摘要：為篩選適宜新疆塔額盆地種植的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗根腐病的甜菜品種，2022年在新疆兵團(tuán)第九師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所團(tuán)結(jié)農(nóng)場(chǎng)試驗(yàn)基地，以10個(gè)引種及1個(gè)對(duì)照品種（BETA6990）為試驗(yàn)材料，通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)度分析、主成分分析和相關(guān)分析法對(duì)甜菜的根腐病和根產(chǎn)量、含糖率、產(chǎn)糖量4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，甜菜的根產(chǎn)量與產(chǎn)糖量呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)（0.990 3**），但與根腐病呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)（-0.932 5**），主成分分析表明，前兩個(gè)主成分累積貢獻(xiàn)率97.921 3%，能夠完整地反映甜菜綜合評(píng)價(jià)的主要信息。第一主成分載荷值較高的為產(chǎn)量和含糖量，第二主成分載荷值較高的為含糖率，方程表達(dá)式為F1=-0.349 8根腐病發(fā)病率+0.375 0根產(chǎn)量-0.178 4含糖率+0.336 0產(chǎn)糖量，F(xiàn)2=0.060 5根腐病發(fā)病率-0.128 2根產(chǎn)量+1.035 0含糖率+0.131 3產(chǎn)糖量。塔額盆地甜菜參試品種綜合排名表明，最適宜塔額盆地種植的甜菜品種為KWS5599，其次為BETA468，這兩個(gè)品種都具有產(chǎn)量高、根腐病發(fā)病率低的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：灰色關(guān)聯(lián)度；主成分分析；相關(guān)分析；甜菜；塔額盆地

全世界每年的糖產(chǎn)量約為1.7億t，其中甜菜糖約占糖總產(chǎn)量的25%～30%[1-2]。新疆甜菜年種植面積7.3萬(wàn)hm 占全國(guó)種植面積的32%左右，是新疆重要經(jīng)濟(jì)作物在新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的地位。甜菜是我國(guó)重要的產(chǎn)糖作物，篩選利用優(yōu)異的甜菜種質(zhì)資源是實(shí)現(xiàn)甜菜高產(chǎn)高糖的基礎(chǔ)。甜菜是我國(guó)重要的糖料作物，同時(shí)也是我國(guó)北方重要的經(jīng)濟(jì)作物，種植區(qū)域較大[3-5]。

通過(guò)對(duì)甜菜品種進(jìn)行主成分和灰色關(guān)聯(lián)度分析，能夠較為客觀地對(duì)各性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，根據(jù)參試品種的綜合得分對(duì)甜菜品種進(jìn)行排序，這些方法廣泛運(yùn)用于新品種的研究[6-7]。近年來(lái)灰色關(guān)聯(lián)度分析法廣泛用于新品種的篩選中[7-8]，但在甜菜上的使用很少[9]。主成分分析在品種選育方向上的使用也非常廣泛[10-11]，通過(guò)成分因子綜合得分排名，為適宜當(dāng)?shù)匦缕贩N的選育提供科學(xué)依據(jù)?；疑P(guān)聯(lián)度和主成分分析常用于玉米[12-13]和小麥[14-15]品種選育，但在甜菜品種選育上的應(yīng)用較少。本研究選用11個(gè)甜菜品種為材料，利用灰色關(guān)聯(lián)度、相關(guān)性、主成分分析法研究甜菜主要農(nóng)藝性狀間的關(guān)系，為促進(jìn)甜菜品種選育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2022年4月至10月進(jìn)行，將11份供試材料種植于新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第九師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所（畜牧科學(xué)研究所）團(tuán)結(jié)農(nóng)場(chǎng)試驗(yàn)地內(nèi)，該地區(qū)屬于中溫帶大陸性干旱氣候區(qū)，年降水量290 mm，蒸發(fā)量 1 600 mm，年均氣溫5.88 ℃，年有效積溫2 800～3 000 ℃，平均無(wú)霜期130～190 d。供試土壤0～20 cm土層中含有機(jī)質(zhì)29.34 g·kg-1，堿解氮101.50 mg·kg-1，有效磷46.66 mg·kg-1，速效鉀371.97 mg·kg-1。

