范繼征， 石達(dá)金， 呂巨智， 唐國榮， 程偉東

(廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所， 南寧 530007)

中國西南區(qū)玉米常年種植面積在466.67萬hm2，主要分布在廣西、云南、貴州、四川和重慶等地，是我國第三大玉米產(chǎn)區(qū)[1]。該地區(qū)以山地和丘陵為主，地形地貌復(fù)雜、生態(tài)環(huán)境多樣，用常規(guī)方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，來評(píng)價(jià)參試玉米品種的優(yōu)劣，常會(huì)造成一定程度的偏差。此外，由于產(chǎn)量、品質(zhì)等性狀多為數(shù)量性狀，依據(jù)個(gè)別性狀評(píng)價(jià)不同品種的優(yōu)劣，通常會(huì)出現(xiàn)顧此失彼的現(xiàn)象。因此，在對(duì)玉米品種篩選鑒定過程中，需要采用科學(xué)合理的方法結(jié)合不同性狀的綜合表現(xiàn)進(jìn)行選擇。

灰色關(guān)聯(lián)度分析法可以在較少數(shù)據(jù)或者沒有顯著相關(guān)性條件下對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出各因素與參考數(shù)列的關(guān)系，該方法具有所需樣本少、方法簡便、信息量大等優(yōu)點(diǎn)[2]，已在玉米品種鑒定、新組合篩選中取得良好效果[3-7]。主成分分析法主要是采用降維的思想，把一個(gè)多屬性的復(fù)雜問題轉(zhuǎn)化為少數(shù)屬性的簡單問題。具體方法就是把多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)，使這些綜合指標(biāo)盡可能地反映原始數(shù)據(jù)的信息量[8-9]。聚類分析則是一種將各種事物或現(xiàn)象進(jìn)行分類的方法，便于對(duì)樣品進(jìn)行綜合分析，得出較為全面的分析結(jié)果。主成分分析結(jié)合聚類分析法已應(yīng)用于多種農(nóng)作物的綜合評(píng)價(jià)[10-15]，在玉米新品種和新組合的評(píng)價(jià)中也有較多報(bào)道[16-20]。

本研究以2017年國家玉米產(chǎn)業(yè)體系西南區(qū)55個(gè)玉米新組合為研究對(duì)象，基于14個(gè)與產(chǎn)量性狀相關(guān)的農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)，綜合應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析、主成分分析和聚類分析來評(píng)價(jià)不同新組合的優(yōu)劣，旨在為西南區(qū)玉米新組合評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為國家玉米產(chǎn)業(yè)體系西南區(qū)各個(gè)單位提供的55個(gè)玉米新組合(表1)，以及對(duì)照品種桂單162和渝單8號(hào)。試驗(yàn)于2017年在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院明陽基地進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用雙對(duì)照間比法排列，不設(shè)重復(fù)，每5個(gè)參試品種設(shè)2個(gè)對(duì)照。種植密度為5.7×104株·hm-2，小區(qū)面積為21 m2，5行區(qū)，行長6 m，行距0.7 m。試驗(yàn)田四周設(shè)大于5行保護(hù)行，田間管理同當(dāng)?shù)厮健?/p>

表1 55個(gè)西南區(qū)玉米新組合

序號(hào)組合T1榮玉1754T2南T931T3綿TX1701T4渝單701T5靖2017-1T6德3239T7黔1701T8川單1751T9恩1077T10CS17-1T11云瑞506T12S183T13HZ1720T141701T15成單658序號(hào)組合T16青青711T17蘇科1618T18榮玉1755T19南T928T20綿732T21渝單841T22靖2017-2T23德10T24黔1702T25川單1752T26恩1124T27CS17-2T28云瑞007T29桂A115T30HZ1721序號(hào)組合T311702T32成單388T33青青722T34蘇科1614T35榮玉1756T36南T605T37綿1308T38渝單703T39靖2017-3T40恩912T41黔1703T42川單1753T43恩932T44黔1704T45云瑞1207序號(hào)組合T46GD1676T47HZ1722T481703T49成1702T50青青733T51蘇科玉1604T52渝單836T53黔1705T54渝單896T55恩1010ck1桂單162ck2渝單8號(hào)

1.3 調(diào)查項(xiàng)目

調(diào)查株高、穗位高、莖粗、穗長、穗粗、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重、出籽率、籽粒含水量、單株粒重、倒折率、空桿率和產(chǎn)量等15個(gè)性狀。果穗性狀按照單穗平均法，收獲時(shí)取有代表性的20個(gè)樣穗進(jìn)行考種，取平均值比較。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2016軟件和DPS 14.0軟件進(jìn)行描述統(tǒng)計(jì)分析、灰色關(guān)聯(lián)度分析、主成分分析和聚類分析?；疑P(guān)聯(lián)度分析依據(jù)鄧聚龍等方法[21-23]，將55個(gè)新組合的產(chǎn)量作為參考數(shù)列X0，其余14個(gè)農(nóng)藝性狀為比較數(shù)列，分別為：株高(X1)、穗位高(X2)、莖粗(X3)、穗長(X4)、穗粗(X5)、禿尖長(X6)、穗行數(shù)(X7)、行粒數(shù)(X8)、百粒重(X9)、出籽率(X10)、籽粒含水量(X11)、單株粒重(X12)、倒折率(X13)、空桿率(X14)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度進(jìn)行比較分析。此外，以產(chǎn)量最高組合為理想品種，計(jì)算不同組合的關(guān)聯(lián)度并進(jìn)行分析比較。

