基于產量相關性狀綜合評價晚播甜菜品種的適應性

摘 要：【目的】研究甜菜在新疆南疆特定生態區的生長發育特性，為新疆南疆晚播甜菜提高產量及含糖量提供參考。

【方法】以新疆喀什地區引進的14個甜菜品種為材料，測定甜菜生物量積累分配、收獲株數、塊根單重、產量及產糖量等11個產量相關性狀指標，分析晚播甜菜變異系數、相關性、主成分、隸屬函數及劃分聚類，綜合評價晚播甜菜品種適應性。

【結果】不同甜菜品種適應性不同，11個產量相關性狀轉化為3個主成分，分別為生物量因子、塊根產量因子及產糖量因子，其累計方差貢獻率為89.886%。14 個甜菜品種聚類劃分為 3 類，其中品種KWS1130地上部和地下部生物量、根冠比及單根重等產量相關性的適應性和穩定性最強，綜合排名第一。

【結論】甜菜品種KWS1130適宜新疆南疆晚播種植，且能保證較高的產量和產糖量。

關鍵詞：甜菜；產量相關性狀；綜合評價；適應性

中圖分類號：S566.5"" 文獻標志碼：A"" 文章編號：1001-4330（2024）06-1368-10

0 引 言

【研究意義】新疆是我國五大食糖作物主產區之一［1］ ，其甜菜種植面積和甜菜糖產量均位居全國第二名，每年種植面積穩定在7×104hm2，約占全國的40%；年產糖50×104 t左右，約占全國總產量的50%以上；甜菜單產達61.05～70.65 t/hm2以上［2］，其中新疆南疆甜菜占25%。近年來，新疆南疆春播期大風、沙塵暴及倒春寒等自然災害頻發［3］，土壤失墑嚴重，輕者葉緣干枯，重者甜菜苗青枯死亡，將需多次重播或改種。選擇適宜晚播品種可降低自然災害天氣對甜菜正常生長發育的影響。目前，關于甜菜品種適應性和高產栽培模式等已有文獻報道［4-5］。但未見針對新疆南疆晚播的甜菜品種適應性分析及基于產量相關性狀綜合評價文獻。因此研究新疆南疆晚播甜菜品種的適應性，對甜菜優良品種在新疆南疆特定的生態區域內提升產量具有重要意義。【前人研究進展】謝向譽等［6］研究發現，木薯單株產量與塊根數呈極顯著正相關（ P＜0.01） ，與收獲指數、生物產量、主莖高度呈顯著正相關（ P＜0.05） ，與干物質含量呈顯著負相關（P＜0.05）。甜菜塊根產量和含糖量是評價甜菜適應性的重要性狀［7］。阿不都卡地爾·庫爾班等［8］分析深松對甜菜產量的調控發現，地下部生物量分配比例與產量、產糖量呈顯著正相關（ P＜0.05） ，甜菜地上部生物量分配呈顯著負相關（ P＜0.05） 。林明等［9］通過評價不同品種的生態穩定性發現，甜菜產量與蒸騰速率、葉柄長、根圍、塊根單重、地上部及地下部干物質積累量之間均呈顯著正相關。張自強等［10］對甜菜種質主要農藝性狀進行了主成分分析，選取前６個主成分分析發現，株高和葉柄長等甜菜營養生長指標對甜菜生長貢獻率最大。【本研究切入點】有關甜菜各個性狀的相關性、主成分及因子分析的評價研究已有報道，但對新疆南疆晚播甜菜品種適應性分析及基于產量相關性狀綜合評價的文獻報道尚較少。需研究甜菜在新疆南疆特定生態區的生長發育特性及適應性。【擬解決的關鍵問題】以新疆喀什地區引進的14個甜菜品種為材料，測定甜菜生物量積累分配、收獲株數、塊根單重、產量及產糖量等11個產量相關性狀指標，采用相關性、主成分、隸屬函數及聚類分析等方法綜合評價甜菜的適應性，為進一步研究甜菜在新疆南疆生態區的生長發育特性及選擇適宜種植品種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2022年4～10月在新疆喀什地區伽師縣和夏阿瓦提鎮18村（39°35′58″N， 76°40′22″E），平均海拔1 208.6 m，年均氣溫11.7℃，年均降雨量54 mm，無霜期232 d左右，供試土壤0～20 cm，pH值7.9，有機質16.82 g/kg，速效氮67.0mg/kg，速效磷30.6 mg/kg，速效鉀167 mg/kg。甜菜品種為KWS9899、KWS0993、KWS9962、KWS6653、KWS7744、KWS2407、KWS1130、KWS1132、KWS9898、KWS0158、KWS8805、KWS7748、KWS7772和KWS9147（CK）（均來自德國KWS公司）。表1

