甜高粱主要农艺性状与产量相关和通径分析

杨珍，李斌，赵军，刘辉生，王凯，罗新华，殷稳娜

（武威市农业科学研究院，甘肃 武威733000）

随着能源危机和环境危机日益严峻，生物质能成为最有潜力的可再生清洁能源[1-2]。甜高粱也称芦粟、甜秆和糖高粱[3]，属于禾本科高粱属，是普通粒用高粱的一个变种。甜高粱为短日照C4植物[4]，具有生长快、营养价值高、适口性好、易栽培、适应性强及抗旱、耐涝、耐盐碱等多重抗逆性的特点[5-6]，近年来被人们所熟知，全世界的科学研究者逐年深入研究，越加证明它是绿色能源家族中的“熊猫宝宝”[7]，也被誉为“生物能源系统中强有力的竞争者”[8-9]，广泛在美国、俄罗斯、澳大利亚、印度、巴西以及南非等国家种植[10]。

甜高粱产量是由多基因控制的数量性状，受多个农艺性状的共同作用和影响，研究农艺性状与产量间的相关性，有助于提高甜高粱高产新品种的育种效率。本试验以醇用甜高粱品种为研究对象，对其主要农艺性状与产量进行了简单描述性分析、相关分析和通径分析，探讨各农艺性状与产量的相关关系及各性状对产量的相对重要性，旨在为甜高粱新品种的选育提供有力的依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验于 2017年在甘肃省武威市凉州区中坝镇进行，该地位于东经 102°59′25″，北纬 37°48′32″，地处甘肃省西北部，河西走廊东端，祁连山北麓，武威市中部，海拔1462 m，属温带大陆性干旱气候，具有干旱少雨、日照充足、昼夜温差大的特点。该地区年平均降水量110 mm，年蒸发量2010 mm，无霜期152 d左右，日照时数2874.3 h，≥10℃有效积温2721℃左右。试验地地势平坦，灌溉方便，土质为灌漠壤土，肥力中上，土壤基本理化性质为容重1.37 g/cm3，耕层土壤pH值7.66，有机质含量20.30 g/kg，全氮1.25 g/kg，全磷1.21 g/kg，全钾20.33 g/kg，速效氮含量63.0 mg/kg，速效磷含量15.0 mg/kg，速效钾含量228.0 mg/kg。

1.2 供试材料

共 11个供试品种：辽甜15-1、辽甜13号、辽甜 3号（辽宁省农科院），N31K2168、N31F2087、N32F2026（百绿集团），科甜2号、科甜11号（中国科学院），克沃5号、克沃7号（北京克劳沃），SF83003（澳大利亚）。

供试肥料：N肥选用尿素(含N 46%)，P肥用磷二铵（含P2O546%），K肥用硫酸钾（含K 50%），Zn肥用硫酸锌（含Zn 21.5%）。

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计，小区面积为18.4m2，每个品种设3次重复。田间采用全膜（膜厚0.01 mm、膜宽1.4 m）平铺穴播，行距50 cm，穴距20 cm，每穴播种2～4粒，种植密度为6600株/667m2。本试验设计中，各处理施肥中P、K、Zn肥全部人工撒施作基肥，施肥水平为每亩（667m2）基施10 kg尿素、25 kg磷二铵、10 kg硫酸锌，撒施后用旋耕机深旋一次，耙耱一次，采用人工平作方式覆膜，于拔节期结合灌头水，每亩追施尿素40 kg，各处理小区肥料实际施用量按小区面积计算，试验各处理不施用有机肥。

1.4 性状调查及数据处理

甜高粱成熟后，每个小区避开边界效应选择中间一行连续有代表性的10株植株进行田间性状调查测定，主要测定株高、茎粗、叶长、叶宽、茎秆长、穗长、糖锤度、出汁率、产量。

采用Excel 2010进行试验数据整理汇总，方差分析与多重比较用SPSS 17．0软件，显著性水平设定为P＜0．05，相关分析和通径分析采用 SPSS 17．0软件。

2 结果与分析

2.1 主要农艺性状及变异性分析

用标准差衡量性状每个观察值的变异程度，用变异系数衡量各性状的相对变异程度，也是变异潜力大小的标志，表示群体中直接选择的范围[11]。变异系数大的性状说明从该群体中选出具有该性状优良个体的几率大，反之则小，因此可参考性状的变异情况进行选择。由表1可知，各农艺性状中株高的平均值为349．08 cm，变幅为251．20～422．57 cm，其标准差最大，为67．86 cm，说明株高性状在群体中的变异幅度大，选择的潜力也很大；平均茎秆长为 320．41 cm，变幅为 221．73～390．53 cm，茎秆长的标准差次之，为 52．26 cm，其它依次为叶长、出汁率、穗长、茎粗、糖锤度，叶宽的标准差最小（0．73 cm），说明叶宽在群体中的变异幅度小，选择的潜力也很小。从供试材料各性状的相对变异程度分析，株高的变异系数最大（19．44%），说明株高在甜高粱品种选育过程中的变异程度大，选育潜力也较大，其它性状的变异系数从大到小依次为：茎秆长＞产量＞茎粗＞穗长＞叶长＞糖锤度＞出汁率＞叶宽。由此可以看出，株高、茎秆长、产量、茎粗和穗长的变异系数较大，说明可以通过良种选配和改善栽培措施等方法，使这些性状得到较大程度的提高，而糖锤度、出汁率、叶长和叶宽的变异系数相对低一些，这些性状也能通过改善栽培措施等方法获得一定的改善。根据表2的分析结果，表明在甘肃省武威市凉州区甜高粱的选育过程中，应首先考虑株高对产量的影响，其次是茎秆长度，接下来依次是产量、茎粗、穗长、叶长、糖锤度、出汁率、叶宽。

