水、旱栽培条件下5个甘蔗新品种灰色关联度多维综合评价

2016-07-09赵俊夏红明昝逢刚赵丽萍何明德等

热带作物学报 2016年11期

赵俊　夏红明　昝逢刚　赵丽萍　何明德等

摘要为筛选适宜云南耿马蔗区推广种植甘蔗品种，采用灰色关联度多维综合评价方法对5个甘蔗新品种14个工、农艺性状水田、旱地表现进行综合分析。结果表明：水田综合评估关联度排序为云蔗05-51>柳城05-136>云瑞06-189>云蔗05-39>云蔗01-1413>新台糖22号（CK1）>粤糖93-159（CK2），旱地综合评估关联度排序为云蔗05-51>新台糖22号（CK1）>柳城05-136>云瑞06-189>云蔗05-39>粵糖83-88（CK2）>云蔗01-1413；云蔗05-51、柳城05-136水田综合评估关联度分别达0.928、0.860，旱地综合评估关联度为0.881、0.755，综合性状表现优良，可加强其在当地的推广应用。

关键词甘蔗；新品种；灰色关联度；多维综合评价

中图分类号 S566.1 文献标识码 A

甘蔗是中国主要糖料作物，甘蔗新良种的推广应用不仅有利于提高甘蔗原料与食糖产量，对优化蔗区良种结构，增强甘蔗原料生产抗风险能力，降低生产成本，促进企业提质增效具有重要作用。甘蔗良种应具备单产高、糖分高、宿根性好、抗逆性强、耐砍晒等特点[1]，不同生态环境、不同生产条件对甘蔗良种的要求不同，因此，选育适宜当地生态环境、栽培制度和制糖工艺要求，工农双方所接受品种尤为重要。

蔗糖产业是云南第二大生物资源产业，是云南边疆少数民族地区脱贫致富的支柱产业。临沧耿马傣族佤族自治县地处云南省南部，是云南植蔗产蔗第一大县，全县甘蔗种植面积2.65万hm2，年入榨甘蔗150余万t，产糖约19.0万t，系国家“甘蔗优势区域发展规划”区域，云南甘蔗入榨量百万吨县[2-3]。为进一步优化当地甘蔗良种结构，提早蔗糖企业开榨时间，提高甘蔗单产、蔗糖产量，促进蔗农企业增收，依托云南省农业科学院甘蔗研究所，临沧南华糖业有限公司引进云蔗05-51、云蔗01-1413、云瑞06-189等甘蔗新品种（系）在耿马蔗区进行试验筛选。甘蔗品种的优劣是多个性状共同作用的结果，为有效克服传统方差分析考虑性状少的缺点，本文采用品种灰色关联度多维综合比较方法对水田、旱地条件下的参试甘蔗品种出苗率、分蘖率、株高、茎径、单茎重、有效茎、糖产量、蔗产量、前期蔗糖分、后期蔗糖分、全期蔗糖分、简纯度、纤维分、重力纯度14个工农艺性状或指标行综合分析，以期对参试品种做出合理准确评价，为甘蔗新品种筛选、繁育与推广提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

参试品种（系）5个，其中云蔗系列甘蔗新品种（系）3个：云蔗01-1413、云蔗05-39、云蔗05-51，云瑞系列、柳城系列甘蔗新品种（系）各1个：云瑞06-189、柳城05-136。试验设双对照，水、旱地统一对照新台糖22号（CK1），以粤糖93-159（水田）或粤糖83-88（旱地）为CK2（表1）。

1.2 方法

1.2.1 试验设计试验于2015年2月至2016年3月在临沧市耿马县崩弄村委会（水田）、芒国村委会进行（旱地）。2015年2月7至10日栽种，采用对比排列设计，行长6 m，行距1.0 m，10行/小区，设中间2行为调查行（第5、6行），2次重复，下芽量13.5万芽/hm2，水田、旱地试验以当地大面积推广品种新台糖22号为统一对照（CK1），分别以粤糖93-159（水田）或粤糖83-88（旱地）为CK2。试验栽种时，旱地试验施底肥2.55 t/hm2（甘蔗专用复合肥2.40 t/hm2、尿素0.15 t/hm2），水田试验亩施底肥1.95 t/hm2（甘蔗专用复合1.80 t/hm2、尿素0.15 t/hm2）。试验采用甘蔗专用地膜进行全膜覆盖，生育期其它管理与当地大田生产一致。

1.2.2 调查指标与方法农艺性状指标：参照云南省地方标准《甘蔗品种区域化试验规范》[4]，于甘蔗苗期对参试品种出苗率、分蘖率2个指标进行调查；于10月甘蔗成熟初期对参试品种株高、茎径、有效茎3个性状指标进行调查；于2月甘蔗成熟后期对各小区调查行甘蔗进行实收测产，实测面积12 m2，估算单位面积蔗产量。

