限制因子学说和灰色关联分析在玉米栽培中的应用

曾 林 ，陆顺生 ，杨志明 ，杨国田 ，宋云飞 ，单 艳 ，刘 艳，吴桂仙，杨腊梅

（1.云南省保山市隆阳区农业技术推广所，云南保山678000；2.云南省保山市隆阳区蒲漂镇农科站，云南保山678022）

灰色关联分析方法是根据所研究的因子间动态变化中其变化的相似程度来判断因子间的密切程度，关联度反映了因子间密切程度的大小，关联度越大说明因子间变化的势态越接近，其相互关系越密切[1-2]。灰色关联分析对样本量的大小没有特殊要求，分析时也不需要典型的分布规律，且计算量小，不会出现量化结果与定性分析结果不符的情况，因而在农业生产中具有广泛的实用性[3]。

灰色关联分析为研究作物产量与性状间的关系提供了新的捷径，并已在玉米、小麦、大豆、甘薯、辣椒等作物育种及栽培技术上广泛应用[2,4-7]。最小养分律在作物栽培中的应用研究较多，大部分只是把土壤养分作为对象来研究[8]，而把作物的主要性状作为因子来研究其与产量之间的关系，确定限制产量的主要因子尚未见报道。为此，笔者应用限制因子学说及灰色关联分析方法，探讨玉米主要性状与产量的关系，找出影响产量的最主要的性状限制因子，从而为玉米育种和高产栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为2007—2008年保山市（山区组）玉米品种区域试验高产品种五谷1790和对照种保玉7号。

1.2 试验方法

五谷1790和对照种保玉7号的产量及主要性状平均值如表1所示。按照灰色关联分析法[9]，将2个品种的5个性状看作一个灰色系统，计算各性状与产量的关联度，确定限制产量的主要性状，再根据布莱克曼（F.F,Blackman）提出的限制因子学说[10]对杂交玉米五谷1790的产量与主要性状进行综合分析，指明玉米高产栽培上采取措施的主攻方向。

表1 2个品种产量和主要性状平均值

2 结果与分析

2.1 原始数据无量纲化处理

根据灰色系统理论，将2个品种的产量及其他5个性状视为一个系统整体，即灰色系统，每个性状则为该系统的1个因子。设产量为参考数列y，各性状指标为比较数列xi（i=1，2，3，…，5），即株高、穗位高、单位面积有效穗、穗粒数和千粒重分别为x1、x2、x3、x4、x5。为了便于分析，将各原始数据做适当处理，根据公式：

yk=y’k/y1,xik=x’ik/xi1（i=1，2，3，…，5，k=1，2）

其中，yk和xik为原始数据无量纲化处理后的结果；y’k和x’ik为原始数据。表2为各性状平均值初值化后的结果。

表2 主要性状原始数据初值化结果

2.2 估算初值化数列与参考数列的差值

根据公式△ik=│yk-xik│，求出表2中y与xi各行对应点的绝对差值（表3）。

表3 参考数列与比较数列的绝对差值

2.3 计算关联系数和关联度，确定影响玉米产量的性状限制因子

估算品种各农艺性状与产量的关联系数，按照公式：

ξik=(△min+ σ△max)/(△ik+ σ△max)

式中，σ为分辩系数，取值范围在[0，1]，文中取0.2；△min和△max分别为绝对差值△ik的最小值和最大值，从表3中可以得出△min=0，△max=0.226 7，根据关联系数公式，求得各主要性状与产量之间的关联系数（表4）。

将表4 中关联系数 ξik代入公式 ri=1／n∑ξik，其中，n为比较序列的长度，即样本数。计算出株高、穗位高、单位面积有效穗、穗粒数、千粒重5个主要性状与产量的关联度分别为0.595 6、0.597 6、0.627 2、0.679 6、0.583 3，其关联度大小依次为穗粒数＞单位面积有效穗＞穗位高＞株高＞千粒重。玉米产量主要性状对产量的影响以穗粒数最大，其次为单位面积有效穗，再次为穗位高、株高和千粒重。主要性状的限制因子为穗粒数和单位面积有效穗。

