主成分分析法綜合評價桂夏7號適宜播期

郭昌永， 陳 淵， 梁 江， 郭小紅， 陳文杰， 韋清源， 湯復躍

(1.天峨縣農業技術推廣站， 廣西 河池 547300； 2.廣西農業科學院經濟作物研究所/國家大豆產業技術體系南寧綜合試驗站， 南寧 530007)

大豆是我國重要的糧油飼兼用作物，是植物油脂和蛋白的主要來源，也是人們日常生活必需的大宗農產品和重要工業原料，在國民經濟發展中具有重要的戰略地位[1]。目前廣西大豆年種植面積維持在9.3萬hm2左右，年產量在15萬t左右，夏大豆種植面積占總面積2/3以上，主要種植在河池、百色等桂西地區，2014—2018年廣西大豆單產為1 523.40 kg/hm2，遠低于同期全國大豆單產水平(1 827.91 kg/hm2)，提高產量是大豆生產的重要目標，桂夏7號是廣西壯族自治區農業科學院經濟作物研究所培育的夏大豆新品種，2015年通過廣西農作物品種審定委員會審定，2018年通過國家農作物品種審定委員會審定，具有高產穩產、耐旱、抗倒、抗病、耐蔭、廣適等特點[2]。近年來隨著新品種推廣力度的加大，夏大豆新品種桂夏7號種植面積不斷擴大[3]。

大豆屬于短日照作物，對光溫反應較敏感，產量不僅受品種特性控制，也受栽培條件影響，其中播期是影響其產量的主要因子之一[5-9]。圍繞播期對大豆性狀和產量的影響，在東北[10-12]、黃淮海[13-16]和南方區域[17-20]均有較多報道，但由于大豆品種類型、生態種植栽培條件不同，對特定區域大豆生產指導意義不大。因此，本研究針對廣西大豆生產現狀，選用目前廣西夏大豆主栽品種桂夏7號為試驗材料，于2019年在夏大豆產區河池市天峨縣研究其在不同播期條件下的農藝性狀和產量性狀，通過主成分分析綜合評價廣西夏大豆新品種桂夏7號的適宜播期，為其高產優質栽培提供理論依據，從而提高廣西大豆單產水平。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年在廣西河池市天峨縣巴謩鄉(24°90′N，107°19′E)實施，屬亞熱帶季風氣候區，年平均氣溫20 ℃，年平均日照時數為1 281.9 h，年降水量1 370 mm，無霜期達330 d。地勢平坦，肥力均勻，茬口一致，無遮陰，排灌良好。

1.2 供試品種

供試品種為桂夏7號，由廣西壯族自治區農業科學院經濟作物研究所選育。

1.3 試驗設計

試驗采用單因素隨機區組設計，共設置B 1(6月5日)、B 2(6月15日)、B 3(6月25日)、B 4(7月5日)、B 5(7月15日)和B 6(7月25日)共6個播期處理，3次重復，行距0.5 m，穴距0.2 m，每穴留苗2株，密度19.8萬株/hm2，小區面積11.2 m2(2 m×5.6 m)。播種時施復合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)300 kg/hm2作基肥，開花期施尿素(N 46%)75 kg/hm2，其他栽培管理同當地生產管理水平。

1.4 測定項目與方法

1.4.1農藝性狀調查

大豆成熟時，每小區選取中間一行連續10株進行考種，參照《大豆種質資源描述規范和數據標準》[22]調查大豆生育期、株高、主莖節數、分枝數、單株有效莢數、單株粒數、多粒莢比例、每莢粒數和百粒重。

1.4.2產量測定

于每個播期大豆品種收獲期，收割每個小區中間3行小區面積6.72 m2(1.2 m×5.6 m)，加上考種的產量，測定播期產量，并折算產量。

1.4.3綜合評價

根據特征值大于1的準則提取主成分；

1.5 數據分析

采用Excel 2016和SPSS 19.0軟件進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同播期對桂夏7號生育期和產量的影響

由表1可知，在播期范圍內，夏大豆均能正常成熟。隨播種期延遲，夏大豆生育期呈極顯著遞減；單產變化總體呈先上升后下降趨勢(B 4播期遇連續強降雨，密度不夠)。最高單產為B 3(4 121.7 kg/hm2)，即6月25日播種，與其他播期單產差異極顯著，其次分別為B 2和B 1，B 1與B 2差異不顯著，在播期范圍內，B 1、B 2、B 3均能達到較高產量。

