玉米杂交组合产量与农艺性状的灰色关联度分析

刘忠祥，寇思荣，何海军，王晓娟，周玉乾，李志明，杨彦忠

（甘肃省农业科学院作物研究所，甘肃 兰州 730070）

杂交玉米的产量是由多种因素共同作用的结果，而各因素对产量影响的主次关系，决定了玉米杂交种的选育方向。玉米杂交组合传统的评价方法，一般只对产量结果进行数理统计上的方差分析与回归分析，对与产量有关的其他性状，如熟期性状、经济性状和农艺性状等，则常采用直观分析或平均数统计分析，其分析结果相互独立，关联性差。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。与传统的回归分析、方差分析、通径分析等方法相比，灰色关联分析计算简单，不要求数据服从一定的概率分布，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。但灰色关联分析是对一个发展变化系统进行发展动态量化比较的一种分析方法，不同地点、时间、环境和品种都可能造成产量主要性状的改变。本文应用灰色系统理论关联度分析法，比较分析了各种因素对玉米子粒产量的影响程度，旨在研究各性状对产量影响的主次关系，以期为玉米组合鉴定提供理论依据，对参试品种进行客观评估。

1 材料与方法

1.1 材 料

参试玉米品种有兴达72210（V1）、沈单16号（V2）、农大 311（V3）、玉源 205（V4）、甘试 23（V5）、武试 30 号（V6）、海 228（V7）、S0402（V8）、玉源5001（V9）、甘玉 601（V10）、公试 21 号（V11）、陇单020（V12）、CN8706（V13）、武试 0804（V14）、先玉335（V15），以沈单 16 号为对照。

1.2 试验设计

试验在甘肃酒泉市农科所、清水县种子管理站、甘肃省农科院作物所张掖试验点、武威市农科所、临夏州农科所、甘农大农学院平凉试验站、临洮农校和白银金穗种业公司8个点露地或覆膜条件下实施。采用随机区组排列，3次重复，5行区，行长7～10 m，行距 0.6 m，种植密度 4500 株/667m2，收获时选取每小区中间3行，首尾除去两株，取周围没有缺苗的30株计产，计产时水分标准为14%。各重复间留有走道l m，试验区四周设有保护行，田间管理同大田。田间及室内进行株高、穗位高、穗长、穗粗、轴粗、秃尖长、穗行数、行粒数、千粒重、出籽率、双穗率、空秆率、倒伏率、生育期和亩产量等性状的调查，试验数据源于2009年甘肃省玉米区试中晚熟A组试验总结。各供试材料各性状的调查数据见表l。

表1 玉米杂交组合各因素平均值

2 试验数据处理及分析方法

2.1 确定参考数列和比较数列

按照灰色系统理论要求，在分析各性状对产量的影响时，将15个杂交组合的15个主要农艺性状视为1个灰色系统，以亩产量为参考数列，记为X0；15个参试组合的其他各项性状指标构成比较数列，记为Xi（i=1，2，3......，n）。各分析性状株高、穗位高、穗长、穗粗、轴粗、秃尖长、穗行数、行粒数、千粒重、出籽率、双穗率、空秆率、倒伏率、生育期分别为比较数列 X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、Xl2、X13、X14（表 1）。 当分析其余各性状之间的相互关系时，各性状分别作为参考数列和比较数列，即当确定某一性状为参考数列时，其他性状为比较数列，通过计算各参考数列与各个比较数列之间的关联系数和关联度，可构成关联矩阵Ri。系统中各因素的关联系数与关联度越大，则该因素与产量的相关程度就越高，反之则低。

2.2 对原始数据进行均值化转化

由于各性状的量纲不一致，所以必须对原始数据进行无量纲化处理。先分别求出各个原始序列的平均值，再用平均值去除对应序列中每个数据，便可得到新的数据列，即均值化序列（表2）。计算公式为

Xi（k）为第i个性状第k点的原始数据，X軍i为第i个性状原始序列的平均值，X′i（k）表示第i个性状第k点均值化变换后的新数据。

2.3 计算关联系数

ζi（k）=（Δmin+ρΔmax）/（Δi（k）+ρΔmax），其中表示所有比较序列各个时刻的绝对差中的最小值表示所有比较序列各个时刻的绝对差中的最大值。Δi（k）表示k时刻两比较序列的绝对差，ρ为分辨系数，本试验取ρ=0.5。该试验中最小差值Δmin=0.00046，最大差值 Δmax=4.74214。

