山西白羊草種子產量主要構成因子分析

賀明艷，劉 倩，董寬虎

（1.臨汾市畜牧獸醫局，山西臨汾041000；2.山西農業大學動物科技學院，山西太谷030801）

山西白羊草種子產量主要構成因子分析

賀明艷1，劉 倩2，董寬虎2

（1.臨汾市畜牧獸醫局，山西臨汾041000；2.山西農業大學動物科技學院，山西太谷030801）

為了探明影響白羊草（Bothriochloa ischaemum）種子產量的主要因子，尋求提高種子產量的途徑，采用變異性分析、相關性分析、主成分分析以及方差分析方法對山西6個居群的白羊草種子產量及其產量構成因子進行了分析。結果表明，山西白羊草種子產量的主要構成因子在不同居群間差異均達到極顯著水平（P＜0.01）；在種子產量及其產量構成因子中，種子產量與花序數呈顯著相關（P＜0.05），與生殖枝節數、小穗數、小花數、種子數和千粒質量呈極顯著相關（P＜0.01）；通過9個主要種子產量構成因子的主成分分析，小穗數因子、生殖枝節數因子與千粒質量因子累積貢獻率達到85.64%。

白羊草；居群；種子產量；構成因子；山西

牧草種子生產對草地建設、飼草生產利用以及城鄉綠化等都具有不可忽視的作用。隨著我國草牧業的發展、生態環境的建設以及農業產業結構的調整，增加了對優良牧草種子的需求量，促進了牧草種子產業的蓬勃發展。為緩解天然草地的放牧壓力、增加飼草的供給需求、遏制天然草地的退化、促進經濟社會的發展，建立栽培草地、種植優良牧草起到了關鍵性的作用[1]。白羊草（Bothriochloa ischaemum）以其特有的產量高、營養價值高、易建植、耐踐踏和耐重牧等優勢，成為終年放牧地可供選擇的優質牧草資源[2-3]，在退化草地植被恢復、人工草地建立、生態治理等方面都具有重要意義。因此，近年來越來越多的學者躋身于白羊草的研究。由于以往的研究多為白羊草的光合特性、生產性能、遺傳多樣性、生態學特性、分子生物學特性[4-8]等，且在白羊草馴化選育方面也略有一些研究[9-11]，而關于種子產量構成因子及其種子產量的研究甚少。

本研究通過對山西省不同地區分別采集的6個自然居群的野生白羊草種子進行多角度分析的方法，探求影響白羊草種子的主要生物學因素，旨在為該牧草的充分利用以及牧草種子的生產提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗在山西農業大學動物科技試驗站內進行，位于東經112°23′，北緯37°25′，海拔799 m，屬于暖溫帶氣候。全年平均氣溫9.5～10.5℃，平均降水量450～573 mm，無霜期160～175 d，土壤為石灰性褐土。

1.2 供試材料

供試材料為山西省不同地區采集的6個自然居群的野生白羊草種子，各居群種子來源地信息列于表1。

表1 供試材料來源地信息

1.3 試驗方法

試驗小區面積7.8 m×9.0 m。2013年5月5日播種，播種量為10 kg/hm2，播深2 cm。田間管理按照常規方法進行管理。2014年3—10月測定各居群的種子產量性狀。牧草達到盛花期時，每小區隨機選取10株（并將植株進行標記，以備后期測定），分別測定分蘗數（X1）、生殖枝數（X2）、生殖枝節數（X3）、花序分枝數（X4）；當牧草種子成熟時，分別測定每生殖枝的小穗數（X5）、小花數（X6）、種子數（X7）以及千粒質量（X8）、結實率（X9）、種子長（X10）、種子寬（X11）、芒長（X12）、種子產量（Y）。種子產量是在各小區隨機刈割1 m2樣方，重復3次，風干、脫粒、清選后稱質量（kg/hm2）[12]。

1.4 數據處理

采用WPS和SAS 9.0統計分析程序對各居群的產量性狀進行方差分析，同時依據分蘗數（X1）、生殖枝數（X2）、生殖枝節數（X3）、花序分枝數（X4）、每生殖枝小穗數（X5）、每生殖枝小花數（X6）、每生殖枝種子數（X7）、千粒質量（X8）、結實率（X9）等9個產量性狀對6個不同居群的種子性能進行變異性分析、相關性分析、主成分分析以及方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同居群白羊草種子產量因子的變異情況分析

對山西6個白羊草種子產量9個主要構成因子的變異情況進行分析，結果表明，來自不同生境的白羊草植株都表現出了很大的差異性，其中，植株生殖枝數的變異系數最大，為42.69%，其次為生殖枝節數（36.82%）；種子結實率的變異系數最小，為3.85%。分析結果表明，山西不同居群白羊草的種子產量主要構成因子在不同居群間差異均達到極顯著水平（P＜0.01）（表2）。

