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        云南省高原粳稻主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的多重分析

        2020-03-08 06:22:12蔣聰段玉云楊旭昆吳志剛鄒茜
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年21期

        蔣聰 段玉云 楊旭昆 吳志剛 鄒茜

        摘要:明確云南省不同海拔稻作區(qū)的選擇目標(biāo),為云南省高原粳稻的品種選育提供一定的理論依據(jù)。在云南省中海拔地區(qū)種植27個(gè)高原粳稻品種,高海拔地區(qū)種植13個(gè)高原粳稻品種,采集2017年云南省區(qū)域試驗(yàn)的12個(gè)性狀田間表現(xiàn)數(shù)據(jù),運(yùn)用相關(guān)分析、通徑分析、主成分分析及灰色關(guān)聯(lián)度的方法,研究分析了云南省不同海拔地區(qū)的高原粳稻品種主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量之間的關(guān)系。結(jié)果表明:(1)在中海拔地區(qū)云南省高原粳稻品種的12個(gè)性狀的變異系數(shù)在0.92%~11.26%之間;產(chǎn)量與全生育期呈極顯著正相關(guān)(r=0.601 1* *),與株高、總粒數(shù)和實(shí)粒數(shù)呈顯著正相關(guān)(r=0.427*、r=0.425*、r=0.393*),與其余7個(gè)農(nóng)藝性狀相關(guān)但均不顯著;通徑分析表明,全生育期、最高苗、成穗率、株高、實(shí)粒數(shù)和千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量的直接作用為正值,基本苗、有效穗、穗長(zhǎng)、總粒數(shù)和結(jié)實(shí)率對(duì)產(chǎn)量的直接作用為負(fù)值;主成分分析表明,對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)大小排序?yàn)榭偭?shù)因子>基本苗因子>千粒質(zhì)量因子>結(jié)實(shí)率因子>有效穗因子>穗長(zhǎng)因子;產(chǎn)量與11個(gè)性狀的關(guān)聯(lián)度大小依次為全生育期>穗長(zhǎng)>實(shí)粒數(shù)>株高>總粒數(shù)>成穗率>千粒質(zhì)量>基本苗>結(jié)實(shí)率>有效穗>最高苗。(2)在高海拔地區(qū)云南高原粳稻品種的12個(gè)性狀的變異系數(shù)在1.82%~9.99%之間;產(chǎn)量與株高呈極顯著正相關(guān)(r=0.738 8* *),與成穗率、總粒數(shù)和實(shí)粒數(shù)呈顯著正相關(guān)(r=0.618 2*、r=0.615 4*、r=0.556 2*),與其余7個(gè)農(nóng)藝性狀相關(guān)但均不顯著;通徑分析表明,最高苗、成穗率、株高、總粒數(shù)和結(jié)實(shí)率對(duì)產(chǎn)量的直接作用為正值,全生育期、基本苗、有效穗、穗長(zhǎng)、實(shí)粒數(shù)和千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量的直接作用為負(fù)值;主成分分析表明,對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)大小排序?yàn)榭偭?shù)因子>基本苗因子>結(jié)實(shí)率因子>成穗率因子;產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)度大小依次為總粒數(shù)>株高>實(shí)粒數(shù)>穗長(zhǎng)>結(jié)實(shí)率>成穗率>基本苗>最高苗>有效穗>全生育期>千粒質(zhì)量。結(jié)果表明,在云南省高原稻區(qū)選育適宜云南中海拔地區(qū)的常規(guī)粳稻品種時(shí)應(yīng)注重選擇生育期偏長(zhǎng)、株高偏高及千粒質(zhì)量與有效穗適中的大穗多粒型品種,而在云南省高原稻區(qū)選育適宜云南高海拔地區(qū)的常規(guī)粳稻品種時(shí)應(yīng)注重選擇生育期適中、株高偏高、成穗率高及千粒質(zhì)量與有效穗適中的大穗多粒型的品種類(lèi)型,并注意性狀間的協(xié)調(diào)發(fā)展,以充分表現(xiàn)品種潛力,選育出優(yōu)異的高原粳稻品種。

        關(guān)鍵詞:高原粳稻;農(nóng)藝性狀;相關(guān)分析;通徑分析;主成分分析;灰色關(guān)聯(lián)度分析

        中圖分類(lèi)號(hào):S511.2+20.4?文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A?文章編號(hào):1002-1302(2020)21-0074-10

