基于典型相关分析的烤烟粤烟97农艺性状与产量产值

王发勇，袁清华，罗静，解雯宇，张金霖，邓世媛，陈建军*

(1.华南农业大学 烟草研究室，广东 广州 510642； 2.红云红河集团红河卷烟厂,云南 弥勒 652399； 3.广东省农业科学院 作物研究所，广东 广州 510640； 4.广东烟草韶关市有限公司，广东 韶关 512400；5.云南省烟草公司红河州公司，云南 弥勒 652399； 6.广东烟草清远市有限公司，广东 清远 511515)

作物多种农艺性状互相综合作用形成了相应的产量与产值。在实际烟叶生产中，经济效益好的烟叶，其感官质量与内在质量较优、烤后烟叶内部化学成分协调，工业可用性强[1]。烟叶未收获调制前，产量与产值难以直接估算。为此，提出一种根据烤烟综合最优的外观形态以间接判断产量与产值的方法显得尤为重要。典型相关分析(canonical correlation analysis，简称CCA)是借助主成分分析降维的思想，同时对因子分析进一步延伸，研究两组变量是否存在相关关系，在保留原来变量信息的前提下分别对两组变量提取主成分，且使得两组变量提取的主成分之间的相关程度达到最大，从而达到有效地提取两组变量相关信息的目的[2-4]。选取粤北烟区各点烤烟成熟期的主要农艺性状与产量、产值进行典型相关分析，以探明烤烟成熟期主要农艺性状与产量、产值的关系，为大田优质烟叶栽培目标提供外观形态依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验数据采集于粤北烟区，古市、湖口、黄坑、水口四个乡镇。选择当地主栽品种粤烟97，生态条件相对一致。土壤主要包括紫色土、沙泥土与牛肝土，共随机选取21块烟田(地)，采取三点对角线取样法选取调查株，共计63个调查点。

1.2 方法与指标

烟株成熟期按照YC/T 142—2010标准进行农艺性状测量与数据收集，田间调查采取三点对角线取样法选取调查株，每个点调查5株，每块田调查株数共15株，取其平均值。烟叶烘烤调制后进行产量与产值的测定。其中选择调查烟田(地)数量为21块。农艺性状指标：X1(有效叶数)、X2(株高)、X3(茎围)、X4(节距)、X5(最大叶长)、X6(最大叶宽)、X7(最大叶面积)、X8(单株叶面积)、X9(叶面积系数)；经济性状指标：Y1(产量)、Y2(产值)。严格确定叶位，上部叶采用第14～17片，中部叶采用第8～11片，下部叶采用第4～6片，可根据烟株生长状况进行适当调整(表1)。

1.3 统计分析方法

利用Excel 2013进行数据录入与均值计算，应用SPSS20.0(Statistical Product and Service Solutions)进行典型相关分析。

2 结果与分析

2.1 成熟期各农艺性状的关系

由表1～2可知，有效叶数与节距的相关系数最小，其次是最大叶宽和株高，而与单株叶面积的相关系数最大；株高与叶面积系数的相关系数最大，节距次之；茎围与最大叶长、最大叶面积和单株叶面积的相关系数均在0.9以上，与节距的相关系数最小；节距与其他农艺性状间的相关系数均较小，其中与最大叶长表现为最小；最大叶长与最大叶面积的相关系数最大，与最大叶宽相关系数最小；最大叶宽与最大叶面积的相关系数最大；而最大叶面积与单株叶面积相关系数达最大。

表1 成熟期各调查点的农艺性状

表2 成熟期各农艺性状相关系数

2.2 成熟期烟株主要农艺性状与产量、产值的相关关系

由表3可知，成熟期烟株各农艺性状间与产量、产值存在相关联系。各农艺性状与产量相关系数由大到小依次为株高>叶面积系数>最大叶宽>节距>最大叶面积>茎围>单株叶面积>最大叶长>有效叶数；农艺性状与产值相关系数由大到小顺序为节距>株高>叶面积系数>最大叶宽>最大叶面积>茎围>单株叶面积>最大叶长>有效叶数。

