn)量有關(guān)的其他性狀（如株高、穗長、粒重等）單獨(dú)進(jìn)行方差分析、回歸分析等，致使分析結(jié)果相互獨(dú)立，對(duì)品種優(yōu)劣的評(píng)價(jià)不夠全面，而灰色系統(tǒng)理論中的關(guān)聯(lián)度分析方法則克服了這種局限性?；疑P(guān)聯(lián)度分析是一種將灰色系統(tǒng)中各個(gè)要素進(jìn)行綜合描述和量化的評(píng)價(jià)方法，可以將產(chǎn)量和其它性狀綜合起來，客觀地、定量地評(píng)定參試品種，其特點(diǎn)是能對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵要素進(jìn)行全面的、客觀的評(píng)價(jià)，而且不會(huì)由于某一個(gè)或某幾個(gè)性狀表現(xiàn)優(yōu)良進(jìn)而認(rèn)可該品種，近年來廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物品種綜合評(píng)價(jià)方面[4-9]。在高粱品種綜合評(píng)價(jià)方面，馮海生等[10]運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)青海省8個(gè)甜高粱(Sorghum dochna)品種的9個(gè)性狀進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果表明在青海東部農(nóng)業(yè)區(qū)表現(xiàn)較好的甜高粱品種有‘九甜雜三’、‘大力士’、‘超級(jí)放牧者’。粱萬鵬等[11]在甘肅省慶陽地區(qū)對(duì)16個(gè)飼用高粱(Forage sorghum)品種的8個(gè)農(nóng)藝性狀利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，表現(xiàn)較好的飼用高粱品種有‘BJ0602’、‘大卡(Big Kahuna)’。丁品等[12]對(duì)甘肅省11種甜高粱材料運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度進(jìn)行了篩選鑒定，灰色綜合評(píng)判排序顯示‘08-2’、‘2043’、‘09-1’、‘雅津43號(hào)’分別排列前4位。

遼西地區(qū)是遼寧省高粱主產(chǎn)區(qū)，品種是影響高粱高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要因素之一，而且采用灰色關(guān)聯(lián)度對(duì)該區(qū)釀造高粱品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)還未見報(bào)道。因此，本研究在同一栽培條件下，利用2016年和2018年高粱品種試驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)引進(jìn)的高粱品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期為遼西地區(qū)選擇適宜的機(jī)械化生產(chǎn)釀造高粱品種，優(yōu)化高粱生產(chǎn)的品種結(jié)構(gòu)和提高產(chǎn)量提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)在遼寧省旱地農(nóng)林研究所示范基地進(jìn)行，該區(qū)地處北緯40°35'—42°20'，東經(jīng) 118°50'—121°20'，屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，晝夜溫差大，年平均氣溫7.15℃，年平均日照時(shí)數(shù)2800 h，10℃以上積溫平均為3220℃，無霜期150天左右，年平均降水量為438.9 mm，季節(jié)分布不均，70%～74%的降水集中在6—8月份，以雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)為主，一年一熟。供試土壤為砂壤質(zhì)褐土，0～20 cm耕層土壤基本理化性質(zhì)見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2016年和2018年在遼寧省旱地農(nóng)林研究所試驗(yàn)基地進(jìn)行。供試品種隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積24 m2，8行區(qū)，行長6 m，行距0.5 m。每品種施肥量相同，種肥為磷酸二銨(300 kg/hm2，N 18%，P2O546%)，拔節(jié)初期追施尿素(375 kg/hm2，N 46%)，生育期間未灌溉。2016年5月18日和2018年5月15日播種，4葉期按品種密度進(jìn)行間苗和補(bǔ)苗，9月下旬收獲，其他田間管理同正常種植。供試材料見表2。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

株高、穗長用米尺測(cè)定，莖粗用游標(biāo)卡尺測(cè)定。高粱收獲后，每品種試驗(yàn)小區(qū)全部測(cè)產(chǎn)，籽粒產(chǎn)量按含水量13%計(jì)，同時(shí)每個(gè)小區(qū)取30穗風(fēng)干后考種，按常規(guī)方法測(cè)定單穗重、單穗粒重、千粒重。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