1.2 材料

供試材料為11個(gè)甜菜品種，分別為KWS5599、STM1718、ST13429、KW9174、BETA379、BETA468、KWS6661、BES2860、ST13112、ST13529和BETA6990，其中當(dāng)?shù)刂髟云贩NBETA6990為對(duì)照，其他品種均由新疆農(nóng)墾科學(xué)院甜菜所提供。

1.3 方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積20 m 小區(qū)長(zhǎng)度10 m，小區(qū)寬2 m，等行距 50 cm，行株距19 cm，走道60 cm。按常規(guī)方式進(jìn)行田間管理。

1.3.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

根腐?。焊≌{(diào)查在收獲時(shí)進(jìn)行，以整個(gè)試驗(yàn)小區(qū)的植株為調(diào)查對(duì)象，每個(gè)試驗(yàn)區(qū)隨機(jī)取樣20株，調(diào)查每株甜菜塊根的發(fā)病癥狀，記載病株數(shù)及病級(jí)。

根產(chǎn)量：小區(qū)全區(qū)實(shí)收測(cè)產(chǎn)。

含糖率：每區(qū)取10株甜菜塊根采用手持折光儀進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析

對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Excel 2016軟件進(jìn)行錄入和處理，使用SPSS 21.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行相關(guān)分析、主成分分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析，綜合評(píng)價(jià)參試甜菜品種的品質(zhì)性狀。

2 結(jié)果與分析

2.1 原始數(shù)據(jù)

由表1可知，根腐病發(fā)病率的變化范圍較大，為3.33%～23.33%，最高的品種為ST13529，最低的為BETA468；根產(chǎn)量差異也較大，其中KWS5599最高，為80 166.51 kg·hm-2，KW9174產(chǎn)量最低，為21 188.56 kg·hm-2。同樣甜菜的產(chǎn)糖量之間也有很大的差異，最高為10 570.51 kg·hm-2，最低為2 278.04 kg·hm-2。表明參試的甜菜品種在根腐病、根產(chǎn)量、含糖率和產(chǎn)糖量4個(gè)指標(biāo)上存在很大的差異。

2.2 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量鋼化

由于甜菜4個(gè)指標(biāo)值差異較大并且單位不統(tǒng)一，需要根據(jù)表1的數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量鋼化處理，結(jié)果見(jiàn)表2。

2.3 計(jì)算絕對(duì)差序

根據(jù)表2的無(wú)量鋼化數(shù)據(jù)，計(jì)算甜菜參試品種與比較數(shù)列之間的差序，并得出最大差序值與最小差序值 ，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知11個(gè)甜菜品種，maxΔ=0.86，minΔ=0。

2.4 灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)、關(guān)聯(lián)度及權(quán)重

分辨率ρ=0.5，將表3的數(shù)據(jù)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析，求出比較品種與各指標(biāo)數(shù)列之間的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)（表4）。關(guān)聯(lián)度結(jié)果分析，關(guān)聯(lián)度越大的甜菜品種就越好，適宜本地區(qū)種植，相反關(guān)聯(lián)度越小，不適宜本地區(qū)種植。

2.5 各指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)矩陣

由表5可知，對(duì)參試品種的指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析，根腐病發(fā)病率與其他3個(gè)指標(biāo)均存在負(fù)相關(guān)，其中根腐病發(fā)病率與根產(chǎn)量和產(chǎn)糖量均呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.932 5**和-0.940 2**，說(shuō)明根腐病越嚴(yán)重產(chǎn)量及產(chǎn)糖量越低；根產(chǎn)量和產(chǎn)糖量呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)（0.990 3**），與含糖率正相關(guān)（0.270 0），說(shuō)明根產(chǎn)量越高，產(chǎn)糖量越高，產(chǎn)糖量由根產(chǎn)量決定，受含糖率的影響較?。灰虼?，為了提高產(chǎn)糖量需要提高根產(chǎn)量。