2.3 烤烟各典型变量间典型相关分析

由于变量间的交互作用，表2、3表现出的简单相关系数矩阵不能真正反映两组变量间的实质联系，仅作为参考。由表4分析可知，第一对典型相关系数为0.993，第二对典型相关系数为0.829，

表3 农艺性状与产量、产值相关系数

大于两组变量中的任何一个相关系数(表3)，说明综合典型相关分析效果最优。且对第一、二对典型相关系数进行显著性检验可知，第一对典型相关系数有极显著意义(P=0.000<0.01)，第二对典型相关系数有显著意义(P=0.038<0.05)。

表4 烤烟各典型变量间典型相关系数

注：P<0.01为极显著，P<0.05为显著。

由表5可得，第1对典型变量为：

U1=-0.845X1+1.746X2-0.324X3-1.179X4+0.681X5-0.283X6+0.951X7-2.795X8+2.415X9；

(1)

表5 典型变量标准化系数

V1=0.930Y1+0.074Y2。

(2)

第2对典型变量为：

U2=1.123X1-1.421X2+1.250X3+1.307X4-4.017X5-0.849X6+3.360X7-0.942X8+0.200X9；

(3)

V2=-0.269Y1+2.847Y2。

(4)

典型变量中各变量权重大小表示对典型性状值影响的重要程度，从有极显著统计意义的第一对典型变量的构成(式1、2)可以看出，U1中以单株叶面积、叶面积系数、株高的系数较高，V1以产量系数最大，说明对烤烟产量影响较大的农艺性状为单株叶面积、叶面积系数与株高，而茎围、节距、最大叶长、最大叶宽、最大叶面积以及有效叶数对烤烟产量的关联很小。从有显著统计意义的第二对典型变量构成(式2、3)可以看出，U2中最大叶长与最大叶面积的系数较高，V2以产值系数最大，说明对烤烟产值影响较大的农艺性状为最大叶长与最大叶面积，而有效叶数、株高、茎围、节距、最大叶宽、单株叶面积以及叶面积系数对烤烟产值的关联很小。

3 小结与讨论

烤烟进入生理成熟期后，不同部位烟叶叶片停止纵向加长和横向加宽，植株叶面积基本定型，田间各农艺性状变化从缓慢到停止；内部代谢活动转变为分解代谢为主，积累为辅[5-6]。因此，选择烟株圆顶时的农艺性状进行相关分析来间接揭示烤烟产量、产值的方法可行。从农艺性状筛选的角度上看，Lalitha等[6]研究发现，与产量呈较大正相关的农艺性状有株高、叶数和叶长。肖炳光等[7]研究烤烟主要农艺性状对产量的遗传贡献率的影响，认为株高和腰叶长可以作为揭示产量的间接指标；徐兴阳等[8]应用灰色关联度分析进行烤烟产值、产量与田间主要农艺性状的影响研究，发现与产量联系最为密切的农艺性状为最大腰叶长、株高和节距，而与产值联系最为紧密的农艺性状是最大腰叶长和株高；研究发现，留叶数效应对云烟97经济性状的影响较大，而密度和互作效应较小[9]。上述各研究报道结果不尽相同，这是因为选择烤烟试验地区、生态条件、主栽品种等条件的不同而造成的。但仅从田间农艺性状的角度看，上述报道一致认为株高、叶长等对烤烟产量有着较高的相关性，这与本研究的结论具一致性。

应用典型性相关分析法对烤烟成熟期各农艺性状与产量、产值的对应关系进行分析可知，在粤北烟区，与产量关系最为密切的农艺性状有株高、单株叶面积和叶面积系数；与产值关系最为密切的农艺性状有最大叶长、最大叶面积。为此，在粤北烟区进行优质烟叶生产时，采取的栽培措施应该以上述烤烟主要农艺性状的建成为目标。