马铃薯农艺性状与产量的多重比较

莫庆忠， 吕树鸣， 罗 凯， 岳永贵， 吕金丽， 吴 迪

(1.盘州市农业农村局， 贵州 盘州 553500； 2.六盘水市农业科学研究院， 贵州 六盘水 553000)

马铃薯原产于南美洲安第斯山区，是一种分布广、适应性强、产量高、营养丰富，宜粮、宜菜、宜饲、宜作工业原料等具有多种用途的经济作物。由于马铃薯为无性块茎繁殖作物，通常采用杂交、诱变方式进行新品选育，研究马铃薯主要农艺性状与产量的相关性，对合理评价和挖掘种质资源，以及育种后代早期选择和提高选择效率具有重要意义。作物产量与植株形态特征、生理代谢有密切关系。前人研究表明，辣椒品种的产量与单果重呈极显著正相关，与商品果衡径、果肩形状呈显著正相关；单果重与商品果衡径、果肩形状呈极显著显著正相关[1]。生姜产量与茎粗、茎鲜重、株高、叶鲜重和根鲜重呈极显著正相关；株高、茎粗、根鲜重、根茎干物质含量是高产型品种形态决定因子[2]。仲义等[3]研究认为，马铃薯株高、单株结薯数与单株产量呈显著正相关。龚军等[4]研究得出，分枝数、分枝长、地上部鲜重、单株块茎数对马铃薯的单株块茎产量有显著的影响。莫庆忠等[5]研究表明，马铃薯产量与株高、单株块茎质量、平均单薯质量和大中薯率之间均呈极显著正相关；单株块茎质量、大中薯率、单薯质量和株高与产量关联系数均大于0.757 1，是影响产量的主要因素。可见不同作物的产量形成由不同的农艺性状决定。马铃薯产量是受多基因控制的，研究马铃薯农艺性状与产量的关系，有利于提高早代选择效率和准确性，加快高产新品的选育。对25个马铃薯品种(系)主要农艺性状进行统计分析，以期明确其对马铃薯产量形成的影响，为马铃薯新品种选育、资源鉴定评价及利用提供依据。

X 10为单株产量；Y为块茎产量。下同。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试马铃薯资源材料由六盘水市农业科学研究院粮油所收集、保存。25份马铃薯品种资源多数为当地种植时间较长的地方品种，少数是外引品种。

1.2 试验方法

试验于2018年、2019年在国家马铃薯种质资源鉴定六盘水试点农科院高山作物试验基地进行，小区面积4.5 m×2.4 m，株行距30 cm×60 cm，每小区4行。以刘喜才等编写的《马铃薯种质资源描述规范和数据标准》为依据，对25个马铃薯农艺性状进行调查，本试验采用其中的11个性状，并对质量性状进行赋值。11个农艺性状为株形(直立=1，半直立=2,展开=3)、株高(cm)、主茎数(个)、茎粗(mm)、开花繁茂性(无=1，少=2，中=3，多=4)、薯形(圆形=1，卵形=2，椭圆=3)、肉色(白=1，浅黄=2，黄=3，红纹或紫纹=4)、单株产量(g)、块茎产量(kg·hm-2)、生育期(d)和淀粉含量(%)。

1.3 分析方法

采用Excel 2003软件进行数据处理，计算平均值、标准差及变异系数，采用DPS 7.05软件分析各农艺性状之间的相关性、主成分和回归分析分析。

2 结果分析

2.1 农艺性状变异特征

农艺性状是作物遗传基因型的外在表现，变异系数反映了表型性状差异程度。从表1可以看出，11个表型性状的变异系数平均值为28.58%，其中肉色变异系数最大，达到50.38%；生育期的变异系数最小，为6.62%；株形35.42%； 开花繁茂性33.67%；主茎数31.14%；薯形46.98%；单株产量(33.88%)的变异系数均超过30%，表明以上6个性状变异丰富，而生育期(6.62%)变异系数小于10%，表明该性状较稳定。

