灰色關聯分析法在糧飼兼用小黑麥育種上的應用
2013-12-31 00:00:00劉杰張鳳云
山東農業科學 2013年12期
收稿日期：2013-04-29；修回日期：2013-09-10
基金項目：菏澤學院人文社會科學研究基地黃河下游文化研究中心項目；山東省教育廳項目（J07WJ54）；菏澤學院基金項目（XY13BS05，XYJJKT-7）
作者簡介：劉杰（1963-），男，副教授，主要研究方向：資源環境和生態農業。E-mail：hzu8536@163.com
摘要：
為了選育和改良適宜甘肅農牧交錯地帶的糧飼兼用型小黑麥品種（系），應用灰色關聯分析法，分析了27 個小黑麥品種（系）的籽粒產量和生物產量與株高、千粒重等6個農藝性狀的關聯度。結果顯示，籽粒產量和生物產量與各性狀的灰關聯度順序分別為：千粒重>穗粒重>單位面積穗數>小穗數>株高>穗長；穗粒重>單位面積穗數>株高>千粒重>穗長>小穗數。表明在甘肅河西農牧交錯地帶，糧飼兼用型小黑麥高產育種的主攻方向為：在單位面積穗數合理的條件下，選擇穗粒重較大的品種，適當放寬對穗長和小穗數的選擇要求；而對以籽粒產量為主的地區，主攻方向為：在合理的單位面積穗數條件下選擇千粒重較大的品種，同時加強對穗粒重的選擇，對株高、穗長等性狀的選擇可以適當放寬要求。
關鍵詞：小黑麥； 籽粒產量；生物產量；農藝性狀；灰色關聯分析
中圖分類號：S11+7：S512.503文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2013）12-0010-04
農牧交錯地帶分布于我國13個省234個縣，總面積達81.35萬平方公里，其經濟的發展對我國農業發展具有重要影響。 由于自然條件惡劣，長期以來，農牧交錯地帶及周邊地區生產條件和農業發展落后，適宜當地生態環境的作物品種缺乏是當地農牧民從事和發展種植業和養殖業過程中存在的主要難題之一，因此培育或引進高產、穩產、適應性強的作物品種成為當地亟待解決的關鍵問題。小黑麥（Triticale）由于其對不良環境的特殊適應性以及營養品質高、可糧飼兼用等特點，成為農業結構調整和農業效率提高的優勢作物[1]。自20世紀70年代引入以來，小黑麥在中國的種植面積已達2.67萬公頃，并已培育出八倍體冬性和春性品種，不論是籽粒產量還是生物產量都比小麥高[2]，但適宜農牧交錯地帶種植的小黑麥品種比較少。因此，選育適宜農牧交錯地帶的小黑麥對于該區域的發展具有重要意義。
以往有關小黑麥各種性狀的探索較多，張彩霞等研究了六倍體小黑麥T型細胞質雄性不育系的雜種優勢與配合力[3]；程治軍等研究了R組矮稈基因和農林10號小麥矮稈基因對小黑麥的降稈作用[4]；朱玉國等研究了追氮量對小黑麥再生草生長和草產量的影響[5]；孫敏等對小黑麥、黑麥與普通小麥糧用和飼用價值作了比較[6]；對小黑麥優良特性和生態適應性方面的研究也比較集中[7～9]。但對農牧交錯地帶特殊生態環境下小黑麥良種選育和改良方面的研究還較少，特別是小黑麥籽粒產量、生物產量與農藝性狀之間關系的研究還鮮有報道。因此，研究小黑麥在特定生態條件下產量與農藝性狀之間的關系，探討影響當地小黑麥籽粒產量和生物產量的主次農藝性狀，弄清各因素對產量貢獻的主次關系，明確高產育種主攻方向，對農牧交錯地帶乃至周邊地區小黑麥新品種的選育及其品種改良都具有重要意義。
灰色關聯系統[10]自創立以來，已在小麥、玉米和水稻品種的綜合評價等方面得到了應用，并且取得了與實踐相一致的結果[11～13]。而應用該方法評價小黑麥農藝性狀和產量關系的研究還未見報道。為此，本研究應用該分析方法，對27個小黑麥品種（系）籽粒產量和生物產量與其它農藝性狀之間的關聯度進行了分析，明確了產量構成因素對籽粒產量和生物產量貢獻的大小，以期為農牧交錯地帶小黑麥的選育和改良提供理論依據，同時進一步擴大灰色關聯度分析法在小黑麥評判上的應用。
1材料與方法
1.1供試材料
