藜麦农艺性状与单株产量的灰色关联分析

王丽娜

（黑龙江省农业科学院 大庆分院，黑龙江 大庆 163319）

藜麦（Chenopodium quinoaWild）是苋科藜属一年生双子叶草本植物，原产于南美洲安第斯山区，是当地土著居民的传统主粮[1]。藜麦因具有耐寒、耐旱、耐贫瘠、耐盐碱的生物学特性以及广泛的生态适应性，被世界各地广泛种植[2]。研究显示，藜麦籽粒胚乳占种子的68%，蛋白质含量高达13%～23%，还富含多种氨基酸和钙、铁、锌、铜、锰、镁等矿物质，以及不饱和脂肪酸、类黄酮、B 族维生素、维生素E、胆碱、甜菜碱、叶酸、α-亚麻酸、β-葡聚糖等多种有益物质，为全谷全营养完全蛋白碱性食物[3]。藜麦也是唯一一种单体植物即可满足人体基本营养需求的食物，因而被誉为“最适宜人类的全营养食品”[4—5]。随着藜麦需求量不断增长，研究藜麦的主要农艺性状与产量间的相互关系，选育高产稳产的藜麦新种质是当前藜麦育种及栽培的主要目标。

灰色关联分析是根据各因素数列的相似性分析内部主要因素间的关联程度，从而确定关联程度的最大因素[6]。目前，该分析方法已被广泛应用在玉米、高粱、小麦、谷子、水稻等作物的相关研究中[7—11]。而采用灰色关联分析藜麦产量相关农艺性状的研究还未见报道。本试验以来自不同生态区域的19 份藜麦种质材料为研究对象，对其主要农艺性状与单株产量进行相关性分析、灰色关联分析，旨在阐明藜麦单株产量等性状间的相互关系，明确影响产量的主要农艺性状，为今后藜麦新品种选育和亲本材料选择提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料分别来源于山西（13 份）、河北（3 份）、甘肃（2 份）、青海（1 份），共计19 份种质资源，分别由青海农芳堂农牧科技有限公司和黑龙江省农业科学院大庆分院资源与环境研究室提供。材料名称、编号、来源见表1。

表1 试验材料名称、来源及编号

1.2 试验设计

试验于2021 年5—10 月在黑龙江省农业科学院大庆分院安达封闭育种基地进行，土壤pH =8.71。每份材料种植面积为66.7 m2，19 份材料随机排列，株行距25 cm×66 cm。试验地前茬为小麦，土壤肥力一般。出苗后，5~6 对真叶间苗，7~8 对真叶定苗，全田人工除草3 次，喷施杀虫剂2 次。

1.3 测定项目

在藜麦成熟期，每份材料随机选取10 株，对株高、茎直径、主穗长度、有效分枝、茎秆长度、千粒质量、单株产量、生育期8 个农艺性状进行记载和考种。农艺性状记载标准参照《藜麦品种区域试验记载项目与标准》[12]。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2013 对数据进行平均值、极差、标准差及变异系数处理；采用SPSS 19.0 对试验数据进行相关分析；根据灰色系统理论，参照吕伟等[13]的方法将参试种质的所有农艺性状视为一个灰色关联系统，单株产量为参考数列X0，其他性状分别设为比较数列，依次为X1（株高）、X2（茎直径）、X3（主穗长度）、X4（茎秆长度）、X5（有效分枝）、X6（千粒质量）、X7（生育期）。首先，求原始数据平均值后，进行数据的无量纲化，采用均值化，取绝对值，计算最xi（k）｜，分别采用公式（1）、（2）计算各农艺性状之间的关联系数和关联度，通过关联度排序确定各个农艺性状对产量影响的主次关系。

