鲁南地区水稻产量与主要农艺性状的灰色关联度分析

刘丽娟,刘延刚

（临沂市农业科学院，山东 临沂 276012）

水稻（Oryza sativa L.）是我国最主要的粮食作物，中国水稻育种技术先进，为高产、多抗、广适、 优质水稻新品种选育和推广提供了有力的支撑。水稻产量的增加、品质的改善和抗性的提高对解我国决粮食安全问题、 减轻环境污染等具有举足轻重的作用［1－2］。 随着社会经济发展、农业结构调整及农村劳动力向其他产业转移， 我国水稻生产面临稻田面积和双季稻面积下降、水资源短缺、土壤结构变差及肥力下降、自然灾害频发、生产规模小且分散等问题， 制约了水稻生产向高质量发展［3］。 水稻生产实践的历史证明，在增加产量、改善品质和提高抗性的诸多因素中， 品种选育是最经济、最有效且最具潜力的重要因素［2］。 水稻矮化育种(绿色革命)、杂交水稻和超级稻的应用，实现了我国水稻产量的三次飞跃［4］。袁隆平［5］研究表明我国优良品种对水稻产量的贡献率占所有增产措施的60%。 为保障粮食安全， 需进一步加快不同生态类型水稻品种的选育及应用, 因不同类型品种的生育特性差异较大，需要良种良法配套，使品种适用于水稻生产的需要。

针对地区生态环境特点，准确、科学、全面地分析评价水稻品种， 对于水稻新品种的选育和应用具有重要意义。 但当前分析评价中多将产量作为主要的评价指标， 采用常规方法对影响产量的3 个基本因素（单位面积穗数、每穗结实粒数和千粒重）进行定性比较，较少对多个性状进行综合、定量的评价分析［6］。 自1988 年邓聚龙［7］提出灰色关联度分析方法以来， 在品种评价和筛选中得到较广泛的应用，能较全面合理地综合不同属性，有效地将定性描述转化为定量分析， 并获得较可信的综合评价结果［8－12］。胡其明等［13］研究认为利用灰色关联度分析法综合定量评价杂交水稻新品种的农艺性状， 克服了单靠产量性状评价品种优劣的弊端，能更加全面准确地揭示杂交水稻的本质。目前， 对鲁南地区生态环境条件下进行水稻品种的综合评价鲜有报道。 本研究利用灰色关联度分析法对鲁南地区21 个中晚熟中粳稻品种的10 个农艺性状和产量进行分析， 明确农艺性状对水稻产量的影响关系， 为鲁南地区水稻新品种改良和应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

临稻10 号（1）、临稻16 号（2）、阳光600（3）、圣稻20（4）、阳光800（5）、临稻21 号（6）、润农4号（7）、临稻22 号（8）、临稻23 号（9）、临稻24 号（10）、南粳505（11）、圣糯1 号（12）、圣稻26（13）、大粮306（14）、润农303（15）、日稻1 号（16）、济稻4 号（17）、圣香糯1 号（18）、临稻26（19）、圣稻31（20）、圣香802（21），均为中晚熟中粳稻品种。

1.2 试验地概况

试验于2019 年在临沂市农业科学院水稻研究所试验地进行，地势平坦，排灌方便，土质为壤土，肥力中等。 秧田四周为小麦田，大田前茬为小麦。该地属暖温带季风区大陆性气候，年平均气温13.3 ℃，年降雨量793.9 mm 左右，无霜期198 d左右。

1.3 试验方法

试验采用随机区组设计，设3 次重复，小区面积13.3 m2，四周设保护行。 所有参试品种于5 月15 日播种（旱育秧），6 月20 日麦收后旋耕整地，6月25 日手工插秧， 行株距为25.0 cm×13.3 cm。田间管理同常规大田。 在生长关键期进行田间观察测量，记录生育期（d）、最高苗数（个／667 m2）、株高（cm），成熟期每小区取有代表性的10 墩进行考种，记录穗长（cm）、穗总粒数（粒）、穗实粒数（粒）、结实率（%）、千粒重（g），全区收获计算产量（kg／667 m2），数据为3 次重复的平均值。