27個小黑麥品種（系）為1513、1519、1507、1509、1525、小品18-1535、小鑒17、小品26-1547、SWT、小鑒2-1528、小鑒13、小鑒5、84B-136、小品3-1517、83B-91、小鑒7、小鑒12、小品15-1517、鑒B-12、小品33-1528、1533、優鑒26、1547、小鑒19、小鑒18、小鑒8、15-3-106。
1.2試區概況及試驗方法
試驗于甘肅省天祝縣華藏寺鎮水泉組進行。該區屬農牧交錯地帶，海拔2 400 m，年均氣溫-0.2～4℃，年降雨量285 mm，≥5℃有效積溫為1 081～2 287℃，相對無霜期130天，有灌溉條件。
試驗采用隨機區組設計，3次重復，小區面積14 m2（7 m×2 m）。每小區10行，按每公頃600萬基本苗下種。人工開溝播種，周圍設1 m寬的保護行。生育期間中耕鋤草，記載和測定有關農藝和生理指標，成熟后各小區隨機取20株考種，各小區單打單收計實產。
1.3分析方法
按灰色系統理論[14]要求，將27個小黑麥品種（系）的產量及其它6個性狀視為一個整體，在分析各性狀對產量的影響時，分別以籽粒產量和生物產量為參考數列，記作 X0，各分析性狀——穗粒重、單位面積穗數、千粒重、小穗數、穗長和株高分別為比較數列X1、X2、X3、X4、X5、X6。
先將原始數據標準化，然后求出X0與Xi各對應點的絕對差值：
△i （k）=│x0 （k）-xi （k）│，（k=1，2，…，27； i=1，2，…，6）。
計算灰關聯系數和灰關聯度（ri），灰關聯系數計算公式為：
2結果與分析
2.1小黑麥品種（系）間的籽粒產量、生物產量和農藝性狀差異
將各品種（系）各性狀實測平均值列于表1，各性狀差異的統計結果列于表2。可以看出，除千粒重外，各性狀的變異系數都大于5%，表明品種（系）之間的籽粒產量、生物產量和農藝性狀存在差異，特別是籽粒產量和生物產量，變異系數分別為13.35%和18.22%，具有較大的增加潛力。說明該群體是分析籽粒產量和生物產量的理想群體。
2.2籽粒產量、生物產量與農藝性狀的灰關聯分析
由表3可見，小黑麥各性狀對籽粒產量的灰關聯序為：千粒重>穗粒重>單位面積穗數>小穗數>株高>穗長。表明千粒重、穗粒重、單位面積穗數對籽粒產量提高的貢獻較大，而株高和穗長對籽粒產量提高的作用相對較小。
小黑麥各性狀對生物產量的灰關聯序為：穗粒重>單位面積穗數>株高>千粒重>穗長>小穗數。表明在本試驗生態區除生育期短、低溫和干旱等自然因素之外，穗粒重、單位面積穗數和株高是對小黑麥生物產量影響最重要的因素，而穗長和小穗數對小黑麥生物產量的影響相對較小。
3結論與討論
3.1本試驗結果表明：在農牧交錯地帶，千粒重是限制小黑麥籽粒產量提高的主要因子，其次為穗粒重和單位面積穗數。以往研究也表明，育種中千粒重遺傳力最高，宜早代選擇易形成高千粒重的后代群[15，16]。小黑麥種植區無霜期短，生育后期灌漿不充足導致籽粒皺縮、飽滿度差，進而千粒重較低，因此，此生態區小黑麥高籽粒產量育種的主攻方向為：在合理的單位面積穗數條件下選擇千粒重較大的后代，同時加強對穗粒數的選擇，適時早播、適度延長小黑麥灌漿期，可以充分發揮千粒重大幅增加的潛力。
該生態區小黑麥高生物產量育種的主攻方向為：在合理單位面積穗數前提下，加強對穗粒重、株高的選擇，對穗長、小穗數的要求則可以適當放寬。這與 Fossati[15]在矮稈小黑麥中的研究結果有所差異。
此外，穗粒重和單位面積穗數對籽粒產量和生物產量的關聯度都相對較高，表明，河西農牧交錯地帶單位面積穗數和穗粒重對籽粒產量和生物產量的貢獻均較大。因此，在合理單位面積穗數的前提下，選擇穗粒重較大的品種，有助于實現該區小黑麥籽粒產量和生物產量的同步提高。
3.2灰色關聯分析法克服了以往多元回歸法、遺傳距離分析法、主成份分析法、相關和通徑分析法等需要大量樣本和典型概率分布的局限性，將主要性狀視為灰色系統，對動態變化的系統進行量化比較，避免了量化結果與定性分析不相符的現象，同時還可探明各性狀在影響產量形成過程中的主次順序，這就為選育新品種、應用新品種、創造更高產量提供了主攻方向，同時也為運用相應措施提供了科學依據。
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