膜下滴灌栽培水稻品种农艺性状相关性与主成分分析

赵双玲，陈 林，胡成成，刘小武，王永强，李 丽，苏天潮

（新疆天业农业高新技术有限公司，新疆 石河子 832011）

育种与栽培

膜下滴灌栽培水稻品种农艺性状相关性与主成分分析

赵双玲，陈 林*，胡成成*，刘小武，王永强，李 丽，苏天潮

（新疆天业农业高新技术有限公司，新疆 石河子 832011）

赵双玲,陈林,胡成成,刘小武,王永强,李丽,苏天潮.膜下滴灌栽培水稻品种农艺性状相关性与主成分分析[J/OL].大麦与谷类科学,2017,34(3):15-18[2017-04-20].http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1769.S.20170420.1742.002.html

在膜下滴灌旱作栽培技术条件下，对 12 个水稻品种主要农艺性状进行主成分分析。结果表明，水稻品种各农艺性状的变异系数存在较大的差异性，其中结实率的变异系数最小，为 1.99%；穗粒数的变异系数最大，为 14.22%；产量的变异潜能较高。相关性分析显示，株高与穗长呈正相关，穗粒数与产量呈正相关。主成份分析表明，4 个主成分累计贡献率为 84.33%。

膜下滴灌；水稻；农艺性状；主成份分析

中国是水资源严重短缺的国家，为世界上13个贫水国之一，人均水资源占有量仅为世界人均占有量的 1/4，且其利用率极为低下[1]。至 2030 年，水资源利用及开发将临近极限[2-3]。水资源日趋匮乏及干旱缺水造成的土壤次生盐渍化使盐碱地面积逐步扩大，致使一些水稻产区的种植面积和产量受到限制，严重影响该地区农业的可持续发展[4]。膜下滴灌栽培水稻技术是新疆天业（集团）有限公司研发的一项高效节水农业技术，自推广应用以来，取得了良好的经济效益和社会效益。

主成分分析法是把多个指标化为少数几个综合指标的一种统计分析方法[5]。采用主成分分析法对研究材料的众多农艺性状进行综合评价与分析，已被广泛用于作物种质资源研究与品种选育[6-9]，而对有关膜下滴灌栽培模式下作物主成分分析的报道较少。笔者通过对 12个水稻品系农艺性状进行主成分分析，为水稻品种选育提供一定的科学参考。

1 材料及方法

1.1 试验材料

供试材料为 12个水稻品种，其中来自于宁夏地区 4 个（A1，A2，A3，A6），新疆地区 5 个（A7，A8，A9，A11，A12），吉林地区 3 个（A4，A5，A10）。

1.2 试验地块选择

试验在新疆石河子北全镇天业农业研究所试验 基 地 进 行（东 经 84° 58′，北 纬 45° 20′），供 试 土壤为壤土，肥力中等。基础肥力指标如下：pH 值为8.15，电导率 273μs/cm，有效氮 84.62 mg/kg，有效磷39.98mg/kg，速效钾 233.61mg/kg，有机质 3.74%，前茬为棉花。

1.3 试验设计及栽培模式

试验采用随机区组设计，每个品种重复3次，12 个品种共 36 个小区，每个小区 23 m2。分别于成熟时考种取样，并根据小区实际收获稻谷质量计算产量。栽培模式采用膜下滴灌，1 膜 2 管 4行种植模式，膜宽 1.15 m，种植幅宽 1.4 m。

1.4 田间调查及考种

在出苗后，选取具有代表性的 10 穴，分别调查记录水稻的株高、叶片数、分蘖数、生育期。成熟后进行室内考种，考种对象为最终成熟并结穗的品种，指标为穗粒质量、空瘪率、成穗率、千粒质量及理论产量。

1.5 统计分析方法

利用 SPSS18.0 和 DPS7.05 软件进行统计分析[10]。

2 结果与分析

2.1 膜下滴灌栽培水稻品种主要农艺性状变异情况

对膜下滴灌水稻品种的农艺性状数据及其变异情况的分析表明（表 1、表 2），各农艺性状中，株高、穗长、结实率、千粒质量的变异系数均小于10%，其余 4 个性状均超过 10%且小于 20%，且极差还超过同一性状最小值的 1倍以上，说明该参试品种的来源地不同，不同的种质资源间的性状差异较大，尤其是在产量相关的性状上差异明显，增加了膜下滴灌水稻品种选育材料的多项选择性。从表2 中也可见，12 个参试水稻品种的农艺性状中，变异系数最大的为 14.22%，最小的为 1.99%，可见各性状的变异系数差异明显。水稻品种各性状变异系数的大小排序为：穗粒数＞分蘖个数＞有效穗数＞产量＞千粒质量＞穗长＞株高＞结实率。

表1 膜下滴灌栽培水稻品种的农艺性状

表2 膜下滴灌水稻品种主要农艺性状变异情况

2.2 膜下滴灌栽培水稻品种主要农艺性状的相关性分析

从表 3 中可见，在膜下滴灌条件下，产量和穗粒数之间差异性的相关系数最大（r=0.874 5），说明水稻穗粒数越多产量就越高。株高和穗长呈极显著正相关（P ＜ 0.01），相关系数为 0.623 7，说明在膜下滴灌栽培条件下水稻的株高越高，穗长就越长。单株分蘖和有效穗呈正相关，相关系数为 0.153 4，说明水稻的单株分蘖越多，单位面积有效穗数就可能越多，产量相应就有所增加。千粒质量与株高呈显著正相关（r=0.411 4，P ＜ 0.05）；产量与株高也呈显著正相关（r=0.564 6，P ＜ 0.05），说明株高高的水稻品种对产量的增加具有一定的贡献。