        中國(guó)65%的人口都以水稻為主食,在農(nóng)作資源貧乏的地區(qū)還將水稻作為生計(jì)作物。至2018年統(tǒng)計(jì),我國(guó)水稻種植面積9 968.5萬(wàn)hm2,比2017年減少107.9萬(wàn)hm2,下降1.1%[1-3]。近10年來(lái),我國(guó)水稻產(chǎn)量一直處于停滯狀態(tài)。2018年的水稻總產(chǎn)量比2017年減少了9%。影響水稻總產(chǎn)量的外因:耕地面積下降、水資源和氣候危機(jī)、農(nóng)村勞動(dòng)力短缺、市場(chǎng)對(duì)優(yōu)質(zhì)大米的需求。水稻生產(chǎn)系統(tǒng)面臨的關(guān)鍵問(wèn)題是水稻遺傳背景狹窄、肥料和殺蟲(chóng)劑過(guò)度使用致使土壤被破壞、農(nóng)村農(nóng)作物管理過(guò)于簡(jiǎn)單化[4]。

        水稻生產(chǎn)持續(xù)增長(zhǎng)對(duì)實(shí)現(xiàn)國(guó)家糧食安全有重要作用。水稻產(chǎn)量的增加主要依靠單位面積產(chǎn)量的提高而不是種植面積的擴(kuò)大需要通過(guò)整合中國(guó)種質(zhì)、基因組資源和分子技術(shù),發(fā)展綠色超級(jí)稻。這些綠色超級(jí)稻品種將提高對(duì)主要病蟲(chóng)害的抗性、養(yǎng)分利用的高度科學(xué)性、主要非生物脅迫(如干旱、鹽分、異常溫度的抗性)、產(chǎn)量和糧食品質(zhì)??梢灶A(yù)見(jiàn),綠色超級(jí)稻的發(fā)展將使中國(guó)水稻產(chǎn)量增加。

        云南省自海拔100 m以下至海拔2 700 m均有水稻種植,南北跨越維度將近80°。由于境內(nèi)地形復(fù)雜、地勢(shì)高低懸殊,垂直氣候分布差異非常顯著。云南省常規(guī)粳稻區(qū)域試驗(yàn)通常鑒定粳稻品種的豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性、抗逆性等指標(biāo),針對(duì)云南省“立體氣候”篩選出適合的栽培品種對(duì)促進(jìn)云南粳稻生產(chǎn)具有重要的意義[5-7]。相關(guān)研究結(jié)果表明,水稻的單株產(chǎn)量與水稻的千粒質(zhì)量、結(jié)實(shí)率、有效穗數(shù)、每穗的實(shí)粒數(shù)之間具有非常復(fù)雜的關(guān)系,為了研究主要性狀與產(chǎn)量的關(guān)系,以往大多科研工作者都采用簡(jiǎn)單的相關(guān)或多元回歸分析法。然而簡(jiǎn)單相關(guān)分析結(jié)果并不能很全面體現(xiàn)變數(shù)間的相互關(guān)系,致使分析結(jié)果帶有一定的片面性,而且在品種選育過(guò)程中,品種(品系)的優(yōu)劣本身就是基因和環(huán)境互作的外在體現(xiàn),本研究運(yùn)用相關(guān)分析、通徑分析、主成分分析及灰色關(guān)聯(lián)度的方法對(duì)2016—2017年度云南省中海拔常規(guī)粳稻區(qū)域試驗(yàn)的27個(gè)水稻品種,2016—2017年度云南省高海拔常規(guī)粳稻區(qū)域試驗(yàn)的13個(gè)水稻品種進(jìn)行綜合評(píng)估,以期明確其間的關(guān)系,為品種選育、推廣和水稻生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        試驗(yàn)材料為參加2016—2017年度云南省中海拔常規(guī)粳稻區(qū)域試驗(yàn)的27個(gè)水稻品種(玉15H-29、靖稻5號(hào)、騰粳1號(hào)、岫粳28號(hào)、云粳16C-5、靖稻9號(hào)、聲農(nóng)6號(hào)、錦瑞4號(hào)、玉16H-5、云恢74、楚粳48號(hào)、楚稻5號(hào)、聲農(nóng)1號(hào)、云粳16C-4、靖稻7號(hào)、聲農(nóng)5號(hào)、云資粳47號(hào)、金粳糯1號(hào)、錦瑞1號(hào)、錦瑞3號(hào)、玉16H-18、云恢75、楚粳49號(hào)、楚稻6號(hào)、楚稻7號(hào)、聲農(nóng)7號(hào)和云粳26),參加2016—2017年度云南省高海拔常規(guī)粳稻區(qū)域試驗(yàn)的13個(gè)水稻品種(云粳46、昆粳10號(hào)、云粳16K-5、云粳37號(hào)、靖稻6號(hào)、靖稻8號(hào)、鳳12-17、昭粳13號(hào)、麗粳22號(hào)、麗粳23號(hào)、云資粳47號(hào)、師粳8號(hào)和鳳稻23號(hào))。

