新疆伊犁地區春油菜種質資源篩選及灰色綜合評價

陳雷 萬素梅

摘要：對新疆伊犁地區2017―2019年引進的不同生態區30個油菜新品種，開展適應性篩選及評價研究。設置田間小區試驗，調查記錄不同品種的農藝學和經濟學性狀指標，測定收獲產量，并運用灰色關聯度分析法對參試品種的10項性狀指標進行綜合評價。田間調查結果顯示，產量排名前5的品種依次是中油雜750、陽光158、保油雜 D18-6、秦油558、青雜5號，平均產量為297.24～360.02 kg/667 m2。灰色關聯度分析顯示，綜合性狀評判值排名前5的品種依次是中油雜750、青雜17、陽光158、保油雜D18-6、秦油558，多數品種的灰色綜合評判值與籽粒產量的排序相一致，其中，有效分枝高度、有效分枝數、單株角果數、角果長度及千粒質量是產量增加的主要貢獻因子，株高和生育期在產量建成中所占權重較小。綜合產量表現和各性狀灰色評判值，篩選出中油雜750、青雜17、陽光158、保油雜 D18-6、秦油558適宜在新疆伊犁地區推廣種植，研究結果能為拓寬新疆油菜種質資源提供科學依據。

關鍵詞：新疆伊犁;油菜資源;引種篩選;區試試驗;適應性評價;灰色關聯度法

油菜（Brassica napus L.）是我國重要的油料作物之一，可用作油、菜、花、飼、肥、蜜等多種用途。油菜喜冷涼，易種植，具有抗旱、耐瘠、抗逆性強等特性，在我國華北、西北地區被廣泛種植。新疆維吾爾自治區地處中緯度，屬典型的大陸季風性氣候，光熱資源充足，是油菜的傳統種植區，2018年油菜種植面積64×104 hm2左右，油菜籽平均產量 2 793 kg/hm2[1]。伊犁河谷是新疆春油菜種植的優勢區域，占油菜種植面積的70%以上[2]，也被譽為“中國油菜之鄉”，保障該地區油菜高產穩產對促進新疆農業經濟發展具有重要意義。一直以來，新疆地區種植的油菜品種主要是新油系列，油菜品種相對單一，且連年種植造成油菜籽產量和品質不斷下降。為進一步拓寬當地春油菜種質資源，新疆伊犁地區引進國內多個高產油菜品種（系），在當地開展適應性區試研究，以篩選出適宜當地推廣種植的春油菜種質資源。

作物品種遺傳多樣性容易受生長地理條件和生態環境的影響而發生變異[3-4]，從不同種植區引入新疆的高產優質油菜新品種，因氣候因子和土壤環境不同，一部分種質資源的遺傳特性和生長表現與原選育地差異較大。梳理已有研究成果，學者們對油菜引進新品種栽培技術的研究較多[5-7]，對其適應性綜合評價關注較少[8-10]。有學者用長江中下游冬油菜品種在新疆地區春播試種，以出苗成活率、農藝學性狀、產量因子和品質性狀作為評判因子，對參試品種的適應性進行考察分析，指出在新疆春播區引進冬油菜品種，其抗寒耐旱（成苗率）、抗倒伏（合適的株高）是首要考量的性狀指標[9]。在作物品種選育及種質篩選中，常用的一些經濟學評價方法有高穩系數法[9]、最小離差平方和聚類分析法[11-12]、主成分分析法和隸屬函數法[13]、模糊評價法[14]、同異聯系勢分析法[15]等，以上這些計量分析法大都要求有大量樣本和典型的概率分布，且多限于品種間進行。近年來有學者將人工神經網絡法[16]、灰色關聯度分析法[17-18]應用在作物種質篩選的綜合評價上。灰色系統理論主要運算原理是將所有參試品種材料視為1個灰色系統，每個參試品種是其中的1個因素，對參試品種的生產性能作出綜合評價[19]。采用灰色關聯度分析對樣本的數量和規律性無特定要求，采用加權關聯度值可較為全面、真實地對品種的主要目標性狀進行綜合描述和量化評估。

為了更有效地收集和利用不同生態區油菜地方品種資源，對新疆伊犁地區近3年先后引進的30份油菜種質進行區試試驗，調查統計不同品種的農藝性狀、經濟學性狀及籽粒產量，并采用灰色關聯分析法建立品種性狀綜合評價權重模型，對引進種質資源的植物學性狀與生產性能進行綜合評價。研究結果旨在拓寬伊犁地區春油菜種質資源，并為新品種在當地的推廣種植提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗地位于新疆伊犁地區兵團第四師77團種子站1000 # 試驗田（80°27′ E、44°10′ N），該區地處溫帶大陸性季風氣候區，4—9月份常年平均氣溫72～15.2 ℃，年均降水量為200 mm，年蒸發量為1 635 mm，光熱資源豐富，年平均日照時數達 2 500～3 400 h，年均無霜期 ≥ 100 d。試驗地地勢平坦，土壤為黑鈣土，有機質含量38.4 g/kg，堿解氮含量119.3 mg/kg，速效磷含量23.08 mg/kg，速效鉀含量265 mg/kg，pH值8.0，土壤肥力中等偏上。