表3 膜下滴灌栽培水稻品种各农艺性状之间的相关性分析

2.3 膜下滴灌栽培水稻各性状主成分的因子贡献率与成分矩阵分析

通过对8种农艺性状原始数据总方差的分析（表 4），得到特征值≥0.87 的 4 个主成分，第 1 主成分特征值为 2.27，第 2 主成分特征值为 2.24，第 3主成分特征值为 1.22，第 4 主成分特征值为 0.87，其贡献率分别为 29.84%、28.14%、15.29%、11.06%，而其累计贡献率达到了 84.33%，可见这 4 个主成分集中了原始变量近 85%的信息，能够较好解释原始变量（农艺性状）。

表4 主成分特征值及贡献率

表5 膜下滴灌水稻品种主成分的成分矩阵

通过对主成分与原始变量之间的成分矩阵（相关系数矩阵）分析（表 5），第 1 主成分与变量相关系数中的最大值为产量，其次是穗长、分蘖、有效穗、株高。表明第 1 主成分较大时，水稻的穗长较长，单株分蘖能力较强，有效穗数的数量增多，株高增加都对产量的提高具有一定的贡献能力。第2主成分与变量相关系数中最大值为结实率，其次是穗粒数和千粒质量。穗粒数在第3主成分和第4主成分中系数值都比较大，说明在水稻主要构成性状里，穗粒数的贡献率较大。第3主成分与变量相关系数中，穗粒数的系数值最大，穗长次之，称为产量因子。表明适度提高水稻的穗粒数，可增加水稻的产量。第4主成份与变量相关系数值最大的是株高，穗粒数次之，表明穗粒数对于增加水稻的产量是不可缺少的重要因素。

3 结论

综上所述，膜下滴灌水稻农艺性状的变异系数差异较大，表现出产量的变异潜能最大。 1）参试水稻品种的变异系数存在较大的差异性，变异范围在1.99% ～14.22% ， 结 实 率 的 变 异 系 数 最 小 ，为1.99%，穗粒数的变异系数最大，为 14.22%，产量的变异潜能较高。2）在膜下滴灌栽培技术条件下，水稻的株高与穗长呈极显著正相关（r=0.6237，P ＜ 0.01），说明水稻的株高越高，穗长就越长。3）水稻的穗粒数与产量呈极显著正相关（r=0.874 5，P ＜ 0.01），说明水稻穗粒数越多，产量就越高。4）主成分分析中的 4 个主成分累积贡献率为 84.33%，第 1 主成分相关系数中较大的为产量、穗长、分蘖、有效穗数和株高；第 2 主成分为结实率、千粒质量和穗粒数；第 3主成分为穗粒数和穗长；第4主成分为株高和穗粒数。结果表明，在膜下滴灌旱作栽培模式下，水稻不同种质间的性状差异较大，尤其在与产量相关的性状上差异显著，增加了膜下滴灌水稻选育材料的多重选择性，也表明膜下滴灌水稻旱作栽培技术有很大的研究空间。

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Principal Component Analysis of the Agronomic Traits of 12 Rice Varieties Cultivated Under Mulched Drip Irrigation Conditions

ZHAO Shuang-ling,CHEN Lin,HU Cheng-cheng,LIU Xiao-wu,WANG Yong-qiang,LI Li,SU Tian-chao WANG Yong-qiang,LI Li,SU Tian-chao
(XinjiangTianye Group Ltd.,Shihezi832011,China)

In the current research,12 rice varieties cultivated under mulched drip irrigation conditions were evaluated with respect to their major agronomic traits by using a principal component analysis.As a result,the variation coefficients of these varieties varied substantially with specific agronomic traits.Specifically,the variation coefficient of grain number per spike was the maximum (14.22%),while that of seed setting rate was the minimum (1.99%);the variation in potential yield was relatively high.On the other hand,the correlation analysis of the yield and agronomic traits of these varieties indicated that plant height and ear length were positively correlated and that yield and spike grain number were also positively correlated.The principal component analysis showed that four principal components collectively contribute to 84.33%of yield.

Mulched drip irrigation;Rice Agronomic traits;Principal component analysis

S511；S184

：A

：1673-6486-20160288

2016-11-23

国家中小企业创新基金；新疆兵团科技特派员项目（2015CA010）；新疆兵团科技领军人才项目；石河子科技计划项目（2016TX04）。

赵双玲(1980—)，女，农艺师，主要从事膜下滴灌水稻高产栽培与生理性状研究。E-mail:657471707@qq.com 。

* 通讯作者：陈 林（1976—），男，高级农艺师，主要从事节水农业研究。E-mail:cl1030@sohu.com 。

胡成成（1979—），男，农艺师，主要从事膜下滴灌作物栽培研究。E-mail:thc149@sohu.com 。