高油酸花生開農(nóng)111 產(chǎn)量構(gòu)成要素相關(guān)性和主成分分析及適應(yīng)性評價(jià)

殷君華 鄧 麗 苗建利 李 陽 郭敏杰 蘆振華 李紹偉 胡俊平 任 麗

（開封市農(nóng)林科學(xué)研究院，河南開封475004）

花生是我國主要油料作物和經(jīng)濟(jì)作物之一。我國花生種植面積約占世界花生種植面積的20%，居世界第2 位[1]。我國也是花生消費(fèi)大國，總消費(fèi)量約占世界花生消費(fèi)的40%[2]。近5 年（2017-2021 年）我國花生種植面積均在460 萬hm2以上[3]，并處于穩(wěn)步上升階段。高油酸花生（油酸含量占脂肪酸總量75%及以上）由于其抗氧化強(qiáng)、耐儲存、貨架壽命長，并且具有很高的營養(yǎng)保健作用，目前已經(jīng)成為國內(nèi)育種的主要目標(biāo)之一，近幾年在國內(nèi)市場上需求越來越大。截至2022 年初，我國育成并通過國家非主要農(nóng)作物品種登記的高油酸花生210 個(gè)，占花生登記總數(shù)的20%[2]。廖伯壽[4]指出，預(yù)計(jì)到2030 年全國花生種植可基本實(shí)現(xiàn)高油酸化。雖然目前國內(nèi)育成的高油酸花生數(shù)量較多，但其產(chǎn)量普遍偏低，生育期偏長，夏播種植增產(chǎn)潛力低，不適合普遍推廣種植。開農(nóng)111 是開封市農(nóng)林科學(xué)研究院培育的小粒高油酸花生新品種，于2021 年通過國家非主要農(nóng)作物品種登記[GPD 花生（2021）410147]，具有油酸含量高、高產(chǎn)、莢果大小適中、中早熟、商品性好等特性，本文利用相關(guān)性、通徑和主成分等不同的分析手段對開農(nóng)111 產(chǎn)量構(gòu)成要素進(jìn)行分析，并進(jìn)行區(qū)域適應(yīng)性評價(jià)，可以為其高產(chǎn)栽培和推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 開農(nóng)111 選育及品種特性高產(chǎn)高油酸花生新品種開農(nóng)111 是開封市農(nóng)林科學(xué)研究院以鄭農(nóng)花9 號為母本、0317-26 為父本，采用套龍骨瓣雜交技術(shù)進(jìn)行有性雜交和系譜法選育而成。2009 年配制雜交組合，2010-2013 年進(jìn)行系譜法選擇；2014-2015 年進(jìn)行株系比較試驗(yàn)，2016-2017 年進(jìn)行品種產(chǎn)量比較試驗(yàn)，2019-2020 年參加國家北方片小粒組花生新品種多點(diǎn)測試。

該品種為中間型花生品種，生育期120d 左右，株型直立，連續(xù)開花；葉片橢圓形、深綠色、花冠黃色；莢果大部分普通型、少量繭型，莢果縊縮程度弱，果嘴明顯程度弱，表面質(zhì)地中；籽仁柱形，種皮淺紅色，內(nèi)種皮深黃色，種皮無油斑、無裂紋。粗蛋白含量26.2%，粗脂肪含量51.24%，油酸含量79.55%，亞油酸含量2.98%。

1.2 試驗(yàn)材料及設(shè)計(jì)本文采用數(shù)據(jù)為開農(nóng)111于2019 年、2020 年參加國家北方片小粒組花生新品種多點(diǎn)測試在各承試點(diǎn)的數(shù)據(jù)。2 年均在固鎮(zhèn)（E1）、保 定（E2）、石 家 莊（E3）、漯 河（E4）、濮陽（E5）、商丘（E6）、鄭州（E7）、駐馬店（E8）、阜新（E9）、錦 州（E10）、菏 澤（E11）、濟(jì) 寧（E12）、青 島（E13）、泰安（E14）、濰坊（E15）、煙臺（E16）、汾陽（E17）和開封（E18）共18 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行。