主成分分析依據(jù)楊錦越等的方法[17,24]，對(duì)收集整理的農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)采用中心化的標(biāo)準(zhǔn)化處理，計(jì)算特征值、貢獻(xiàn)率、累積貢獻(xiàn)率和特征向量數(shù)據(jù)。然后，利用主成分的特征向量(Z)，構(gòu)建主成分與農(nóng)藝性狀之間的線性方程F。最后，結(jié)合主成分的方差貢獻(xiàn)率構(gòu)建玉米新組合綜合評(píng)價(jià)模型λ。

2 結(jié)果分析

2.1 玉米不同新組合農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量表現(xiàn)

從表2可以看出，55個(gè)不同玉米新組合的各個(gè)農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量表現(xiàn)不同。參試組合的株高范圍在229.30～329.10 cm，株高低于2個(gè)對(duì)照平均值的組合有22個(gè)。穗位高在86.60～148.70 cm之間，高于2個(gè)對(duì)照平均值的組合有7個(gè)。穗長在14.90～19.95 cm之間，比2個(gè)對(duì)照平均值長的組合有32個(gè)，大于19 cm的有5個(gè)組合，分別是南T 928、榮玉1756、渝單703、榮玉1754和渝單896。穗粗在45.05～55.68 mm之間，高于對(duì)照平均值的有37個(gè)組合，穗粗最大的組合為青青733。禿尖長在0.13～2.00 cm之間，禿尖長在1.5 cm以上的組合有5個(gè)，分別是青青733、綿1308、青青711、HZ 1722和恩1010。穗行數(shù)在13.00～20.20行之間，低于對(duì)照平均值的有4個(gè)組合，分別是成1702、云瑞1207、HZ 1721和德3239。行粒數(shù)在32.80～44.90粒之間，大于對(duì)照平均值的有11個(gè)組合，南T 928的行粒數(shù)最高。百粒重在23.52～36.25 g之間，大于對(duì)照平均值的有25個(gè)組合。單株粒重在0.094～0.197 kg之間，大于對(duì)照平均值的有33個(gè)組合，單株粒重大于0.180 kg的組合分別是川單1752、1703、成單388、綿1308和渝單836。倒折率在0～76.0%之間，未發(fā)生倒折的組合有25個(gè)，倒折率大于20%的組合有云瑞007、川單1753、榮玉1754和靖2017-2?？諚U率在0～18.31%之間，空桿率為0的組合有14個(gè)，空桿率大于15%的組合有云瑞506和靖2017-2。

其中，倒折率、空桿率和禿尖長的變異系數(shù)較大，分別達(dá)到了202.05%、93.91%和47.18%。對(duì)于產(chǎn)量而言，產(chǎn)量表現(xiàn)高于2個(gè)對(duì)照的有28個(gè)組合，介于對(duì)照之間的有9個(gè)，低于2個(gè)對(duì)照的有18個(gè)。其中，1703的產(chǎn)量最高，為11 472.19 kg·hm-2，靖2017-2的產(chǎn)量最低，為5 495.12 kg·hm-2。

從變異系數(shù)大小來看，15個(gè)農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)范圍在1.78%～260.71%之間。其中，變異系數(shù)大于45%的性狀有3個(gè)，從大到小依次為倒折率、空桿率和禿尖長；變異系數(shù)小于5%的性狀僅有1個(gè)，即為出籽率；變異系數(shù)在10%～15%之間的性狀有單株粒重、產(chǎn)量和穗位高；其余性狀則介于5%～10%之間。

