龍舟，楊威，馮艷飛，任國鑫，劉麗濱，馮東升

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院/黑龍江省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)與作物種質(zhì)改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，大慶 163319）

當(dāng)前，玉米在中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有極其重要的位置。在全世界的農(nóng)作物播種面積中，玉米僅低于小麥和水稻，處于第3位[1]。玉米是世界上非常重要的經(jīng)濟(jì)、飼料和糧食三元作物[2]。玉米作為我國需求量較大的糧食作物，在提高糧食綜合生產(chǎn)能力和確保糧食安全以及滿足飼料需求等方面都具有非常重要的作用[3]。伴隨著人口的不斷增加，如何提高玉米產(chǎn)量是我們需要密切關(guān)注的話題。產(chǎn)量這一性狀作為玉米育種工作的重要指標(biāo)，被認(rèn)為是目前育種的重要性狀，也是目前研究的熱點(diǎn)之一[4]。產(chǎn)量是一個(gè)相對來說比較復(fù)雜的數(shù)量性狀，它受到了各個(gè)性狀因素共同作用，在我們的實(shí)際生產(chǎn)中，受到氣候、品種和土壤條件以及栽培方式等多種因素影響。探究玉米的不同性狀對產(chǎn)量的直接影響對于提高玉米產(chǎn)量和培育出新玉米品種具有重要意義[5]。研究各個(gè)因素對產(chǎn)量的影響，對于育種家選育優(yōu)良的品系有極大的參考意義。關(guān)于玉米育種數(shù)據(jù)的處理方法很多，但目的不同，因此所采用的方法也不同。通常采用通徑分析、相關(guān)分析及回歸分析等統(tǒng)計(jì)方法，這需要大量的數(shù)據(jù)，且處理十分繁瑣。而灰色關(guān)聯(lián)分析法相對來說計(jì)算比較簡單，對于數(shù)據(jù)的概率分布，有無規(guī)律都沒有要求，不會(huì)出現(xiàn)定性分析與量化結(jié)果不符合的現(xiàn)象，相對來說它具有良好的穩(wěn)定性?；疑P(guān)聯(lián)度分析法是對系統(tǒng)發(fā)展動(dòng)態(tài)的量化比較，基本思想是根據(jù)曲線幾何形狀的相似程度來判斷關(guān)聯(lián)的親密度。關(guān)聯(lián)度是反映這種密切程度大小的量度，關(guān)聯(lián)度大說明因素間變化的勢態(tài)接近，相互的關(guān)系密切。關(guān)聯(lián)度小，則反之。灰色關(guān)聯(lián)度分析方法是研究作物多元性狀相對重要性的好方法[6]。我國學(xué)者鄧聚龍教授在1980年提出了用于預(yù)測和控制的新理論、新技術(shù)的灰色系統(tǒng)理論和方法。近幾年以來灰色關(guān)聯(lián)度分析方法因?yàn)槠浜唵魏糜茫呀?jīng)被人們廣泛應(yīng)用在植物品種評價(jià)及農(nóng)藝性狀的相關(guān)分析上[7-12]。

灰色系統(tǒng)理論提出了關(guān)聯(lián)度分析的概念，目的是通過一定的方法去理清系統(tǒng)中各個(gè)因素分析之間的主要關(guān)系，找出其影響最大的因素，把握其矛盾的主要方面。如玉米的某個(gè)農(nóng)藝性狀影響產(chǎn)量最明顯，這種影響程度表明了產(chǎn)量與這個(gè)農(nóng)藝性狀之間或系統(tǒng)內(nèi)部各因素間的關(guān)聯(lián)性。鄒永紅[13]等將灰色系統(tǒng)理論應(yīng)用在作物新品種的綜合評估上。何代元[14]等采用灰色系統(tǒng)關(guān)聯(lián)度分析方法，找出了株高和百粒重與玉米產(chǎn)量之間的關(guān)系。運(yùn)用了灰色系統(tǒng)理論關(guān)聯(lián)度分析方法對80份玉米雜交種的產(chǎn)量與10個(gè)主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行了分析和討論，旨在為玉米高產(chǎn)育種工作提供相關(guān)理論指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

