基于灰色關聯分析不同氣候生態類型區甜蕎麥品種（系）的評價

穆蘭海 常克勤 杜燕萍 陳一鑫 楊崇慶

摘要 以自主選育和引進的5個甜蕎麥品種（系）為材料，在寧南山區6縣（區）不同氣候類型區進行多年多點試驗，對8個主要農藝性狀進行了灰色關聯度分析，綜合評價了品種的優劣性。結果表明：參試品種主要農藝性狀對產量的關聯度表現為單株粒重＞單株粒數＞一級分枝數＞密度＞株高＞主莖節數＞千粒重；通過對等權關聯度和加權關聯度分析，結合生長期的抗病性、抗倒伏等抗逆性指標，篩選出適宜在當地種植的品種（系）為固蕎麥1號和固蕎3號，并建立了大面積生產示范區進行驗證，其增產效果明顯。

關鍵詞 甜蕎麥；AMMI模型；GGE-biplot；穩定性；適應性

中圖分類號 S517? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2024）10-0024-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.10.006

Evaluation of Sweet Buckwheat Varieties （Lines） in Different Climate Ecological Types Based on Grey Relational Analysis

MU Lan-hai1，2， CHANG Ke-qin1，2， DU Yan-ping1，2 et al

（1.Guyuan Branch of Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Guyuan，Ningxia 756000；2.Dry Farming Agricultural Engineering Technology Research Center of Ningxia，Guyuan，Ningxia 756000）

Abstract Using 5 sweet buckwheat varieties （lines） independently selected and introduced as materials. Years of multi-point experiments were conducted in 6 counties （districts） of different climate types in the southern mountainous areas of Ningxia， and grey correlation analysis was conducted on 8 main agronomic traits to comprehensively evaluate the advantages and disadvantages of the varieties. The results showed that the correlation degree between the main agronomic traits of the tested varieties and yield was as follows： grain weight per plant>number of grains per plant>number of primary branches>density>plant height>number of main stem nodes>thousand grain weight;Through the analysis of equal weight grey correlation degree and weighted grey correlation degree， combined with resistance indicators such as disease resistance and lodging resistance during the growth period， suitable varieties （lines） for local cultivation were selected as Guyuan Buckwheat 1 and Guyuan Buckwheat 3. Large scale production demonstration zones were established for verification， and their yield increase effect was significant.

Key words Sweet buckwheat crop varieties;AMMI model;GGE-biplot;Stability;Adaptability

基金項目 農業農村部-國家燕麥蕎麥產業技術體系固原綜合試驗站（CARS-07-G-15）；寧夏農林科學院院地合作-蕎麥新品種及輕簡栽培技術示范（NNKZZCGZH-2021-04）。

作者簡介 穆蘭海（1966—），男，寧夏固原人，高級農藝師，從事蕎麥作物新品種選育及高效節水種植技術與示范研究。*通信作者，研究員，從事蕎麥和燕麥作物新品種選育研究。

收稿日期 2023-07-13

蕎麥（Fagopyrum），屬于廖科（Polygonaceae）蕎麥屬（Fagopyrum Mill）的小宗作物，蕎麥種植歷史悠久，種植區域遼闊，由于生育期短，抗逆性強，營養豐富，適應性強等特性，在我國栽培歷史悠久。蕎麥屬栽培品種主要包括甜蕎麥（F.esculentum Moench）和苦蕎麥［F.tataricum （ Linnaeus） Gaertn］兩大類［1］。我國蕎麥主要分布在南北2個栽培產業帶［2］，即西南地區為蕎麥集中產區，包括云南、貴州、山西、四川、重慶、湖南和湖北等省；華北和西北地區主要為甜蕎集中產區，包括河北、山西、陜西、甘肅、寧夏、青海、內蒙古等地區。2019年國家統計局數據顯示，我國蕎麥種植面積為388.1×103 hm3，同比增長7.4%，總產量為54.3萬t，同比增長12.2%。其中，陜西、內蒙古、寧夏、甘肅、四川種植面積分別為85.1×103 hm3（21.9%）、75.0×103 hm3（19.3%）、58.5×103 hm3（15.1%）、35.0×103 hm3（9.0%）和30.3×103 hm3（7.8%）。蕎麥產量提升速度較快的是內蒙古地區，年均生產能力為11.2萬t；其次是陜西省，年均產量為8.7萬t；再次是四川為6.1萬t和寧夏為3.6萬t。