試驗(yàn)小區(qū)采用隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3 次，小區(qū)面積13.33m2，播種密度12 萬穴/hm2，每穴2 粒種子。各承試點(diǎn)根據(jù)當(dāng)?shù)厣a(chǎn)條件適時(shí)播種，并按當(dāng)?shù)毓芾砟Ｊ竭M(jìn)行管理。收獲時(shí)在每小區(qū)中部隨機(jī)選取5 穴10 株進(jìn)行考種，調(diào)查主莖高（X1，cm）、側(cè)枝長（X2，cm）、總分枝數(shù)（X3，條）、結(jié)果枝數(shù)（X4，條）、單株飽果數(shù)（X5，個(gè)）、單株總果數(shù)（X6，個(gè)）等性狀，收獲入倉后調(diào)查百果重（X7，g）、百仁重（X8，g）、出米率（X9，%）等性狀。統(tǒng)計(jì)生育期（X10，d），根據(jù)品種3 個(gè)重復(fù)小區(qū)平均產(chǎn)量，計(jì)算莢果產(chǎn)量（Y，kg/hm2）。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析遺傳變異分析采用PASW Statistics 18 軟件，相關(guān)性和主成分分析采用Origin 2022 軟件，通徑分析采用R 語言agricolae 包。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要農(nóng)藝性狀的變異分析變異系數(shù)是衡量性狀離散程度的一個(gè)典型指標(biāo)[5]。通過對開農(nóng)111 2 年數(shù)據(jù)的遺傳變異分析顯示（表1），在不同的種植地點(diǎn)開農(nóng)111 的11 個(gè)主要農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)在3.89%～45.41%之間，各農(nóng)藝性狀的遺傳變異系數(shù)從大到小依次為：單株飽果數(shù)（X5）＞單株總果數(shù)（X6）＞側(cè)枝長（X2）＞主莖高（X1）＞結(jié)果枝數(shù)（X4）＞莢果產(chǎn)量（Y）＞總分枝數(shù)（X3）＞百仁重（X8）＞百果重（X7）＞生育期（X10）＞出米率（X9）。其中，變異系數(shù)最大的為單株飽果數(shù)（X5），變幅為3.80～34.00 個(gè)，變異系數(shù)達(dá)45.41%；其次為單株總果數(shù)（X6），變異系數(shù)為38.72%，變幅為6.88～43.00個(gè)，說明開農(nóng)111 的單株飽果數(shù)和單株總果數(shù)受不同地理位置及環(huán)境影響大，穩(wěn)定性差。另外，側(cè)枝長（X2）、主莖高（X1）、結(jié)果枝數(shù)（X4）、莢果產(chǎn)量（Y）、總分枝數(shù)（X3）的變異系數(shù)也較大，均在20%以上，說明這5 個(gè)農(nóng)藝性狀也受環(huán)境條件影響較大。變異系數(shù)較小的為出米率（X9）和生育期（X10），分別為3.89%和6.77%，這2 個(gè)農(nóng)藝性狀反映了開農(nóng)111的固有特性受環(huán)境影響小，在栽培種植中改造空間小。