式中：ζi（k）表示关联系数；ri表示关联度；ρ 为分辨系数，取值区间为[0，1]，一般取ρ=0.5，其中i=1，2，3，…7；k=1，2，3，…，19。

2 结果与分析

2.1 藜麦农艺性状的统计分析

对19 份藜麦种质的主要农艺性状进行统计分析，显示19 个品种的株高为80.71~179.33 cm，平均值131.91 cm；茎直径为8.07~19.14 cm，平均值12.05 cm；主穗长度为38.6~79.79 cm，平均值54.38 cm；茎秆长度为14.92~63.38 cm，平均值40.01 cm；有效分枝7.9~23.8 个，平均值15 个；千粒质量为1.528~3.106 g，平均值2.28 g；生育期103~110 d，平均值106.8 d；单株产量为14.78~36.42 g，平均值27.18 g。各性状变异系数为株高19.92%，茎直径27.14%，主穗长度19.03%，茎秆长度32.99%，有效分枝29.87%，千粒质量21.49%，生育期2.32%。由表2 可知，茎秆长度变异系数最大，生育期变异系数最小，8 个农艺性状的变异系数大小依次为茎秆长度、有效分枝、茎直径、千粒质量、株高、单株产量、主穗长度、生育期，除生育期外，其他性状的变异系数均大于10%，说明参试的藜麦种质存在较大的变异范围。

表2 藜麦种质8 个农艺性状的变异分析

表3 藜麦农艺性状的相关性分析

2.2 农艺性状的相关性分析

对19 份藜麦种质的主要农艺性状进行相关性分析，单株产量与株高、生育期呈极显著正相关（P<0.01），与主穗长度和有效分枝呈显著正相关（P<0.05），说明藜麦的株高、主穗长度、有效分枝、生育期这4 个性状是决定藜麦高产的主要因素；茎秆长度、茎直径与单株产量呈正相关，但没有达到显著水平。这说明可以通过育种手段改良上述6 个性状，以达到高产育种的目标。千粒质量与单株产量呈负相关，与有效分枝、生育期呈负相关，说明藜麦产量的构成因素之间是相互影响、相互制约的，任何一个性状的增减都可能影响其他性状的改变。主穗长度与株高、茎直径、有效分枝呈极显著正相关或显著相关，与千粒质量、生育期呈正相关，而与茎秆长度呈负相关，说明在构成藜麦产量的4 个主要因素中，主穗长度、有效分枝对产量的提高影响较大。

2.3 农艺性状之间的关联性分析

因每个性状（因子）量纲不同，其生物学意义和物理意义也不一样，而且各个性状数值大小的数量级相差悬殊，相互间往往无法进行比较。因此应对各评价值进行无量纲标准化处理，再根据公式（1）、（2）计算藜麦农艺性状与单株产量之间的关联系数和关联度，结果见表4、表5。 根据灰色关联分析原理， 系统中各因子的重要性用关联度表示，关联度越大，表示该因子越重要，即与参考数列的关系越密切； 反之， 关联度越小的因子与参考数列的关系越疏远[13]。通过公式（2）计算得出关联度（各性状关联系数均值），可以看出本试验中，生育期与单株产量关联度最大，为0.773 9，其次为株高（0.743 5）、主穗长度（0.733 5）；千粒质量与单株产量的关联度最小，为0.653 9。 藜麦各性状与单株产量的关联度大小依次为生育期、株高、主穗长度、有效分枝、茎秆长度、茎直径、千粒质量。

表4 藜麦各农艺性状与单株产量的关联系数

表5 藜麦各农艺性状与单株产量的关联度

3 讨论与结论

研究群体性状的变异系数大于10%，说明样本间差异较大[14—16]。本试验对19 份藜麦种质农艺性状变异的分析表明，各性状变异系数范围在2.32%~32.99%，变异系数大小依次为茎秆长度、有效分枝、茎直径、千粒质量、株高、单株产量、主穗长度、生育期，除生育期外，其他性状的变异系数均大于10%，说明参试的藜麦种质存在较大的变异范围，种质资源类型丰富，有利于比较和筛选。对19 份藜麦材料的相关分析表明，株高、主穗长度、有效分枝、生育期与单株产量的相关性呈显著或极显著相关，相关系数大小依次为生育期、株高、主穗长度、有效分枝，说明通过育种手段提高这4 个性状，对增加藜麦产量有重要意义，这与张亚萍等[17]、王艳青等[18]的研究结果相符。本试验中，生育期的相关系数最高，与单株产量呈极显著正相关，这与张亚萍等[17]报道的生育期与单株产量呈正相关的结果相符，而与李想等[19]报道的生育期与单株产量呈极显著负相关的结果不一致，原因可能是试验环境及试验材料群体不同。本试验结果表明，与单株产量关联度较高（>0.7）的农艺性状有生育期、株高、主穗长度，关联度大小依次为生育期、株高、主穗长度。本试验2 种分析方法得到的与单株产量关系密切的农艺性状的结果是一致的，这可为东北地区藜麦高产稳产新品种选育提供参考。