表2 不同組合的產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀

組合X1/cmX2/cmX3/mmX4/cmX5/mmX6/cmX7X8X9/gX10/%X11/%X12/kgX13/%X14/%X0/(kg·hm-2)T1307.60146.5019.1519.1046.040.8015.639.629.3486.6812.850.1422.377.898165.04T2326.10148.7018.6018.5546.820.5716.439.031.0487.7614.400.1510.815.418665.09T3287.00134.9021.3117.7546.751.3015.634.730.4086.5312.550.0920.2716.225495.12T4265.50119.4017.1116.6048.920.7015.836.529.3388.2014.500.152.742.748877.95T5268.30111.0017.3017.0548.340.5514.638.633.9785.9912.900.175.885.888938.54T6271.80120.5019.0718.6549.610.3516.439.328.4188.5215.050.181.457.259969.00T7229.3099.0018.2718.9045.050.3515.039.128.8487.3212.750.145.260.008329.52T8280.80103.5019.5916.9554.980.7020.235.032.2289.3313.100.182.671.3310570.57T9277.60112.7020.1617.2549.371.3515.036.835.5687.1414.250.151.334.008753.77T10286.90123.6020.0217.4547.320.8016.642.326.4687.3013.500.168.115.419257.45T11299.80104.3018.0617.9046.620.6315.434.632.8285.4814.350.130.007.897887.46T12264.60117.3017.2216.7546.870.9316.037.329.2687.4416.150.140.000.008273.99T13276.20125.2018.5016.0546.300.8515.237.428.9086.7412.800.131.354.057642.75T14296.40124.6018.8117.1550.220.7516.435.528.6486.4913.200.142.744.117822.85T15285.20125.2019.8217.1550.680.6718.838.030.0585.2014.650.160.008.828873.76T16291.60115.1018.4817.3046.470.5216.238.923.7785.4714.100.132.700.007684.36T17244.8097.5018.2618.2545.111.3213.036.030.1386.5813.050.122.701.357006.76T18263.5098.2016.3616.8048.410.8018.035.428.3187.7113.500.120.006.257839.99T19273.10100.4018.4917.4548.610.6515.036.335.2687.0114.200.170.002.6710005.75T20258.90116.5019.1919.0046.681.0515.642.029.6486.5315.300.170.006.769755.02T21263.30108.7018.4717.1546.280.6016.034.533.2286.9913.400.160.000.009664.01T22286.20117.2019.1717.6049.181.0016.033.534.5886.2913.200.179.331.3310387.11T23279.80122.1019.6217.1052.921.5016.635.935.7286.8615.050.170.006.769968.41T24286.90123.0020.2417.8549.360.3515.642.134.5087.1813.550.205.480.0011394.58T25274.30103.2020.4617.3550.620.9519.037.830.4488.0914.550.190.001.3011472.19T26245.90121.1018.2217.1549.170.3515.835.733.4388.1714.900.180.000.0010580.64T27248.10119.2021.2616.2545.251.2515.237.331.6286.8412.800.1176.001.336398.66T28283.80125.8020.1919.4549.300.9515.641.231.4188.3014.750.185.196.4910769.43T29239.6097.9020.3916.9045.981.2515.840.931.9387.2912.250.141.4118.317638.49T30248.70109.8019.6916.9547.930.4015.841.228.8188.2613.150.140.000.008708.21T31271.00135.0017.1416.1052.560.7516.036.535.4982.9614.750.175.631.419629.65T32320.80137.2020.6017.9551.270.6515.036.336.2587.2512.300.1626.323.959604.18T33258.00110.5019.2718.2548.881.4015.640.628.8586.3214.200.145.638.457772.61T34281.40118.1017.0416.5049.930.9516.435.832.2684.2614.050.150.001.338835.87T35234.70122.5020.0015.9047.210.9014.432.833.9583.1113.000.121.356.766979.28T36259.7098.5018.3418.3550.810.3817.640.930.7588.0613.950.170.0010.149296.14T37247.9098.9018.5819.9552.091.2516.044.926.7886.9712.850.130.0010.007449.14T38272.30111.2020.7916.4048.970.1316.439.130.2489.6914.450.160.001.329794.59T39285.40125.9017.7017.5045.411.0215.437.328.5886.6812.800.140.000.008244.72T40275.40103.7018.6118.3550.741.8518.636.330.4389.5415.950.180.001.3310842.15T41262.60120.5017.6617.2055.682.0018.439.033.5586.4614.550.160.000.009163.70T42318.00144.0019.0518.0547.500.7515.439.529.8188.2117.150.170.004.119632.69T43254.40104.1016.6619.3048.620.6516.040.929.6789.3913.900.150.001.339113.90T44312.90122.6019.4117.4549.740.4015.439.430.3888.7514.500.140.005.198797.48T45284.10123.0016.0316.9047.370.4018.633.427.9486.4713.350.161.320.009350.56T46283.70110.0017.8017.1052.301.7516.435.734.6286.0615.950.180.000.0010876.78T47278.80126.7016.5914.9045.750.6014.834.327.6287.7113.750.120.001.277675.31T48259.90108.0017.6216.2546.810.9014.237.631.3687.6414.550.160.002.709547.39T49276.90112.1015.6518.3549.700.8016.638.333.3586.9614.500.160.000.009942.36T50302.80135.1017.4118.8546.331.3514.839.532.1882.0814.250.144.059.468105.73T51268.10126.1019.5218.1554.360.6518.838.530.0287.7515.150.190.004.0511001.51T52283.30117.0018.5219.0547.621.0016.840.423.5285.8113.650.130.007.696633.15

續(xù)表2

組合X1/cmX2/cmX3/mmX4/cmX5/mmX6/cmX7X8X9/gX10/%X11/%X12/kgX13/%X14/%X0/(kg·hm-2)T53251.9086.6017.1618.2548.330.6516.837.830.6886.8715.250.180.000.0010359.32T54303.50113.0018.7917.3047.431.7015.434.532.7585.5414.900.140.006.588411.72T55246.0094.1018.0518.2046.630.8516.238.431.6990.0612.500.185.410.0010331.02ck1281.68142.6219.8616.9447.170.3414.140.032.5485.3914.150.153.734.938909.69ck2257.88113.8518.9418.3646.740.5715.539.529.2987.0913.590.141.586.088299.01平均值275.36117.2718.7217.6148.740.8816.1738.0131.0187.0114.070.155.504.319014.97標(biāo)準(zhǔn)差21.5213.721.321.002.490.411.352.572.791.551.040.0211.114.051306.44變異系數(shù)7.8211.707.055.685.1147.188.386.778.991.787.4214.27202.0593.9114.49