表1 開農(nóng)111 主要農(nóng)藝性狀平均值及遺傳變異分析

2.2 主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析為理清11 個(gè)農(nóng)藝性狀之間的關(guān)系，對兩兩性狀的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的相關(guān)性分析并以圖表形式進(jìn)行可視化展示，分析結(jié)果見圖1。其中，圖表上三角以數(shù)字形式展示不同農(nóng)藝性狀兩兩之間的相關(guān)系數(shù)，下三角以圓圈形式直觀反映出兩兩性狀相關(guān)程度，紅色圓圈代表正相關(guān)，藍(lán)色圓圈代表負(fù)相關(guān)，顏色深淺反映相關(guān)強(qiáng)度。分析結(jié)果顯示，主莖高（X1）與側(cè)枝長（X2）、分枝數(shù)（X3）與結(jié)果枝數(shù)（X4）、單株飽果數(shù)（X5）與單株總果數(shù)（X6）、百果重（X7）與百仁重（X8）均呈極顯著正相關(guān)，出米率（X9）與百果重（X7）和百仁重（X8）呈極顯著正相關(guān)，莢果產(chǎn)量（Y）與百果重（X7）和百仁重（X8）呈極顯著正相關(guān)；生育期（X10）與百果重（X7）呈顯著正相關(guān)，與主莖高（X1）和側(cè)枝長（X2）呈顯著負(fù)相關(guān)。莢果產(chǎn)量與其他幾個(gè)農(nóng)藝性狀的相關(guān)程度依次為：百果重（X7）＞百仁重（X8）＞出米率（X9）＞生育期（X10）＞單株飽果數(shù)（X5）＞單株總果數(shù)（X6）＞側(cè)枝長（X2）＞總分枝數(shù)（X3）＞主莖高（X1）＞結(jié)果枝數(shù)（X4），其中，與百果重（X7）和百仁重（X8）呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.71 和0.64，與出米率（X9）呈顯著正相關(guān)，與側(cè)枝長（X2）、總分枝數(shù)（X3）、主莖高（X1）和結(jié)果枝數(shù)（X4）呈負(fù)相關(guān)，但不顯著。由此可見，百果重和百仁重是影響開農(nóng)111 莢果產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，其次為出米率，這3 個(gè)因素的提高均能促進(jìn)開農(nóng)111 莢果增收，而主莖高、結(jié)果枝數(shù)、側(cè)枝長和總分枝數(shù)這些株型因素均對開農(nóng)111 莢果產(chǎn)量具有抑制作用，生產(chǎn)實(shí)際中需要加以管控。

圖1 產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性分析

2.3 主要農(nóng)藝性狀與莢果產(chǎn)量的通徑分析通徑系數(shù)是分析一個(gè)依變量與多個(gè)自變量直接效應(yīng)和間接效應(yīng)的一種統(tǒng)計(jì)方法，可以對多個(gè)性狀間相互關(guān)系的實(shí)質(zhì)有較為透徹的了解。通過開農(nóng)111莢果產(chǎn)量與其他10 個(gè)農(nóng)藝性狀的通徑分析顯示（表2），百果重（X7）對莢果產(chǎn)量的直接正效應(yīng)最大（Py=0.608），其 次 為 主 莖 高（X1）（Py=0.437）；側(cè)枝長（X2）對莢果產(chǎn)量的直接負(fù)效應(yīng)最大（Py=-0.466），其次是結(jié)果枝數(shù)（X4）（Py=-0.248）。主莖高（X1）通過側(cè)枝長（X2）對莢果產(chǎn)量產(chǎn)生較大的間接負(fù)效應(yīng)（Py=-0.438），而側(cè)枝長（X2）通過主莖高（X1）對莢果產(chǎn)量產(chǎn)生了較大的間接正效應(yīng)（Py=0.411），通過正負(fù)抵消，主莖高和側(cè)枝長對莢果產(chǎn)量的綜合效應(yīng)表現(xiàn)出不顯著的負(fù)相關(guān)；百果重（X7）通過百仁重（X8）對莢果產(chǎn)量也產(chǎn)生了部分的正效應(yīng)（Py=0.101），其綜合正效應(yīng)得到了加強(qiáng)，成為與莢果產(chǎn)量相關(guān)程度最高的性狀；百仁重（X8）通過百果重（X7）對莢果產(chǎn)量產(chǎn)生較大的間接正效應(yīng)（Py=0.492），百仁重對莢果產(chǎn)量的綜合正效應(yīng)僅次于百果重。出米率（X9）和生育期（X10）也通過百果重（X7）對莢果產(chǎn)量產(chǎn)生的不同程度的間接正效應(yīng)。通過以上通徑分析可知，百果重對莢果產(chǎn)量影響最大，其次是百仁重和出米率，提高3 個(gè)性狀指標(biāo)可以不同程度地促進(jìn)開農(nóng)111 的莢果增量，而結(jié)果枝數(shù)和主莖高則影響莢果產(chǎn)量提高，但不顯著。