1.2 供試材料與試驗設計

參試油菜品種共計30個，詳見表1。設置不同品種隨機區組試驗，重復3次，小區面積20 m2（長 5 m 、寬4 m），行距15 cm，每個小區共有26行，四周設有保護行4行，處理間間隔1 m。2017、2018年4月28日播種，2019年5月2日播種，均采用機械直播技術，理論播種密度40萬株/hm2。各處理灌水施肥、病蟲草害防治完全一致。施底肥35 kg/667 m2（尿素10 kg/667 m2、磷酸二銨18 kg/667 m2，鉀肥 7 kg/667 m2），出苗水和二水分別隨水滴施水溶肥 6 kg/667 m2。全生育期人工除草4次，苗期用氯吡硫磷70 mL/667m2防莖象甲蟲害1次。其他田間管理同一般農田生產。

1.3 調查指標與方法

農藝性狀調查方法參照《油菜種質資源描述規范和數據標準》[20]進行。從播種后開始直至油菜收獲，全程調查參試品種每個生育階段所經歷的時間;油菜成熟期每小區取樣10株，測定株高、有效分枝高度、一次分枝數、二次分枝數、角果密度（主花序有效角果數/主花序有效長度）、單株角果數、角粒數、角果長度、千粒質量。收獲期適時割曬，每個品種單獨采收。

1.4 數據分析

1.4.1 數據統計分析 文中數據為2017―2019年調查統計數據的平均值。本文采用SPSS 19.0一般線性模型進行方差分析，采用最小顯著極差法（LSD）進行多重比較和差異顯著性分析。

1.4.2 灰色綜合評價法 灰色關聯度法在作物種質資源篩選評價方面應用較為廣泛，其原理是根據一個系統因素之間態勢相似或接近程度來衡量其因素間相關度的大小，設一個最優參考曲線。根據選種目標，本文把各參試油菜品種主要性狀的最佳數值結合起來，選定為參考品種，參考品種各個性狀指標所構成的數列作為參考數列，參試品種的各個性狀指標構成的數列作為比較數列（i=1，2，3，…，n），i為性狀指標數。由于各性能指標量綱不同，首先需要對參試品種各性狀調查數據作無量綱化處理，即所有指標數值被相應的X0值除。

2 結果與分析

2.1 參試品種農藝性狀及產量比較

由表2可知，參試品種的農藝性狀和產量性狀差異顯著。參試品種生育期最長142 d，最短的是132 d，根據當地氣候條件和有效積溫及秋季復播需求，建議選種生育期相對較短的春油菜品種。參試品種株高為127.33～194.53 cm，株高與單株分枝數和產量密切相關，但是生長過旺容易引起倒伏，結合各參試品種最終產量的比較，建議當地選種株高在160～170 cm的適中品種。產量構成因子的比較：參試品種有效分枝高度32.67～84.00 cm，平均有效分枝數為4～13個，主花序有效長度32.25～67.00 cm，單株角果數130.33～227.67個、角果長度6.40～8.69 cm，主花序角果密度在0.54～1.09，單株產量9.76～26.67 g/株，千粒質量為 4.1～5.2 g。通過小區測產和折算產量發現，參試品種籽粒產量為159.45～360.02 kg/667 m2，產量最高的品種是中油雜750，產量排在前5的分別為中油雜750、陽光158、保油雜D18-6、秦優558、青雜5號。

根據生產實際和育種目標，品種生育期選擇最小值132 d，將參試品種中生育期時間最長記作0，比最晚成熟品種早熟1 d記作1，依次類推;考慮到抗倒伏性，株高選擇產量最大品種的株高，即選擇中油雜750;分枝高度、分枝數、主花序有效長度、單株角果數、角果長度、角果密度、千粒質量、籽粒產量均選擇最大值，則構成參考品種的最優指標集為

2.2 參試品種綜合性狀灰色關聯度分析

2.2.1 數據處理及運算 首先對表2中各性狀值作無量綱化處理，即所有指標數值被相應的X0值除，并求出各品種性狀測度值與最優序列值的絕對差，Δki=|1-xi（k）|，所得結果見表3。