表1 马铃薯供试品种的农艺性状表现

2.2 马铃薯主要农艺性状与产量相关性分析

表2显示，主茎数(0.506 8)、单株产量(0.738 2)与块茎产量呈极显著正相关，主茎数(0.454 5)、生育期(0.474 3)、淀粉含量(0.429 6)与单株产量呈显著正相关，株形(-0.433 9)与单株产量呈显著负相关。表明平均单株产量高、主茎数多、生育期长、株形紧凑是高产型品种特征。相关分析只是简单地估测两个变量间的关系，仅从各性状与产量的相关系数判定各性状对产量的作用大小，极易掩盖各性状之间的间接作用。

表2 马铃薯主要农艺性状的相关性

2.3 主成分分析

从表3可知，主成分1至主成分4对马铃薯产量的贡献率分别为30.01%、20.85%、13.41%和10.07%，其积累贡献率达74.34%，表明4个主成分已基本覆盖所有性状的主要信息。主成分1中权重较高且特征向量值为正的因子是单株产量、单产、开花繁茂性、生育期，权重较高且特征向量值为负的因子是株形，说明单株产量高、植株高大、生育期长、花繁茂和紧凑的株形是有利于提高产量的表现，该主成分为高产型品种的特征，因此可将其命名为“高产型品种形态决定因子”。

表3 主成分分析

主成分2中权重较高且特征向量值为正的因子是茎粗、株高、肉色，权重较高且特征向量值为负的因子是主茎数、淀粉含量、单株产量和单产。

主成分3中权重较高且特征向量值为正的因子是株形、株高和主茎数，权重较高且特征向量值为负的因子是肉色和淀粉含量，说明该主成分是植株形态特征因子对产量的影响较小。

主成分4中权重较高且特征向量值为正的因子是薯形，权重较高且特征向量值为负的因子是肉色，说明该主成分是块茎性状因子对产量的影响较小。

2.4 多元回归分析

采用DPS数据处理软件，以调整相关系数R2最大为原则，逐步引入自变量数，通过逐步回归分析得到线性回归方程：Y=11 351.82+75.12X2+765.50X3-160.91X8+23.37X10(R2=0.782 3，F=7.886 6，p=0.000 6)。表明马铃薯产量与X2、X3、X8和X10具有显著的线性回归关系，上述4个因子对单产(y)的决定系数为R2=0.658 5,除生育期的系数为负外，其他数量性状的回归系数都为正，基本代表构成产量的主要因素。

通经分析表明(表4)，X 10、X 3、X 2和X 8对产量的直接作用依次减小，但X 8的通经系数为负。在作用方式上X 2和X 10以直接作用为主，X 3和X 8以间接作用为主。X 3的间接作用大多为正，但通过X 10的间接作用最大(0.309 3)，且为正；X 8通过其他因素对产量的间接作用多为正作用，且以通过X 10的间接作用最大(0.322 8)。

表4 马铃薯产量决定因子通经分析

3 结论与讨论

马铃薯的11个农艺性状变异系数达6.62%～50.38%，说明不同马铃薯品种表现出丰富的遗传多样性；通过相关分析、通径分析、主成分分析和多元分析，确定了株高、主茎数、生育期和单株产量等4个性状是影响马铃薯产量的主要因子，并明确了其对产量的直接与间接作用的大小；通过统筹分析，结合马铃薯生长发育特点，明确了高产型马铃薯的形态特征为单株产量高、植株较高、生育期适中、株形紧凑、主茎数适中。马铃薯产量是多个生长因子共同作用的结果，不同的气候、施肥水平、种植密度、栽培措施等都会对马铃薯产量、农艺性状产生不同的影响，只有协调个体与群体间的关系，保持合理的群体结构才能达到高产效果。因此，在资源性状鉴定、资源选择与评价时要根据研究目标，综合全面分析相关性状。本文运用的资源数量少、试验时间短，可能对分析结果产生一定影响。