工艺品质指标：参照云南省地方标准《甘蔗品质的分析方法》[5]，于11月至次年3月甘蔗成熟期，采用混合取样法，各参试品种每小区取成熟蔗茎3条，2重复混合（6条），采用二次旋光法检测蔗糖分、重力纯度、出汁率、纤维分、单茎重5个指标。对参试品种前期平均蔗糖分（11～次年12月份）、后期平均蔗糖分（1～3月份），全期平均蔗糖分（11～次年3月份）进行计算，按照公式：糖产量（t/hm2）=蔗产量（t/hm2）×全期平均蔗糖分，计算单位面积糖产量。

1.3 统计分析

运用Microsoft Excel 2010对数据进行处理，采用品种灰色关联度多维综合比较方法[6-7]对参试品种（系）出苗率、分蘖率、株高、茎径、有效茎、单茎重、蔗产量、前期蔗糖分、后期蔗糖分、全期蔗糖分、糖产量、重力纯度、出汁率、纤维分14个性状指标进行综合评价。利用SPSS18.0分析软件对糖产量、蔗产量、出苗率、分蘖率、株高、茎径、有效茎7个性状进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 水、旱地参试品种差异性分析

由参试品种水田、旱地糖产量、蔗产量、出苗率、分蘖率、株高、茎径和有效茎7个性状差异性分析结果（表2）可以看出，参试品种糖产量、蔗产量存在明显差异，其中水田试验参试品种间蔗、糖产量差异极显著，旱地试验差异达显著水平，水、旱试验参试品种间有效茎差异达极显著，旱地出苗率品种间存在显著性差异，水田差异不明显。参试品种中，云蔗05-51蔗、糖产量最高，水田分别达132.33、20.00 t/hm2，旱地分别为138.33、19.29 t/hm2，柳城05-136水田蔗、糖产量分别为124.50、18.53 t/hm2，排名第2位，旱地糖产量17.61 t/hm2，蔗产量126.50 t/hm2，分列第2、4位。

2.2 参试品种灰色多维综合分析

2.2.1 原始数据无量纲化与参考品种构建采用效果测度变换方法[6]分别对水田、旱地参试品种14个性状数据进行无量纲化。糖产量、蔗产量、出苗率、分蘖率、单茎重、前期蔗糖分、后期蔗糖分、全期蔗糖分、重力纯度、出汁率10个性状值越大表现越好，分别取水田、旱地试验各性状最大值构建参考品种，采用上限效果测度法对原始数据进行无量纲化，计算公式为Xiu（k）=Xi（k）/Ximax，式中Ximax表示第i个性状最大值，Xi（k）分别表示第i個性状第k点性状值；株高、茎径、有效茎、纤维分4个指标采用适中效果测度法对原始数据进行无量纲化，株高、茎径、有效茎3个性状参考品种取值为区间值E1-E2（E1E2）；甘蔗纤维分分别以水、旱试验平均值作为参考品种取值，无量纲化公式为Xio（k）=Xio/（Xio+|Xio-Xi（k）|）。Xiu（k）、Xio（k）分别表示第i个性状第k点上限效果测度及适中效果测度无量纲化值。参考品种取值、无量纲化结果详见列表2、3。

2.2.2 参试品种关联系数估算参照郭瑞林作物灰色育种方法[7]，分别视水田、旱地参试材料为一个灰色系统，每一个参试材料为灰色系统中的一个因素，以参考品种为参考数列，记为{X0（k）}，其它各参试品种为比较数列，记为{Xi（k）}；依据公式△i（k）=|X0（k）-Xi（k）|）计算出参考序列与比较序列的差序列并求出最大、最小级差；令分辨序数ρ=0.5，按照公式∈oi（k）=ρ△max/（△oi（k）+ρ△max）计算比较品种与参考品种的关联系数，结果详见表4。

2.2.3 参试品种加权关联度估算与排序蔗产量、糖产量与株高、茎径、有效茎、蔗糖分等产量构成因子的密切程度、相对贡献大小存在差异，其在品种评估中的重要性并不相同[8-10]，因此在评价过程中应对相关性状进行权重赋值，本文采用灰色关联度确定各性状的权重系数，以公顷糖产量为目标性状，其余性状作为比较性状，估算各性状灰色关联度进行roi，并进行归一化处理确定各性状的权重系数W（k），结果列于表4。按照公式r=∈oi（1）·W（1）+∈oi（2）·W（2）+……+∈oi（k）·W（k）分别计算水田、旱地试验各参试品种的综合评估关联度r（加权关联度），根据综合评估关联度对参试品种优劣进行评价与排序，结果详见表5、6。