根據表3，取序列值的兩極差，最小值 minmin|x0-xi|=0，最大值maxmax|x0-xi|=1。

按“1.4.2”節的公式（1），計算各品種與理想品種性狀的關聯系數，根據公式（2），計算得到各個關聯系數平均值，數據見表4。根據模糊數學方法中的權重決策法，結合以往的生產經驗和育種目標，以關聯度公式（3）來確定品種各性狀指標的權重系數ωi，株高、分枝高度、有效分枝數、主花序有效長度、單株角果數、角果長度、角果密度、單株質量、千粒質量、籽粒產量、生育期權重系數分別為{0.012、0.100、0.081、0.113、0.097、0.112、0.100、0.092、0123、0.092、0.077}。從各性狀在籽粒產量中的權重系數可知，有效分枝數、有效分枝高度、角果數、角果長度、千粒質量在產量形成中所占權重較高。

2.2.2 評判值綜合比較 根據公式（4）計算加權關聯度，即30個油菜品種不同性狀的綜合評判值（表5）。根據灰色綜合評判原理[19]，評判值越大，品種綜合性狀越優良。評價結果顯示，各品種灰色綜合評判值排在前10名由大到小是品種25（中油雜750）、品種8（青雜17）、品種30（陽光158）、品種22（保油雜D18-6）、品種5（秦優558）、品種14（華油雜81）、品種9（青雜5）、品種1（中油雜620）、品種11（華油雜177）、品種7（QH4750）。品種25（中油雜750）株高168.33 cm，屬中等高度、抗倒伏品種，產量性狀中分枝高度、主花序有效長度、單株角果數、角果長度、單株產量和千粒質量在參試品種中最高，該品種灰色綜合評判值最高（0.900）;品種8（青雜17）綜合性狀排名第2（0.781），主花序有效長度、角果密度、千粒質量略低于品種25（中油雜750），但籽粒產量在參試品種中排名第6;品種6（HF702）產量最低，綜合評判值在參試品種中最低（0.581）。根據參試品種的灰色評價結果，參試品種中油雜750為一級品種（綜合評判值>0.8），二級品種有7個（綜合評判值介于0.7～0.8），三級品種有21個（0.6～0.7），四級品種1個（HF702）（綜合評判值<0.6）。

本研究表明，多數品種的灰色綜合評判值排序與籽粒產量排序一致。由于產量受遺傳特性和生長環境影響較大，不同性狀對最終產量的貢獻作用大小顯著不同，本試驗區引進的春油菜品種其產量優勢主要決定于有效分枝高度、分枝數、角果數量和角果長度、千粒質量。綜合不同品種生長性狀的適應性及產量穩定性，優選綜合評判值前5（屬二級及以上品種）的春油菜品種在新疆伊犁地區推廣種植。

2.3 優選品種介紹

2.3.1 中油雜750 該品種系中國農業科學院選育的高產、優質白菜型春油菜雜交種，在參試品種中綜合評判值排第1名，等級為一級。品種特性：幼苗半直立，深綠色，葉緣鋸齒狀，整個生育期群體長勢整齊。該品種全生育期140 d，株高 168.33 cm，有效分枝高度84.00 cm，有效分枝數10.66個，結果密度0.97個/cm，果長8.69 cm，每角粒數28粒，全株有效角果數132.3個，千粒質量5.2 g，籽粒黑色，單株產量26.67 g。經田間抗菌核病調查，未發現病株，具有較強的抗病性，且花期長適用于油菜觀光。區試中該品種平均產量360.02 kg/667 m2，在參試品種中產量也位居第1。

2.3.2 青雜17號 該品種系青海省農林科學院春油菜研究所選育的甘藍型春性波里馬細胞質雄性不育三系雜交油菜品種，在參試品種中綜合評判值排名第2，等級為二級。品種特性：幼苗半直立，葉大深綠色，葉緣鋸齒狀，整個生育期生長勢強、稍長，整齊一致。株高154.88 cm，勻生分枝類型，有效分枝部位60.00 cm，有效分枝數8個，角果密度102個/cm，角果長度7.07 cm，每角粒數27.17粒，全株有效角果數207個，千粒質量5.0 g，籽粒黑褐色，單株產量23.67 g。經田間病害調查，菌核病發病率807%，病情指數5.3，低感菌核病。區試中該品種平均產量281.68 kg/667 m2，產量位居第6。

2.3.3 陽光158 該品種系中國農業科學院油料作物研究所選育的早熟油菜品種，綜合性狀在參試品種中位居第3，等級為二級。該品種幼苗半直立，深綠色，葉緣鋸齒狀，整個生育期生長勢強，整齊一致，屬觀賞型油菜品種。全生育期139 d，株高 148 cm，有效分枝高度76.60 cm，有效分枝數7.10個，角果密度0.74個/cm，角果長度6.88 cm，每角粒數28.2粒，單株有效角果數213.33個，千粒質量5.1 g，籽粒黑色，單株產量25.67 g。經田間病害調查，菌核病發病率14.0%，抗凍害。區試中該品種平均產量333.35 kg/667 m2，產量位居第2。