表1 高粱品种主要农艺性状表现及变异分析

2.2 主要农艺性状的相关关系

农艺性状对甜高粱产量的影响较大，但每一个农艺性状不仅对产量的影响不同，而且彼此间也存在着不同程度的相关性，相关分析是了解各性状间是否相关及相关的性质(正或负相关)、密切程度，因此，为进一步明确株高、茎粗、叶长、叶宽、茎秆长、穗长、糖锤度、出汁率8个性状与甜高粱产量之间的关系，将这8个性状作为自变量，甜高粱产量为因变量进行相关分析。表2相关分析结果表明：株高、茎秆长与甜高粱产量呈极显著正相关关系，相关系数R分别为0．9298、0．9412，茎粗、穗长与甜高粱产量呈显著正相关关系，相关系数R 分别为 0．7303、0．1962，出汁率与甜高粱产量呈显著负相关关系，相关系数 R=－0．2678；株高与叶长、糖锤度呈显著正相关关系，相关系数 R 分别为 0．6751、0．1646；茎粗与叶宽呈显著负相关关系（R=－0．6254），而与茎秆长呈显著正相关关系（R=0．7022）；叶长与茎秆长呈显著正相关关系（R=0．6767）；茎秆长与糖锤度呈显著正相关关系（R=0．1639）。

表2 甜高粱主要农艺性状的相关关系

2.3 主要农艺性状与产量的通径分析

仅仅通过各农艺性状与甜高粱产量的相关系数来判定甜高粱品种高产与否，容易忽视各农艺性状之间的相互关系，为进一步探明各性状对甜高粱产量的影响程度，需对简单相关系数进行通径分析。通径分析是在相关分析基础上，进一步研究因变量与自变量之间的数量关系，并将相关系数分解为直接作用和间接作用，以揭示各个因素对因变量（甜高粱产量）的影响效应，明确各性状对产量的贡献大小[12]。由通径分析结果（表 3）表明，各性状对甜高粱产量直接贡献由大到小的是株高（0．3340）＞茎秆长（0．3191）＞茎粗（0．2226）＞穗长（0．1875）＞叶长（0．1084）＞糖锤度（－0．1214）＞出汁率（－0．1431）＞叶宽（－0．1868）。

表3 甜高粱主要农艺性状与产量的通径分析

株高、茎粗、叶长、茎秆长、穗长本身的直接效应对甜高粱产量有正向作用，叶宽、糖锤度、出汁率对甜高粱产量的直接效应为负向作用。株高对甜高粱产量的直接效应最大，主要是通过茎秆长的间接效应对甜高粱产量有较强的影响，而通过其他性状的间接效应均较小；茎粗、穗长对甜高粱产量的直接效应均较大，而通过其他性状的间接效应均较小，说明茎粗、穗长对甜高粱产量的贡献主要是通过自身的直接效应起作用的，而通过其他因素起间接作用的较少；叶长对甜高粱产量的直接效应较大，主要是通过株高、茎秆长的间接效应对甜高粱产量有较强的影响，而通过其他性状的间接效应均较小。

3 讨论与结论

本试验结果表明，参试的甜高粱品种8个农艺性状的变异系数分布在7．54%～19．44%，其中变异系数最大的是株高，其次是茎秆长，其它性状的变异系数从大到小依次为：茎粗＞穗长＞叶长＞糖锤度＞出汁率＞叶宽。这充分说明变异系数大的性状稳定性较差，同时性状的选择潜力也较大；变异系数小的性状较稳定，但在品种选育过程中选择的潜力相应地较小[13－14]。

试验结果表明，甜高粱产量与株高、茎秆长呈极显著正相关关系，说明株高、茎秆长是影响产量的主要因素，与茎粗、穗长呈显著正相关关系，而与出汁率呈显著负相关关系。株高与叶长、糖锤度呈显著正相关关系；茎粗与叶宽呈显著负相关关系，而与茎秆长呈显著正相关关系；茎秆长与叶长、糖锤度呈显著正相关关系。

通径分析结果表明，株高、茎秆长、茎粗、穗长、叶长本身的直接效应对甜高粱产量有正向作用，糖锤度、出汁率、叶宽对甜高粱产量的直接效应为负向作用。株高对甜高粱产量的直接效应最大，主要是通过茎秆长的间接效应对甜高粱产量有较强的影响，而通过其他性状的间接效应均较小；茎秆长对产量的贡献次之，茎粗、穗长对甜高粱产量的直接效应均较大，而通过其他性状的间接效应均较小，说明茎粗、穗长对甜高粱产量的贡献主要是通过自身的直接效应起作用的；叶长对甜高粱产量的贡献主要是通过株高、茎秆长的间接效应有较强的影响，而通过其他性状的间接效应均较小。

综上所述，高产甜高粱品种应具有适当的株高、茎秆长，茎粗可适当加粗，穗长应适当加长。因此，在选育优良甜高粱品种时，要协调好各性状之间的关系，着重于对株高、茎秆长、茎粗、穗长的选择，可适当放宽对叶长、糖锤度、出汁率、叶宽的选择。