11个谷子新品种的主要农艺性状灰色关联度分析与综合评价

周 花，戴丽君，李永平，黄小兰，马亚平

（1.彭阳县科学技术局，宁夏 彭阳 756500；2.宁夏农林科学院固原分院，宁夏 固原756000；3.彭阳县水务局水土保持站，宁夏 彭阳 756500）

谷子又称粟，是我国北方地区主要杂粮粮食作物之一，主要分布在干旱、半干旱区的丘陵山区，对水肥及气候资源利用效率高，在农作物中被列为小杂粮之首［1-2］。但受自然灾害的影响，谷子品种间单产水平差异较大。灰色关联分析是把作物众多农艺性状综合起来评定品种的优劣，在多个性状综合定量评价上克服了仅靠产量性状评价品种优劣的弊端，能够比较全面地评价作物品种的优缺点［3-5］。谷子产量受遗传特性、栽培方法、栽培条件、环境条件等多种因素影响［6］，而这些因素对产量的影响程度有较大差别［7-9］。高产始终是作物育种的追求目标，灰色关联度分析在作物育种、品种鉴定和筛选等方面应用广泛，尤其在玉米、小麦、花生和水稻等作物育种上报道较多［10-13］，但在谷子和糜子育种上的运用报道较少［6，14］。我们引进11个谷子新品种进行大区品种比较试验和示范，采用渗水微膜覆盖穴播种植方式，对主要农艺性状与产量之间的相互作用进行灰色关联分析，拟筛选出适合于当地生产实际和气候条件的高产品种，为高产高效种植提供参考。

1 材料与方法

1.1 参试品种

参试谷子品种共11个，名称及来源见表1。

1.2 试验方法

试验于2019年在彭阳县城阳乡长城塬涝池村进行，该点为我国北方半干旱区长期建立的国家旱农试验区。前茬作物玉米，地力中等。海拔1 670 m，≥10℃积温2 500～2 800℃，无霜期150 d左右，年均降水量450 mm，属典型半干旱地区。试验随机区组设计，每个品种大区种植和小区控制相结合，大区面积为160 m2，3次重复，小区取样测定控制面积为3.75 m2。田间调查和室内考种按统一方案进行［5］，各性状均为平均值。

参试品种全部采用渗水地膜穴播种植，渗水地膜幅宽1 300 mm、厚0.008 mm，人工覆膜，膜面110 cm。采用专用穴播机播种，每覆膜带种植3行，平均行距40 cm、株距10 cm，穴播，密度为20.05万穴/hm2（田间实际植株生长密度以定苗调查为准）。试验于4月27日播种，播前整地时结合田间机耕一次性基施磷酸二铵225 kg/hm2、尿素150 kg/hm2，抽穗期遇降水追施尿素150 kg/hm2。苗期及时放苗、补苗、除草。9月27日成熟，按小区计产，每小区取中间行15 株考种［5］。

1.3 分析方法

灰色关联度能反映参试品种的稳定性和优劣性，用关联度表示ξ1。试验数据经标准化处理后，计算参考量与比较量的绝对值，找出每个灰色系统的最大和最小绝对值，各农艺性状的关联系数、关联度越大表示品种综合性状好，反之较差［15］。参试品种以张杂谷13号为主要性状参考指标对照，取值为当地生产中已实现的理想品种状态值［16］；各性状指标构成参考数列，记作V0；参试品种（组合）各性状值比较数列，记作Vi（i=1，2…，m），其中m为参试品种数，各性状用T表示（T=1，2…，n），其中 n为性状数［16-17］。

2 结果与分析

2.1 主要经济性状

选取生育期（T1）、株高（T2）、主穗长（T3）、穗重（T4）、穗粒重（T5）、穗数（T6）、千粒重（T7）和产量（T8）等8个主要性状数据的平均值进行统计分析。各性状的原始数据列于表2。

表1 参试谷子品种及来源

2.2 数据无量纲化处理

因各个性状量纲不一致，需将原始数据标准化。用各品种性状数据分别除以参考品种各性状数据，将原始数据统一量化在［0，1］ 的范围内（表3）［18］。

2.3 灰色关联系数和关联度分析

求得参考数列V0与参试品种的8个相应性状的绝对差值，计算结果见表4。

由下列公式计算参试品种（组合）与参考品种之间的关联系数［16-18］:

式中 ξi（T）为 X1对 X0在T点的关联系数，P为分辨系数，取值范围在（0～1），一般取0.5。mint|V0（T）-Vi（T）|和maxt|V0（T）-Vi（T）|分别为第1层次最小差和第1层次最大差，即在绝对差|V0（T）-Vi（T）|中按不同的T值分别挑选其中最小值和最大值maximaxt|V0（T）-Vi（T）|和分别为第2层次最小差和最大差，即在绝对差中选出最小值和最大值，得出各参试品种等权关联度。将表4中|△i（T）|相应数值代入公式（2）即可得到V0对Ti各性状的关联系数。

表2 各参试品种（组合）与参考品种主要农艺性状

表3 数据无量纲化处理

表4 参试品种与参考品种的绝对差|△i（T）|

根据表5各参试品种与参考品种第1层和第2层的绝对差最小值和最大值分别乘以0.000和0.473，计算得到各参试品种的关联度（表5）。

2.4 参试品种关联度与综合指标评价

2.4.1 关联因子与产量的关联度 由表6可以看出，对8个因素与产量关联系数的影响程度由大到小依次为穗数、生育期、穗长、穗粒重、穗重、千粒重、株高。

2.4.2 各参试品种等权和加权关联度 对各农艺性状与产量的关联系数进行分析，根据关联系数排序位次，确定比较数列对产量的影响主次关系。依据关联系数分析原理，关联系数越大，说明与理想品种各数列关系值越密切，反之亦然［19-20］。

式中，Wt为权重系数，一定程度反映各参试品种的优劣性（表6）。

对参试品种关联度（表5）对应品种的生育期（T1）、株高（T2）、穗长（T3）、穗重（T4）、穗粒重（T5）、穗数（T6）、千粒重（T7）和产量（T8）等8个指标依次赋权重0.05、0.02、0.03、0.04、0.12、0.10、0.04、0.60，分别计算得到各参试品种的加权关联系数与位次排序，对数据整理得到各参试品种等权关联度和加权关联度（表7）。

根据表7分别对等权关联度和加权关联度排序，并结合参试品种田间生长表现及其他指标进行综合评价。考虑到品种的成熟性和抗病性等抗逆性因素，对生产可能造成风险的品种有V1、V5、V8。综合性状排序比较好的品种第1位为V11（张杂谷13），中熟逆性强，高产，可重点推广种植；第3位为V6（白良谷），中熟，抗倒，高产，可推介在生产中种植。其次为V2（黄金苗）和V3（陇谷13），可根据当地生产和气候立地条件因地制宜选择种植。

3 小结与讨论

对引进的11个谷子品种的主要性状与产量关联系数的影响程度进行分析，其关联系数由大到小依次为穗数（0.819 8）、生育期（0.817 7）、穗长（0.779 4）、穗粒重（0.767 9）、主穗重（0.764 3）、千粒重（0.757 5）、株高（0.725 1）。通过等权关联系数和加权关联系数进行分析和排序，结合参试品种田间表现及其他指标记载进行综合评价［4，12，16］，综合性状较好的品种为张杂谷13、白良谷、黄金苗。考虑到品种的成熟性和抗病性等抗逆性因素，对生产可能造成风险的品种为冀杂金谷、晋谷40和糯谷。

表5 参试品种关联度

表6 产量与各关联因子的关联序

表7 参试谷子品种关联度和排序及综合评价

在当地气候资源和生产条件下的推广应用谷子高产品种，一定要进行多年多点试验，并经受不同干旱年份的考验，尤其是晚熟品种更要慎重，这些品种对气候的选择性较强，如遇到风调雨顺和气候适宜的年份，早霜期推后的情况下，往往能够发挥出品种固有的潜在生产力，容易获得高产。反之，在气候异常年份，降水和温度不能满足作物品种生理生态对气候条件需求的情况下，可能对生产造成灾害性损失。本试验试验年限较少，应该经历干旱年份和丰水年份并在不同区域进行多点试验。如2019年为丰水年型，品种冀杂金谷和晋谷40属晚熟品种，在宁南山区当地种植表现为高产，遇到干旱年或春夏连旱的年份，旱地种植可能存在一定风险。晚熟品种可在宁夏中部干旱带引黄补灌区水热资源条件比较好的地区种植。另外，糯谷子属中晚熟品种，高产，但黑穗病较重，不建议在生产中推广。