1.2 方 法

采用隨機區組試驗設計，設置14個處理，采用等行距種植模式，1膜2行，行距為45 cm，株距為14.3 cm。理論密度15.55×104 株/hm2，小區長10 m，寬7 m，面積70 m2，重復3次，試驗地總面積1 960 m2。于4月29日播種，中耕2次，灌水6次，其他按大田處理。

1.2.1 測定指標

1.2.1.1 形態性狀

于收獲期每小區選取有代表性的5株甜菜測量各品種地下根部鮮重和地上部鮮重。

根冠比（RSR）=根部生物量積累（鮮重）收獲期/地上部生物量積累（鮮重）收獲期。

產量：收獲期各小區選取中間2行長勢均勻有代表性的6.67 m2實收實測，獲得產量數據。

含糖率：于收獲期用手持式測糖儀實測各小區10株塊根，折算含糖率（折算系數通用為0.83）。

單株重：進入成熟期后，每個試驗小區選擇中間2行，用卷尺量取6.67 m2 長的距離，挖出整株的甜菜，去葉留根，稱取根重。

1.2.1.2 適定性參數法

適定性參數以AP表示。

1.2.1.3 變異系數法

CV＝（Si/Xi）×100% .（2）

式中，Xi為第i個品種某個性狀的平均值。CV變異系數越小，i品種的該性狀越穩定。

1.2.1.4 主成分

對產量相關性狀各原始變量（x1，x2，x3，x4，…， x11）進行主成分分析，提取前ｍ個主成分（F1，F2，…，Fm），其方差分別為λ1，λ2，…，λｍ，以每個主成分F的貢獻率ai＝λi/pi=1λi為權數，構建綜合評價模型F＝a1F1＋a2F2＋……＋amFm，計算每個品種的綜合得分，依據得分綜合評價參試品種［12］。

1.3 數據處理

采用SPSS19.0進行統計分析，方差分析均為0.05水平，采用Duncan新復極差多重比較法并用Excel2021作圖。

2 結果與分析

2.1 不同品種甜菜產量差異比較

2.1.1 不同甜菜品種生物量積累分配特性

研究表明，14個甜菜品種生物量積累分配差異較大。不同品種處理間地上部生物量積累（分配比例），地下部生物量積累（分配比例）、根冠比及總生物量積累均差異顯著（P＜0.05）。地上部生物量積累最高的品種為KWS1130（241.72 g/株），最低品種為KWS6653（184.76 g/株）。地上部生物量分配比例最高品種為KWS1132（23.96%），最低品種為KWS9962（18.13%）。地下部生物量積累最高品種為KWS1130（926.2 g/株），最低品種為KWS1132（713.27 g/株）。地下部生物量分配比例最高的品種為KWS9962（81.87%），最低的品種為KWS1132（76.04%）。根冠比最高的品種為KWS9962（4.54），最低的品種為KWS1132（3.18）。總生物量積累最高的品種為KWS1130（1 167.92 g/株），最低的品種為KWS1132（937.88 g/株）。品種KWS1130地上部和地下部生物量積累最高，且根冠比大小較適當，品種KWS1132地上部和地下部生物量積累最低，根冠比最低。表1

