基于灰色關聯度分析法的晉北地區蕓豆品種評價

王桂梅，邢寶龍

（山西農業大學高寒區作物研究所，山西 大同 037006）

蕓豆（Phaseolus vulgarisL.）學名普通菜豆，為豆科（Leguminosae）蝶形花亞科（Faboi Meae）菜豆屬（Phaseolus）一年生草本植物[1，2]。原產于美洲的墨西哥和阿根廷，我國于16世紀末開始引種栽培[3]，是食用豆類栽培作物之一，其籽粒營養成分含量豐富，含有人體必需的多種營養元素，其莖稈、莢殼是養殖業很好的飼料來源。蕓豆在出口創匯、調整種植結構、改善人們膳食結構等方面有著舉足輕重的作用[4]。

針對蕓豆育種目標，在新品種選育中對其綜合性狀進行評價又是一個重要環節。傳統方法多采用多重比較、聚類分析、通徑分析等[5]，這些方法比較繁瑣、計算量大。而灰色關聯度分析法是近年來對農作物多性狀進行綜合評價采用的一種有效方法[5-8]，已在大豆[9]、玉米[10]、燕麥[11]等多種作物的綜合評價中得到了應用，本文通過對14個蕓豆新品種的8個主要經濟及農藝性狀進行灰色關聯分析,以期為蕓豆新品種的選育提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 供試材料

本試驗于2019年—2020年在山西農業大學高寒區作物研究所毛皂試驗基地進行，試驗地肥力中等，土質為黏壤土，前茬作物為玉米，本試驗的研究對象為蕓豆品種聯合鑒定試驗的14個參試品種。

表1 參試品種及供種單位Tab.1 The variety and supplier

1.2 試驗設計

田間試驗采用隨機區組排列，重復3次，小區面積10 m2，4行區，株距30 cm，行距40 cm，每小區留苗180株，每行留苗45株，折合留苗18×104株/hm2。成熟后，在每個小區選取10株樣本，進行株高、主莖節數、主莖分枝數、單株莢數、莢長、莢粒數、百粒質量測定。

收獲后每個小區單獨稱質量計產并計算生育日數。試驗數據均為各性狀的兩年試驗的平均值。

1.3 分析方法

各品種的綜合評價主要根據鄧聚龍灰色系統理論原理進行分析[12，13]，將14個蕓豆品種的8個農藝性狀視為一個灰色系統[14，15]，每一個供試材料視為該系統的一個變量，其中產量設為參考數列x0，8個性狀設為比較數列[16]為xi，i=1，2，…8，x1（生育期）、x2（株高）、x3（主莖節數）、x4（主莖分枝數）、x5（單株莢數）、x6（莢長）、x7（莢粒數）、x8（百粒質量）。

1.4 計算方法

關聯度系數：

λ——分辨系數，取值范圍在[0，1]之間，此處取λ=0.5。等權關聯度：

式中：N——樣本數（即數據個數）。

權重系數：

加權關聯度：

2 結果與分析

2.1 各農藝性狀變異系數分析

蕓豆各參試材料農藝性狀的平均值列于表2。

表2 不同品種各農藝性狀平均值Tab.2 The average values of agronomic characters of different varieties

由表2可見，8個農藝性狀的變異系數為3.8%～48.0%，其中主莖節數、百粒質量和單株莢數變幅較大，分別為48.0%、40.1%和35.7%。說明這3個性狀的變異程度大，選擇空間大。而其他性狀的變異程度相對較小，選擇范圍窄。

2.2 數據標準化處理

由于各性狀考察指標的量綱不一致，需要對原始數據進行初始化處理，使之標準化[16，17]，結果見表3。

表3 不同品種數據的無綱量化處理Tab.3 The dimensionless quantitative processing of data of different varieties

2.3 灰色關聯度的計算

灰色關聯度的計算通過表2數據求母序列{x0}與子序列{xi}的絕對差值見表4。

表4 各主要性狀與產量的的絕對差值Tab.4 The absolute difference between main characters and yield

二級最小差為0.007 15，二級最大差為2.480 90，取λ=0.5，將二級最小差值分別代入公式（1），即可得到產量與各性狀的關聯系數ξi（k），結果見表5。

2.4 關聯度的計算及排序

由公式（2）和（3）計算出各農藝性狀的關聯度和權重系數，結果見表6。

把表5中的各關聯系數代入公式2，即可得到等權關聯度，將權重系數代入公式4即可得到加權關聯度結果見表7。

表5 不同性狀與產量的關聯系數Tab.5 The correlation coefficient between different characters and yield

表7 各品種（系）與參考品種的關聯度及排序Tab.7 The correlation and ranking of various varieties and reference varieties

由表6可知，蕓豆不同品種的產量愈各性狀的關聯度大小為：單株莢數＞主莖分枝＞莢粒數＞百粒質量＞主莖節數＞株高＞生育期＞莢長。由表7可知，蕓豆不同品種的等權關聯度和加權關聯度的排序基本一致[18]。這與閆峰等的研究結果相一致，根據灰色關聯度分析的原則，關聯度大，表明參試品種（系）與參考品種的關聯程度高，綜合性狀表現優，反之，綜合性狀就差[17，19-22]。等權關聯度和加權關聯度都是最高的品種是畢蕓19-2，說明其綜合性狀表現最好，排在第二的是ZYD19-03，這兩個品種適宜在晉北地區推廣種植。

3 結論與討論

本試驗研究結果表明，蕓豆不同品種的產量愈各性狀的關聯度大小為：單株莢數＞主莖分枝＞莢粒數＞百粒質量＞主莖節數＞株高＞生育期＞莢長。說明單株莢數、主莖分枝和莢粒數這幾個性狀對小區產量比其他性狀的影響要大，在品種選育過程中占有主導地位，同時，兼顧各性狀間的協調作用，充分挖掘蕓豆產量水平[23]。在本研究中等權關聯度和加權關聯度排在前三位的是畢蕓19-2、ZYD19-03和畢蕓19-1，充分說明這3個品種綜合性狀表現最好，適宜在山西北部地區種植。

灰色關聯度分析法是一種簡便快捷，客觀全面的的分析方法，能夠對作物的優劣進行綜合評判。運用該分析法時要根據生產實際情況，合理構造參考數列及各性狀權重系數[24]，科學地應用灰色分析法，從而更加全面、客觀的進行新品種分析，為新品種的選育提供可靠的理論支撐。