表2 主要農(nóng)藝性狀與莢果產(chǎn)量的通徑系數(shù)

2.4 主成分分析

2.4.1 主要農(nóng)藝性狀的主成分分析主成分分析是對存在較多變量的數(shù)據(jù)，通過線性變換的降維處理，選出較少個(gè)數(shù)重要變量的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法。在農(nóng)業(yè)上，對某個(gè)品種不同性狀的數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，可以找出影響其產(chǎn)量的關(guān)鍵因子，更利于生產(chǎn)管理上的實(shí)際操作。本研究中，對花生品種開農(nóng)111 的11 個(gè)主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析，提取出特征值大于1 的4 個(gè)主成分（表3）。結(jié)果顯示：主成分1（PC1）的貢獻(xiàn)率最大，為31.885%，其次為主成分2（PC2）、主成分3（PC3）和主成分4（PC4），貢 獻(xiàn) 率 分 別 為25.550%、14.101%、12.749%，4 個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)84.285%，即能夠解釋84.285%的表型變異，表明這4 個(gè)主成分基本反映了開農(nóng)111 的大部分農(nóng)藝信息。由表3 可以看出，PC1的特征向量中，載荷較高且為正值的性狀是百果重（X7）、莢果產(chǎn)量（Y）和百仁重（X8），這3 個(gè)性狀與花生的產(chǎn)量有關(guān)，可以稱之為產(chǎn)量因子；PC2中，載荷較高且為正值的農(nóng)藝性狀是側(cè)枝長（X2）、主莖高（X1）和出米率（X9），此類性狀與植株生長勢有關(guān)，可稱之為生長勢因子；決定PC3大小的指標(biāo)是單株飽果數(shù)（X5）和單株總果數(shù)（X6），稱之為莢果數(shù)量因子；決定PC4大小的性狀是結(jié)果枝數(shù)（X4）和總分枝數(shù)（X3），這2 個(gè)性狀為植株分枝有關(guān)，可以稱之為分枝因子。根據(jù)貢獻(xiàn)值較大的PC1和PC2兩個(gè)主成分中各農(nóng)藝性狀的載荷系數(shù)，繪制二維載荷圖（圖2），由圖2 可以更直觀的看出各農(nóng)藝性狀對前2 個(gè)主成分的載荷大小。