2.1.2 不同品種甜菜產量性狀特性

研究表明，14個甜菜品種產量及產量構成因素差異較大。不同品種處理間單根重、含糖量、產量及產糖量均差異顯著（Pgt;0.05）。單根重最高的品種為KWS1130（769.67 g/株），最低的品種為KWS1132（592.33 g/株）。含糖率最高的品種為KWS6653（20.40%），最低的品種為KWS1132（17.10%）。產量最高的品種為KWS8805（106.74 t/hm2），最低的品種為KWS7748（86.07 t/hm2）。產糖量最高的品種為KWS8805（21.56 t/hm2），最低的品種為KWS1132（15.21 t/hm2）。品種KWS8805產量及產糖量最高，且含糖率大小較適當，品種KWS1132單根重、含糖率及產糖量最低。表2

2.2 不同甜菜品種產量相關性狀適應性及變異差異比較

研究表明，不同甜菜品種收獲株數、塊根重、含糖率、產量、產糖量、地上部和地下部生物量積累分配、根冠比及總生物量積累差異較大。收獲株數性狀KWS6653適應性和穩定性最強，其他品種適應性和穩定性依次為KWS7748＞KWS1132＞KWS9147。單根重性狀KWS1132適應性和穩定性最強，其他品種適應性和穩定性依次為KWS7748＞KWS6653＞KWS9147=KWS0993。產量性狀KWS8805適應性和穩定性最強，其他品種適應性和穩定性依次為KWS9962＞KWS0993＞KWS7772。含糖率性狀KWS9899適應性和穩定性最強，其他品種適應性和穩定性依次為KWS0158＞KWS9147＞KWS0993＞KWS7772。產糖量性狀KWS1132和KWS8805適應性和穩定性最強，其他品種適應性和穩定性依次為KWS0993＞KWS0158＞KWS7748。生物量總積累性狀KWS6653適應性和穩定性最強，其他品種適應性和穩定性依次為KWS7748＞KWS9899＞KWS1132。地下部生物量積累性狀KWS7748適應性和穩定性最強，其他品種適應性和穩定性依次為KWS0993＞KWS6653＞KWS9899。地上部生物量積累性狀KWS2407適應性和穩定性最強，其他品種適應性和穩定性依次為KWS9147＞KWS1132=KWS9898。地上部和地下部生物量分配性狀KWS1130適應性和穩定性最強，其他品種適應性和穩定性依次為KWS2407=KWS7772＞KWS9898。根冠比性狀KWS1130適應性和穩定性最強，其他品種適應性和穩定性依次為KWS2407=KWS7772＞KWS9898。表3，4

2.3 不同甜菜品種產量的相關性

研究表明，甜菜收獲株數與單根重差異極顯著（P＜0.01）負相關，與產量、含糖率、產糖量及地上部生物量分配比例呈正相關，甜菜收獲株數與塊根重、總生物量積累、地上部和地下部生物量積累、地下部生物量分配及根冠比呈負相關；單根重與總生物量積累和地下部生物量積累呈極顯著正相關（P＜0.01），與產量呈顯著正相關（P＜0.05）。與含糖率、產糖量、地下部生物量分配及根冠比呈正相關，與地上部生物量分配率呈負相關；產量與產糖量呈極顯著正相關（P＜0.01），與含糖率、總生物量積累、地上部和地下部生物量積累、地下部生物量分配及根冠比呈正相關，與地上部生物量分配率呈負相關；含糖率與產糖量呈極顯著正相關（P＜0.01），與地上部和地下部生物量積累、地下部生物量分配及根冠比呈正相關，與總生物量積累、地上部生物量分配呈負相關；產糖量與總生物量積累、地上部和地下部生物量積累、地下部生物量分配及根冠比呈正相關，與地上部生物量分配率呈負相關；總生物量積累與地下部生物量積累呈極顯著正相關（P＜0.01），與地上部生物量積累、地下部生物量分配及根冠比呈正相關，與地上部生物量分配呈負相關；地下部生物量積累與地下部生物量分配、根冠比呈顯著正相關（P＜0.05），與地上部生物量分配呈顯著負相關（P＜0.05）；地上部生物量積累與地下部生物量分配、根冠比呈極顯著負相關（P＜0.01），與地上部生物量分配呈極顯著正相關（P＜0.01）；地下部生物量分配與地上部生物量分配呈極顯著正相關（P＜0.01），與根冠比呈極顯著負相關（P＜0.01）；地上部生物量分配與根冠比呈極顯著負相關（P＜0.01）。甜菜各產量相關性狀之間存在相關性，地下部生物量積累直接影響總生物量積累和單根重。表5