表1 不同播期大豆生育期及產量多重比較

2.2 不同播期桂夏7號各性狀變異情況和相關分析

2.2.1不同播期對桂夏7號生育期、農藝性狀和產量性狀的影響

由表2可知，播期對單產、單株粒數、單株莢數、分枝數影響較大，變異系數分別為62.25%、58.64%、58.31%、51.15%，變異系數均在50.00%以上；對株高、生育期、主莖節數影響也較大，其變異系數在9.35%～23.26%之間；對百粒重、每莢粒數、多粒莢比例影響較小，變異系數分別為5.76%、5.89%、7.93%。

表2 不同播期對大豆生育期、農藝性狀和產量性狀的影響

2.2.2不同播期桂夏7號各性狀相關分析

表3表明，單產、株高、分枝數、單株莢數和單株粒數相互之間呈極顯著正相關；主莖節數與株高、分枝數、單株莢數和單株粒數呈極顯著正相關，與生育期和單產呈顯著正相關，其余性狀間相關不顯著。可見，單項指標至少與其他1個或多個指標呈顯著或極顯著相關，相關性或大或小，單項指標提供的信息發生重疊，在此基礎上進一步利用主成分分析法進行分析、綜合評價來消除單個性狀提供的信息發生重疊而帶來的不合理影響。

表3 各性狀的相關系數距陣

2.3 桂夏7號適應播期綜合評價

2.3.1主成分分析

采用不同播期桂夏7號10個性狀指標進行主成分分析，根據特征值大于1的提取原則提取主成分個數[23]。通過特征值貢獻率分析，前2個主成分累計貢獻率為93.474%，且特征值大于1，說明前2個主成分基本包含了全部變量的主要信息，因此選前2個主成分進行適宜播期評價即可(表4)。

表4 各性狀主成分的特征向量及貢獻率

貢獻率大小反映各綜合指標的相對重要程度。第一主成分可反映原始數據73.896%信息量，主要由單株莢數、單株粒數、株高、分枝數、單產和主莖節數構成，其載荷均在0.970以上；第二主成分主要由每莢粒數構成，攜帶了19.578%的信息。

2.3.2綜合評價

由表5可知，經SPSS 19.0軟件多元統計分析得到6個播期的主成分因子得分；以每個主成分所對應的貢獻率占所抽取主成分的累計貢獻率比例作為權重，得到主成分綜合模型：綜合得分Y=(0.738 96×F1+0.195 78×F2)/0.934 74，從而計算出6個不同播期的綜合得分。綜合得分可直觀反映各品種的適宜播期，分值越高，表明該品種在播期內適應性越好[11]，綜合得分≥0，由高到底的播期分別為B 3、B 2和B 1；其次分別為B 4、B 5和B 6，且綜合得分低于0，表明該品種不適宜在此播期內播種。

表5 不同播期主要性狀主成分得分和綜合得分

3 討論與結論

本研究表明，桂夏7號播期推遲，均能正常成熟，但大豆生育期極顯著縮短。桂夏7號不同播期間單產、單株粒數、單株莢數、分枝數變異系數均在50.00%以上，對株高變異系數為23.26%、對主莖節數變異系數為13.66%。相關系數距陣表明，不同播期桂夏7號單產、株高、分枝數、單株莢數、單株粒數和主莖節數相互之間呈極顯著或顯著正相關，單產與生育期呈顯著正相關，表明廣西夏大豆播期對性狀和產量影響較大，與前人研究結果一致[10-20]。

桂夏7號不同播期間農藝性狀分析結果表明，不同播期間大豆農藝性狀存在顯著相關，各農藝性狀指標與其他1個或多個指標呈顯著或極顯著相關，信息發生重疊而帶來不合理影響。主成分分析是多元統計分析中的重要統計方法，在盡可能不損失信息或者少損失信息的情況下，通過降維用少數綜合指標代替原本較多的單個指標，以綜合評價其適應性，如本研究中B 4播期播種后遇連續強降雨，密度不夠導致單產最低，但經主成分分析表明，B 4播期綜合表現優于B 5和B 6播期。利用主成分分析法對大豆耐蔭性、耐密性等進行綜合評價是一種有效的評價方法[24-26]。

本研究經主成分分析將6個不同播期的10個農藝性狀轉換為2個相互獨立的綜合指標，多元統計分析后綜合得分顯示B 3>B 2>B 1>0>B 4>B 5>B 6，表明在B 1～B 3時期內播種，夏大豆綜合性狀表現較好，與不同播期大豆生育期、農藝性狀和產量性狀結果表明，B 1～B 3播期的性狀綜合表現優于B 4～B 6一致，表明廣西夏大豆適宜在此播期內播種。

綜上所述，桂夏7號在廣西適宜播期為B 1～B 3，即6月5日至6月25日。