蕎麥具有特殊的食療保健功能。近年來，國內外市場的需求量逐年增加，銷量供不應求。但產量低，導致收益低，單株粒重的提高是提高產量的主要途徑，影響蕎麥的產量性狀有單株粒重、單株粒數和千粒重等，受環境因子與遺傳等方面的調控，蕎麥的遺傳育種研究工作中集中在株高、千粒重、分枝數、單株粒重及主莖節數等農藝性狀方面。通過因子與聚類分析農藝性狀的關系研究［3］，發現不同品種在生育期、主莖節數、株高、千粒重和單株粒重等農藝性狀中存在著顯著性差別，從農藝性狀遺傳多樣性研究獲得高產、穩定性、抗旱性品種，實現增產增收［4-9］。筆者通過在不同氣候類型區、生態區域和生產條件下對蕎麥品種進行多年多點試驗，對影響蕎麥品種產量的主要性狀因子進行關聯分析和評價，依照主要性狀關聯因子篩選出適合在半干旱區和中部干旱帶種植的品種（系），并對篩選的品種進行生產示范驗證，旨在為新品種（系）引進和選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

共有5個參試品種：固蕎1號（G1）、寧D07-6（G2）、定甜蕎3號（G3）、固蕎3號（G4）和信農1號（G5）。其中，G1、G2、G4和G5為寧夏農林科學院固原分院自主選育品種（系），G3為引進品種。2017—2019年在寧南山區5縣（區）分別布設試驗點。其中，原州區頭營、西吉縣馬建和彭陽縣城陽代表半干旱區試驗點，同心縣預旺和鹽池縣花馬池代表中部干旱帶試驗點，每個試驗點參試品種和田間設計相同。2021—2022年完成生產示范和品種審定。

1.2 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，小區面積10 m2（5 m×2 m），每個小區種植7行，行距33 cm，留苗密度為105萬株/hm2，重復3次。試驗收獲時取4 m2進行脫粒計產，各試驗點的每個品種考種取中間1 m長單行植株，選取代表性15株進行考種，其剩余植株一并脫粒，計算樣段內平均單株株高、主莖分枝、主莖節數、單株粒重、單株粒數及千粒重等。

1.3

田間管理 播種前整地結合旋耕統一施基肥磷酸二銨150 kg/hm2。6月下旬播種， 7月中旬定苗，其他田間管理同大田。

1.4 試驗點氣候概況

參試品種在寧南山區5個縣（區）半干旱區和中部干旱帶進行。蕎麥作物生長期降水量和平均氣溫見表1。由表1可知，寧南山區半干旱區（原州區、西吉縣和彭陽縣），半干旱區易旱區（海原縣）和中部干旱帶（同心縣、鹽池縣）多年降水量分別為416.6～450.0和215.1～255.6 mm，蕎麥生育期降水量分別為279.2～353.0和189.8～222.9 mm。年均氣溫分別為5.9～7.2和8.6 ℃，生育期氣溫分別為16.7～19.4和21.3～22.0 ℃。 從圖2可以看出，寧南山區不同氣候類型區全年各月降水量由半干旱區向干旱帶呈遞減規律，而各月平均氣溫則相反，表現為干旱帶氣溫＞半干旱區。

1.5 分析方法

用DPS 9.50數據處理系統和Excel 2016軟件進行數據處理， 采用灰色系統理論中的灰色關聯度進行分析［10-12］ 。將產量及主要農藝性狀因素視為一個灰色系統，灰色關聯度能較為全面地反映參試品種的穩定性和優劣性，用關聯度表示ξi。在標準化處理后，設定分辨系數為0.5計算關聯度，根據關聯度排序位次確定［10-16］。通過計算參考量與比較量的絕對值，找出每個灰色系統的最大和最小絕對值。由此判斷各農藝性狀對產量影響的主次關系，各農藝性狀的關聯度越大，則表示品種的綜合性狀越好。關聯度分析選擇目前生產中產量高和最理想的主要性狀為參考指標，各性狀指標構成參考數列，記作目標品種G0，參試品種（組合）各性狀值比較數列，記作Gi（i=1，2…，m），其中m為參試品種數，各農藝經濟性狀指標以T表示（T=1，2…，n），其中n為性狀數進行灰色關聯分析［10-16］。

2 結果與分析

2.1 主要經濟性狀

目標品種X0主要性狀指標取值是當地生產中已實現的理想品種狀態值［13-14］，即參考品種的各主要性狀的取值是目前旱地生產潛力較好的品種主要性狀值，其取值應較其他參試品種主要性狀值大一些。