2.2 玉米不同新組合產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)度分析

不同玉米組合各農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)見表3。不同組合之間同一性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)表現(xiàn)各不相同，其中，禿尖長的關(guān)聯(lián)系數(shù)范圍在0.333 4～0.995 9之間，變化幅度最大；單株粒重的關(guān)聯(lián)系數(shù)范圍在0.863 9～0.999 3之間，變化幅度最小。此外，同一組合不同性狀間的關(guān)聯(lián)系數(shù)變化明顯。其中，恩932不同性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)變化范圍在0.842 0～0.982 0之間，青青733的關(guān)聯(lián)系數(shù)變化范圍在0.333 4～0.988 0之間。

表3 產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)

組合X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X13X14T10.75680.65520.85020.78760.94660.96630.91780.82910.94440.88330.98950.96620.86860.9292T20.74680.68020.95580.87960.99580.68530.92560.91170.94530.93800.91380.99840.95040.9701T30.60210.54680.55350.62250.65250.42050.64780.68370.63880.63150.69840.99900.74850.7154T40.96730.95150.89960.93600.97520.79100.98760.96170.94110.96370.93540.97810.96140.9643T50.97220.93540.90390.96180.99710.64880.87990.96690.86510.98880.89660.88030.98030.9773T60.84440.89280.87950.92940.87860.48260.87630.89880.77310.87560.94650.88900.88910.8196T70.87580.89100.92910.81670.99740.55760.99520.86360.99350.89650.97260.96560.91480.8519T80.80870.69230.83560.75420.93280.64440.89570.72040.82810.81280.72940.97860.80230.8141T90.94840.98480.86310.99110.94280.52270.93700.99340.79000.96140.94080.98220.92280.9633T100.97990.96030.94200.94410.91820.86900.99870.88570.78830.95910.90560.99820.90100.9347T110.75460.97850.88160.82460.89150.81950.89460.95060.78260.86330.81890.96740.79860.8901T120.94010.88791.00000.95490.94000.80150.90170.91330.96470.88730.74000.98320.84280.8451T130.80930.74810.82510.91430.86710.82470.87680.82900.88810.81830.91410.99860.78600.8156T140.75920.77020.82880.86310.80270.99590.81730.90980.92340.84240.90340.98070.82000.8371T150.92910.88690.90050.98040.92480.75940.78600.97930.97440.98600.92070.88110.92210.9443T160.76100.83490.83110.83670.86830.72390.81420.79390.88200.83850.81400.99860.80410.7791T170.85530.92350.76920.71800.81690.46360.96130.79490.77220.75340.81340.99870.73590.7261T180.88380.95280.99630.88860.84330.91730.72870.91560.94030.82950.87980.91030.79350.8638T190.84510.71990.84020.84290.85050.64730.78120.80670.96310.85120.86560.97970.90260.8669T200.81990.88030.91650.99090.83750.82690.84700.96870.83570.87670.99300.99810.93880.8504T210.84770.81800.88180.86630.83970.63460.88710.79740.99570.89520.84440.98040.95260.9497T220.85080.81020.83360.80760.81770.98730.79990.70560.94320.79850.75250.97900.75680.8353T230.87740.90990.91560.82610.96690.50670.89110.80040.93690.85390.94660.99810.90780.8249T240.74470.75200.77900.72060.72020.43200.68520.80500.80960.71020.68390.97210.69870.7423T250.70130.62430.78190.69230.73410.79330.86920.70000.69030.71160.73180.93130.73680.7241T260.69820.82220.76310.76320.79600.45950.76800.73440.86980.79850.84980.97860.82950.8272T270.77460.68030.60630.75610.75080.46820.73960.70730.67940.69670.76600.98700.58630.6753T280.79760.84250.84620.87520.77860.87640.73900.85310.78040.78000.81620.93520.75730.7439T290.96820.98120.73150.85600.87410.51950.83470.74190.78360.81140.96630.94660.78610.9999T300.91050.95640.88660.99090.97720.56530.98400.84880.94410.93670.95330.96410.89880.9014T310.88410.88730.80870.80670.98830.76750.89170.85640.89820.84600.96950.93360.88210.9350T320.86960.86200.95260.93050.97630.67720.82520.85370.86570.90720.77290.96050.68550.9045T330.89900.89080.79820.79200.82490.46100.86480.76160.90790.83850.81680.94570.84600.8818T340.94200.96050.90100.93460.93960.84200.95120.94260.91840.97640.97350.98200.91660.9377T350.89470.70710.69080.83790.77250.70700.84920.88190.67200.78660.81400.99870.72200.7716T360.87940.77330.92380.98790.98650.52510.92010.93800.94010.96550.94180.89570.98750.8682