2.4 不同甜菜品種產量相關性狀主成分

研究表明，不同品種產量相關性狀3個主成分特征值大于 1，累計方差貢獻率達 89.886%， 3個主成分能反映11個指標的絕大部分信息。PC1 方差貢獻率為 43.081%，貢獻較大的為地下部生物量積累、地下部生物量分配比例、地上部生物量分配比例、根冠比、單根重，其中以地下部生物量積累的貢獻最大，載荷值 0.188，其次是地上部和地下部生物量分配比例，載荷值為 0.181，與生物量積累相關，PC1 可命名為生物量因子。而 PC2 方差貢獻率為 26.969%，貢獻較大的為產量、塊根重和總生物積累量，與 PC2呈正載荷，產量正載荷值最大為 0.203，PC2 主要反映塊根產量，可命名為塊根產量因子；PC3 方差貢獻率為 19.836%，貢獻較大的為收獲株數、產糖量，載荷值分別為 0.358和0.347，可命名為產糖量因子。PC1 和 PC2 累計貢獻率達70.050%，反映了甜菜產量相關性狀的主要信息，PC1 和 PC2 的代表性指標對甜菜產量的影響起主要作用。表6

2.5 不同甜菜品種產量相關性狀綜合評價

研究表明，F1、F2、F3 3個主成分代替11個指標對甜菜產量性狀進行分析，根據各主成分模型獲得得分，并以相應的相對方差貢獻率為權重建立綜合評價模型為 F=0.479F1+0.300F2+0.221F3。綜合得分排名前五的甜菜品種分別為KWS1130、KWS9962、KWS8805、KWS7744及KWS2407，這些品種綜合產量性狀相對較好。當歐式距離為 10 時，將14個不同甜菜品種劃分為3類，其中KWS1130品種綜合產量相關性狀相對較強，屬于適應性強；KWS9962、KWS8805、KWS7744、KWS2407、KWS0158、KWS0993、KWS6653、KWS7772、KWS9147、KWS9898、KWS9899和KWS7748品種綜合性狀一般，屬于適應性中等；KWS1132品種綜合產量相關性狀相對較弱。表7，圖1

3 討 論

3.1 不同甜菜品種產量相關性狀適應性

甜菜地上部和地下部生物量積累及分配比例與產量和產糖量有較強的相關性［8］。試驗研究發現，基于晚播甜菜不同品種間，地上部生物量積累（分配比例）、地下部生物量積累（分配比例）、根冠比及總生物量積累均顯著差異（Pgt;0.05）。甜菜品種KWS1130地上部和地下部生物量積累最高，且根冠比大小較適當，品種KWS1132地上部和地下部生物量積累最低，根冠比最低。Starke等［7］研究表明，甜菜塊根產量和含糖量是評價甜菜適應性的重要性狀。試驗研究發現，基于晚播甜菜不同品種間，KWS8805產量及產糖量最高，且含糖率大小較適當，品種KWS1132單根重、含糖率及產糖量最低。變異系數越大，遺傳多樣性越豐富，越容易從該群體中選出優良品種［13-16］。

