史根生，史关燕，杨成元，麻慧芳，陈瑛（山西省农科院经济作物研究所，山西汾阳032200）



谷子杂交种主要农艺性状的灰色关联度分析及综合评价

史根生，史关燕，杨成元，麻慧芳，陈瑛
（山西省农科院经济作物研究所，山西汾阳032200）

摘要：谷子杂交种较常规种产量有一定幅度增加，但替代品质优良的常规种大面积应用于生产还存在问题，品质及早衰是需要攻克的难题。以灰色系统理论分析方法为基础，利用灰色关联度分析方法对9份品质优良谷子杂交种的产量及主要农艺性状间的关系进行了研究，寻求解决早衰现象的主要因素。与产量密切相关的农艺性状依次为生育期＞小区苗数＞穗长＞出谷率＞功能叶叶宽＞功能叶叶长＞支穗密度＞单穗粒重＞单穗重＞株高＞穗码数＞分蘖数。与产量相关的生育期和功能叶叶长、叶宽应作为解决早衰问题的主要因素考虑；适宜的生育期，增加穗长，提高功能叶保持能力，对防止杂交种早衰获得高产有利，该研究为谷子杂交种新品种选育提供参考。

关键词：谷子；杂交种；灰色关联度；农艺性状

0　引言

谷子具有耐旱、耐瘠、耐储藏等特点，可粮草兼用，被称为小杂粮之首。谷子杂交种选育成功，使得其产量较常规种增产30%以上，经济效益显著［1］。但杂交种制种成本高，价格偏高，品质性状优劣，都成为杂交种推广应用的阻力，力求选育品质优良、高产稳产的杂交种新品种，其主要农艺性状与产量的关系，关联程度和关联序都将为选育提供理论依据。灰色关联分析是研究作物多元性状相对重要性的良好方法，它与传统的回归分析、方差分析、通径分析等方法相比，具有计算简单，不要求数据服从一定的概率分布如正态分布，数据分布有无规律均可，不会出现量化结果与定性分析不相符的现象，具有良好的稳定性［2］。灰色关联分析在多个性状综合定量评价上克服了单靠产量性状评价品种优劣的弊端，能够更加全面、准确地揭示事物本质［3-4］。目前它在谷子常规种［5-8］、玉米［9-14］、小麦［13-17］、大豆［18］等作物上应用广泛，但在综合评价谷子杂交种应用上报道少见。运用灰色关联分析法对谷子杂交种的主要农艺性状与产量进行分析研究，拟在为谷子杂交种新品种选育方向提供理论依据。

1　材料与方法

1.1试验材料

试验材料和数据来源于山西省农科院经济作物研究所谷子杂交种品种比较试验。供试杂交种组合：6A-1×K64、6A-2×K64、6A-2×K27-1、6A-3×K27-1、6A-4×K27-1、6A-5×K64、6A-5×K27-1、6A-6×K27-1、6A-7× K27-1。6A-1至6A-7是利用从山西省农科院谷子所引进的‘683A’早熟高不育源为母本，山西省农科院经作所自选优良品种‘如一’（黄绿苗）为父本，经过多代筛选鉴定转育而成中晚熟高不育姊妹系，植株高低、穗码大小不同，不育株率100%，不育度93%左右。K64、K27-1等是由拿捕净抗除草剂材料转育而成不同类型的优良品系。测定主要性状：生育期、株高、穗长、分蘖数、支穗密度、穗重、穗粒重、穗码数、出谷率、上部三片功能叶叶长和叶宽、小区苗数及产量13个性状。

1.2试验设计与方法

试验于2013—2014年在所内试验地进行，采用随机区组设计，小区面积2×6.67 m2，6行区，每公顷留苗27万株，3次重复。试验地是粘壤土，肥力中等，播前每公顷施农家肥15 m3，复合肥750 kg，浇足底墒水。成熟时，每区从中间4行随机取样20株，进行主要农艺性状测定考种，各供试材料各性状的调查数据见表1。试验结果采用灰色关联度法进行分析，研究影响谷子杂交种产量的因素及各主要农艺性状与产量之间的关联度。

按邓聚龙［19］方法将上述谷子杂交种主要农艺性状视为一个灰色系统，并将产量性状设定为母序列X0，生育期、株高、穗长、分蘖数、支穗密度、穗重、穗粒重、穗码数、出谷率、上部三片功能叶的叶长和叶宽及小区苗数12个性状分别设定为比较数列X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12。将其原始序列进行无量纲化转换得到均值化序列，然后用DPS软件进行灰色关联度分析，计算其关联系数和关联度。