續(xù)表3

組合X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X13X14T370.89990.97470.79910.68250.73110.51100.80050.64890.94840.79420.88310.93120.75370.8588T380.86810.82510.96790.80540.88590.41080.89960.91660.85220.91580.91560.95980.93290.9123T390.84440.80410.95750.89500.97750.70790.94600.90920.99190.89400.99180.98320.83930.8416T400.76170.67200.75600.79970.79920.40860.92490.72370.74510.78570.90340.97810.80000.7846T410.91030.98350.89650.93900.84110.33340.84380.98800.91150.96030.97480.95690.96600.9690T420.88530.80380.92470.93380.87170.76720.84830.95470.85680.91710.81350.97630.95750.8984T430.88060.84100.84140.88830.97650.71780.96740.91150.92090.98190.96500.98150.95820.9811T440.80440.90380.91750.98140.93900.56050.96450.91700.99710.94250.92360.94650.91120.9885T450.98930.98270.78110.89070.90630.53240.85300.80320.82560.93200.88000.96150.98290.9998T460.78580.70840.71680.73270.82760.44170.77190.70830.87600.74650.89860.91510.79620.7941T470.80360.74030.95210.98860.88460.80800.91150.92940.94560.81060.83900.92490.77620.7906T480.84830.82520.84480.82460.86620.97830.78250.90140.92910.92090.96220.99820.97090.9292T490.86850.81610.70830.91120.88420.78910.89470.87080.95650.85830.89940.93990.91150.9088T500.76650.72070.95770.79490.92990.49420.97660.82500.82690.94200.85240.99850.86920.9421T510.72440.81800.78390.77220.85850.58340.91790.75730.71970.75120.81890.99790.78300.7436T520.69120.71360.72190.65540.73190.60560.68320.66720.96880.72600.73630.86390.68240.7463T530.73460.61370.73560.84960.80320.62310.85490.80680.80150.80810.90820.99800.85620.8538T540.79580.95550.90510.93330.94520.38550.97210.96050.84350.93440.83900.96530.85980.9477T550.71980.65500.78010.84990.77310.80360.81850.82620.83820.84980.71650.99800.80050.8573ck10.95180.74130.90250.95780.96650.52290.84590.91230.91710.98340.97510.99930.98140.9968ck20.97830.92860.87980.84550.94740.71400.94410.84800.96750.89560.93630.97710.86430.9240

玉米不同組合各農(nóng)藝狀與產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)度結(jié)果見表4。按照灰色關(guān)聯(lián)度大小依次為單株粒重>穗粗>籽粒含水量>百粒重>空桿率>穗行數(shù)>出籽率>穗長>倒折率>行粒數(shù)>莖粗>株高>穗位高>禿尖長。關(guān)聯(lián)度大于0.90有1個(gè)性狀，即單株粒重，其關(guān)聯(lián)度為0.964 4，表明它與玉米產(chǎn)量關(guān)系最為密切，對(duì)產(chǎn)量的影響最大；關(guān)聯(lián)度小于0.7也僅有1個(gè)性狀，即禿尖長，其關(guān)聯(lián)度為0.654 2，表明它與產(chǎn)量關(guān)系最遠(yuǎn)，對(duì)產(chǎn)量的影響最小。而其余性狀的關(guān)聯(lián)度則在0.825 9～0.877 67之間，表明這些性狀均對(duì)產(chǎn)量有較大影響。因此，在西南區(qū)玉米育種中，應(yīng)將單株粒重放在首位，統(tǒng)籌考慮其他性狀，而禿尖長可適當(dāng)調(diào)整。

表4 不同農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度及排序

性狀關(guān)聯(lián)度排序株高0.840612穗位高0.825913莖粗0.846211穗長0.85648穗粗0.87672禿尖長0.654214穗行數(shù)0.86656性狀關(guān)聯(lián)度排序行粒數(shù)0.847210百粒重0.87214出籽率0.86187籽粒含水量0.87413單株粒重0.96441倒折率0.85069空桿率0.86935

為了進(jìn)一步分析不同組合的優(yōu)劣，本研究選取產(chǎn)量最高的組合1703為理想品種，對(duì)玉米不同新組合與理想品種的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行了比較分析。依據(jù)灰色理論的分析原理，關(guān)聯(lián)度越大則與理想品種越相似。從表5可以看出，不同組合與理想品種的關(guān)聯(lián)度在0.795 1～0.922 0之間。其中，關(guān)聯(lián)度大于0.9且排在前5位的組合，按照關(guān)聯(lián)度從大到小依次為成單388、綿1308、川單1751、榮玉1756和渝單701，前4個(gè)組合的產(chǎn)量均排在前10位以內(nèi)，而渝單701的關(guān)聯(lián)度與產(chǎn)量位次差別明顯，主要是由于渝單701的出籽率和空桿率與理想品種相差較大所致。而新組合川單1752雖然產(chǎn)量排名第1位，但關(guān)聯(lián)度排名第17位，主要是由于穗行數(shù)與理想品種相差較大所致。新組合青青711的產(chǎn)量排第3位，關(guān)聯(lián)度則排在第20位，主要是由于禿尖長與理想品種差異較大所致。關(guān)聯(lián)度排在2個(gè)對(duì)照前面的新組合共有28個(gè)，與產(chǎn)量排序基本一致，有個(gè)別組合排序不同。與采用產(chǎn)量單一性狀相比，關(guān)聯(lián)度分析可較為全面地比較不同組合的優(yōu)劣。