1.4 统计分析

通过灰色关联度分析方法， 计算各农艺性状与产量的关联系数及关联度，并进行排序。所有的数据计算及分析均在Excel 2007 软件中进行。

2 结果与分析

2.1 各参试品种农艺性状、经济性状和产量的表现

各个参试材料性状指标平均值见表1。从表1可知，21 个水稻品种的全生育期150～162 d、有效穗数25.9～33.5 万／667 m2、成穗率72.5%～83.7%、株高89～104 cm、 穗长14～18 cm、 穗总粒数111.1～163.7 粒、穗实粒数104.5～135.9 粒、结实率80.1%～94.7%、 千粒重24.6～28.4 g， 产量587.9～698.6 kg／667 m2。

表1 参试材料各性状指标平均值

2.2 数据标准化处理

本研究旨在分析各因素对水稻产量的影响，按照邓聚龙［14］灰色系统理论，将产量和各农艺性状视为一个灰色系统， 设产量为参考数列， 记作X0；其余10 个性状作为一个比较数列，分别记为全生育期（X1）、最高苗数（X2）、有效穗数（X3）、成穗率（X4）、株高（X5）、穗长（X6）、总粒数（X7）、实粒数（X8）、结实率（X9）、千粒重（X10），见表2。

表2 数据标准化处理

由于各性状的量纲不同， 相互间无法进行比较， 采用均值化对产量和主要农艺性状原始数据进行标准化处理。根据育种目标的要求，先分别求出各序列的平均数， 再用平均数除各序列的原始数据，得到新的数据列，即为均值化序列［15］。

2.3 计算参考数列与比较数列的绝对差值

求出参考数列与比较数列的绝对差值 （表3）。根据原始数据标准化处理结果，进一步求出水稻产量X0与主要农艺性状Xi对应点的绝对差值，即Δi（k）＝｜X0（k）－Xi（k）｜。 得出两级最小差min min｜Δi（k）｜＝0.0017，两级最大差max max｜Δi（k）｜＝0.2319。

表3 参考数列与各比较数列的绝对差值

2.4 计算关联系数

计算各性状与产量的灰色关联系数 （表4）。

表4 水稻产量与主要农艺性状的关联系数

按照公式

2.5 各性状指标的关联度

3 讨论与结论

水稻生长是一个发展变化系统， 在这个变化的系统中， 某一性状对水稻产量的影响也是变化的。由于水稻品种、自然环境、栽培方式等不同，通过灰色关联度分析得到的结果也不尽相同。 谭可菲［16］研究认为千粒重、结实率和有效穗数对水稻产量的影响远远大于穗长和株高对产量的影响。杨婷婷等［17］研究认为生育期是影响水稻产量的最主要因素，其次因素依次是千粒重、株高、一次分枝数、穗长、有效穗数、着粒密度、穗粒数、抗倒伏系数、穗实粒数、生物产量。 严明建等［18］研究认为穗、 粒兼顾型水稻组合产量与各性状的关联度按大小顺序依次为实粒数＞结实率＞有效穗＞千粒重＞全生育期，表明每穗实粒数的高低是影响该类型组合产量的主要因素，有效穗及各粒重次之；重穗型组合产量与各性状的关联度按大小顺序依次为： 有效穗＞实粒数＞结实率＞千粒重＞全生育期，表明有效穗是影响该类型组合产量的主要因素，每穗实粒数次之。

表5 产量与各性状的关联度和排序

本研究分析的10 个农艺性对产量的重要性为千粒重＞全生育期＞成穗率＞结实率＞有效穗＞株高＞最高苗＞穗长＞穗实粒数＞穗总粒数。 在10 个性状中， 关联度排序前5 位的是千粒重、 全生育期、成穗率、结实率、有效穗，其中千粒重与产量的关联度最大0.8163， 表明千粒重是对产量影响最大的一个性状， 在高产目标选育中大籽粒材料是优先考虑对象。 全生育期对产量的关联度为0.7877，是仅次于千粒重的关联度，在鲁南地区水稻育种和品种推广中选择生育期适中的品种，确保适期成熟。 第三、第四为成穗率和结实率，两者对产量影响的关联度相近， 水稻生长后期要加强肥水管理，提高成穗率和结实率。本文中与产量关联度排序5～10 的农艺性状为有效穗数、 株高、最高苗数、穗长、实粒数、穗粒数，分别为0.7385、0.7382、0.7327、0.7302、0.6917、0.6661， 表 明 这6个指标在高产组合中对产量的影响一般。因此，在鲁南地区水稻高产栽培的过程对千粒重、 全生育期、成穗率、结实率这4 个性状着重考虑和选择，但也不能忽视其他性状的表现。