選擇株高、莖粗、穗長、單穗重、單穗粒重、千粒重、產(chǎn)量、生育期8個(gè)指標(biāo)（以k1～k8表示）進(jìn)行權(quán)重比較，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型，做灰色關(guān)聯(lián)度分析[13]。參試品種以X表示，性狀以k表示，各參試品種X在性狀k處的值構(gòu)成比較數(shù)列Xi，X0是所有參試材料各項(xiàng)指標(biāo)的最優(yōu)值，作為構(gòu)建的理想?yún)⒖计贩N，記為｛X0(k)｝(k＝1，2，3，…，8)，參試品種各項(xiàng)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)作為比較數(shù)列，即參評(píng)指標(biāo)觀測(cè)值集合，記為｛Xi(k)｝(i＝1，2，3，…，19；k＝1，2，3，…，8)，ρ∈(0，1)，根據(jù)公式(1)～(5)計(jì)算加權(quán)關(guān)聯(lián)度。

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)

表2 品種及來源

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用EXCEL 2010和SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種灰色關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)

2.1.1 參試品種主要性狀指標(biāo)及參考數(shù)列的確定 2年試驗(yàn)結(jié)果表明，所有參試品種均能正常成熟，且無明顯倒伏現(xiàn)象發(fā)生，其中生育期最長的品種為‘白雜13號(hào)’，為106.50天，生育期最短品種為‘吉雜140號(hào)’，為88.50天。經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量最高的品種為‘遼雜19號(hào)’，為9979.50 kg/hm2，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量最低的品種為‘吉雜140號(hào)’，為5608.38 kg/hm2。

灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)論與構(gòu)造一個(gè)理想的“參考品種”有關(guān)，本研究共選取了8個(gè)主要性狀指標(biāo)，分別為株高、莖粗、穗長、穗重、穗粒重、千粒重、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、生育期。根據(jù)遼西地區(qū)氣候特點(diǎn)及釀造高粱實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合優(yōu)良機(jī)械化生產(chǎn)釀造高粱品種的上限指標(biāo)，同時(shí)參考各參試品種的8個(gè)主要性狀指標(biāo)構(gòu)建成的參比數(shù)列Xi(k)來設(shè)計(jì)一個(gè)理想的參考數(shù)列X0(k)。其中正向指標(biāo)（莖粗、穗長、穗重、穗粒重、千粒重、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量）以參試品種每個(gè)指標(biāo)最大值構(gòu)成參考數(shù)列X0[10]，中性指標(biāo)（株高和生育期）根據(jù)機(jī)械化生產(chǎn)釀造高粱品種育種目標(biāo)和生產(chǎn)實(shí)際確定。各品種參比數(shù)列由2016年和2018年2年試驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值構(gòu)成。

2.1.2 參試品種主要性狀指標(biāo)無量綱化 根據(jù)灰色系統(tǒng)理論要求，將19個(gè)參試高粱品種的8個(gè)性狀視為一個(gè)整體，即灰色系統(tǒng)，由于同一品種不同性狀的單位不同，為保證各性狀因素具有等效性和同序性，需對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，正向指標(biāo)以參考數(shù)列性狀為分母，參試品種性狀為分子，Xi'(k)=Xi(k)/X0(k)，中性指標(biāo)取參考數(shù)列性狀為分子，各參試品種性狀值與參考品種性狀值差的絕對(duì)值再加上參考品種性狀值為分母進(jìn)行無量綱化處理Xi'(k)，見公式(6)，從而得到一個(gè)新的數(shù)列（表4）。然后用△i(k)=|X0'(k)-Xi'(k)|表示X0'數(shù)列與Xi'數(shù)列在k列(k=1，2，3，4，5，6，7，8)的絕對(duì)差值，求出各對(duì)應(yīng)列點(diǎn)的絕對(duì)差值（表5）。

表3 參試高粱不同品種評(píng)價(jià)指標(biāo)值

表4 參試品種主要性狀指標(biāo)無量綱化

續(xù)表4

表5 參試品種主要性狀指標(biāo)絕對(duì)離差

根據(jù)公式（2）計(jì)算參試品種主要性狀指標(biāo)絕對(duì)離差。

2.1.3 參試品種主要性狀指標(biāo)關(guān)聯(lián)系數(shù) 由表5可知，二級(jí)最小差minmin|X0'(k)-Xi'(k)|為0.0000，二級(jí)最大差maxmax|X0'(k)-Xi'(k)|為0.6046，根據(jù)公式(1)計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)。