試驗選取主要性狀指標密度（T1）、株高（T2）、主莖分枝數（T3）、主莖節數（T4）、單株粒重（T5）、單株粒數（T6）、千粒重（T7）和平均產量（T8）8個主要性狀數據的平均值進行統計分析，各品種的性狀值見表2。

2.2 數據無量綱化處理

因各性狀量綱不一致，需將原始數據標準化，用各品種農藝性狀數據分別除以參考品種相應農藝性狀數據，將原始數據統一量化在［0，1］內［12-13］（表3）。

設參考序列（參考品種）為T0（t）=｛T0（1），T0（2），…，T0（n）｝;比較序列（參試品種）為Ti（t）=｛Ti（1），Ti（2），…，Ti（n）｝，i=1，2，…，m;t=1，2，…，n。

初值化后的參考序列為T0′（t）=T0（t）/［T0（t）×T0（1）］，比較序列為Ti′（t）=Ti（t）/Ti（1），i=1，2，…，m;t=1，2，…，n。

2.3 灰色關聯系數及關聯度

2.3.1 等權關聯度。

求得參考數列G0與5個參試品種相應性狀的絕對差值［13］，計算結果見表4。

△i（T）=∣G0（T）-Gi（T）∣i=（1，2，…，8）（1）

由公式（2）計算參試品種（組合）與參考品種之間的關聯系數［12-13］：

式中，ξi（T）為Gi對G0在T點的關聯系數［12］，P為分辨系數，取值范圍在（0～1），一般取0.5。mint｜G0（T）-Gi（T）｜和mant｜G0（T）-Gi（T）｜分別為第1層次最小差和第1層次最大差，即在絕對差｜G0（T）-Gi（T）｜

中按不同的T值分別挑選其中最小值和最大值；mintmint｜G0（T）-Gi（T）｜和mantmant｜G0（T）-Gi（T）｜分別為第2層次最小差和最大差，即在絕對差mantmant｜G0（T）-Gi（T）｜中選出最小值和最大值，得出各參試品種等權關聯度。將表4中

｜Δi（T）｜相應數值代入公式（2）即可得到 G0對Ti各性狀的關聯系數。根據表4各參試品種與參考品種第1層和第2層的絕對差｜Δi（T）｜最小值和最大值分別以0.000和0.526計算得到各參試品種與性狀間的等權關聯系數（表5）。

2.3.2 加權關聯度。

對各農藝性狀與產量關聯度進行分析，根據關聯度排序位次，確定比較數列對產量的影響主次關系。關聯系數越大，說明與理想品種各數列關系值越密切［13，16-17］。

權重系數ωi=ri∑ri（3）

加權關聯度r′i=nk=1ωi（T）ξii（T）（4）

利用式（3）對參試品種等權關聯系數（表5）對應參試品種主要性狀指標的T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7和T8的均值依次計算得到各參試品種性狀指標的權重賦值系數（表6）。

2.3.3 關聯因子綜合評價。

等權關聯系數和加權關聯度在一定程度上可反映各參試品種之間的優劣性。根據式（2）計算得到等權關系數（ξi（T）），再利用公式（3）和權重賦值系數（表6）整理得到加權關聯關系數（ri值）。經對參試品種各性狀數據整理得到各參試品種等權關聯系數和加權關聯系數（表7）。經對半干旱區和中部干旱帶各品種主要性狀的加權關聯系數ri值以品種G4（0.772～0.964）＞G1（0.734～0.918）＞G3（0.622～0.828），品種G2和G5分別在0.594～0.745和0.603～0.727。

根據表7分別對等權關聯系數ξi（T）和加權關聯系數（ri）進行排序，并結合參試品種田間生長表現及其他指標記載，并考慮到品種的成熟性和抗病性等抗逆性因素進行關聯度評價及排序。結果表明：①半干旱區各品種表現為G4（0.934）＞G1（0.892）＞G3（0.808）＞G2（0.721）＞G5（0.704）；②中部干旱帶各品種表現為G1（0.721）＞G4（0.713）＞G3（0.613）＞G5（0.589）＞G2（0.579）。可見，半干旱區和中部干旱帶以品種G4和G1的產量和穩定性較好，其次為品種G3。

2.3.4 關聯因子與產量關聯序。

對甜蕎品種主要農藝性狀關聯因子與產量進行分析［13，15］，其關聯度明顯（表8）。由表8可知，8個因素與產量關聯系數的影響程度表現為T5＞T6＞T3＞T1＞T2＞T4＞T7。