以國外引進(jìn)的玉米雜交種為基礎(chǔ)材料選育的20份DH系，并以此為被測系和四個(gè)測驗(yàn)種：9F592、合344、17-643、340/137通過NCII遺傳交配設(shè)計(jì)得到80個(gè)雜交組合。

1.2 試驗(yàn)基地

試驗(yàn)于2020年在黑龍江省密山市八一農(nóng)墾大學(xué)試驗(yàn)基地進(jìn)行。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)行長5 m，兩行區(qū)，3次重復(fù)，行距0.65 m，株距0.25 m，每行25穴，每穴保苗1株。其他田間管理均同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)。

1.4 田間調(diào)查及測定方法

參照高會(huì)林等[15]調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)，在玉米成熟后，進(jìn)行統(tǒng)一收獲。產(chǎn)量進(jìn)行實(shí)收，選取能代表植株的10穗，自然風(fēng)干后，于室內(nèi)考種?？挤N的項(xiàng)目有株高（X1）、軸重（X2）、出籽率（X3）、穗粗（X4）、籽粒深度（X5）、穗行數(shù)（X6）、行粒數(shù)（X7）、穗長（X8）、禿尖（X9）、百粒重（10）。

株高：每小區(qū)隨機(jī)抽取連續(xù)的5株，測量玉米主莖地上部分至雄穗頂部的高度（單位厘米，小數(shù)保留兩位）。

軸重：選取10穗脫粒后，稱重，求平均數(shù)（單位千克，小數(shù)保留兩位）。

出籽率：計(jì)算籽粒干重占穗干重的比率。

穗粗：測量雌穗穗中部的直徑，求其平均數(shù)，扁形穗測短徑（單位厘米，小數(shù)保留一位）。

籽粒深度：計(jì)算穗粗與軸粗的差除以2（單位厘米，小數(shù)保留兩位）。

穗行數(shù)：調(diào)查每穗籽粒行數(shù)的平均數(shù)。

行粒數(shù)：調(diào)查單穗平均每行的籽粒數(shù)。

穗長：測量雌穗基部到頂部的長度（單位為厘米，小數(shù)保留一位）。

禿尖：測量雌穗穗頂部無籽粒部分的長度（單位為厘米，小數(shù)保留一位）。

百粒重：隨機(jī)測量300個(gè)完整風(fēng)干籽粒的重量。測定風(fēng)干籽粒含水率，然后統(tǒng)一按籽粒含水率14%進(jìn)行折算，重復(fù)3次，二者誤差在1%以內(nèi)時(shí)，求其平均數(shù)。

1.5 分析方法

利用SPSS21.0軟件進(jìn)行相關(guān)分析，利用DPS軟件進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析。