2.6 各主要性狀的主成分分析

通過(guò)11個(gè)甜菜品種的4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析（表6和表7）可知，前兩個(gè)主成分貢獻(xiàn)率達(dá)97.921 3%，第一主成分的貢獻(xiàn)率為76.604 7%，特征值為3.064 2，第一主成分載荷較高的是根產(chǎn)量和產(chǎn)糖量；第二主成分的貢獻(xiàn)率為21.316 6%，特征值為0.852 7，第二主成分載荷較高的為含糖率。前兩個(gè)主成分累積貢獻(xiàn)率97.921 3%，能夠完整地反映甜菜綜合評(píng)價(jià)的主要信息。

2.7 11個(gè)甜菜品種的綜合評(píng)價(jià)

結(jié)合表7和表8，全面構(gòu)建甜菜主要性狀指標(biāo)的分析評(píng)估模型。得出前兩個(gè)主成分的函數(shù)表達(dá)式為：F1=-0.349 8根腐病發(fā)病率+0.375 0根產(chǎn)量-0.178 4含糖率+0.336 0產(chǎn)糖量；F2=0.060 5根腐病發(fā)病率-0.128 2根產(chǎn)量+1.035 0含糖率+0.131 3產(chǎn)糖量。

依據(jù)主成分得分綜合模型，統(tǒng)計(jì)11個(gè)油菜品種成分得分、綜合得分和排名（表9），分值越高，說(shuō)明該甜菜品種綜合性狀越好，各參試品種的綜合排名存在較大差異，對(duì)照CK的綜合排名為3，高于對(duì)照的品種為KWS5599和BETA468，說(shuō)明這兩個(gè)品種表現(xiàn)較好，在塔額盆地適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)量高。

3 討論

用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法對(duì)塔額盆地11個(gè)甜菜品種進(jìn)行分析，與錢(qián)建南等[16]對(duì)水稻進(jìn)行分析的方法相同。主成分分析方法與李慧琳等[17]對(duì)食葵的分析方法相同，本文增加了主成分分析對(duì)甜菜各品種的綜合排名分析，使結(jié)論更直接且更有說(shuō)服力。通過(guò)最佳排名和對(duì)照品種比較，篩選出塔額盆地最優(yōu)的種植品種，這與魯兆新等[18]研究方法基本一致，通過(guò)分析甜菜各性狀的綜合得分確定最佳甜菜品種。

與林明等[19-21]研究目的基本相同，都以育種為目的對(duì)甜菜品種適用性進(jìn)行分析，最終結(jié)果以產(chǎn)量高，產(chǎn)糖量高的品種為主，本研究相較于前人研究基礎(chǔ)上增加了當(dāng)?shù)刂饕『μ鸩烁〉男誀钪笜?biāo)，這也是利用灰色關(guān)聯(lián)和主成分分析方法對(duì)甜菜品種篩選的新方法。

灰色關(guān)聯(lián)度可將樣本最小化，從而能夠得到最大的信息，而主成分分析法可以將有限信息的利用發(fā)揮到最大化，避免重復(fù)信息的干擾[22-23]。本研究結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)度和主成分兩種分析方法，用于篩選甜菜抗病性和高產(chǎn)性狀具有明顯優(yōu)勢(shì)，使試驗(yàn)結(jié)果更加科學(xué)。

