滇中地区大麦区试品种农艺性状相关性及主成分分析

张中平，孙永海*，鲁永兴，覃 鹏，善从锐，樊应虎，李晓荣，周 莉

（1.云南省楚雄州农业科学院，云南楚雄675000；2.云南省楚雄州气象台，云南楚雄675000；3.云南农业大学，云南昆明650201）

大麦是云南省优质饲料和酿造业主要原料，随着农业供给侧的改革及畜牧业、酿造业的快速发展，大麦以其广适、早熟、增产潜力大等特点，在面积、单位面积产量等方面增加明显。云南省大麦种植面积从20世纪70年代的3.3万hm2，发展至20世纪90年代的13.3万hm2，至2010年达20万hm2。据最新统计，2017年达22万hm2，多年来一直是继水稻、玉米、小麦种植面积最大的粮食作物[1-2]。滇中是云南省的大麦主要产区，冬春干旱少雨，自然灾害频发，严重制约区域大麦生产的发展[3]。虽然有诸多不利的灾害因素，但是其独特的气候生态条件对于大麦的生长和产量形成有着良好的影响，冬暖和相对较长的日长条件加速了大麦的营养生长进程，有利于分蘖和成穗，单位面积产量具有较大的增产潜力。同时，大麦也是解决经济作物（烤烟）与粮食作物严重茬口矛盾的最佳冬季作物[4-5]。滇中生产应用的大麦品种主要有云大麦、保大麦系列及V43。“十一五”以来，全省各级科研院所每年育成10多个大麦新品系，并在不同区域组织区域试验，其中：嵩明代表滇中高海拔大麦主产区、玉溪代表滇中中低海拔大麦主产区、大理代表滇西大麦主产区、保山代表滇西南大麦主产区、曲靖代表滇东北旱地大麦主产区、楚雄代表滇中中海拔大麦主产区、临沧代表滇南低海拔大麦主产区，楚雄作为滇中中海拔地区对滇中大麦品种的选择具有代表性和客观性。因此，对滇中地区楚雄点大麦参试品系的产量与农艺性状的相关性进行研究，探讨参试品系各农艺性状的相关机制，揭示其发展变化趋势，可为培育及推广高产稳产广适大麦品种提供科学依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料来源

在2012—2016年云南省饲料大麦新品种区域试验楚雄试点，5个年度60份参试品系结果汇总见表 1。该试点概况：海拔 1 772 m（101°33′20″N、25°2′14″E），属亚热带季风气候，年均气温为14.8～21.9℃，年均降水量800～1 000 mm，具有日温差大、年温差小、干湿分明、雨热同季、日照充足、降水偏少等气候特点。5个年度的试验均在同一块田地上进行，土壤类型属紫色土，前茬作物均为玉米。大麦-玉米是滇中大麦主产区最主要轮作方式。

表1 2012—2016年云南省饲料大麦新品种区域试验参试品系

1.2 调查统计的农艺性状

X1=出苗至抽穗时间（d），X2=抽穗至成熟时间（d），X3=生育期（d），X4=株高（cm），X5=基本苗（万株 /hm2），X6= 茎蘖数（万个 /hm2），X7= 有效穗（万个 /hm2），X8=成穗率（%），X9=穗粒数（粒），X10=千粒质量（g），X11= 产量（kg/hm2）。

1.3 数据统计分析

数据处理采用Excel 2007和SPSS 17.0软件分析。

2 结果与分析

2.1 参试品种主要农艺性状比较分析

由表2可知，每穗粒数（X9）变异系数最大，为23.048%，变幅为 23.150粒，其次是株高（X4），变异系数21.277%，变幅为34.690 cm。抽穗至成熟时间（X2）、产量（X11）、成穗率（X8）、有效穗（X7）、茎蘖数（X6）、出苗至抽穗时间（X1）变异系数适中，分别为17.646% 、17.162% 、15.698% 、14.749% 、14.429% 、12.569%，说明这几个因子在各年度稳定性一般。基本苗（6.416%）、千粒质量（5.849%）、生育期（2.922%）的变异系数较小，说明这3个因子年度间稳定性较好。

2.2 参试品种主要农艺性状相关性分析

相关分析结果（表3）表明，滇中地区参试大麦品种穗粒数与株高（0.990）、产量与有效穗（0.969）呈极显著正相关；有效穗数与出苗至抽穗时间（0.921）、产量与出苗至抽穗时间（0.888）、生育期与基本苗（0.884）、产量与成穗率（0.846）为显著正相关；出苗至抽穗时间与抽穗至成熟时间（-0.945）呈极显著负相关，千粒质量与基本苗（-0.880）、有效穗与抽穗至成熟时间（-0.849）为显著负相关。

