饲料大麦凤03-39 主要产量构成因子与产量的相关分析和通径分析

蔡秋华 官崇圭 杨俊青 刘 帆 李国强 李 江 张 睿 王 艳 严绍萍

（1 云南省大理白族自治州农业科学推广研究院，大理 671005；2 巍山彝族回族自治县农业技术推广站，云南巍山 672400）

凤03-39 是大理州农业科学推广研究院粮作所采用系统育种方法选育的饲料大麦新品种，2013年通过云南省大麦品种登记，2019 年入选云南省大麦主导品种。该品种具有高产、稳产，抗条纹病、网斑病、条锈病和叶锈病，抗旱耐寒，适应性广，熟相好，粮草双高等优良特性，在大理州的多个县及云南省大麦主产区具有较好的应用前景[1]。有研究表明，大麦不同遗传特性、生态条件和栽培管理措施等相互作用影响了品种的群体结构和产量构成因素，进而决定了大麦产量[2-3]。建立合理的群体结构，协调发展产量构成因素是实现大麦高产的关键。

产量是育种研究的主要目标之一，大麦产量与有效穗数、小穗数、单株粒重、穗实粒数、茎蘖总数、株高、穗长、千粒重、基本苗、生育期等性状之间存在着复杂的相关关系[4-7]。不同的高产品种，其产量构成因子对产量的贡献以及相关程度也不尽相同；而同一品种在不同的生态条件和栽培措施下，其产量水平也有很大差异[8]。刘帆等[9]研究认为有效穗数对啤酒大麦凤大麦7 号的产量贡献较大，穗实粒数次之，而最高茎蘖数和千粒重对产量则表现为负值。赵加涛[8]对保大麦14 号分析发现有效穗数与产量关系最密切，高产栽培需要协调好有效穗数、穗实粒数、千粒重三者的关系。郜战宁等[10]通过对河南省13 个啤酒大麦品种（系）分析发现有效穗数与产量呈极显著正相关，穗粒数与产量呈正相关，株高与产量呈负相关。明确产量构成因素与产量及其间的相互关系，对于制定大麦高产栽培措施作用重大，以便在栽培上对产量构成因素进行合理调控，从而在生产上采取有效措施提高大麦产量。为了进一步研究各性状与产量的相关性，本试验通过对大理州农科院粮作所选育的饲料大麦品种凤03-39 的6 个产量构成性状进行分析，旨在探究其合理的高产结构和增产途径，在农业生产过程中采取适宜的栽培措施，促进并协调好相关性状的生长发育，实现高产、超高产目标。

1 材料与方法

1.1 试验材料和试验基本情况材料为饲料大麦品种凤03-39。采集2011-2013 年度大理州大麦品种区域试验 6 个试点共2 年的试验数据。试验点的设置包含了大理州不同自然生态环境、气候类型和栽培条件。海拔范围为1260～2200m。

1.2 试验方法试验均采用随机区组排列，重复3次，小区面积10m2，四周设置保护行。选择当地大麦最佳节令播种，田间管理及肥水调控措施略高于当地大田水平，生育期间防虫不防病。数据处理采用Excel 2007 和SPSS 20.0 软件进行统计检验，计算凤03-39 的产量构成6 因素（基本苗 x1、最高茎蘖数 x2、有效穗数x3、穗实粒数x4、千粒重 x5、株高x6）的变异系数、相关系数和通径系数，构建各产量因素与产量的多元回归方程，分析其对产量的影响及互作效应。

2 结果与分析

2.1 产量及产量构成因子的田间表现凤03-39产量及各因子2 年6 个试点的性状表现见表1。每667m2基本苗为 10.4 万～19.2 万，平均为16.6 万；最高茎蘖数49.7 万～95.3 万，平均为65.5 万；有效穗数29.0 万～65.9 万，平均为41.0 万；成穗率为62.72%；穗实粒数30.8～47.8 粒，平均为39.5 粒；千粒重28.5～39.4g，平均为33.5g；株高63～99cm，平均为82.8cm；产量318.9～688.9kg，平均为501.0kg。可见，凤03-39 是一个穗实粒数多、株高适中、高产、增产潜力大的品种。

表1 凤03-39 产量及产量构成因子性状表现

2.2 产量与产量构成因子的变异性分析产量及产量构成因子变异系数大小顺序为：有效穗数>产量>最高茎蘖数>穗实粒数>基本苗>株高>千粒重（表2）。结果说明有效穗数、产量、最高茎蘖数受栽培环境的影响最大，穗实粒数、基本苗、株高次之，千粒重受环境的影响最小。