圖2 主要農(nóng)藝性狀對主成分1（PC1）和主成分2（PC2）的載荷圖

表3 主要農(nóng)藝性狀的主成分分析

2.4.2 區(qū)域適應(yīng)性評價(jià)以每個(gè)主成分對應(yīng)的貢獻(xiàn)率α1、α2、α3、α4作為權(quán)重系數(shù)，建立在各鑒定點(diǎn)主成分綜合得分模型：Z=（α1PC1+α2PC2+α3PC3+α4PC4）/（α1+α2+α3+α4）。根據(jù)模型計(jì)算開農(nóng)111 在黃淮海生態(tài)區(qū)18 個(gè)鑒定點(diǎn)的綜合得分和排名（表4）。由分析結(jié)果可知，18 個(gè)鑒定地點(diǎn)中開農(nóng)111 適應(yīng)性綜合得分前5 名的分別是：固鎮(zhèn)（E1）、駐馬店（E8）、濟(jì)寧（E12）、泰安（E14）、菏澤（E11），其中固鎮(zhèn)PC1和PC2具有很高的得分，PC3和PC4得分低，說明開農(nóng)111 在固鎮(zhèn)種植時(shí)，產(chǎn)量和株高因素都很好，適合引進(jìn)種植，但結(jié)莢數(shù)和分枝數(shù)等因素較差，在田間種植時(shí)需加強(qiáng)促進(jìn)結(jié)莢和分枝的管理措施。綜合得分最低的為阜新（E9），生長勢因子得分很低，其次是漯河（E4），產(chǎn)量因子得分很低，這兩地若要引進(jìn)種植開農(nóng)111，分別需要在控制株高和增加莢果重方面加強(qiáng)田間管理。通過對開農(nóng)111 的各種植環(huán)境的主成分分析，對其區(qū)域適應(yīng)性進(jìn)行綜合評價(jià)，有利于篩選出最適開農(nóng)111 種植的地點(diǎn)，同時(shí)各地引進(jìn)開農(nóng)111 種植時(shí)可進(jìn)行針對性田間管理，以期獲得理想的莢果產(chǎn)量。

表4 18 個(gè)環(huán)境主成分綜合得分及排名

3 結(jié)論與討論

優(yōu)良新品種的培育和推廣應(yīng)用是提高花生經(jīng)濟(jì)效益最有效的手段?；ㄉ漠a(chǎn)量不僅受自身基因型的控制，外界環(huán)境如水分、光照、溫度等條件也會產(chǎn)生一定程度的影響，同一品種在不同的種植環(huán)境下其性狀會產(chǎn)生較大的差異。通過對某一品種在不同種植地點(diǎn)各農(nóng)藝性狀的分析，可以較好地解析出影響其產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，在田間管理時(shí)可以做到有的放矢。目前常用的分析方法有相關(guān)性分析、通徑分析以及主成分分析，不同分析方式結(jié)合能夠更全面、更透徹地理清各農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量關(guān)系。

本文中通過變異分析發(fā)現(xiàn)，開農(nóng)111 單株飽果數(shù)在不同的種植環(huán)境中變異系數(shù)最大，其次是單株總果數(shù)，說明這2 個(gè)性狀穩(wěn)定性差，受環(huán)境影響大，具有很大的改造潛力；變異系數(shù)最小的為出米率，其次是生育期，說明這2 個(gè)性狀與開農(nóng)111 的基因型有關(guān)，屬于固有屬性，不易受環(huán)境條件影響，另外，若延遲收獲，人為延長花生的生育期，雖在一定程度上提高了花生的飽果率，但對花生的品質(zhì)及種子發(fā)芽率會造成不同程度的影響，降低花生的商品性，因此，不應(yīng)對花生的生育期進(jìn)行隨意改變。相關(guān)性分析顯示，開農(nóng)111 主莖高與側(cè)枝長、分枝數(shù)與結(jié)果枝數(shù)、單株總果數(shù)與單株飽果數(shù)、百果重與百仁重均呈極顯著正相關(guān)，這與前人研究結(jié)論相同[6-8]。對莢果產(chǎn)量和其他農(nóng)藝性狀的相關(guān)分析結(jié)果可知，開農(nóng)111 莢果產(chǎn)量與百果重和百仁重呈極顯著正相關(guān)，這與范小玉等[9]對河南省夏播花生主要農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析，劉衛(wèi)星等[10]通過對60 個(gè)育成的小?；ㄉr(nóng)藝、產(chǎn)量性狀的相關(guān)分析以及郭敏杰等[11]通過相關(guān)系數(shù)對大?；ㄉr(nóng)藝性狀與產(chǎn)量進(jìn)行分析的結(jié)果一致。通徑分析可以將影響產(chǎn)量的性狀分解為直接因素和間接因素，通過不同農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量產(chǎn)生的直接效應(yīng)（直接通徑系數(shù)）和間接效應(yīng)（間接通徑系數(shù)），找出與產(chǎn)量相關(guān)緊密的性狀。通過通徑分析顯示，百果重對開農(nóng)111 莢果產(chǎn)量的直接正效應(yīng)最大，其次為主莖高，側(cè)枝長對產(chǎn)量直接負(fù)效應(yīng)最大，而主莖高通過側(cè)枝長對莢果產(chǎn)量產(chǎn)生較大的間接負(fù)效應(yīng)，通過正負(fù)抵消后，主莖高對產(chǎn)量綜合效應(yīng)影響較小且為負(fù)值，而百仁重通過百果重對莢果產(chǎn)量產(chǎn)生較大的間接正效應(yīng)，成為影響產(chǎn)量的第二大因素，該結(jié)論與于沐等[12]、鄧麗等[13]的研究結(jié)果基本相同。因此，可以把百果重和百仁重視為決定開農(nóng)111 產(chǎn)量提高的關(guān)鍵因素，而側(cè)枝長則為限制產(chǎn)量提高的抑制因素。