2.1.4 參試品種主要性狀等權(quán)關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度 根據(jù)模糊數(shù)學(xué)方法中的權(quán)重決策法，由公式(3)、公式(4)計(jì)算各指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)值，賦予各性狀不同權(quán)重，ωk1=0.1494，ωk2=0.1198，ωk3=0.1296，ωk4=0.1027，ωk5=0.1114，ωk6=0.1231，ωk7=0.1365，ωk8=0.1274。根據(jù)權(quán)重值的大小，可判斷出每個(gè)指標(biāo)在機(jī)械化釀造高粱品種綜合評(píng)價(jià)中的作用大小，其權(quán)重順序?yàn)橹旮撸窘?jīng)濟(jì)產(chǎn)量＞穗長＞生育期＞千粒重＞莖粗＞單穗粒重＞單穗重，根據(jù)權(quán)重可構(gòu)造釀造高粱綜合評(píng)價(jià)模型(7)。將權(quán)重系數(shù)及關(guān)聯(lián)系數(shù)代入公式(5)，求得各參試品種的加權(quán)關(guān)聯(lián)度（表7）。

本試驗(yàn)中等權(quán)關(guān)聯(lián)度與加權(quán)關(guān)聯(lián)度排名結(jié)果基本一致，但加權(quán)關(guān)聯(lián)度排名比等權(quán)關(guān)聯(lián)度排名更加合理準(zhǔn)確，可更真實(shí)的反應(yīng)參試品種與最優(yōu)指標(biāo)集的差異大小，因此綜合評(píng)價(jià)排名采用加權(quán)關(guān)聯(lián)度排名。按照灰色系統(tǒng)理論中關(guān)聯(lián)度分析法原則，關(guān)聯(lián)度越大的品種與理想品種越接近，說明綜合性能越理想，反之則差異大。從表7可以看出，在綜合各性狀進(jìn)行關(guān)聯(lián)度評(píng)判時(shí)，各品種的優(yōu)劣排序是X1＞X15＞X18＞X3＞X6＞X9＞X10＞X4＞X12＞X7＞X2＞X16＞X11＞X19＞X17＞X14＞X5＞X13＞X8，其加權(quán)關(guān)聯(lián)度分別為 0.8370、0.6897、0.6573、0.6356、0.6355、0.6308、0.6293、0.6238、0.6190、0.5873、0.5824、0.5730、0.5686、0.5554、0.5452、0.5323、0.5255、0.4613、0.3976，供試釀造高粱品種綜合生產(chǎn)性能評(píng)價(jià)排在前3位的分別為‘遼雜19號(hào)’、‘平試13號(hào)’、‘濟(jì)粱2號(hào)’。

表6 參試品種關(guān)聯(lián)系數(shù)

2.2 釀造高粱品種系統(tǒng)聚類分析

運(yùn)用SPSS軟件對(duì)參試高粱品種進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析。從圖1可以看出，X1（‘遼雜19號(hào)’）、X15（‘平試13號(hào)’）、X18（‘濟(jì)粱2號(hào)’）聚為一類，X2（‘遼雜37號(hào)’）、X12（‘白雜 12號(hào)’）、X6（‘吉雜 137號(hào)’）、X10（‘吉雜145號(hào)’）、X9（‘吉雜142號(hào)’）、X11（‘白雜11號(hào)’）、X16（‘通雜108號(hào)’）聚為一類，X4（‘吉雜127號(hào)’）、X7（‘吉雜138號(hào)’）、X3（‘吉雜124號(hào)’）、X19（‘機(jī)糯粱1號(hào)’）、X5（‘吉雜136號(hào)’）、X14（‘白雜14號(hào)’）、X17（‘通雜127號(hào)’）聚為一類，X8（‘吉雜140號(hào)’）為一類，X13（‘白雜13號(hào)’）為一類。其中‘遼雜19號(hào)’、‘平試13號(hào)’、‘濟(jì)粱2號(hào)’聚為一類，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果表明這3個(gè)品種綜合生產(chǎn)性能分別排在前3位，‘吉雜140號(hào)’在所有參試品種中產(chǎn)量最低，單獨(dú)聚為一類。聚類分析結(jié)果與灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果基本一致。