2.3 不同玉米新組合主要農(nóng)藝性狀的主成分分析

利用SPSS軟件對(duì)玉米新組合產(chǎn)量相關(guān)的14個(gè)農(nóng)藝性狀變量進(jìn)行主成分分析，特征值、貢獻(xiàn)率和累積貢獻(xiàn)率計(jì)算結(jié)果如表6所示。從特征值大小來看，前6個(gè)主成分的特征值均大于1，累積貢獻(xiàn)率達(dá)76.18%。從單個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率來看，前4個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率均大于10%，其余主成分的貢獻(xiàn)率依次降低。為了降低信息的損失量，本研究選取前9個(gè)主成分進(jìn)行下一步分析，其累積貢獻(xiàn)率達(dá)到了91.11%，足以反映數(shù)據(jù)的變化規(guī)律。

表5 不同組合與產(chǎn)量最高品種的關(guān)聯(lián)度

組合品種名稱關(guān)聯(lián)度關(guān)聯(lián)度排序產(chǎn)量排序T51成單3880.922012T40綿13080.913324T8川單17510.909937T28榮玉17560.908845T15渝單7010.9024530T48HZ17210.8987621T49恩9120.8942714T53青青7220.891189T38黔17020.8904915T19黔17050.89031011T22黔17010.8899118T34恩9320.88951231T55蘇科玉16040.88601310T6渝單8360.87941412T36GD16760.87931523T20渝單8410.87851616T24川單17520.8771171T1217010.87621839T26黔17040.8754196T46青青7110.8739203T4恩11240.87182129T21蘇科16140.87112217T9黔17030.87082333T23恩10100.87042413T43渝單7030.86642526T1817020.86562644T10榮玉17550.86442724T39靖2017-30.86082840組合品種名稱關(guān)聯(lián)度關(guān)聯(lián)度排序產(chǎn)量排序ck1桂單162 0.86072928T31桂A11500.86043019T44HZ17200.86033132T41青青7330.85973225T30CS17-20.85473334T14南T6050.85463445T42S1830.85353518T13靖2017-10.85253649T5云瑞12070.85013727T45成單6580.85003822ck2渝單8號(hào)0.84833938T11恩10770.84604043T52渝單8960.84574154T33南T9310.84484246T16綿TX17010.83754347T54HZ17220.83654436T29云瑞5060.83574550T2綿732 0.82874635T17成17020.82734752T35德32390.82524853T32川單17530.82424920T7CS17-10.82225037T37南T9280.82195151T47蘇科16180.81835248T1榮玉17540.81155341T50德100.81035442T27云瑞0070.79675555T3靖2017-20.79515656

表6 各主成分特征根與主成分貢獻(xiàn)率

因子特征值貢獻(xiàn)率/%累積貢獻(xiàn)率/%12.77119.7919.7922.09314.9534.7431.92113.7248.4741.46310.4558.9251.369.7168.6361.0577.5576.1870.8185.8482.0280.6844.8986.9190.5894.2091.11

主成分特征向量如表7所示，第一主成分中貢獻(xiàn)率為19.79%，其特征向量中影響力較大的因子包括單株粒重(0.821)、穗粗(0.713)和穗行數(shù)(0.665)，這些性狀可以作為代表性評(píng)價(jià)指標(biāo)。第二主成分貢獻(xiàn)率為14.95%，影響力最大的因子是百粒重(0.637)，其可作為代表性評(píng)價(jià)指標(biāo)。第三主成分貢獻(xiàn)率為13.72%，株高(0.602)、穗位高(0.578)和莖粗(0.561)的影響力較大，可作為代表性評(píng)價(jià)指標(biāo)。綜上所述，從產(chǎn)量角度綜合考慮，要想獲得較高的產(chǎn)量，在新品種選育過程中應(yīng)優(yōu)先考慮單株粒重、穗粗、穗行數(shù)、百粒重和株高等性狀。

表7 選取主成分的特征向量

性狀Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9株高-0.0280.4230.602-0.4710.076-0.1560.072-0.0510.342穗位高-0.3020.4610.578-0.4260.174-0.0360.014-0.047-0.179莖粗-0.255-0.0430.5610.4840.375-0.006-0.1130.341-0.071穗長0.102-0.5830.472-0.037-0.2550.2510.194-0.3350.275穗粗0.7130.2350.2940.321-0.075-0.186-0.157-0.176-0.144禿尖長-0.0220.2350.1240.473-0.642-0.0860.4540.0980.035穗行數(shù)0.665-0.0450.1460.1310.021-0.645-0.044-0.158-0.047行粒數(shù)0.032-0.7140.450-0.056-0.0360.260-0.005-0.067-0.346百粒重0.1730.6370.0360.4330.0740.518-0.143-0.0770.181出籽率0.405-0.480-0.0130.0950.505-0.1070.2270.2980.327籽粒含水量0.5780.2030.204-0.322-0.2500.1670.2820.440-0.179單株粒重0.8210.0520.1940.0400.2230.336-0.076-0.075-0.019倒折率-0.5180.1360.1910.3630.421-0.0670.452-0.230-0.143空桿率-0.428-0.1990.4950.210-0.385-0.129-0.4090.1850.148