表2 60个参试品种5个年度主要农艺性状比较分析结果

表3 参试品种各农艺性状及产量相关分析

2.3 主要农艺性状主成分分析

对11个性状进行主成分分析，经过对原始数据进行标准化处理，计算出相关矩阵R及其特征值、贡献率、累计贡献率及对应特征向量，确定主成分[6]，各综合分值表达式为（其中Z1、Z2、Z3分别为R矩阵的前3个主成分）：

其中：

表4 3个主成分11个农艺性状相关矩阵的特征根、贡献率、累计贡献率及对应特征向量

前3个特征值的累计贡献率为91.963%，11个农艺性状的绝大部份相关信息可以由这3个主成分来概括。由表4可知，第1主成分特征值为3.979，贡献率为36.168%，对应的特征向量中有效穗数值（0.918）最大，对第1主成分的影响最大，故称Z1为有效穗数因子；其次是成穗率（0.812）、产量（0.805）、出苗期至抽穗时间（0.787）。增大第1主成分的值，可使成穗率及产量增加，增加出苗期至抽穗时间（d）能提高有效穗，缩短抽穗至成熟的时间（-0.914）可使有效穗数增多。产量3因素中的千粒质量特征值为负值（-0.187），说明随着有效穗、产量的增加，千粒质量会降低。第2主成分特征值为3.366，贡献率为30.603%，对应的特征向量中基本苗值（0.987）最大，对第2主成分影响最大，故称Z2为基本苗因子；其次是生育期（0.850）、有效穗数（0.480）、产量（0.353）。增大第2主成分会延迟大麦成熟，增加一定的有效穗数和产量，但产量3因素中的千粒质量（-0.867）会明显下降，株高（0.264）增加，抽穗至成熟时间（d）会延长，因此，第2主成分不宜太高。合理密植，保证大麦群体整体协调发育，是大麦高产的基础。第3主成分特征值为2.771，贡献率为25.192%，对应的特征向量中穗粒数值最大（0.966），对第3主成分影响最大，故称Z3为穗粒数因子；其次是株高（0.924）、茎蘖数（0.522）、产量（0.475）。增加第3主成份穗粒数因子，除千粒质量略降低外，其他株高、茎蘖数、产量、生育期、成穗率、有效穗数等因素值增加，因此，第3主成分值宜适当偏高。

3 结论与讨论

大麦相对其他冬季作物而言，具有特殊性，是酿造加工的主要原料，且粮、饲兼用，饲用还分发芽饲料、青贮饲料、干草饲料、秸秆谷壳饲料、酒糟和下脚物料。对于不同用途的大麦品种，对其农艺性状的要求也会有差别，如加工、粮用则要求其籽粒产量高，青贮饲料则要求在灌浆乳熟期生物产量高，干草饲料则要求籽粒产量高的同时，生物产量也要高，因此，应根据种植用途选择品种[7-10]。

滇中地区大麦生产主要用于酿造和饲用，以籽粒产量为主，因此，本研究主要分析影响滇中大麦产量各个农艺性状之间存在的关系。通过5年60个品系的农艺性状比较分析，结果表明，变异系数大小顺序为每穗粒数＞株高＞抽穗至成熟时间（d）＞产量＞成穗率＞有效穗数＞茎蘖数＞出苗期至抽穗时间（d）＞基本苗＞千粒质量＞生育期。说明穗粒数、株高、抽穗至成熟时间（d）及产量的稳定性较差，除品种自身遗传因素外受气候环境影响较大。主要农艺性状相关性分析说明，11个农艺性状中，穗粒数与株高、产量与有效穗数呈极显著正相关，有效穗数与出苗至抽穗时间（d）、产量与出苗至抽穗时间（d）、生育期与基本苗、产量与成穗率呈显著正相关，出苗至抽穗时间（d）与抽穗至成熟时间（d）呈极显著负相关，千粒质量与基本苗、有效穗数与抽穗至成熟时间（d）呈显著负相关。主成分分析说明第1主成分值偏高较好，可使成穗率、产量、出苗期至抽穗时间（d）增加，抽穗至成熟的时间（d）减少。出苗期至抽穗时间（d）增加十分有利于大麦营养生长；抽穗至成熟的时间（d）减少能使大麦快速灌浆成熟，避过滇中地区的干热风和高温逼熟危害。第2主成分值不宜太高，应合理密植，保证大麦群体整体协调发展。第3主成分值宜偏低，穗粒数适当地减少能够降低株高和茎蘖数，特别是茎蘖数的降低能降低拔节期田间荫蔽程度，减轻大麦主要病害白粉病的发生。2012—2016年试验结果表明，滇中地区大麦品种产量的提高是在增加有效穗、成穗率和营养生长期基础上，通过保持适当的基本苗和生育期，以及较短的灌浆成熟时间来实现的。