        1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

        中海拔常規(guī)粳稻于2016—2017年度種植于云南省陸良縣(1 840 m)、麒麟?yún)^(qū)(1 840 m)、瀘西縣(1 705 m)、峨山縣(1 553 m)、牟定縣(1 780 m)、彌渡縣(1 720 m)、瀾滄縣(1 456 m)、隆陽(yáng)區(qū)(1 650 m)和騰沖市(1 648 m)的試驗(yàn)田,選擇肥力均勻一致、中等偏上的田塊。高海拔常規(guī)粳稻于2016—2017年度種植于云南省尋甸縣(1 874 m)、昭陽(yáng)區(qū)(1 900 m)、馬龍區(qū)(2 032 m)、會(huì)澤縣(1 940 m)、大理市(1 984 m)、祥云縣(1 940 m)、劍川縣(2 200 m)和永勝縣(2 240 m)試驗(yàn)田,選擇肥力均勻一致、中等偏上的田塊。采用隨機(jī)區(qū)組排列,重復(fù)3次,安排在同一塊田上,小區(qū)面積統(tǒng)一為13.33 m2(長(zhǎng)方形),播種、移栽時(shí)節(jié)及栽植密度、施肥量、田間管理要求以當(dāng)?shù)刈罴压?jié)令和方式進(jìn)行,旱育秧或濕潤(rùn)育秧,栽培技術(shù)略高于當(dāng)?shù)厣a(chǎn)水平,同一生產(chǎn)措施當(dāng)天完成。試驗(yàn)期間防蟲(chóng)、不防病,各試點(diǎn)基本按照云南省水稻品種區(qū)域試驗(yàn)觀察記載項(xiàng)目與標(biāo)準(zhǔn)方法及標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行觀察記載。

        成穗率對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0.356 7;成穗率通過(guò)基本苗、有效穗、穗長(zhǎng)、實(shí)粒數(shù)和千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量間接地起正向作用(0.627 6),通過(guò)全生育期、最高苗、株高、總粒數(shù)和結(jié)實(shí)率對(duì)產(chǎn)量間接地起負(fù)向作用(-1.199 9),但正向效應(yīng)遠(yuǎn)小于負(fù)向效應(yīng)。綜上成穗率對(duì)產(chǎn)量總效應(yīng)較小,為-0.215 5,因此在育種選擇中應(yīng)盡量選擇成穗率適中的類(lèi)型。

        株高對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0.314 3;株高通過(guò)全生育期、最高苗、有效穗、實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率對(duì)產(chǎn)量間接地起正向作用(0.666 1),通過(guò)基本苗、成穗率、穗長(zhǎng)、總粒數(shù)和千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量間接地起負(fù)向作用(-0.553 8),但正向效應(yīng)大于負(fù)向效應(yīng)。綜上株高對(duì)產(chǎn)量總效應(yīng)較小,為0.426 7,因此在育種選擇中應(yīng)盡量選擇株高偏高的類(lèi)型。

        穗長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為-0.077 6;穗長(zhǎng)通過(guò)全生育期、基本苗、有效穗、株高、實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量間接地起正向作用(1.098 5),通過(guò)最高苗、成穗率和總粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量間接地起負(fù)向作用(-0.718 3),但正向效應(yīng)大于負(fù)向效應(yīng)。綜上穗長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)量總效應(yīng)較小,為-0.215 5,因此在育種選擇中應(yīng)盡量選擇成穗率適中的類(lèi)型。

        總粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為-0.704 2;總粒數(shù)通過(guò)全生育期、基本苗、有效穗、成穗率、株高和實(shí)粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量間接地起正向作用(1.715 5),通過(guò)最高苗、穗長(zhǎng)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量間接地起負(fù)向作用(-0.586 5),但正向效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于負(fù)向效應(yīng)。綜上總粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量總效應(yīng)較大,為0.302 6,因此在育種選擇中應(yīng)盡量選擇總粒數(shù)偏大的類(lèi)型。