表2 凤03-39 产量及各因素变异系数

2.3 产量与产量构成因子的相关性分析由表3可知，各因素与产量（y）的简单相关系数除穗实粒数（x4）为负值外，其余均为正值，分别为：r1y=0.093，r2y=0.659，r3y=0.790，r4y=-0.138，r5y=0.306，r6y=0.401。相关系数（绝对值）大小依次为：有效穗数（x3）>最高茎蘖数（x2）>株高（x6）>千粒重（x5）>穗实粒数（x4）>基本苗（x1），除穗实粒数与产量呈较小的负相关外，其他性状与产量呈正相关性。其中，各因子与产量之间：有效穗数、最高茎蘖数与产量呈极显著正相关性；各因子之间：有效穗数与穗实粒数呈极显著负相关，最高茎蘖数与千粒重呈极显著正相关，穗实粒数与千粒重呈显著正相关。值得注意的是，最高茎蘖数、有效穗数等反映群体的性状与穗实粒数、千粒重等反映植株个体的性状间存在相互制约或相互促进的关系，说明凤03-39 的群体与植株个体之间相互影响，高产栽培措施应通过构建合理群体，处理好群体与个体间的矛盾，才能达到稳产、高产的目的。

表3 相关系数及显著检验结果

偏相关分析是指当2 个变量同时与第3 个变量相关时，将第3 个变量的影响剔除，只分析另外2个变量之间相关程度的过程[12]。偏相关分析结果显示（表4），产量与有效穗数（x3）的偏相关系数最大；其次是穗实粒数（x4）；产量与最高茎蘖数（x2）、千粒重（x5）、株高（x6）的偏相关系数较小；产量（y）与基本苗（x1）的偏相关系数表现为负值。结果表明，剔除其他因素的影响，有效穗数和穗实粒数对凤03-39 的影响较大，在高产创建中，应重点关注这2个因素。

表4 偏相关系数

2.4 对因变量y 实施正态性检验正态性检验用于检验数据是否符合正态分布。Kolmogorov-Smirnov 适用于大样本的检测，而Shapiro-Wilk 适用于小样本的检验[13]。本研究n=12 属于小样本（表5），因此对因变量y 进行正态性检验后利用Shapiro-Wilk 的 输 出 结 果。Shapiro-Wilk 统 计 量0.932，显著水平Sig.=0.406 >0.05，所以因变量y 服从正态分布，即y 是正态变量，可以进行回归分析。

表5 正态性检验输出结果

2.5 产量与产量构成因子的逐步回归分析回归分析结果见表6～8。由表6 可知，回归方程的相关系数R 和决策系数R2随着产量构成因子被逐步引入方程而逐渐增大，说明引入的产量构成因子对产量的作用在增加。决定系数R2=0.882，而剩余因子，该值较大，说明对凤03-39 产量有影响的自变量不仅有有效穗数（x3）、穗实粒数（x4）这2 个因子，还有一些影响较大的因素没有考虑到，有待今后进一步研究。

表6 模型汇总c

表7 可得回归方程为：

显著性检验结果表明，有效穗数（x3）、穗实粒数（x4）的偏回归系数的显著性检验均小于0.05，说明有效穗数（x3）、穗实粒数（x4）与产量（y）之间存在显著性差异，建立的回归方程有统计学意义。当2 个自变量中的1 个取值固定在试验范围内某一水平时，有效穗数（x3）每增加1 万穗，产量（y）增加12.075kg；穗实粒数（x4）每增加1 粒，产量（y）增加12.802kg。

表7 回归系数输出结果a

其他产量构成因子，即基本苗（x1）、最高茎蘖数（x2）、千粒重（x5）和株高（x6）等对产量的贡献不明显，所以未被引入回归方程中而被排除（表8）。

2.6 产量与产量构成因子的通径系数分析通径分析是简单相关分析的继续，在多元回归的基础上将相关系数加以分解，通过直接通径、间接通径及总通径系数分别表示某一变量对因变量的直接作用效果、通过其他变量对因变量的间接作用效果和综合作用效果[14]。因此，建立在通径系数概念之上的通径分析，比相关分析和回归分析更为精确，同时能考虑到两两（原因）对结果的影响，使多变量资料的统计分析更为合理[15]。

由表7 可知，基于回归分析的结果，得出有效穗数（x3）、穗实粒数（x4）对产量（y）的通径系数（直接作用）分别为：P3y=1.234、P4y=0.674。结果表明，有效穗数对产量的直接作用最大，穗实粒数的直接作用最小，其他产量构成因子对产量的作用不明显，已在回归分析阶段被排除，而未列入通径分析中。