在利用灰色關(guān)聯(lián)度分析中，按照灰色系統(tǒng)理論的要求，將80個(gè)玉米品系的10個(gè)農(nóng)藝性狀看成是1個(gè)灰色系統(tǒng)，將產(chǎn)量作為參考數(shù)列，記為X0，而10個(gè)農(nóng)藝性狀指標(biāo)構(gòu)成比較數(shù)列。因原始數(shù)據(jù)中各性狀的單位（量綱）不一樣，為此采用初始化變化對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了消除單位（量綱），轉(zhuǎn)換為可以用于比較的數(shù)據(jù)序列。無量綱化是指通過一定的數(shù)學(xué)變換來消除原始變量不同量綱的影響，因子分析采用對指標(biāo)值進(jìn)行正態(tài)標(biāo)準(zhǔn)處理來消除量綱的影響。由于受各評價(jià)指標(biāo)量綱和數(shù)量級(jí)不同的影響，使各評價(jià)指標(biāo)間不具有可比性。所以必須對各指標(biāo)實(shí)際值進(jìn)行無量綱化處理。采用直線型無量綱化公式，即：（i=1，2，3...n；j=1，2，3...p）此時(shí)，各指標(biāo)的最優(yōu)值均為1。為敘述方便，把無量綱化后的數(shù)據(jù)仍記為Xij，則最優(yōu)參考序列為X0={1,1,…,1}。即用80個(gè)玉米品種中的10個(gè)性狀的某一個(gè)性狀的原始數(shù)據(jù)減去該性狀的平均值，之后再除以這個(gè)性狀的標(biāo)準(zhǔn)差所得到的結(jié)果就是我們需要標(biāo)準(zhǔn)化處理的結(jié)果。對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理的公式為公式中，X（ik）是原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后的結(jié)果是某一個(gè)性狀的平均數(shù)；X′（ik）是某一性狀的原始數(shù)據(jù)。計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)的公式為公式中△oi（k）表示各農(nóng)藝性狀的絕對差值，即，△oi（k）=［XO（k）-Xi（k）］，△min和△max分別表示所有比較序列各農(nóng)藝性狀絕對差中的最小值與最大值。ζ稱為分辨系數(shù)，其存在的意義是削弱最大絕對差數(shù)值太大所引起的失真，提高關(guān)聯(lián)系數(shù)之間的差異顯著性，r（0，1），一般情況下可取0.1～0.5，本次研究取0.5。兩序列的關(guān)聯(lián)度便以兩比較序列各個(gè)時(shí)刻的關(guān)聯(lián)系數(shù)之平均值計(jì)算，即公式中ri為子序列i與母序列的關(guān)聯(lián)度，N是比較序列的長度。根據(jù)關(guān)聯(lián)度數(shù)值大小排序[16]。

2 結(jié)果與分析

2.1 各性狀變異程度

玉米品種各農(nóng)藝性狀的原始數(shù)據(jù)整理后,經(jīng)Excel數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)，求各農(nóng)藝性狀的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)[CV(%)=標(biāo)準(zhǔn)差/平均數(shù)×100%]，結(jié)果見表1。由表1可知,變異系數(shù)從大到小依次為禿尖（83.78）＞軸重（18.75）＞籽粒深度（18.00）＞穗行數(shù)(13.98)＞行粒數(shù)(10.93)＞百粒重(10.02)＞株高(5.10)＞穗長(4.81)＞穗粗(4.74)＞出籽率(2.33)。

表1 玉米品種各農(nóng)藝性狀表型數(shù)據(jù)變異Table 1 Variation of phenotypic data of various agronomic traits of maize varieties

2.2 產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的相關(guān)分析

玉米品種各性狀相關(guān)系數(shù)見表2。株高除了與穗粗為顯著負(fù)相關(guān)外，與其他農(nóng)藝性狀都呈不顯著負(fù)相關(guān)；軸重與穗粗、產(chǎn)量、穗長、百粒重呈顯著正相關(guān)。相關(guān)性由大到小依次為穗粗、產(chǎn)量、穗長、百粒重籽粒深度，軸重與出籽率呈顯著負(fù)相關(guān)；出籽率與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)；穗粗與籽粒深度、穗行數(shù)、百粒重、產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)由大到小依次為產(chǎn)量、籽粒深度、百粒重、穗行數(shù)；籽粒深度與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)；穗行數(shù)與行粒數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)；行粒數(shù)與穗長呈顯著正相關(guān)；穗長與產(chǎn)量和禿尖呈顯著正相關(guān)；禿尖與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)；產(chǎn)量與百粒重呈顯著正相關(guān)。

表2 玉米品種產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀的相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation coefficient between maize yield and agronomic traits

產(chǎn)量較高的品種，穗粗、軸重、出籽率、籽粒深度、百粒重、穗長也會(huì)比較高，禿尖會(huì)比較低。產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀的相關(guān)性的顯著程度由高到低依次為穗粗＞百粒重＞軸重＞出籽率＞籽粒深度＞穗長。因此，要培育高產(chǎn)玉米品種，要以穗粗和百粒重為首要選擇目標(biāo)，接下來是軸重與出籽率，籽粒深度和穗長也是不可忽視的性狀。