2.3 参试品种综合评价

2.3.1 水田参试品种综合评价由表5可以看出，云蔗05-51、柳城05-136蔗、糖产量均比对照新台糖22号（CK1）、粤糖93-159（CK2）增产，其中云蔗05-51蔗、糖产量比双对照品种增产极显著，柳城05-136蔗产量较CK1增产显著，比CK2增产极显著，糖产量比双对照品种极显著增产。云瑞06-189、云蔗05-39水田蔗产量与CK1相当，较CK2增产极显著，与CK1相比，云瑞06-189糖产量显著增产，云蔗05-39与CK1相当，2个品种糖产量较CK2增产极显著。参试品种综合评估关联度排序，由高到低依次为云蔗05-51>云蔗05-136>云瑞06-189>云蔗05-39>云蔗01-1413>新台糖22号>粤糖93-159，其中云蔗05-51与理想品种最为接近，综合评估关联度达0.928，柳城05-136次之，其综合评估关联度为0.860。

2.3.2 旱地参试品种综合评价由表6可以看出，旱地云蔗05-51蔗产量、糖产量最高，比双对照新台糖22号（CK1）、粤糖83-88（CK2）增产，其中较CK2增产达显著水平。柳城05-136、云蔗05-39蔗产量、糖产量与CK1相当，较CK2增产。云瑞06-189、云蔗01-1413旱地蔗产量、糖产量较CK1、CK2减产，其中与CK1比较减产达显著水平。灰色综合评估关联度排序，由高到底依次为云蔗05-51>新台糖22号>柳城05-136>云瑞06-189>云蔗05-39>粤糖83-88>云蔗01-1413。

3 讨论与结论

3.1 参考品种性状赋值

品种灰色关联度多维综合评估是利用参试品种与参考品种（理想品种或对照品种）之间的灰色关联度来综合评估品种的方法。参考品种各性状的取值是品种试验中各性状的最优值，或者是根据育种目标制定的各性状理想值[11]。在甘蔗品种比较试验中，应根据被考察性状的特性采用最优取值与理想取值相结合来确定参考品种性状取值，如糖产量、蔗产量、单茎重、蔗糖分、重力纯度、出汁率等性状值越大越好的性状取参试品种中的最优值；茎径与有效茎呈极显著负相关关系[8]，在甘蔗品种选育过程中应协调好、兼顾好二者间的关系，株高过高甘蔗容易倒伏，不利于甘蔗收砍，同时对宿根发株会造成不良影响，因此对上述性状应根据育种目标制定各性状的理想值。

3.2 考察性状权重值的确定

在品种评价过程中，因被观察性状的重要程度不同，在品种综合评价过程中，要对被考察性状进行权重赋值。目前，权重系数的确定有主观赋值法和客观赋值法，主要包括专家打分法、判断矩阵法、灰色关联度法、最大离差化法等等。本文采用灰色关联度法对糖产量、蔗产量、株高、茎径、蔗糖分等14个考察性状权重系数进行计算，有效弥补了权重系数确定过程中由于专业知识和实践经验不足而导致的主观误差。

3.3 品种灰色多维比较分析方法在作物育种中的应用

甘蔗品种的优劣是蔗产量、糖产量、株高、茎径等多个性状的综合表现，在评价过程中，如果仅以蔗产量、糖产量、蔗糖分等少数单一指标对甘蔗品种进行评价，其评价结果存在片面性。品种灰色多维比较分析方法分为灰色多维综合隶属度比较、灰色关联度多维综合比较、灰色统计多维综合比较等[6]，可以同时综合考虑多个性状，能有效克服传统方差分析考虑性状少的缺点，对品种的评价结果更为科学合理，并在小麦[12-14]、大豆[15-16]、玉米[17]、甘蔗[18-22]等作物上得到广泛运用。本文采用品种灰色关联度多维综合比较方法对水田、旱地条件下参试品种糖产量、蔗产量、株高、茎径、单茎重、有效茎、蔗糖分、锤度、简纯度等个14工农艺性状或指标行综合分析，水田综合排序由高到低依次为：云蔗05-51>云蔗05-136>云瑞06-189>云蔗05-39>云蔗01-1413>新台糖22号>粤糖93-159，旱地为云蔗05-51>新台糖22号>柳城05-136>云瑞06-189>云蔗05-39>粤糖83-88>云蔗01-1413，其分析结果与田间表现一致。

3.4 参试品种在耿马蔗区应用潜力分析

5个参试品种中，云蔗05-51水田、旱地综合评估关联度分别达0.928、0.881，其田间表现与理想品种最为接近，蔗产量、糖产量、综合评估关联度排序均位列第一，工、农艺性状得到良好兼顾。柳城05-136水田、旱地综合评估关联度为0.860、0.755，分列第2位、第3位，其水田综合表现优于对照新台糖22号、粤糖93-159，旱地综合表现与新台糖22号相当，优于粤糖83-88。云蔗05-51、柳城05-136在耿马蔗区表现出优良的适应性、丰产稳产高产性，抗旱性好，具有良好的推广应用潜力，应加强繁育与推广应用。云瑞06-189、云蔗05-39、云蔗01-1413水田综合表现优于双对照品种，旱地综合表现一般，应进一步对其进行试验观察，或针对蔗区特点结合品种种性在田坝地、水浇地进行种植。

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