        實(shí)粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為1.301 0;實(shí)粒數(shù)通過(guò)全生育期、基本苗、有效穗、成穗率和株高對(duì)產(chǎn)量間接地起正向作用(0.469 2),通過(guò)全生育期、最高苗、株高、總粒數(shù)和結(jié)實(shí)率對(duì)產(chǎn)量間接地起負(fù)向作用(-1.376 8),但正向效應(yīng)遠(yuǎn)小于負(fù)向效應(yīng)。綜上實(shí)粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量總效應(yīng)較大,為0.393 2,因此在育種選擇中應(yīng)盡量選擇實(shí)粒數(shù)偏多的類(lèi)型。

        結(jié)實(shí)率對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為-0.177 9,結(jié)實(shí)率通過(guò)基本苗、有效穗、穗長(zhǎng)、實(shí)粒數(shù)和千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量間接地起正向作用(0.550 1),通過(guò)全生育期、最高苗、株高、總粒數(shù)和結(jié)實(shí)率對(duì)產(chǎn)量間接地起負(fù)向作用(-0.427 2),但正向效應(yīng)大于負(fù)向效應(yīng)。綜上成穗率對(duì)產(chǎn)量總效應(yīng)較小,為-0.055 1,因此在育種選擇中應(yīng)盡量選擇結(jié)實(shí)率適中的類(lèi)型。

        千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0.594 8,基本苗通過(guò)全生育期、基本苗、有效穗、成穗率、總粒數(shù)和實(shí)粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量間接地起正向作用(0.463 0),通過(guò)最高苗、株高、穗長(zhǎng)和實(shí)粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量間接地起負(fù)向作用(-0.806 3),但正向效應(yīng)小于負(fù)向效應(yīng)。綜上千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量總效應(yīng)較小,為0.251 4,因此在育種選擇中應(yīng)盡量選擇千粒質(zhì)量適中的類(lèi)型。

        2.1.5 云南省中海拔地區(qū)高原粳稻主要農(nóng)藝性狀

        與產(chǎn)量的主成分分析 為了進(jìn)一步解析云南中海拔地區(qū)高原粳稻主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)系?對(duì)其主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量進(jìn)行主成分分析,從表4可以看出,分析結(jié)果顯示:利用主成分分析法將中海拔地區(qū)的27個(gè)粳稻品種的12個(gè)主要性狀與產(chǎn)量轉(zhuǎn)化為6個(gè)主分量所構(gòu)成的信息量為總信息量的89.653 3%(>85%),因此提取的6個(gè)主分量可以概括云南中海拔地區(qū)高原粳稻主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的的絕大部分信息,說(shuō)明這6個(gè)因子可以作為主分量。這6個(gè)主分量中,第1主分量可代表總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)和最高苗,載荷量分別為0.413 1、0.420 5和-0.373 4;第2主分量可代表基本苗、株高和全生育期,載荷量分別為0.402 0、0.369 0、0.366 6;第3主分量可代表千粒質(zhì)量,載荷量為-0.562 9;第4主分量可代表結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量,載荷量分別為0.549 9和0.510 3;第5主分量可代表有效穗和成穗率,載荷量分別為0.596 2和0.588 6;第6主分量可代表穗長(zhǎng),載荷量為0.726 1。這6個(gè)主分量中,僅僅第1、2、3主分量的特征值大于1,且累計(jì)貢獻(xiàn)率為71.037 2%,說(shuō)明第1、2、3主分量含有大部分信息,相對(duì)貢獻(xiàn)較大。說(shuō)明云南中海拔地區(qū)高原粳稻的總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、最高苗、基本苗、株高、全生育期和千粒質(zhì)量7個(gè)性狀相對(duì)品種的綜合表現(xiàn)影響更大,在6個(gè)性狀中僅僅千粒質(zhì)量的載荷量為負(fù)值,其余均為正值,說(shuō)明在云南省中海拔地區(qū)高原粳稻育種時(shí),應(yīng)盡量選擇蘗多粒多、株高、全生育期偏長(zhǎng)但千粒質(zhì)量適中的品種。