表8 不同玉米新組合綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

品種名稱F值分組川單17511.3726Ⅰ青青7111.3288Ⅰ恩10101.2978Ⅰ成單3881.2353Ⅰ綿13081.2304Ⅰ青青7331.1726Ⅰ17031.0509Ⅰ川單17530.9057Ⅱ川單17520.8983ⅡS1830.7805Ⅱ桂A11500.7046Ⅱ榮玉17560.6462Ⅱ黔17010.6102Ⅱ黔17040.5967Ⅱ黔17030.5807Ⅱ黔17050.4089Ⅲ渝單7010.4043Ⅲ黔17020.3840Ⅲ渝單8360.3047Ⅲ品種名稱F值分組恩9120.2501Ⅲ綿7320.2358ⅢHZ17200.1877Ⅲ青青7220.1666ⅢHZ17220.1619ⅢGD16760.0927Ⅲ恩9320.0344Ⅲ蘇科1614-0.0390Ⅳ蘇科玉1604-0.0414Ⅳ渝單841-0.1001Ⅳ恩1124-0.1425Ⅳ1701-0.1434Ⅳ南T605-0.1500Ⅳ桂單162-0.1512Ⅳ云瑞1207-0.1984ⅣHZ1721-0.2127Ⅳ成單658-0.2832Ⅳ榮玉1755-0.3123Ⅳ渝單703-0.3665Ⅳ品種名稱F值分組恩1077-0.3933Ⅳ南T931-0.4376Ⅳ榮玉1754-0.4818Ⅳ云瑞007-0.5273ⅤCS17-2-0.5472Ⅴ德10-0.5787Ⅴ渝單8號(hào)-0.7125Ⅴ靖2017-3-0.7361Ⅴ德3239-0.7600Ⅴ1702-0.7974Ⅴ靖2017-1-0.8281Ⅴ靖2017-2-0.8793Ⅴ南T928-0.8795Ⅴ云瑞506-0.9124Ⅴ蘇科1618-0.9749Ⅴ綿TX1701-0.9961Ⅴ渝單896-1.0775ⅥCS17-1-1.1825Ⅵ成1702-1.1990Ⅵ

為了更好的評(píng)價(jià)不同玉米新組合的優(yōu)劣，根據(jù)表7主成分特征向量值，構(gòu)建主成分與農(nóng)藝性狀之間的線性模型，即：

Y1=-0.028Z1-0.302Z2-0.255Z3+0.102Z4+0.713Z5-0.022Z6+0.665Z7+0.032Z8+0.173Z9+0.405Z10+0.578Z11+0.821Z12-0.518Z13-0.428Z14；

Y2=0.423Z1+0.461Z2-0.043Z3-0.583Z4+0.235Z5+0.235Z6-0.045Z7-0.714Z8+0.637Z9-0.480Z10+0.203Z11+0.052Z12+0.136Z13-0.199Z14；

……

Y9=0.342Z1-0.179Z2-0.071Z3+0.275Z4-0.144Z5+0.035Z6-0.047Z7-0.346Z8+0.181Z9+0.327Z10-0.179Z11-0.019Z12-0.143Z13+0.148Z14。

根據(jù)表6所提供的9個(gè)主成分與其對(duì)應(yīng)的貢獻(xiàn)率構(gòu)建玉米新組合綜合評(píng)價(jià)模型F，F(xiàn)為所選9個(gè)主成分的線性組成，即：

F=0.197 9Y1+0.149 5Y2+0.137 2Y3+0.104 5Y4+0.097 1Y5+0.075 5Y6+0.058 4Y7+0.048 9Y8+0.042 0Y9。根據(jù)該模型對(duì)55個(gè)參試組合與2個(gè)對(duì)照品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果如表8所示。根據(jù)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，依據(jù)F值大小將所有參試的57份材料分為6組，Ⅰ組為F值≥1.000 0，包括川單1751、青青711、恩1010、成單388綿1308、青青733和1703等8個(gè)材料；Ⅱ組為1.000 0>F值≥0.500 0，包括川單1753、川單1752、S 183、桂A 1150和榮玉1756等8個(gè)材料；Ⅲ組為0.500 0>F值≥0.000 0，包括黔1705、渝單701、黔1702、渝單836等11個(gè)材料；Ⅳ組為0.000 0>F值≥-0.500 0，包括蘇科1614、蘇科玉1604、渝單841、恩1124和對(duì)照品種桂單162等15個(gè)材料；Ⅴ組為-0.500 0>F值≥-1.000 0，包括云瑞007、CS 17-2、德10、靖2017-3和對(duì)照品種渝單8號(hào)等13個(gè)材料；Ⅵ組為F值<-1.000 0，包括渝單896、CS 17-1和成1702共3個(gè)材料。