2.4 參試品種在不同氣候類型區的增產效應

對甜蕎品種在不同試點和不同降水年份增產效應進行了分析，結果見表9。由表9可知，寧南山區各試點以品種G1和G4表現最好，其次為G3。在干旱年份所有旱地品種產量為393～840 kg/hm2，正常年份產量為1 237～2 104 kg/hm2和豐水年份產量為1 513～2 294 kg/hm2。中部干旱帶試驗點在干旱年份、正常年份和豐水年份，其生長期平均降水量均較半干旱區同期降水量減少，可使蕎麥品種減產。

品種多年多點試驗的基礎上，對篩選出的品種G1、G4和G3，2020—2022年在寧南山區5 縣（區）代表陰濕區的隆德縣觀莊，半干區的原州區寨科鄉、彭陽縣城陽鄉和西吉縣吉強鎮，中部干旱帶的鹽池縣花馬池鎮和大水坑鎮等建立了不同生態區的蕎麥大面積核心展示區和生產示范區，示范成效見表10。

由表10可知，固蕎1號和固蕎3在半干旱區的原州區和西吉縣生產示范區平均產量位1 687 kg/hm2，較CK增產13.7%，在半干旱易旱區的海原縣平均產量為1 484 kg/hm2，較CK增產10.0%；在中部干旱帶的鹽池縣平均產量為1 038 kg/hm2，較CK增產8.5%。另外，在鹽池縣生育期實施2次滴灌水量為1 200 mm/hm2情況下，其產量可實現1 902.0～2 475.0 kg/hm2，較CK增產8.7%～35.5%。

2019—2022年固蕎1號和固蕎3號品種先后在內蒙古、陜西、甘肅、山西、河北、貴州和云南引進示范種植150 hm2以上，具有較好的適應性和廣闊的推廣應用前景，對發展小雜糧蕎麥產業化種植，規模化經營和帶動產品深加工提供優質供種資源，形成了高效節水種植配套技術，對于促進建立大規模的產業化基地起到積極的示范引領作用。

3 討論與結論

經過對甜蕎品種主要影響產量的關聯因子進行了灰色關聯度分析，在甜蕎品種的7個主要性狀中，在正常生長高度下，以單株粒重、單株粒數、主莖分枝數、種植密度4個性狀與產量的關聯度較高，主莖節數和千粒重為次之。除此之外，對蕎麥品種主要性狀與產量的相關性分析表明，密度與株高、主莖分枝數、主莖節數、單株粒數和單株粒重呈正相關，這與張清明等［16-18］研究結果一致。但主要性狀密度、株高和主莖節數與千粒重則呈負相關。因此，在新品種選育和引種過程中，考慮到半干旱區冬春干旱，生長發育期受氣候影響，應注重選擇抗旱性和抗病性強、株高、分枝數和生育期適宜的品種［19-20］。

通過關聯分析和綜合評價，固蕎3號和固蕎1號品種在寧南山區具有豐產性和穩定性及適應性最好，建議在寧南山區半干旱區和干旱區適宜推廣種植。其他品種穩定性較差，可根據當地生產和氣候立地條件進行因地制宜選擇性種植。試驗期間同步在寧南山區不同氣候類型區組建了蕎麥生產示區，累計生產示范面積達到100 hm2，旱地平均產量1 683 kg/hm2，較對照品種信農1號增產14.3%，其增產效果明顯。

由于影響蕎麥產量與主要性狀的關聯因子比較復雜，不同氣候類型、生態環境和當地生產條件很大程度上決定了品種生態適應性，進而影響品種生產潛力的開發程度及生產能力進一步提升。在干旱年份下，蕎麥生育期前期和中期的降水量嚴重影響了株高，限制了主莖分枝數和主莖節數正常生長發育。研究發現，半干旱區和干旱區氣候區域，在蕎麥在生長期降水量適中情況下，影響產量的主要性狀則以單株粒重、單株粒數、主莖分枝數、密度關聯度較高。對此，蕎麥生產能力與氣候類型、生態環境和當地生產條件密切相關，主要性狀與產量的關聯因子隨之合理變化。因此，不斷深化研究蕎麥品種在不同氣候類型區、不同生態環境和立地生產條件下以及在干旱年份、正常年份和豐水年份下的主要性狀與產量關聯因子、生育期階段降水量與耗水特征、開花期和灌漿期大氣溫度與結實率和灌漿速度等至關重要。

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