        2.2 云南省高海拔地區(qū)高原粳稻主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的多重分析

        2.2.1 云南省高海拔地區(qū)高原粳稻主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量田間表現(xiàn) 在云南省高海拔地區(qū)8個(gè)地點(diǎn)種植的13個(gè)高原粳稻常規(guī)品種的12個(gè)性狀表現(xiàn)平均值見(jiàn)表5,其中產(chǎn)量變幅為9 304.69~11 784.38 kg/hm2,產(chǎn)量最高的為麗粳23號(hào),最低的是靖稻6號(hào)。變異系數(shù)通常作為評(píng)價(jià)所考察性狀受環(huán)境條件影響而發(fā)生變異程度的指標(biāo),因此在考察高原粳稻主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的變異系數(shù)的大小可反映品種在實(shí)際生產(chǎn)中的豐產(chǎn)性及穩(wěn)產(chǎn)性。從表5可以看出,在中海拔地區(qū)的13個(gè)高原粳稻的12個(gè)性狀的變異系數(shù)在1.82%~9.99%之間,變異系數(shù)大小順序?yàn)閷?shí)粒數(shù)>總粒數(shù)>有效穗>最高苗>產(chǎn)量>株高>結(jié)實(shí)率>千粒質(zhì)量>穗長(zhǎng)>成穗率>全生育期>基本苗,可見(jiàn)實(shí)粒數(shù)的變異系數(shù)最大,總粒數(shù)、有效穗、最高苗、產(chǎn)量、株高、結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量、穗長(zhǎng)、成穗率和全生育期次之,基本苗的變異系數(shù)最小,表明選育云南省高海拔地區(qū)高原粳稻時(shí)其實(shí)粒數(shù)、總粒數(shù)、有效穗和最高苗改良潛力較大,其次是產(chǎn)量、株高、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量,而穗長(zhǎng)、成穗率、全生育期和基本苗改良潛力較小。

        2.2.2 云南省高海拔地區(qū)高原粳稻主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)度分析 以高海拔云南高原常規(guī)粳稻的農(nóng)藝性狀作為子序列,以產(chǎn)量性狀作為母序列進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析(表5)。從表5可以看出,13個(gè)高海拔云南高原常規(guī)粳稻品種農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度大小依次為總粒數(shù)>株高>實(shí)粒數(shù)>穗長(zhǎng)>結(jié)實(shí)率>成穗率>基本 苗> 最高苗>有效穗>全生育期>千粒質(zhì)量。由此看出,在高海拔地區(qū)云南高原常規(guī)粳稻的總粒數(shù)與其產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度最大,在高海拔地區(qū)云南高原常規(guī)粳稻的總粒數(shù)是影響云南高原常規(guī)粳稻產(chǎn)量的最主要因素,次要因素依次是株高、實(shí)粒數(shù)、穗長(zhǎng)、結(jié)實(shí)率、成穗率、基本苗、最高苗、有效穗、全生育期和千粒質(zhì)量。而高海拔地區(qū)云南高原常規(guī)粳稻的產(chǎn)量3要素實(shí)粒數(shù)、有效穗和千粒質(zhì)量與產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度依次為0.730 9、0.628 0和0.587 0,說(shuō)明高海拔地區(qū)云南高原常規(guī)粳稻的實(shí)粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)較大,其次為有效穗和千粒質(zhì)量。

        2.2.3 云南省高海拔地區(qū)高原粳稻主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)分析 以云南高海拔地區(qū)高原粳稻的產(chǎn)量為因變量,11個(gè)性狀為自變量進(jìn)行相關(guān)分析,結(jié)果見(jiàn)表2(右上角)。云南高海拔地區(qū)高原粳稻11個(gè)性狀與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)大小排序依次為株高>成穗率>總粒數(shù)>實(shí)粒數(shù)>基本苗>穗長(zhǎng)>全生育期>有效穗>千粒質(zhì)量>結(jié)實(shí)率>最高苗,其中株高與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)(r=0.739* *),成穗率、總粒數(shù)和實(shí)粒數(shù)與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)(r=0.618、r=0.615、r=0.556),其余7個(gè)農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量相關(guān)但均不顯著。結(jié)果表明,在選育適宜云南高海拔地區(qū)的高原粳稻品種時(shí),應(yīng)注重株高、成穗率、總粒數(shù)和實(shí)粒數(shù)等目標(biāo)性狀的優(yōu)化,即選育株高偏高、成穗率高的多粒型品種,但是在關(guān)注目標(biāo)性狀的同時(shí)還應(yīng)考慮到性狀間相互作用,促進(jìn)各性狀間協(xié)調(diào)發(fā)展,選育綜合性狀優(yōu)良的高原粳稻品種。