根據(jù)相關(guān)分析，甜菜的根產(chǎn)量與產(chǎn)糖量呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)（0.990 3**），但與根腐病呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)（-0.932 5**），這與張自強(qiáng)等[23]試驗(yàn)研究結(jié)果一致，甜菜產(chǎn)糖量的提高需要提高根產(chǎn)量。主成分分析表明，前兩個(gè)主成分累積貢獻(xiàn)率97.921 3%，能夠完整地反映甜菜綜合評(píng)價(jià)的主要信息。第一主成分載荷值較高的產(chǎn)量和含糖量，第二主成分載荷值較高為含糖率，方程表達(dá)式為：F1=-0.349 8根腐病發(fā)病率+0.375 0根產(chǎn)量-0.178 4含糖率+0.336 0產(chǎn)糖量，F(xiàn)2=0.060 5根腐病發(fā)病率-0.128 2根產(chǎn)量+1.035 0含糖率+0.131 3產(chǎn)糖量。11個(gè)甜菜品種得分綜合模型，綜合排名高于對(duì)照的品種為KWS5599和BETA468，說(shuō)明這兩個(gè)品種表現(xiàn)較好，在塔額盆地適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)量高。

4 結(jié)論

本研究采用相關(guān)分析、主成分和灰色關(guān)聯(lián)度分析，優(yōu)先篩選出產(chǎn)量高且耐病的甜菜品種，試驗(yàn)結(jié)果表明，主成分和灰色關(guān)聯(lián)度分析相結(jié)合，可以作為篩選適宜當(dāng)?shù)胤N植高產(chǎn)、抗病甜菜品種的科學(xué)分析方法。

針對(duì)塔額盆地種植情況，結(jié)合兩種分析方法，對(duì)11個(gè)甜菜品種的抗病性、產(chǎn)量指標(biāo)進(jìn)行綜合分析得出，最適宜塔額盆地種植的甜菜品種為KWS5599，其次為BETA468，兩個(gè)品種都具有產(chǎn)量高、根腐病發(fā)病率低的優(yōu)點(diǎn)。

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Adaptability of Sugar Beet Varieties in Ta’e Basin Based on Grey Correlation Degree and Principal Component Analysis

WANG Heya，LUO Jingjing，CUI Yu，WANG Kang，MA Zhennan，GAO Guangrui，WANG Xia，WANG Fucheng

Abstract：In order to screen high-yield and high-quality root rot resistant sugar beet varieties suitable for planting in Ta'e Basin， Xinjiang. In 2022， 10 introduced seeds and one control variety （BETA6990） were used as test materials in the Unity Farm Experimental Base of the Institute of Agricultural Sciences of the Ninth Division of the Xinjiang Corps to comprehensively evaluate the root rot and root yield， sugar content and sugar yield of sugar beet by gray correlation analysis， principal component analysis and correlation analysis. The results shouwed that the root yield and sugar yield of sugar beet were positively correlated （0.990 3**）， but negatively correlated with root rot （-0.932 5**）， and the principal component analysis showed that the cumulative contribution rate of the first two principal components was 97.921 3%， which could fully reflect the main information of the comprehensive evaluation of sugar beet. The first principal component load value was higher yield and sugar content， the second principal component load value was higher for sugar content， the equation expression was： F1=-0.349 8 root rot + 0.375 0 root yield -0.178 4 sugar content + 0.336 0 sugar yield， F2=0.060 5 root rot -0.128 2 root yield + 1.035 0 sugar content + 0.131 3 sugar yield.The experimental results showed that the most suitable varieties for planting in the Taege Basin was KWS5599， followed" by BETA468， and both varieties have the advantages of high yield and low disease rate.

Keywords：grey correlation; principal component analysis; correlation analysis; sugar beet; Ta e Basin

收稿日期：2024-01-17

基金項(xiàng)目：新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)九師科技攻關(guān)項(xiàng)目（2022JS001，2020JS001）。

第一作者：王賀亞（1992-），男，學(xué)士，助理研究員，從事作物栽培與水肥一體化研究。E-mail：1209399827@qq.com。

通信作者：羅靜靜（1989-），女，碩士，副研究員，從事作物栽培及病蟲(chóng)害防治研究。E-mail：860220521@qq.com。