2.3 產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)分析

利用DPS軟件計(jì)算出產(chǎn)量與各個(gè)農(nóng)藝性狀之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)及其排列順序，計(jì)算過程分為三步：第一步：利用式（1）計(jì)算產(chǎn)量與各個(gè)農(nóng)藝性狀的絕對差值，得到無鋼化的數(shù)據(jù)。第二步：將無鋼化的數(shù)據(jù)帶入式（2），得到絕對差值。第三步：計(jì)算各農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)系數(shù)，將關(guān)聯(lián)系數(shù)帶入式（3），得到灰色關(guān)聯(lián)度及排序（表3）。通過計(jì)算得到的參考數(shù)列與比較數(shù)列之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)及關(guān)聯(lián)度，可知系統(tǒng)中各因素關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度越大，則此因素與產(chǎn)量的相關(guān)程度則越高，反之則低。產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)度及位次順序見表3。由表3可知：關(guān)聯(lián)度由高到低排序依次是穗粗（0.842 2）＞百粒重（0.835 2）＞出籽率（0.834 8）＞軸重（0.826 1）＞穗行數(shù)（0.810 5）＞籽粒深度（0.798 2）＞穗長(0.785 9）＞行粒數(shù)（0.784 0）＞禿尖（0.775 9）＞株高（0.773 7）。由此可知穗粗與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)系數(shù)是最大，說明穗粗與產(chǎn)量的關(guān)系是最密切的。其次就到百粒重、出籽率、軸重、穗行數(shù)、籽粒深度。而禿尖、株高、行粒數(shù)和穗長排在末位，說明禿尖、株高、行粒數(shù)和穗長與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度小，對產(chǎn)量的影響比較小。

表3 各農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度及位次Table 3 Correlation degree and rank of each agronomic character and yield

3 結(jié)論與討論

前人對玉米產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的關(guān)系做了眾多的研究，相關(guān)分析、通徑分析做得較多，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析的較少[17]。因受氣候、環(huán)境等不同地理因素和栽培技術(shù)等條件的影響，不同的農(nóng)藝性狀對于玉米產(chǎn)量所產(chǎn)生的影響有可能不同[18]。比如連曉榮等[19]對玉米各性狀與產(chǎn)量進(jìn)行了分析，在密植的條件下，發(fā)現(xiàn)了生育期、百粒重、穗粒重對產(chǎn)量影響較大，其他的性狀對產(chǎn)量的影響較小。而魏鋒等[20]的研究結(jié)果則表明，相對于其他性狀，行粒數(shù)、穗粗、百粒重對產(chǎn)量影響大。陳燦等[21]對高產(chǎn)品種性狀與產(chǎn)量進(jìn)行分析，結(jié)果表明，穗行數(shù)、穗粗、百粒重對產(chǎn)量影響最大。這說明，由于各種原因條件，同一個(gè)性狀對玉米產(chǎn)量的影響不相同。本次研究結(jié)果表明：穗粗、百粒重、軸重、穗行數(shù)對產(chǎn)量的影響比較大。

在各個(gè)分析方法中，灰色關(guān)聯(lián)度法是一種較好地用于分析玉米相關(guān)性狀從而確定育種目標(biāo)的分析方法。本文是通過相關(guān)分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析法對擁有的80份玉米雜交種的10個(gè)農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量進(jìn)行了分析，得到的相關(guān)系數(shù)由大到小依次為穗粗＞百粒重＞軸重＞出籽率＞籽粒深度＞穗長，關(guān)聯(lián)度有大到小排序是穗粗（0.842 2）＞百粒重（0.835 2）＞出籽率（0.834 8）＞軸重（0.826 1）＞穗行數(shù)（0.810 5）＞籽粒深度（0.798 2）＞穗長（0.785 9)＞行粒數(shù)（0.784 0)＞禿尖（0.775 9)＞株高（0.773 7)。相關(guān)分析和灰色關(guān)聯(lián)分析的結(jié)果說明穗粗、百粒重、出籽率和軸重對產(chǎn)量的影響是最大，從而今后在篩選玉米品種時(shí)，可以對這4個(gè)性狀進(jìn)行著重考慮和選擇，但對于其他一些影響比較小的性狀也不可以忽略。