2　结果与分析

2.19个谷子杂交种的主要农艺性状分析

由表1可知：9个谷子杂交种属中熟、中高秆类型，各性状间变化程度不同。性状之间变异系数最大的是分蘖数，最小的是生育期，其他依次为穗码数、上部三片功能叶叶长、上部三片功能叶叶宽、穗粒重、株高、穗重、支穗密度、穗长、小区苗数和出谷率。为了进一步了解各性状与产量的相互关系，对这些性状按灰色关联度法进行了分析。

表1　9个杂交种主要农艺性状平均值

2.2对原始数据进行无量纲化处理

在进行灰色关联度分析时，一般都要进行数据的无量纲化处理。先分别求出各个原始序列的平均值，再用均值去除对应序列中每个数据，便可得到新的数据列（表2），即均值化序列。计算公式不再详细列出。

2.3灰色关联度分析

用DPS软件进行灰色关联度分析，分辨系数ρ越小，分辨力越大，一般ρ的取值区间为（0,1），具体取值可视情况而定，通常取ρ=0.5。谷子杂交种产量与主要农艺性状的灰色关联系数见表3。

2.4主要农艺性状与产量性状的关联度与关联序

关联系数是比较数列与参考数列在各个时刻的关联程度值，所以它的数不止一个，而程度值过于分散不便于进行整体性比较。因此有必要将各个时刻的关联系数集中为一个值，作为比较数列与参考数列间关联程度的数量表示，即关联度ri（见表4）。

表2　无量纲化处理

表3　产量与各性状的关联系数

表4　各性状与产量的灰色关联度

由表4计算结果可知，谷子杂交种产量与各性状的关联度大小顺序依次为：生育期＞小区苗数＞穗长＞出谷率＞功能叶叶宽＞功能叶叶长＞支穗密度＞单穗粒重＞单穗重＞株高＞穗码数＞分蘖数。依照关联分析原则，关联度大的数列与参考数列的关系最为密切，关联度小的数列与参考数列关系则较远。该分析中，生育日数与产量的关联度最大（r=0.8319），其次为小区苗数（r=0.8226），第3为穗长（r=0.8182），第四为出谷率（r= 0.8170），第五、六为功能叶叶长和叶宽（r=0.8052和r= 0.8031）。说明谷子杂交种的生育期、小区苗数、穗长、出谷率和功能叶叶长叶宽对产量高低有重要影响。相比之下，其他农艺性状对产量的作用较小。

2.5影响产量的3个主要农艺性状与其他性状的关联矩阵

生育期、小区苗数、穗长、出谷率对产量的关联序比较密切，也是构成谷子产量的基本性状。这些因素又受到其他农艺性状的影响，关联度矩阵见表5。由表可知，对于每一个产量构成性状来说，各个性状的关联序是不同的。从矩阵可看出生育期与小区苗数、穗长、出谷率和功能叶叶长相关性达到极显著，其次为功能叶叶宽和支穗密度；小区苗数和生育期相关性达到极显著，其次为功能叶叶宽和穗长；穗长与生育期和小区苗数相关性达到极显著，其次为功能叶叶宽和出谷率；出谷率和生育期、株高达到极显著，其次为功能叶叶宽和穗长；穗长等性状与产量的关系与前人［20-22］的研究结果一致。综合来看，株高、分蘖数、穗码数、单穗重和单穗粒重与产量相关性不太密切，更易受栽培条件的影响，比如密度，土壤肥力等。

3　讨论

灰色关联度分析结果表明，谷子杂交种产量与生育期、分蘖数、株高、穗长、支穗密度、单穗重、单穗粒重、出谷率、穗码数、功能叶叶长、功能叶叶宽和小区苗数的关联度依次为：0.8319、0.5688、0.7927、0.8182、0.7891、0.7833、0.7849、0.8170、0.7601、0.8031、0.8052 和0.8266。大小顺序依次为：生育期＞小区苗数＞穗长＞出谷率＞功能叶叶宽＞功能叶叶长＞支穗密度＞单穗粒重＞单穗重＞株高＞穗码数＞分蘖数。依照关联分析原则，关联度大的数列与参考数列的关系最为密切，关联度小的数列与参考数列关系则较远。该分析中，生育期与产量的关联度最大（r=0.8319），其次为小区苗数（r=0.8226），第三为穗长（r=0.8182），第四为出谷率（r= 0.8170），第五、六为功能叶叶长和叶宽（r=0.8052和r= 0.8031）。笔者选择谷子杂交组合时，应把生育日数、小区苗数、穗长、出谷率和功能叶作为提升产量的主要因素考虑。