表2 白羊草種子產量主要構成因子的變異情況及F值

2.2 白羊草種子產量因子與種子產量的相關矩陣

從相關矩陣來看，種子產量與花序分枝數呈顯著正相關（P＜0.05），相關系數為0.672 2；與生殖枝節數、小穗數、小花數、種子數和千粒質量呈極顯著相關（P＜0.01），且相關系數從大到小排序為千粒質量＞小花數＞小穗數＞種子數＞生殖枝節數。各產量因子中，除分蘗數、生殖枝數和結實率外，其他各因子與產量間幾乎都達到顯著相關（P＜0.05）或極顯著相關（P＜0.01）（表3）。

2.3 不同居群白羊草種子產量因子和種子產量的主成分分析

根據主成分特征值大于1的原則，進行主成分的提取，其中，共有3個主成分的特征值大于1（表4）。前3個主成分累積貢獻率達到85.64%，即前3個主成分能代表主要種子產量信息的85.64%，并可以對這些種質資源進行綜合評估分析。

表3 白羊草種子產量因子與種子產量的相關矩陣

表4 9個種子產量因子相關矩陣的特征值、貢獻率和累積貢獻率

表5 選取的主成分對應的特征向量

由表4，5可知，第1主成分的特征值為3.405，貢獻率為37.83%，其中，小穗數（0.494）與小花數（0.476）分別對應的特征向量最高，其次為種子數（0.457）等因子，因此，可將第1主成分稱為小穗數因子，第1主成分主要反映了植株生殖生長的特征，代表了最多的原始信息。第2主成分的特征值為2.644，貢獻率為29.38%，其中，生殖枝節數（0.580）對應的特征向量最高，其次為分蘗數（0.442）、花序分枝數（0.431）等因子，因此，第2主成分可以稱為生殖枝節數因子，第2主成分主要反映了植株分生能力的特征。第3主成分的特征值為

1.569 ，貢獻率為18.43%，其中，千粒質量（0.418）對應的特征向量最高，其次為小花結實率（0.367）等因子，因此，將第3主成分稱為千粒質量因子，第3主成分主要反映了白羊草結實能力的特征。

2.4 不同居群白羊草的種子產量因子的比較

表6 不同居群白羊草種子產量因子的比較

由表6可知，平定居群與太谷居群白羊草的分蘗數顯著高于平魯居群（P＜0.05），與其他3個居群之間差異不顯著（P＞0.05）。平定居群白羊草的生殖枝數顯著高于代縣居群、平魯居群和柳林居群（P＜0.05），與襄汾居群和太谷居群之間差異不顯著（P＞0.05）。柳林居群、太谷居群與襄汾居群白羊草的生殖枝節數極顯著高于其他3個居群（P＜0.01），其中，柳林居群白羊草的生殖枝節數顯著高于襄汾居群（P＜0.05），平定居群白羊草生殖枝節數極顯著高于平魯居群與代縣居群（P＜0.01），且平魯居群白羊草生殖枝節數極顯著高于代縣居群（P＜0.01）。代縣居群白羊草花序分枝數極顯著高于平定居群、柳林居群與太谷居群，達到11.74個（P＜0.01），并且柳林居群白羊草花序分枝數極顯著高于平定居群與太谷居群，達到9.26個（P＜0.01）。代縣居群、平魯居群與平定居群白羊草的小穗數極顯著高于其他3個居群（P＜0.01），并且柳林居群白羊草小穗數顯著低于襄汾居群與太谷居群，僅有20.80個（P＜0.05）。代縣居群、平魯居群與平定居群白羊草的小花數極顯著高于其他3個居群（P＜0.01），并且柳林居群白羊草小花數顯著低于襄汾居群與太谷居群，僅有41.60個（P＜0.05）。代縣居群、平魯居群與平定居群白羊草的種子數極顯著高于其他3個居群（P＜0.01），并且太谷居群白羊草種子數顯著高于柳林居群，為12.04個（P＜0.05）。代縣居群白羊草種子的千粒質量極顯著高于柳林居群，達到0.81 g（P＜0.01）。代縣居群與平定居群白羊草的結實率顯著高于襄汾居群，分別為26.26%和26.31%（P＜0.05）。

2.5 不同居群白羊草種子形態特征的比較

由表7可知，白羊草種子形態特征在居群間存在差異。平定居群白羊草種子最長，為5.12 mm，極顯著高于其他居群（P＜0.01），其次為平魯居群（4.72 mm），而其他居群間無顯著差異；代縣居群白羊草種子長度最短，僅3.86 mm。平魯居群白羊草的種子最寬，為1.11 mm，極顯著高于除平定以外的其他居群（P＜0.01），與平定居群（1.03 mm）間差異不顯著；代縣居群白羊草種子寬度最小，為0.87 mm，極顯著低于其他居群（P＜0.01）。太谷居群白羊草芒長最長，為10.25 mm，顯著高于除平定以外的其他居群（P＜0.05），與平定居群（9.81 mm）間差異不顯著；代縣居群白羊草種子芒長最短，為7.05 mm。

