河西地区盐碱地甜高粱农艺性状灰色关联度评价

张亚萍，唐桃霞，王致和，张肖凌，张秀华

（甘肃省农业工程技术研究院，甘肃 武威 733006）

甜高粱（Sorghum bicolor L.Moench）是粒用高粱的一个变种，其具有生物产量高、茎秆富含糖分、耗水量少和抗逆性强等特点［1－3］，是世界上最具潜力的能源作物之一［4］。甜高粱对种植环境要求不高，种植地域很广泛，热带、亚热带和温带均可种植，具有很强的适应性，是一种优良的饲用牧草［5－6］。近年来武威地区大力发展养殖业，通过从国内外大量引进甜高粱品种进行品种的种植比较试验，观察各品种在本地区的适应性和生产性能，筛选出适合在河西地区种植的甜高粱品种［7－9］，大量研究为武威地区养殖业的进一步发展提供了有力支撑。而以往品种比较试验的结果分析多采用方差分析法，灰色关联度评价与其不同的是能够综合考虑诸多因素，对品种的评价更加简单、科学、客观、合理。近年来，该方法在小麦、玉米、马铃薯、花生、大豆、番茄等农作物的品种评价分析和作物选育中已有较多应用［10－13］。本试验以中科院植物研究所提供的11份甜高粱材料为研究对象，对其主要农艺性状和产量性状进行田间调查及测定，采用灰色关联度分析法对在武威盐碱地种植的甜高粱进行多项关键农艺性状的综合评价，以期筛选出适合武威地区种植的优良甜高粱新品种（系），为甜高粱品种的选育与推广提供理论及参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验区位于甘肃省农业工程技术研究院试验基地内（103°05′E，37°30′N），海拔 1740 m，属大陆性干旱气候，年平均气温7.7℃，年平均降雨量194.75 mm，年均日照时数2 724.8 h，无霜期150 d左右。试验区土壤为砂壤土，属轻度盐碱地（pH=7.9），肥力中等。

1.2 试验设计

参试品种为国甜2011、国能10号、国甜2012、甜高果3701、高丹草3901、甜高粱F10（饲用）、晋草11号、中科甜2号、中科甜4号、中科甜1号、中科甜30号，由中科院植物研究所提供。参试品种(系)于2017年4月26日种植于甘肃省农业工程技术研究院试验地内。地势平坦，地力均匀，肥力中等。随机区组排列，重复3次，每个试验小区面积27 m2（4.5 m×6.0 m）。行距20 cm，株距40 cm，密度为120 060株/hm2，收中间3行计算甜高粱鲜重产量。每小区取代表性植株10株，分别测定株高、茎粗、节数、分蘖数、锤度、单株鲜重等性状指标，观察记载生育期。

1.3 农艺性状测定

农艺性状测定：收割前每小区中间行选取连续的10株，调查株高、茎粗、叶片数、分蘖数。株高用卷尺测植株由地面到顶端的长度，使用游标卡尺测定茎粗，以植株地表起三分之一处节间的直径为准。糖分及产量使用WYT型手持糖量计（成都光学仪器厂）测定茎秆倒五节汁液糖锤度，精度为0%～32%，收获时测定小区秸秆总鲜重，再折合成亩（667 m2）产。

1.4 数据分析

试验结果采用方差分析和多重比较对各品种（系）的产量结果进行显著性分析。根据灰色系统理论，将11个参试的甜高粱品种（系）视为同一灰色系统，而每个参试品种（系）是该系统中的一个因素。把各参试品种（系）主要性状的最佳数值结合起来，构成一个“理想品种”，以“理想品种”的出苗率、株高、茎粗、叶片数、分蘖数、汁液糖锤度、单株鲜重、鲜草产量等性状指标所构成的数列为参考数列X0(k)，以各参试品种（系）各项性状指标值构建比较数列 Xi（k）（i=1，2，3，…m；k=1，2，3，…n），m 为参试品种数，n 为评估性状数，采用变异系数法计算所测指标的权重系数。采用初值法将农艺性状原始数据进行无量纲化处理，使得农艺性状原始数据压缩到［0～1］区间内［14］。 再根据以下公式计算加权关联度。

式中，Vi是第i项指标的变异系数、也称为标准差系数［15］；σi为第i项指标的标准差；xi为参考数列与比较数列在第 k 点的绝对差值， ｜Δi(k)｜为分辨系数，取值 0.5［16－17］。