2.4 计算关联度

3 结果与分析

3.1 玉米产量与各主要农艺性状之间的关系

表2 数据均值化处理结果

表3 产量与各因素的关联系数

从以上计算结果和表4可知：玉米产量与各农艺性状之间的关联度大小顺序依次为：生育期（X14）>出籽率（X10）>行粒数（X8）>穗长（X3）>穗粗（X4）>千粒重（X9）>株高（X1）>穗行数（X7）>轴粗（X5）>穗位高（X2）>秃尖长（X6）>双穗率（X11）>倒伏率（X13）>空秆率（X12）。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=0.9894），其次为出籽率（r=0.9889），第 3为行粒数（r=0.9835），第 4为穗长（r=0.9796）。说明生育期、出籽率、行粒数、穗长、穗粗、千粒重等因素与产量的关系密切，对产量的构成影响较大。相比之下，玉米的株高、穗位高、秃尖长、轴粗、倒伏率、空秆率对产量的影响较小。

表4 产量与各因素的关联度及位次

3.2 各农艺性状之间的相互关系

穗长、穗粗、穗行数、行粒数、千粒重和出籽率通常是构成玉米产量的基本性状。这些因素又受到其他农艺性状的影响，关联度分析结果列于表5。从表5中可以得知，对于每一个产量构成因素来说，各个性状的关联序是不同的。（1）株高与其他性状的主要关联序为：倒伏率（0.9780）>穗粗（0.9773）>穗长（0.9772）>生育期（0.9765）>穗位高（0.9764），说明植株越高，果穗越大，生育期越长，穗位越高，越容易发生倒伏。（2）穗长与其他主要性状的关联顺序为：穗粗（0.9846）>生育期（0.9837）>株高（0.9772）>轴粗（0.9771）>千粒重（0.9763）>出籽率（0.9762）。（3）穗粗与其他主要性状的关联顺序为：穗长（0.9845）>轴粗（0.9840）>穗行数（0.9828）>生育期（0.9812）>株高（0.9773）>行粒数（0.9753）。（4）穗行数与其他主要性状的关联度顺序为：穗粗（0.9828）>穗长（0.9757）>轴粗（0.9731）>生育期（0.9728）〉出籽率（0.9693）。（5）行粒数与其他主要性状的关联度顺序为：生育期（0.9885）>出籽率（0.9837）>穗长（0.9759）>穗粗（0.9755）> 千粒重（0.9706）> 株高（0.9701）。（6）千粒重与其他主要性状的关联度顺序为：生育期（0.9796）>出籽率（0.9782）>穗长（0.9760）>穗粗（0.9721）>行粒数（0.9702）>轴粗（0.9678）。（7）出籽率与其他主要性状的关联度顺序为：生育期（0.9896）>行粒数（0.9836）>千粒重（0.9784）>穗长（0.9761）>穗粗（0.9749）。

表5 各农艺性状之间的关联矩阵R

4 结论

（1）运用灰色关联度评价杂交组合中影响子粒产量因素是可行的，可以在玉米杂交组合选配中起指导作用。研究结果表明，甘肃省玉米中晚熟产区（年积温在2700℃以上）对产量影响因素除自然条件外，主要有生育期、出籽率、行粒数、穗长、穗粗、千粒重几个限制因素。因此，本地区的高产育种应该在生育期、大穗、大粒和适宜株高等性状上注重选择。同时，既要注意其他各性状的重要作用，又要促进它们的协调一致，最大限度地发挥玉米自身的增产潜力。

（2）灰色关联度分析法其计算简单明了、结果直观。分析数据是建立在多性状定性分析的基础上，有较强的可比性、可靠性，可以对农作物品种品系和育种材料进行综合评价，也可以针对某个因素与其他多个因素进行关联分析，找出其中的主要因素，为选育高产、优质作物品种指明主攻方向，为提出相应的措施提供科学依据。

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