        2.2.4 云南省高海拔地區(qū)高原粳稻主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的通徑分析 為進(jìn)一步比較云南高海拔地區(qū)高原粳稻各主要農(nóng)藝性狀對(duì)其產(chǎn)量的貢獻(xiàn)大小及相對(duì)重要性,對(duì)11個(gè)主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量進(jìn)行了通徑分析(表6)。從表6可以看出,云南高海拔地區(qū)高原粳稻的11個(gè)主要農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量直接貢獻(xiàn)的大小依次為是最高苗>有效穗>株高>總粒 數(shù)> 全生育期>實(shí)粒數(shù)>結(jié)實(shí)率>成穗率>千粒質(zhì)量>穗長(zhǎng)>基本苗,但是最高苗、成穗率、株高、總粒數(shù)和結(jié)實(shí)率5個(gè)性狀的直接效應(yīng)對(duì)產(chǎn)量有正向作用,全生育期、基本苗、有效穗、穗長(zhǎng)、實(shí)粒數(shù)和千粒質(zhì)量6個(gè)性狀的直接效應(yīng)對(duì)產(chǎn)量有負(fù)向作用;最高苗(P=4.262 1)、有效穗(P=3.752)和株高(P=1.870 6)的通徑系數(shù)較大即對(duì)產(chǎn)量的直接貢獻(xiàn)較大,在云南高海拔地區(qū)高原粳稻優(yōu)良品種的育種過(guò)程中應(yīng)重視對(duì)這最高苗、有效穗和株高3個(gè)性狀的改良且兼顧其他性狀,更易獲得綜合性狀較好的高產(chǎn)品種。

        全生育期對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為-1.369 9;全生育期通過(guò)基本苗、有效穗、株高、總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量6個(gè)性狀對(duì)產(chǎn)量間接地起正向作用(5.175 5),通過(guò)最高苗、成穗率、穗長(zhǎng)和實(shí)粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量間接地起負(fù)向作用(-3.515 6),但正向效應(yīng)大于負(fù)向效應(yīng)。綜上全生育期對(duì)產(chǎn)量總效應(yīng)較小,為0.289 9,因此在育種選擇中應(yīng)盡量選擇全生育期適中的品種。

        基本苗對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為-0.111 5;基本苗通過(guò)全生育期、最高苗、成穗率、株高和實(shí)粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量間接地起正向作用(3.042 3),通過(guò)有效穗、穗長(zhǎng)、總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量間接地起負(fù)向作用(-2.517 6),但正向效應(yīng)大于負(fù)向效應(yīng)。綜上基本苗對(duì)產(chǎn)量總效應(yīng)較小,為0.413 1,因此,在育種選擇中應(yīng)盡量選擇基本苗適中的類(lèi)型。

        最高苗對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為4.262 1,對(duì)產(chǎn)量的直接貢獻(xiàn)最大;最高苗通過(guò)全生育期、實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率對(duì)產(chǎn)量間接地起正向作用(1.591 9),通過(guò)基本苗、最高苗、有效穗、成穗率、實(shí)粒數(shù)和千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量間接地起負(fù)向作用,綜合看正向效應(yīng)遠(yuǎn)低于負(fù)向效應(yīng)(-5.858 8)。綜上最高苗對(duì)產(chǎn)量總效應(yīng)較小,為-0.004 9,因此在育種選擇中分蘗力適中的類(lèi)型。

        有效穗對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為-3.752 0;有效穗通過(guò)全生育期、最高苗、成穗率、實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率對(duì)產(chǎn)量間接地起正向作用(5.792 1),通過(guò)基本苗、株高、穗長(zhǎng)、總粒數(shù)和千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量間接地起負(fù)向作用(-1.920 4),但正向效應(yīng)遠(yuǎn)大于負(fù)向效應(yīng)。綜上有效穗對(duì)產(chǎn)量總效應(yīng)較小,為0.119 6,因此在育種選擇中應(yīng)盡量選擇有效穗適中的類(lèi)型。

        成穗率對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0.313 5;成穗率通過(guò)全生育期、株高、穗長(zhǎng)和總粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量間接地起正向作用(1.118 2),通過(guò)基本苗、最高苗、有效穗、實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量間接地起負(fù)向作用(-0.813 5),但正向效應(yīng)大于負(fù)向效應(yīng)。綜上成穗率對(duì)產(chǎn)量總效應(yīng)較大,為0.618 2,因此在育種選擇中應(yīng)盡量選擇成穗率高的類(lèi)型。

        株高對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為1.870 6;株高通過(guò)有效穗、成穗率、總粒數(shù)和千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量間接地起正向作用(3.053 3),通過(guò)全生育期、基本苗、最高苗、穗長(zhǎng)、實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率對(duì)產(chǎn)量間接地起負(fù)向作用(-4.185 2),但正向效應(yīng)小于負(fù)向效應(yīng)。綜上株高對(duì)產(chǎn)量總效應(yīng)較大,為0.738 8,因此在育種選擇中應(yīng)盡量選擇株高偏高的類(lèi)型。