2 结果与分析

2.1 供试甜高粱品种（系）主要农艺性状比较

由表1可知，供试甜高粱品种（系）平均出苗率在68.5%～91%之间，最低为国甜2012，出苗最好的为中科甜4号、中科甜30号、中科甜2号，分别为91%、88%、87%，相比国甜2012分别增加了22.5、19.5、18.5个百分点；供试甜高粱品种（系）平均株高在262.70～367.22 cm之间，最高的为中科甜4号，最低的为甜高粱F10（饲用）；平均茎粗为15.96～22.67 mm，最粗品种（系）为国甜2011，最细为高丹草3901；参试品种（系）平均叶片数在8.67～12.33之间，中科甜4号叶片数最多，甜高粱F10（饲用）最少；供试甜高粱品种（系）分蘖数范围在2.06～3.84之间，分蘖最多的为高丹草3901，最少的为国甜2012；供试甜高粱品种 （系）平均糖锤度在9.08%～18.38%之间，品种（系）之间差异显著，有5个品种（系）超过了15%，分别为国甜2011、中科甜4号、甜高果3701、国甜2012和中科甜30号；单株重范围在0.47～0.82 kg之间，甜高果3701单株重最重，最轻的为国能10号；供试甜高粱品种（系）平均鲜草产量在3 205.31～7 516.26 kg/667 m2，品种（系）之间差异显著，中科甜30号、中科甜4号、中科甜2号位居1、2、3位；根据收割时的成熟情况，可将参试品种（系）分为早熟、晚熟、极晚熟3类，国甜2011、国能10号、国甜2012、甜高果3701、中科甜4号、中科甜1号收割时已成熟的为早熟类，高丹草3901、晋草11号、中科甜2号、中科甜30号收割时已抽穗但未成熟的为晚熟类，甜高粱F10（饲用）收割时既未抽穗又未成熟的为极晚熟类。

表1 甜高粱品种（系）主要农艺性状

2.2 计算供试甜高粱品种（系）各项指标权重

通过变异系数法客观地对所测试的各项指标进行赋值，直接利用各项指标所包含的信息，通过计算得到指标的权重，即计算出出苗率、株高、茎粗、叶片数、分蘖数、糖锤度、单株鲜重和鲜草产量的权重系数见表2。

表2 各项指标权重

2.3 供试甜高粱品种（系）灰色关联度评价

本研究选择出参试品种（系）农艺性状的最佳数值作为理想指标，即将出苗率91%、株高367.22 cm、茎粗22.67 mm、叶片数12.33、分蘖数3.84、糖锤度18.38、单株重0.82 kg和鲜草产量7 516.26 kg/667 m2作为最优指标，构成最优指标集｛X0(k)｝=（91、367.22、22.67、12.33、3.84、18.38、0.82、7516.26）。

2.3.1 无量纲化处理，并求绝对差值 对出苗率、株高、茎粗、叶片数、分蘖数、糖锤度、单株重、鲜草产量按上限性状进行无量纲化处理，即以参试品种性状序列值除以理想品种对应性状值，。无量纲化处理后再求绝对差值 Δi(k)＝｜X0(k)-Xi(k)｜。

2.3.2 计算相对应的关联系数 二级最小差值为0.000，二级最大差值为0.574；相应的等权关联度、加权关联度见表3。根据品种灰色关联度多维综合评价的原理：综合评估关联度（加权关联度）越大，相应的品种越优良，反之亦然。中科甜30号居所有参试品种（系）首位，综合表现最优；中科甜4号、中科甜2号加权关联度为0.765、0.690，位居第2、3位；其余品种（系）加权关联度大小依次为国甜2011＞高丹草3901＞晋草11号＞中科甜1号＞甜高果3701＞甜高粱F10（饲用）＞国能10号＞国甜2012。对比中科甜30号与所设最优品种X0，可以看出，该品种在单株鲜重方面表现并不突出，但在出苗率、株高、叶片数、分蘖数和鲜草产量方面表现突出，在茎粗、糖锤度方面表现优良，综合表现结果优秀。

表3 参试品种的关联系数及加权关联度

3 讨论与结论

灰色关联度评估方法能够全面系统地分析甜高粱各品种(系)的综合表现，直接求出品种的关联度，按关联度大小客观地评价甜高粱品种（系）的优劣，克服了以往只考虑某一单一因素评判方法的局限性，适于甜高粱等需多目标考察的评价对象，在试验中可以有效避免埋没优良品种。

本试验采用灰色系统理论对参试11个甜高粱品种（系）的农艺性状进行综合评定，结果显示中科甜30号、中科甜4号、中科甜2号综合性状分列第1、2、3位。中科甜30号出苗好、糖锤度和鲜草产量高，虽生育期偏晚熟，但本试验中甜高粱是以青贮饲料作为目标用途的，对鲜草产量、汁液糖锤度要求较高，成熟性对其影响不大，因此中科甜30号是作为青贮饲料的优良品种（系），适合在河西地区推广种植；中科甜4号在出苗率、株高、茎粗、叶片数、分蘖数、糖锤度、单株重方面均表现优良，而鲜草产量也仅次于中科甜30号，综合性状优良，这与李春宏[18]的研究一致；中科甜2号也在各方面表现优良。