主成分分析是利用降維的方式，把多個(gè)變量簡化成少數(shù)綜合變量對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，與相關(guān)性分析僅分析2 個(gè)性狀之間的簡單關(guān)系及通徑分析對一個(gè)性狀與一系列性狀逐個(gè)分析不同，該分析方式既可以對某個(gè)品種的多個(gè)影響因素進(jìn)行歸納，也可以對其適應(yīng)性進(jìn)行評價(jià)，目前在不同農(nóng)作物如水稻[14]、玉米[15]、小麥[16]、谷子[17]、茶樹[18]等綜合評價(jià)上得到了廣泛的應(yīng)用。本研究中，通過主成分分析將開農(nóng)111 的11 個(gè)主要農(nóng)藝性狀凝聚為4 個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率為84.285%，并對其在18 個(gè)鑒定點(diǎn)表現(xiàn)進(jìn)行了綜合評價(jià)。分析結(jié)果顯示，PC1主要綜合了百果重、莢果產(chǎn)量和百仁重等產(chǎn)量因子，在固鎮(zhèn)和汾陽種植時(shí)表現(xiàn)良好；PC2主要綜合了側(cè)枝長、主莖高和出米率等生長勢因子，在固鎮(zhèn)種植時(shí)表現(xiàn)良好；PC3主要綜合了單株飽果數(shù)和單株總果數(shù)等莢果數(shù)量因子，在鄭州、駐馬店表現(xiàn)良好；PC4主要綜合了結(jié)果枝數(shù)和總分枝數(shù)等與植株分枝有關(guān)的因子，在煙臺種植時(shí)表現(xiàn)良好。綜合4 個(gè)主成分的得分，得出開農(nóng)111 最適合在固鎮(zhèn)、駐馬店、濟(jì)寧、泰安、菏澤等5 個(gè)地區(qū)種植。開農(nóng)111 的主成分分析結(jié)論為其在不同地區(qū)引種提供理論依據(jù)和指導(dǎo)，有利于開農(nóng)111 的推廣種植。

綜上所述，開農(nóng)111 莢果產(chǎn)量的提高是多個(gè)性狀綜合作用的結(jié)果，并且受環(huán)境因素影響，其中百果重和百仁重是提高莢果產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，側(cè)枝長則抑制產(chǎn)量的提高，因此在種植時(shí)應(yīng)著重加強(qiáng)提高百果重和百仁重的管理措施，如施足底肥、盛花期及時(shí)追肥，盛花期和結(jié)莢期保證水分的供應(yīng)等，同時(shí)根據(jù)植株的生長情況，在生育中期及時(shí)控旺，保證適合的株高和側(cè)枝長度。不同地區(qū)引種時(shí)要考慮開農(nóng)111對環(huán)境的適應(yīng)性情況，進(jìn)行針對性的管理，使產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益最大化。