3.2 不同甜菜品種產量相關性狀相關性

相關性分析是一種綜合統計分析方法［17］。李淑芳等［18］研究表明，粳稻表觀形狀與產量相關性較大。盧會翔等［19］研究發現，環境效應下甘薯產量性狀（鮮薯產量、淀粉產量、薯干產量）和品質性狀（干率、淀粉含量、花青素含量）差異均達到顯著水平（P lt;0.05）或極顯著水平（P lt;0.01）。謝向譽等［6］研究發現，木薯單株產量與塊根數呈極顯著正相關，與收獲指數、生物產量、最長薯長、主莖高度呈顯著正相關（P＜0.05），與干物質含量呈顯著負相關。試驗研究發現，甜菜收獲株數與塊根重呈極顯著負相關（P＜0.01），與產量、含糖率、產糖量及地上部生物量分配率呈正相關；單根重與總生物量積累和地下部生物量積累呈極顯著正相關（P＜0.01），與產量呈顯著正相關（P＜0.05）；產量與產糖量呈極顯著正相關（P＜0.01）；含糖率與產糖量呈極顯著正相關（P＜0.01）。

3.3 不同甜菜品種基于主成分的綜合評價

對作物品種適應性進行綜合評價的方法，廣泛應用于棉花［20］、小麥［21］、玉米［22］ 、甘蔗［23］、油菜［24］、花生［25］等多種作物。蘇欣欣等［26］采用主成分分析和灰色關聯度分析篩選出了６個優質甜菜品種。研究通過主成分分析的方法建立了一個適宜晚播甜菜品種的評價模型： 將 11 個主要產量相關性狀綜合成 3 個獨立的評價因子（ 生物量因子、塊根產量因子、產糖量因子） ，根據各主成分模型獲得得分，并以相應的相對方差貢獻率為權重建立綜合評價模型為 F=0.479F1+0.300F2+0.221F3，將綜合得分D值采用歐式距離法對供試材料進行聚類分析，14個不同甜菜品種劃分為3類。

4 結論

甜菜品種KWS7748地下部生物量積累性狀適應性和穩定性最強；地上部生物量積累性狀KWS2407適應性和穩定性最強；地上部生物量分配性狀、地下部生物量分配性狀和根冠比性狀KWS1130適應性和穩定性最強。3 個獨立的評價因子分別為生物量因子、塊根產量因子及產糖量因子，14個不同甜菜品種劃分為3類，KWS1130品種綜合產量相關性狀相對較強，屬于適應性強。甜菜品種KWS1130適宜新疆南疆喀什地區晚播種植，且能保證較高的產量和產糖量。

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Comprehensive evaluation of adaptability of late sowing sugar- beet varieties based on yield correlation

Abstract：【Objective】 To study the growth and development characteristics of sugar-beets in specific ecological areas in southern Xinjiang which might be of certain theoretical significance for the late planting of sugar-beets and the improvement of yield and sugar content in the southern Xinjiang region.

【Methods】 In this study， 14 sugar-beet varieties introduced from Kashgar region of southern Xinjiang were used as materials to comprehensively evaluate the adaptability of late sowing sugar-beet varieties through 11 yield related traits such as biomass accumulation and distribution， number of harvested plants， root unit weight， yield， and sugar yield. The methods of coefficient of variation， correlation， principal component analysis， membership function， and cluster analysis were used to evaluate the adaptability of late sown sugar-beet varieties.

【Results】 Different sugar-beet varieties had different adaptability. Through principal component analysis， 11 yield related traits were transformed into 3 principal components， namely， biomass factor， root tuber yield factor， and sugar yield factor. The cumulative variance contribution rate was 89.886%." 14 sugar- beet varieties were divided into 3 categories， among which KWS1130 had the strongest adaptability and stability in yield correlation traits such as aboveground and underground biomass allocation traits， root crown ratio traits， and single root weight， ranking first in comprehensive rankings， and belonged to a strong adaptability category.

【Conclusion】 "Sugar-beet variety KWS1130 is suitable for late planting of southern Xinjiang， and can ensure high yield and sugar production.

Key words：beet; yield related traits; comprehensive evaluation; adaptability