表4 产量与主要性状的关联系数

3 小结与讨论

（1）按灰色关联分析原则，对杂交玉米品种区域试验中的高产品种五谷1790主要性状与产量的灰色关联分析结果表明，影响产量的限制因子大小顺序为穗粒数、单位面积有效穗、穗位高、株高、千粒重，产量的主要性状限制因子为穗粒数和单位面积有效穗。

（2）根据限制因子学说，杂交玉米五谷1790产量的主要限制因子穗粒数和单位面积有效穗数达不到要求，即使其他因子达到要求，玉米五谷1790产量也不会大幅度提高。因此，在生产中，注意保证单位面积有效穗在6.3万穗/hm2以上，在栽培管理上采取有效措施增加穗粒数，并且协调好它们之间的关系，才便于夺取高产。但是，穗位高这一因子也不能忽视，特别是使用玉米健壮素，主要目的是降低穗位叶上的高度，要求使用的时期要准，在穗位高相对稳定期（穗位叶面积最大）施用，否则同样影响产量，追求过高的株高和千粒重，对提高产量已无实践操作意义。

（3）利用限制因子学说及灰色关联分析法，寻找多元性状影响产量的主要因子，计算简单，可靠性强，为玉米高产品种指明了栽培措施主攻途径与方向，但是仍有一定的局限性，还有待运用密度试验探讨最高产量的穗粒数和单位面积有效穗数。

[1]王淑荣.灰色关联分析在大豆育种数量性状选择上的应用[J].黑龙江农业科学,2000(3):15-17.

[2]罗瑞萍,赵志刚,姬月梅.灰色关联分析在宁夏春大豆育种数量性状选择上的应用[J].安徽农业科学,2010,38(16):8359-8360,8364.

[3]李树君,周祖亮,殷春武.基于灰色关联度的农作物品种评价[J].安徽农业科学,2011,39(3):1263-1264.

[4]刘振兴,孟庆祥,石春雨,等.限制因子学说和灰色关联分析在冬小麦栽培中的应用[J].中国农学通报,2005,21(1):315-317.

[5]李北齐,赵苏维,王贵强,等.玉米杂交组合产量相关因素的灰色关联度评价[J].玉米科学,2006,14(2):44-46.

[6]赵水灵,杨忠文,王绍祥,等.灰色关联度分析法在丘北辣椒密度上的应用[J].辣椒杂志,2009(2):27-29.

[7]徐茜,张兴端.灰色关联分析在甘薯高产育种上的应用[J].农业系统科学与综合研究,1995(1):49-51.

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[9]邓聚龙.农业系统灰色理论与方法[M].济南：山东科学技术出版社,1988:47-60.

[10]陈伦寿,李仁岗.农田施肥原理与实践[M].北京：中国农业出版社,1984:12-13.

该品种生育期平均115 d。幼苗叶鞘紫色，株型半紧凑，株高257.1 cm，雄穗分枝11个，花药紫色，花丝浅紫色。穗位97.2 cm，穗长17.8 cm，锥型穗，苞叶适中，秃尖0.5 cm，穗行数16～18行，行粒数39粒，穗轴红色，籽粒黄色硬粒型，百粒重31.7g，出籽率86.1%。倒伏率0.9%、倒折率0.7%。品质经农业部谷物品质监督检验测试中心检测：容重808 g/L，水分9.6%，粗蛋白质10.89%，粗脂肪4.69%，粗淀粉72.79%，赖氨酸0.30%。

2009年区试平均产量10 174.5 kg/hm2，较对照海禾2号增产18%，增产极显著，增产点率100%；2010年区试平均产量10 066.5 kg/hm2，较对照海禾2号增产19.9%，增产极显著，增产点率100%。2年区试平均产量10 120.5 kg/hm2，较对照增产19.0%，连续2年区试第1名。生产试验平均产量9 924.0 kg/hm2，较对照增产12.6%，5点全部增产，居参试品种第1位。

该品种适宜于云南大部分地区种植，尤其在海拔800～2200 m的坡地、山地优势较为明显。