        穗長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為-0.134 2;穗長(zhǎng)通過(guò)最高苗、株高、總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量間接地起正向作用(1.626 8),通過(guò)全生育期、基本苗、有效穗、成穗率和實(shí)粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量間接地起負(fù)向作用(-1.153 9),但正向效應(yīng)大于負(fù)向效應(yīng)。綜上穗長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)量總效應(yīng)較小,為0.338 6,因此在育種選擇中應(yīng)盡量選擇成穗率適中的類(lèi)型。

        總粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為1.613 0;總粒數(shù)通過(guò)基本苗、有效穗、成穗率、株高和千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量間接地起正向作用(4.076 1),通過(guò)全生育期、最高苗、穗長(zhǎng)、實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率對(duì)產(chǎn)量間接地起負(fù)向作用(-5.073 9),但正向效應(yīng)小于負(fù)向效應(yīng)。綜上總粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量總效應(yīng)較大,為0.615 4,因此在育種選擇中應(yīng)盡量選擇總粒數(shù)偏大的類(lèi)型。

        實(shí)粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為-1.157 5;實(shí)粒數(shù)通過(guò)基本苗、有效穗、成穗率、株高、總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量間接地起正向作用(5.194 4),通過(guò)全生育期、最高苗和穗長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)量間接地起負(fù)向作用(-3.480 6),但正向效應(yīng)大于負(fù)向效應(yīng)。綜上實(shí)粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量總效應(yīng)較大,為0.556 2,因此在育種選擇中應(yīng)盡量選擇實(shí)粒數(shù)偏多的類(lèi)型。

        結(jié)實(shí)率對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0.340 4,結(jié)實(shí)率通過(guò)基本苗、最高苗和千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量間接地起正向作用(0.957 2),通過(guò)全生育期、有效穗、成穗率、株高、穗長(zhǎng)、總粒數(shù)和實(shí)粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量間接地起負(fù)向作用(-1.255 9),但正向效應(yīng)小于負(fù)向效應(yīng)。綜上成穗率對(duì)產(chǎn)量總效應(yīng)較小,為0.042 0,因此在育種選擇中應(yīng)盡量選擇結(jié)實(shí)率適中的類(lèi)型。

        千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為-0.190 0,千粒質(zhì)量通過(guò)全生育期、最高苗、成穗率、穗長(zhǎng)和實(shí)粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量間接地起正向作用(2.330 9),通過(guò)基本苗、有效穗、株高、總粒數(shù)和結(jié)實(shí)率對(duì)產(chǎn)量間接地起負(fù)向作用(-2.226 4),但正向效應(yīng)小于負(fù)向效應(yīng)。綜上成穗率對(duì)產(chǎn)量總效應(yīng)較小,為-0.085 7,因此在育種選擇中應(yīng)盡量選擇千粒質(zhì)量適中的類(lèi)型。

        2.2.5 云南省中海拔地區(qū)高原粳稻主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的主成分分析 為了進(jìn)一步解析云南省高海拔地區(qū)高原粳稻主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)系,對(duì)其主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量進(jìn)行主成分分析,結(jié)果見(jiàn)表4。從表4可以看出,利用主成分分析法將高海拔地區(qū)的13個(gè)粳稻品種的12個(gè)主要性狀與產(chǎn)量轉(zhuǎn)化為4個(gè)主分量所構(gòu)成的信息量為總信息量的 87.231 4%(>85%),因此提取的4個(gè)主分量可以概括云南中海拔地區(qū)高原粳稻主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的的絕大部分信息,說(shuō)明這4個(gè)因子可以作為主分量。第1主分量可代表總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、株高、全生育期和最高苗,載荷量分別為0.413 2、0.408 1、0.383 4、0.387 1和-0.343 1;第2主分量可代表產(chǎn)量、基本苗和有效穗,載荷量分別為0.511 6、0.491 6 和0.350 2;第3主分量可代表結(jié)實(shí)率,載荷量為0.595 5;第4主分量可代表成穗率、穗長(zhǎng)和千粒質(zhì)量,載荷量分別為-0.528 5、0.430 9和 0.285 4;這4個(gè)主分量中,僅第1、2、3主分量的特征值大于1,且累計(jì)貢獻(xiàn)率為79.582 1%,說(shuō)明第1、2、3主分量含有大部分信息,相對(duì)貢獻(xiàn)較大。說(shuō)明云南高海拔地區(qū)高原粳稻的總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、株高、全生育期、最高苗、產(chǎn)量、基本苗、有效穗和結(jié)實(shí)率8個(gè)性狀相對(duì)品種的綜合表現(xiàn)影響更大,在8個(gè)性狀中僅最高苗的載荷量為負(fù)值,其余均為正值,說(shuō)明在云南中海拔地區(qū)高原粳稻育種時(shí),應(yīng)盡量選擇多實(shí)多粒、株高偏高、分蘗適中且成穗高的高產(chǎn)品種。