尤其最近几年气候比较干旱，早衰是影响谷子杂交种产量的一个重要因素，也是优质杂交种选育的一个突出难题，目前还没有恰当的解决措施，所以生育期和功能叶保持能不能改善早衰问题应重点考虑。小区苗数就是要找到适合不同类型杂交种的最佳密度，以获得高产。协调好生育期、穗长和功能叶与产量之间的关系，以及它们相互之间的关系，对提升谷子杂交种产量至关重要。适宜的生育期是满足有效积温的前提，但在特定的种植区域内对生育期又有严格的限制，适当增加穗长和降低植株高度，提高功能叶保持能力，防止杂交种早衰，是获得高产的基础，植株太高和功能叶过大则容易造成植株间叶片相互遮荫，影响光合作用。因此，实际选择时应加以注意，协调好源库关系，获得理想的产量。

谷子杂交种产量的提高还有一个关键就是它的密度问题［21］，合理的群体布局尤为关键，既要达到最佳产量的密度又能发挥个体的最佳水平，以期达到高产。本试验中没有对每个不同类型杂交组合进行相应的密度试验，可能使一些组合因没有达到最佳密度而影响其产量水平，有待进一步研究总结。

灰色关联分析是对一个发展变化系统进行动态量化比较的一种分析方法，不同年份、地域、自然环境和品种都可能造成产量主要性状的改变，分析结果不尽相同。因此，应用灰色关联度分析法时对于不同环境条件和不同品种应做具体分析，采取相应的技术措施，选出适宜当地种植的优良品种。谷子杂交种选育的过程中，首先要保证所选组合品质的优良性，品质优良的谷子杂交种才能顺应市场需求，尤其优质小米加工企业的需求，拓宽杂交种在生产实践中的应用领域；其次谷子杂交种其他栽培技术条件达到最佳的情况下，最适宜的生育期和功能叶片保持能力的提高将会是产量突破的关键因素。

表5　谷子主要农艺性状的关联度矩阵

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Grey Correlative Degree Analysis and Comprehensive Evaluation of Main Agronomic Characters of Millet Hybrids

Shi Gensheng, Shi Guanyan, Yang Chengyuan, Ma Huifang, Chen Ying
（Institute of Cash Crops, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Fenyang 032200, Shanxi, China）

Abstract:Although millet hybrids had higher yield than the traditional seeds, there were still some problems in the production when hybrids were used to substitute qualified traditional seeds. Their quality and premature senility were both challenges. Based on the grey system theory, this paper used grey correlative degree analysis to study the yield of 9 samples of qualified millet hybrids and the relations among their main agronomic traits, so as to find the main factors which could solve the premature senility problem. Main agronomic traits were closely related to yield in the following order: growth duration>sprout number per acreage>ear length>grain rates>functional leaves width>functional leaves length>density of secondary ear>grain weight per ear>single ear weight>plant height>code number per ear>number of tillers. The growth duration, functional leaves length and width should be considered as the main factors which had a great effect on premature senility solution. The suitable growth duration could increase ear length and improve the retention capacity of functional leaves, which could prevent premature senility and get high yield of millet hybrids. This study provided a reference for the selection and breeding of new varieties of millet hybrids.

Key words:Millet; Hybrid; Grey Correlative Degree; Agronomic Characters

中图分类号：S515

文献标志码：A论文编号：cjas15070005

基金项目：现代农业产业技术体系专项资金项目“国家谷子糜子产业技术体系汾阳综合试验站”（CARS-07-12.5-B5）；“十二五”国家科技支撑计划子课题“春谷晚熟区优质高产高效栽培技术集成与示范”（2014BA07B01）；山西省农科院育种工程项目“谷子抗除草剂杂交种及富硒特优新品种选育”（11yzgc008）。

第一作者简介：史根生，男，1969年出生，山西汾阳人，助理研究员，本科，主要从事谷子遗传育种及果树栽培研究。

通信地址：032200汾阳市小南关门外山西省农科院经济作物研究所，Tel：0358-7390903，E-mail：lplfy9038@126.com。 032200汾阳市小南关门外山西省农科院经济作物研究所，Tel：0358-3321359，E-mail：shxnkychy@126.com。

通讯作者：陈瑛，女，1933年出生，河南息县人，研究员，本科，学士，主要从事谷子遗传育种研究。

收稿日期：2015-07-08，修回日期：2015-09-09。