表7 不同居群白羊草種子形態特征的比較 mm

3 討論

由于在不同居群牧草的比較試驗中，某居群某單一性狀的變化情況并不能代表該居群的整體情況，故此時若要從中選出表現優異的居群，就需要有多個主要性狀進行綜合分析。

本試驗針對山西6個居群白羊草9個種子產量構成因子進行了變異性分析，結果表明，不同居群間白羊草種子產量構成因子均存在著極顯著差異，這與武路廣等[9]的試驗結果有一定的相似性。變異系數越大說明選材在該因子上的變化幅度越大，其在種質資源遺傳多樣性上的表現就越豐富。山西不同居群白羊草的種子產量構成因子均存在較大的變異潛力，能通過改善相應的栽培措施來提高其種子產量和品質，為白羊草種質資源的選育提供理論依據。

相關矩陣結果表明，白羊草不同因子之間存在著非常密切的聯系，并且它們之間的相關性達到顯著或者極顯著水平。種子產量與生殖枝節數、小穗數、小花數、種子數和千粒質量呈極顯著相關，因此，在制定高產栽培措施時，可以著重選擇生殖枝節數、小穗數、小花數、種子數和千粒質量這些指標較高的居群。該相關性結果與其他植物的相關研究結論大致相同，例如，王佺珍等[13]在研究無芒雀麥種子產量與產量因子之間的關系時得出，其種子產量與小花數、種子數極顯著相關。梁國玲等[14]還對羊茅屬的4種牧草種子的產量性狀與種子產量進行了相關分析，結果表明，種子產量與種子數、小花數、小穗數、千粒質量和花序長極顯著相關，且與種子長顯著相關。周萍萍等[15]對燕麥主要農藝性狀及產量都進行了研究，結果表明，施肥量對有效穗數、株高和產量均有顯著影響。魏孟浩等[16]對鹽角草的繁殖輸出和分配的特性進行了研究，結果表明，其繁殖分配受多方面因素的影響。這些研究結果進一步說明種子產量因子對種子產量的積極影響，并且充分考慮它們之間的相關性，促使其協調發展，才可以達到增產目的。

由于已統計出數據的信息量較大，可能會出現一定的重復，不利于分析。因而，采用主成分分析方法對不同居群之間差異的主要緣由進行全面且完整地解釋，能夠簡化這些因子[17-18]。本研究對9個主要構成因子進行主成分分析，所選取的3個主成分累積貢獻率達到85.64%，其能涵蓋這9個因子的大多數信息。3個主成分中白羊草種子產量主要構成因子的特征向量存有異號，說明特征向量為異號的因子之間可能會互相限制，具有一定的局限性。

此外，經研究分析，牧草在開花期與成熟期的生長發育狀況與其所在地區的環境適應能力均對牧草的馴化培育具有很大的影響。本試驗中不同居群野生白羊草在太谷地區的各個生長指標都有一定的差異，其中，生殖枝節數與花序分枝數的差異顯著性較大。牧草種子的形態特征發生變化以及不同居群的牧草所表現出的差異，究其原因是環境的變異[19]。

通過對白羊草種子產量構成因子的研究表明，為提高牧草種子的產量，應該適當提高生殖枝密度，以增強有效分蘗數，并減少落粒性以及選擇最佳收獲時間和方式，以達到增產的目的。

4 結論

本研究結果表明，白羊草種子產量及其產量構成因子中，種子產量與花序數呈顯著相關（P＜0.05），與生殖枝節數、小穗數、小花數、種子數和千粒質量呈極顯著相關（P＜0.01）。通過對6個居群白羊草的9個種子產量主要構成因子進行主成分分析，不同居群白羊草的9個主要種子產量構成因子中前3個主成分累積貢獻率達到85.64%。為獲得高產優質的白羊草種子，需要對第1主成分即小穗數因子多加分析，并為提高該值采取相應的措施。不同居群白羊草種子產量因子在居群間存在一定差異，并且白羊草種子形態特征在居群間也存在一定的差異。

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Analysis of Seed Yield Factors ofBothriochloa ischaemumin Shanxi

HE Mingyan1，LIUQian2，DONGKuanhu2
（1.Animal Husbandryand VeterinaryBureau ofLinfen City，Linfen 041000，China；2.College ofAnimal Science and VeterinaryMedicine，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

Todefine the main factors affectingthe seed yield and search the ways toincrease seed yield of Bothriochloa ischaemum（L.）Keng,seed yield components of six populations B.ischaemum were evaluated by variation analysis,correlative analysis,principal component analysis and variance analysis.The results showed that the main factors of seed yield amomg different populations in B.ischaemum were significantly different（P＜0.01）.The seed yield was correlated with number ofinflorescence（P＜0.05）,and was significantlycorrelated with reproductive shoots,spikelet number,floret number,seed number and thousand seed quality（P＜0.01）.According toprincipal component analysis with these seed yield factors,the cumulative contribution rate ofspikelet number,reproductive shoots and thousand seed qualitywas 85.64%.

Bothriochloa ischaemum;populations;seed yield;factors;Shanxi

S543＋.9

A

1002-2481（2016）08-1192-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.08.33

2016-06-10

山西省科技攻關項目（20120311011-1）；山西省科技基礎條件平臺建設項目（2012091004-0101）

賀明艷（1965-），女，山西臨汾人，高級畜牧師，主要從事牧草飼料研究工作。董寬虎為通信作者。