3 討論

農(nóng)作物品種試驗(yàn)的結(jié)果能否從總體水平上客觀真實(shí)地反映參試品種，與科學(xué)合理的評(píng)價(jià)方法密切相關(guān)。系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)的方法很多，如層次分析法、模糊綜合評(píng)判法、主成分分析法、因子分析法等。這些方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在著一定的不足[17]。在客觀系統(tǒng)中，灰色是絕對(duì)的，灰色系統(tǒng)分析可較為真實(shí)和全面地反映人們對(duì)客觀系統(tǒng)的實(shí)際認(rèn)識(shí)程度，不但可以給出質(zhì)的定性解釋，同時(shí)也可以給出量的確切描述[18-19]。生物系統(tǒng)本身可以作為一種灰色系統(tǒng)，因而可采用灰色系統(tǒng)提供的灰色關(guān)聯(lián)分析方法對(duì)生物體的各種性狀進(jìn)行分析評(píng)價(jià)[20-23]?；疑P(guān)聯(lián)度分析法在系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)中是一種極為有效的方法，它能夠充分利用備選方案的各指標(biāo)值來構(gòu)造數(shù)據(jù)序列，從而分析計(jì)算出備選方案和理想方案的灰色關(guān)聯(lián)度，從而來確定最佳方案[17]。本文運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)釀造高粱品種進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果與生產(chǎn)實(shí)踐一致，表明運(yùn)用此方法進(jìn)行高粱品種綜合評(píng)價(jià)是可行的，與前人研究結(jié)果一致[10-12]。

表7 參試品種關(guān)聯(lián)度及排名

圖1 聚類分析樹狀圖

灰色關(guān)聯(lián)度分析法的關(guān)鍵在于“理想品種”的選擇，“理想品種”各性狀過高過低都會(huì)造成優(yōu)異材料的丟失和一般材料的誤選。本研究中參考“理想品種”的株高選擇155 cm，主要基于國家谷子高粱產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系對(duì)機(jī)械化釀造高粱品種的株高要求在160 cm以下，同時(shí)結(jié)合遼西地區(qū)生產(chǎn)實(shí)踐做出的選擇。文中‘遼雜19號(hào)’高粱綜合生產(chǎn)性能最高，但其株高在所有參試品種中也最高，而且通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，隨著株高的降低，高粱產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)。因此，如何在降低高粱株高適應(yīng)機(jī)械化生產(chǎn)的同時(shí)保證高粱產(chǎn)量需要認(rèn)真研究。綜合生產(chǎn)性能排在前3位的只有‘濟(jì)粱2號(hào)’株高(166.09 cm)較接近理想品種株高；生育期選擇120天，因?yàn)橄嚓P(guān)研究表明，一定范圍內(nèi)作物產(chǎn)量與生育期顯著正相關(guān)[24-25]，同時(shí)結(jié)合遼西地區(qū)的氣候條件做出的選擇。

本文主要考察了與釀造高粱經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量有關(guān)的農(nóng)藝性狀指標(biāo)，與高粱釀造品質(zhì)有關(guān)的一些指標(biāo)，如單寧含量、脂肪含量、蛋白質(zhì)含量、淀粉含量等未考慮在內(nèi)，在下一步的研究中，應(yīng)把這些釀造品質(zhì)指標(biāo)考察在內(nèi)，并根據(jù)具體的選育目標(biāo)選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)并為其合理賦值，以期建立適宜的評(píng)價(jià)體系，形成統(tǒng)一的綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，使機(jī)械化釀造高粱品種的綜合生產(chǎn)性能評(píng)價(jià)更全面、更科學(xué)。

4 結(jié)論

參試適宜機(jī)械化生產(chǎn)釀造高粱品種各性狀的權(quán)重大小依次為株高＞經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量＞穗長＞生育期＞千粒重＞莖粗＞單穗粒重＞單穗重，因此，在進(jìn)行機(jī)械化釀造高粱品種的引進(jìn)篩選時(shí)，應(yīng)首先考慮株高，其次為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、穗長和生育期等指標(biāo)。

參試釀造高粱品種加權(quán)關(guān)聯(lián)度大小依次為‘遼雜19號(hào)’＞‘平試13號(hào)’＞‘濟(jì)粱2號(hào)’＞‘吉雜124號(hào)’＞‘吉雜137號(hào)’＞‘吉雜142號(hào)’＞‘吉雜145號(hào)’＞‘吉雜127號(hào)’＞‘白雜12號(hào)’＞‘吉雜138號(hào)’＞‘遼雜37號(hào)’＞‘通雜108號(hào)’＞‘白雜11號(hào)’＞‘機(jī)糯粱1號(hào)’＞‘通雜127號(hào)’＞‘白雜14號(hào)’＞‘吉雜136號(hào)’＞‘白雜13號(hào)’＞‘吉雜140號(hào)’，其中‘遼雜19號(hào)’綜合生產(chǎn)性能最高，‘吉雜140號(hào)’綜合生產(chǎn)性能最低，灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果與生產(chǎn)實(shí)踐一致。