表8 已排除的变量c

公式：

简单相关系数（riy）=xi 与y 的直接通径系数（Piy）+所有xi 与y 的间接通径系数 （1）

xi 与y 的间接通径系数=相关系数（rij）通径系数（Pjy） （2）

由公式（1）可以计算出x3、x4 与y 的简单相关系数：

r3y=P3y+X3y=P3y+r34P4y=1.234+（-0.658×0.674）=0.790

r4y=P4y+X4y=P4y+r43P3y=0.674+（-0.658×1.234）=-0.138（结果与表4 一致）

由公式（2）可以计算出x3、x4 与y 的间接通径系数：

通过分析间接通径系数发现（表9），有效穗数（x3）通过穗实粒数（x4）对产量（y）的间接负作用仅为-0.443，但有效穗数对产量的直接作用较大（P3y=1.234），从而使有效穗数（x3）对产量（y）的影响较大，其简单相关系数r3y达到了0.790；穗实粒数（x4）通过有效穗数（x3）对产量（y）的间接负作用较大，其间接通径系数达-0.812，但穗实粒数（x4）对产量（y）的直接作用较小（P4y=0.674），从而穗实粒数（x4）对产量（y）的影响较小，二者的简单相关系数r4y仅为-0.138。另外，产量构成因子之间相关性分析发现，有效穗数（x3）和穗实粒数（x4）呈极显著负相关关系，r34达到-0.658（表3）。因此，协调好有效穗数（x3）和穗实粒数（x4）二者之间的关系对凤03-39 的增产意义较大，结论与前人研究结果[16]一致。从结果看来，在生产中应尽可能地提高有效穗的数量，避免穗实粒数对产量的负面作用，才能保证凤03-39 达到高产。

表9 简单相关系数的分解

3 结论与讨论

通过分析发现，凤03-39 产量构成因子的变异系数、相关性、回归分析和通径分析的结果不完全一致。在变异系数分析中，其大小顺序为：有效穗数 > 最高茎蘖数 > 穗实粒数 > 基本苗 > 株高 > 千粒重；相关性分析中，与产量相关程度大小依次为：有效穗数 > 最高茎蘖数 > 株高 > 千粒重 > 穗实粒数 > 基本苗；回归分析中，经过逐步回归分析、显著性检验，筛选出有效穗数（x3）和穗实粒数（x4）2 个主要产量影响因子，建立最优拟合模型为：y=-499.698+12.075x3+12.802x4；通径分析中，基于回归分析计算出二者对产量的影响大小依次为：有效穗数 > 穗实粒数。多种分析方法证明凤03-39 产量构成因子中有效穗数与产量的关系最为密切，提高有效穗数是获得高产的关键，这与前人研究结果[8-10]一致。穗实粒数对产量的直接作用仅次于有效穗数呈正效应，穗实粒数通过有效穗数对产量有负向间接效应，应对其进行合理控制，与杨金华等[11]、陈霞[17]、徐建龙等[18]研究结果一致，与赵加涛[8]、郜战宁等[10]的研究结果略有差异。推测可能由于凤03-39 属于多棱大麦，每穗实粒数在30.8～47.8 粒之间，对于本品种适应性而言已经达到了当地最高水平，若再盲目追高恐因茎秆无法承受造成倒伏而影响产量。最高茎蘖数对产量的直接作用为正值，其他产量构成因子（基本苗、千粒重、株高）对产量的直接作用不大。因此，凤03-39 的高产栽培技术应注意协调好有效穗数、最高茎蘖数与穗实粒数三者的关系，重点关注有效穗的数量，通过适当的基本苗数量来合理提高最高茎蘖数从而增加有效穗数，避免穗实粒数盲目追高，协调好群体与个体之间的关系，是获得高产栽培的前提。

生产中，凤03-39 高产高效栽培技术应把握好以下几点：一是选择肥力中上等的田地，掌握土壤墒情适时播种，合理密植，确保麦苗齐、全、匀、壮，防止苗弱和预防后期倒伏，培育壮苗是关键；二是及时灌好出苗、拔节、孕穗抽穗和灌浆水，增施有机肥、重施基种肥、适施分蘖肥，保证分蘖力，提高有效穗数；三是做好田间管理，因有效穗数和穗实粒数相互制约，应合理协调二者之间的关系，注重群体有效穗数的提高，避免个体穗实粒数的盲目增大；四是掌握在蜡熟末期或完熟期适时收获，保证籽粒质量。