        3 討論

        中國(guó)人口眾多且不斷增長(zhǎng)、在耕地面積不斷減少的情況下,繼續(xù)提高水稻總產(chǎn)只能依靠提高單產(chǎn),品種改良成為最行之有效的手段[8]。如果將品種演變規(guī)律加以分析,對(duì)品種改良有著深遠(yuǎn)的意義。云南粳稻的高產(chǎn)育種始于20世紀(jì)50年代初,經(jīng)歷了3個(gè)階段,第1階段是20世紀(jì)50年代至20世紀(jì)60年代初,主要是評(píng)選推廣農(nóng)家良種;第2階段是20世紀(jì)60年代中期至20世紀(jì)70年代,外引了一批植株較矮、株形優(yōu)良的平原粳稻適種推廣;第3階段是20世紀(jì)80年代至20世紀(jì)90年代后期,此時(shí)期也是云南粳稻高產(chǎn)育種的黃金時(shí)代,側(cè)重于大穗大粒稻種遺傳資源的株型改良,也就是注重品種的穗數(shù)、粒數(shù)和千粒質(zhì)量。由此可以看出,這3個(gè)階段所對(duì)應(yīng)的品種更新?lián)Q代都是以提高產(chǎn)量為基礎(chǔ),以解決水稻生產(chǎn)中面臨的問(wèn)題,但這些選種目標(biāo)都過(guò)于籠統(tǒng)。

        由于云南省的地理和氣候條件比較多樣,相關(guān)研究表明,云南省的選種工作,要選出適應(yīng)不同環(huán)境條件的良種,特別是希望在少數(shù)幾個(gè)選種的中心,能夠照顧到不同地區(qū)的需要,不從生態(tài)觀點(diǎn)出發(fā),是很難建立一套適用的工作方法[9-15]。本研究在云南省中海拔地區(qū)種植27個(gè)高原粳稻品種,高海拔地區(qū)種植13個(gè)高原粳稻品種,采集2017年云南省區(qū)域試驗(yàn)的12個(gè)性狀田間表現(xiàn)數(shù)據(jù),將水稻育種的傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法與相關(guān)分析、通徑分析、主成分分析及灰色關(guān)聯(lián)度的分析相結(jié)合,得知與育種目標(biāo)關(guān)聯(lián)度較大的性狀,在水稻品種選育過(guò)程中,品系(組合)的優(yōu)劣其實(shí)就是其綜合性狀的外在表現(xiàn),采用此方法可以克服人為的主觀因素,提高品種(組合)評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性和育種效率。為明確主要農(nóng)藝性狀之間的關(guān)系,并給云南省高原粳稻的品種選育提供一定的理論依據(jù),研究結(jié)果表明,此方法可以快速計(jì)算出每個(gè)材料的綜合評(píng)分和排名,有助于提高育種材料的篩選效率。所建立方法的評(píng)價(jià)結(jié)果與品種區(qū)域試驗(yàn)意見(jiàn)趨于一致,證明此方法能有效篩選出優(yōu)良品種,接下來(lái)的工作可以通過(guò)此法分析了解各主要性狀對(duì)產(chǎn)量影響的相對(duì)重要性,對(duì)品種的各性狀進(jìn)行綜合評(píng)估,把田間的表現(xiàn)型與室內(nèi)考種數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái),使人們對(duì)后代的選擇更加合理,有效提高育種材料的篩選效率。

        研究證明此法在云南省品種選育中的運(yùn)用是行之有效的。結(jié)合各組合性狀的相關(guān)分析,說(shuō)明在云南省高原稻區(qū)選育適宜云南省中海拔地區(qū)的常規(guī)粳稻品種時(shí)應(yīng)注重選擇生育期偏長(zhǎng)、株高偏高及千粒質(zhì)量與有效穗適中的大穗多粒型品種,而在云南省高原稻區(qū)選育適宜云南省高海拔地區(qū)的常規(guī)粳稻品種時(shí)應(yīng)注重選擇生育期適中、株高偏高、成穗率高及千粒質(zhì)量與有效穗適中的大穗多粒型品種的品種類(lèi)型,并注意性狀間的協(xié)調(diào)發(fā)展,以充分表現(xiàn)品種潛力,選育出優(yōu)異的高原粳稻品種。

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