圖1 參試材料系統(tǒng)聚類圖

2.4 不同玉米新組合主要農(nóng)藝性狀的聚類分析

應(yīng)用DPS軟件對(duì)所有57個(gè)參試材料的14個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后聚類分析，結(jié)果如圖1所示。當(dāng)距離為6.50時(shí)，可以將57份材料分為5類，其中，Ⅰ類包括綿1308、青青733、青青711、成單388、川單1751、渝單701和1703共7份材料；Ⅱ類包括桂A 1150、恩932、德3239、德10、HZ 1722、恩1077、黔1703和恩1010共7份材料；Ⅲ類包括靖2017-1、CS 17-2、CS 17-1、成1702、渝單703、蘇科玉1604和渝單8號(hào)等共22份材料；Ⅳ類包括靖2017-2、云瑞007和云瑞506共3份材料；Ⅴ類包括榮玉1754、綿732、川單1752、黔1702、S 183、HZ 1720和桂單162(ck 1)等共17份材料。聚類分析法的分類結(jié)果與主成分分析法的分類結(jié)果基本一致。

3 小結(jié)與討論

玉米的產(chǎn)量與植株多個(gè)農(nóng)藝性狀密切相關(guān)。前人針對(duì)不同類型玉米已開展了較多研究，結(jié)果各有不同。陳榮麗等研究發(fā)現(xiàn)，與甜玉米鮮穗產(chǎn)量密切相關(guān)的性狀依次是穗粗、穗長、行粒數(shù)，而出苗、采收對(duì)產(chǎn)量的影響最小[3]；李清超等研究認(rèn)為，與玉米產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度較大的性狀依次是單穗粒重、株高和穗位高，關(guān)聯(lián)度最小的是穗長[7]；馬全姿等研究發(fā)現(xiàn)，與糯玉米鮮穗產(chǎn)量密切關(guān)聯(lián)的性狀是穗粗、穗行數(shù)和株高，禿尖長的影響最小[25]；安治良認(rèn)為，穗粒重、百粒重、穗行數(shù)是影響夏玉米產(chǎn)量的較大因素[26]；陳燦等認(rèn)為，穗粗、百粒重和穗行數(shù)對(duì)普通玉米的產(chǎn)量影響較大[27]。不同的玉米類型，從農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)度大小來看，表現(xiàn)各有差異。本研究中發(fā)現(xiàn)，與玉米產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度最大的性狀是單株粒重，其次為穗粗、籽粒含水量、百粒重和空桿率，關(guān)聯(lián)度最低的是禿尖長。這與韓學(xué)坤等[9]的研究有一定的一致性，均認(rèn)為單株粒重與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度最大，除病害性狀外，禿尖長與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度最小。

在灰色關(guān)聯(lián)度分析中，參考品種的選擇對(duì)于參試材料的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)至關(guān)重要。在本研究中，所有參試材料按照產(chǎn)量高低排序，對(duì)照品種桂單162和渝單8號(hào)分別排在29位和39位。若用2個(gè)對(duì)照品種為參考品種，不能較好的評(píng)價(jià)其它組合的優(yōu)劣，故選擇了所有參試組合中產(chǎn)量最高的組合1703為參考品種。

目前，灰色關(guān)聯(lián)度分析法、主成分分析法和聚類分析法已在農(nóng)作物綜合評(píng)價(jià)中廣泛運(yùn)用，取得了較好效果。但除這些方法外，綜合評(píng)價(jià)的常見方法還有層次分析法[28]、隸屬函數(shù)法[29]、同異分析法[30]等。由于不同的方法其算法與原理均有差別，所以針對(duì)同一份數(shù)據(jù)，分析獲得的結(jié)果也有差異。此外，不論采用何種方法，評(píng)價(jià)結(jié)果均建立在專家打分的基礎(chǔ)上，客觀性均受到一定程度的影響。因此，為了獲得更加客觀公正的分析結(jié)果，可以同時(shí)采用多種方法對(duì)評(píng)價(jià)材料進(jìn)行綜合分析。

綜合應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法、主成分分析法和聚類分析法，對(duì)55個(gè)玉米新組合進(jìn)行了評(píng)價(jià)?；疑P(guān)聯(lián)度分析法表明，以產(chǎn)量最高組合1703為參考序列，與其關(guān)聯(lián)度最高的組合依次是成單388、綿1308、川單1751、榮玉1756和渝單701。依據(jù)主成分綜合評(píng)價(jià)模型，得分值大于1的組合依次是川單1751、青青711、恩1010、成單388、綿1308、青青733和1703。聚類分析則表明綿1308、青青733、青青711、成單388、川單1751、渝單701和1703優(yōu)先聚為一類。綜上可知，玉米新組合川單1751、成單388、綿1308和1703表現(xiàn)最優(yōu)。