2.3.4 保油雜D18-6 該品種系保山市農業科學研究所選育而成，2018年通過農業農村部非主要農作物品種登記，主要在云南省油菜產區種植。綜合性狀在參試品種中位居第4，等級為二級。該品種幼苗半直立，深綠色，葉緣鋸齒狀，整個生育期生長勢強，整齊一致。株高155.25 cm，有效分枝高度74.60 cm，有效分枝數6.98個，角果密度0.78，角果長度7.00 cm，單株有效角果數207.00個，千粒質量5.1 g，籽粒黑色，單株產量24.94 g。區試中該品種平均產量326.68 kg/667 m2，產量位居第3位，高產、優質、抗病、抗倒伏性強等。

2.3.5 秦油558 秦油558系陜西省雜交油菜研究中心選育的春油菜高油、高α-亞麻酸新品種，含油量為46.4%。在參試品種中綜合性狀評判值排名第5，品種等級為二級。該品種幼苗半直立，葉片深綠色，葉緣鋸齒狀，整個生育期生長勢強，整齊一致。平均株高170.67 cm，有效分枝高度 74.50 cm，有效分枝數8.34個，角果密度0.92個/cm，角果長度7.17 cm，每角粒數25.17粒，單株有效角果數183個，千粒質量5.1 g，籽粒雜色、飽滿，單株產量 2467 g。區試中該品種平均產量306.13 kg/667 m2，產量位居第4。

3 討論與結論

油菜是新疆伊犁地區特色經濟作物。伊犁河谷夏季光熱資源充足，溫度高同時降雨量豐沛，晝夜溫差大，非常有利于油菜籽粒填充發育和脂肪的積累，是新疆地區商品春油菜籽種植的優勢區域。近年來，新疆地區油菜作物種植面積逐年增加，但雙低高產優質品種相對缺乏，引進高產優質且適宜觀賞用的新油菜種質資源是伊犁地區油料產業亟需解決的問題。

春油菜是一種對氣候和水分條件要求較大的作物，對溫濕度和土壤條件的需求高于其他作物，水分過量或不足會限制春油菜的生長發育[22-23]。新疆農業覆膜滴灌栽培模式可在提高土壤溫度的同時，減少水分散失，為春油菜推廣種植提供非常有效的種植方式。近年來，兵團第四師77團大量引進長江流域、黃淮海流域廣泛種植的地方高產油菜品種，在當地進行適應性試種研究。因氣候環境的不同，部分引進的新品種遺傳特性會發生顯著改變。研究設置田間區組試驗，在生物學調查統計的基礎上，應用灰色關聯度評判對參試的30份油菜品種進行綜合評判，結果顯示產量構成因子有效分枝數、分枝高度、單株角果數、千粒質量等與產量建成顯著正相關。俞琦英等通過對2000—2009年國家冬油菜區域試驗參試品種產量和品質進行分析，得出油菜產量提高主要歸因于單株角果數和千粒質量的增加[24]。本文灰色關聯度分析后綜合評判值前5名的品種中除排名第2的青雜17號，其區試產量在參試品種中排名第6，其余4個品種的綜合評判值與區試產量排名大小相對應。另外，通過灰色關聯度分析，可以看出有效分枝高度、有效分枝數、主花序有效長度、單株角果數、角果長度及千粒質量等產量性狀與籽粒產量相關度較高，這也符合一般的產量形成規律[25]，而株高、生育期在產量形成中所占權重相對較小。但考慮到新疆地區典型的大陸性季風氣候特點及大風天氣頻繁，引種資源要綜合其抗倒伏性，因此株高適中（160～170 cm）、群體長勢整齊的高抗倒伏品種在該區具有較好的發展潛力。

通過對參試品種的生產性能調查和綜合性狀灰色評價，綜合評判值排在前5名的依次是中油雜750、青雜17、陽光158、保油雜D18-6、秦油558，有效分枝高度、有效分枝數、單株角果數、角果長度、千粒質量在產量形成中占有較大的權重，株高和生育期對產量形成的貢獻相對較小。參試品種中產量最高、綜合性狀灰色評判值最優的油菜品種是中油雜750，為一級品種，區試產量達到 360.02 kg/667 m2，株高為168.33 cm，全生育期 132 d。大部分參試品種綜合性狀評價值與產量高低一致，綜合分析，建議性狀排名前5的油菜品種可在伊犁地區推廣種植。

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