燕 鹏,陈三乐,孙军仓,王敬昌
(宝鸡市农业科学研究院,陕西 宝鸡 721000)
大麦(Hordeum vulgareL.)作为全球四大谷类作物之一,常年种植面积在5 000万hm2左右,种植区域遍布于欧洲、亚洲、北美洲和大洋洲,其年产量的1/2用作饲料,其余用于啤酒加工或食用[1]。大麦籽粒中蛋白质含量丰富,赖氨酸占比显著高于主要饲料玉米[2-3]。大麦可作为一种优质的饲料原料,对其饲料用途的研究与利用可有效缓解目前国内对进口饲料的依赖。大麦新品种的适应性是综合因素的体现,鉴定其适应性也是育种工作中的重要环节。对其进行适应性评价,可以筛选出适应当地环境的优良品系,鉴定出适应不同生态地区的优良品种,还可以确定新选育的品种所适宜的种植范围。以适应性这一综合性状指标作参考,可根据当地气候特点,种植新的作物品种来发挥新品种应有的高产、稳产潜质。因此,本试验对2018—2019年度宝鸡市农业科学研究院大麦品比试验中的12个大麦品种(系)的适应性进行比较,以期为选择适应关中地区种植的优良大麦品种提供参考依据。
以2020—2021年度宝鸡市农业科学研究院大麦品比试验参试的12个大麦品种(系)为材料,分别是BDM1439-1(X0)、BDM1103-1(X1)、BDM1226-1(X2)、BDM0825-1-1-2-1-1(X3)、BDM1335-2-2(X4)、BDM0714-2-2-2(X5)、西引2号(X6)、BDM0803-4-1-2-1(X7)、BDM15013-1(X8)、BDM1142-2-1-1(X9)、BDM1141-1(X10)、BDM1016-3-2(X11),其中BDM1439-1为对照品系,该品系为笔者所在单位选育的优良品系,多年种植表现较好且适应性较强,适宜当地种植。将其他品种(系)和BDM1439-1进行比较,与BDM1439-1较接近的品种(系)则可初步认为其在关中地区的适应性较强。
试验于2020—2021年在宝鸡市农业科学研究院2号试验基地(107.33°E、34.07°N)进行。试验地地势平坦,地力均匀,土壤类型为棕壤土,试验地前茬休闲,其0~20cm土层基本理化性质为:有机质含量(质量分数,下同)18.8g/kg,速效氮含量34.25mg/kg,速效磷含量13.77 mg/kg,速效钾含量145 mg/kg,pH值8.0。生长季降水量为372.1mm,年平均气温9.8℃。试验采取随机区组排列,重复3次。10行区,行长6.67 m,行距0.25 m。小区面积16.675 m2。严格按照试验要求进行管理。
大麦生育期间,调查的农艺性状有产量、株高、穗数、穗粒数、千粒质量,每个小区进行理论产量计算。
根据灰色关联度分析原理,将所有参试品种(系)当作一个灰色系统,每个品种(系)作为整个灰色系统中的因素,分析并比较整个系统中的各个因素之间的关联程度。关联度越大,说明因素之间的相似程度就越高,反之则相似度较低[4]。根据多年育种经验和育种目标,首先选择一个在当地适应性较强的品种(系)作为参考品种,其各项农艺性状指标构成一个数列作为参照数列X0,参试品种(系)各项农艺性状指标组成相应数列Xi(i=1,2,…,n)。其中X0={X0(1),X0(2),…,X0(n)},Xi={Xi(1),Xi(2),…,Xi(n)},其中n代表农艺性状调查个数。
关联系数计算公式为:
式中:|X0(k)-Xi(k)|表示X0数列与Xi数列在k处的差的绝对值;ρ为分辨系数,取值范围为0~1,根据多年育种经验和各个农艺性状的不同重要程度,ρ一般取值为0.5[5]。
关联系数取平均值,其表达公式为:
在对品种(系)进行选育评价时,其各个农艺性状指标的相对重要程度是不同的,因此,对各个农艺性状赋予不同权重系数(Wk),权重系数往往是根据以往的育种经验和育种目标来确定的。通过参试品种(系)与参考品种(系)的加权关联度比较,对参试品种(系)进行评价[6-7]。加权关联度计算公式为
从表1可以看出,产量X1最高,较参考品系X0增产3.04%;株高X1最高,达80.00 cm,X8最低,仅62.00 cm;穗数X9最高,达64.00万个/667 m2,较参考品系X0增加23.79%;穗粒数X11最多,为53.73粒/穗,较参考品系X0多35.16粒/穗;千粒质量X10最大,为50.54 g。
表1 参试品种(系)5个性状的平均值
数据比较分析之前,由于原始数据中同一品种(系)不同农艺性状间数据的计量单位不同,而且数据之间差异较大,所以需要把原始数据无量纲化处理(表2)。其计算公式为:
先求出X0与Xi在各对应点的差的绝对值,(i=1,2,…,m;k=1,2,…,n),其结果列于表3。由表2可知,,,将2个值代入公式(1),取ρ=0.5[5]。则把△i(k)代入公式(5),求出关联系数,列于表4。
表2 数据无量纲化处理结果
表3 参试品种(系)与参考品种(系)各性状的绝对差值
表4 参试品种(系)与参考品种(系)各性状的关联系数
将表4得出的关联度系数代入公式(2)可算出参试品种(系)与对照品种的等权关联度,根据公式(2)(3)算出等权关联度和加权关联度,列于表5。
表5 参试品种(系)与对照品种的关联度与关联序
参照灰色系统关联度分析结果,参试品种(系)的加权关联度越大,其与所设对照BDM1439-1的农艺性状越接近。由表5可知,加权关联度排序结果中BDM0714-2-2-2最大,与对照品种BDM1439-1最为接近。品种(系)之间加权关联度排序与产量大小排序大致相同,但存在个别品种(系)由于其他农艺性状较好,所以加权关联度排序较大,接近对照品种。
由于我国农业供给侧结构性改革和产业结构不断的调整,在大麦育种上对大麦新品种(系)的要求不再是单一的产量要求[8-9]。在品种综合评价中,育种者越来越重视品种的抗病性、抗倒伏、广适性、蛋白质含量等。因此,采用灰色关联度分析法可以综合多个性状特点,较全面地对新品种(系)进行评价,筛选出综合性状较好、适应性较强的品种(系),为大麦品种选育提供参考依据。
对作物不同品种在某个生态区域的适应性比较,一般需要进行多年份、多布点重复鉴定,最终确定在某个生态区域适合的作物品种。本研究将12份大麦品种(系)在陕西关中地区进行适应性比较研究,其中BDM0714-2-2-2的综合表现相对较好,初步说明其适宜在关中地区推广种植。该研究具有一定的代表性。但大麦的农艺性状与种植地区的生态条件有很紧密的联系,而本试验仅进行了1年的分析鉴定,研究结果具有一定的局限性,因此,还需要进一步研究。