芝麻产量与相关农艺性状的灰色关联分析

吕 伟， 文 飞， 韩俊梅， 王若鹏， 任果香， 刘文萍

(山西农业大学经济作物研究所， 太原 030031)

芝麻(SesamumindicumL.)隶属胡麻科(Pedaliaceaie)胡麻属(Sesamum)，为一年生草本植物，世界上最为古老的特色油料作物之一[1]，主要分布在亚洲、非洲、中南美洲地区。芝麻具有较高的营养价值、保健价值，素有“油中皇后”之美誉[2-4]，广泛应用于食品、美容、医药和工业等领域[5]，在我国国民经济中的地位日益突出，同时因其耐旱、耐瘠薄、适应性广等，在我国许多省份均有种植[6]。随着人民生活水平的不断提高，芝麻的需求量也日益增加，每年进口芝麻70万～80万t，供需矛盾日益突出。因此，研究芝麻主要农艺性状与产量间的相互关系，选育高产稳产芝麻新品种是当前芝麻育种的首要目标。

灰色关联分析是根据各因素数列的相似性来分析系统内部主要因素间的关联程度，从而确定关联程度最大的因素[7]，现已在众多领域有广泛的应用[8-11]，涉及玉米[12]、高粱[13]、小麦[14]、谷子[15]、水稻[16]等作物相关研究，而采用灰色关联分析对芝麻产量相关农艺性状的研究却未见报道。因此，本试验以36份芝麻材料作为研究对象，对其主要农艺性状与产量进行相关性分析、灰色关联分析，探明芝麻产量相关性状间的相互关系，准确评价影响产量的主要农艺性状，为今后高产稳产芝麻新品种选育和亲本材料选择提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用来源于山西(12份)、河北(7份)、辽宁(2份)、陕西(3份)、湖北(7份)、河南(5份)共计36份芝麻种质作为试验材料，由山西农业大学经济作物研究所提供，其材料名称及来源见表1。

表1 参试材料名称及编号

1.2 试验设计

试验于2019年5—10月在山西农业大学经济作物研究所试验地进行，每个材料种植6行，小区面积2.4 m×2.4 m，株行距20 cm×40 cm，采用随机区组设计，重复3次。试验地前茬作物为玉米，土壤肥力中等。出苗后，3～4对真叶时间苗，5～6对真叶时定苗，试验过程中田间管理与当地芝麻生产管理相同。

1.3 测定指标

在芝麻成熟期时，每份材料随机选取10株对株高、空稍尖长、始蒴高度、果轴长、每蒴粒数、千粒重、单株蒴果数、单株产量8个农艺性状进行记载和考种，农艺性状记载标准参照《芝麻种质资源描述规范和数据标准》[17]。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2010软件对平均值、标准差及变异系数数据进行处理；采用SPSS 24.0软件对试验数据进行相关分析；根据灰色系统理论，对原始数据进行无量纲化处理，将参试种质的所有农艺性状视为一个灰色关联系统，单株产量设为参考数列y，其他各性状设为比较数列，依次为X1(株高)、X2(空稍尖长)、X3(始蒴高度)、X4(果轴长)、X5(每蒴粒数)、X6(千粒重)、X7(单株蒴果数)，用公式(1)、(2)计算各个农艺性状之间的关联系数和关联度，通过关联度的排序位次，来确定各个农艺性状对产量影响的主次关系。

(1)

式中，ζi(k)为关联系数；ri为关联度；ρ为分辨系数，取值区间为[0，1]，ρ值越小分辨力越大，通常取ρ=0.5，其中i=1，2，…7；k=1，2，…36。

2 结果与分析

2.1 农艺性状的统计分析

对36份芝麻种质主要农艺性状进行统计分析，结果(表2)表明，株高、空稍尖长、始蒴高度、果轴长、每蒴粒数、千粒重、单株蒴果数、单株产量8个农艺性状的变异系数表现为空稍尖长>始蒴高度>单株蒴果数>果轴长>单株产量>每蒴粒数>株高>千粒重，除千粒重外，其他性状的变异系数均大于10%，表明参试芝麻种质有着较大的变异范围。

表2 参试芝麻种质8个农艺性状的变异分析

2.2 农艺性状之间的相关性分析

对36份芝麻种质进行相关性分析，由表3可以看出，单株产量与单株蒴果数呈极显著正相关，与果轴长和千粒重呈显著正相关，说明芝麻果轴长、单株蒴果数、千粒重这3个性状是芝麻获得高产的重要因素；株高与单株产量呈正相关，但没有达到显著水平，因此，可通过各种育种手段适当改良这4个性状，可在一定程度上提高芝麻产量。芝麻产量三要素中，每蒴粒数与千粒重、单株蒴果数之间呈负相关，千粒重与单株蒴果数呈正相关，但均没有达显著水平，因此，在芝麻育种中要充分考虑产量三要素之间的相互影响、相互制约，才能提高芝麻产量。果轴长与株高、千粒重、单株产量呈极显著或显著正相关，与单株蒴果数呈正相关，而与每蒴粒数呈负相关，说明在保证每蒴粒数的前提下，提高果轴长，进而提高千粒重和单株蒴果数，才是获得高产的关键。

表3芝麻农艺性状间的相关分析

2.3 农艺性状之间的关联性分析

由于各个性状原始数据的物理意义、计量单位不同，导致各性状不具有等效性和同序性，需对原始数据进行无量纲化处理。根据1.4中的关联系数公式，计算出芝麻各性状与单株产量之间的关联系数及关联度，结果见表4和表5。可以看出，单株蒴果数与单株产量的关联度最大，为0.743 1，其次为果轴长(0.740 0)、株高(0.720 6)、千粒重(0.704 4)；空稍尖长与单株产量的关联度最小，为0.574 2。芝麻各个性状与单株产量的关联顺序为单株蒴果数>果轴长>株高>千粒重>始蒴高度>每蒴粒数>空稍尖长。

表5 芝麻种质各农艺性状与单株产量的关联度

3 结论与讨论

研究表明，研究群体性状的变异系数大于10%，表示样本间差异较大[18-22]。本试验对36份芝麻种质的8个农艺性状进行统计分析，结果表明，各性状变异系数范围为6.13%～75.19%，变异系数表现为空稍尖长>始蒴高度>单株蒴果数>果轴长>单株产量>每蒴粒数>株高>千粒重，除千粒重外，其他性状的变异系数均大于10%，表明参试芝麻种质有着较大的变异范围，资源类型较丰富。

相关分析是衡量两个性状间的密切程度。而灰色关联度分析是对一个变化系统进行动态量化比较的一种分析方法，是根据各因素数列的相似性来分析系统内部主要因素间的关联程度，从而确定其中的主要因素，具有较强的可靠性[23]。本研究通过对芝麻主要农艺性状与单株产量的相关性分析可看出，单株蒴果数、果轴长、千粒重、株高与单株产量呈正相关，说明通过育种等手段提高这4个性状，对增加芝麻产量具有重大意义；单株蒴果数、果轴长、千粒重与单株产量呈显著或极显著正相关，按相关系数大小排序为单株蒴果数>千粒重>果轴长，这与朱松艳等[24]的研究结果一致，而与唐雪辉等[25]的研究结果不一致，可能是由于试验环境及试验群体不同所导致；本研究结果表明，与单株产量关联度较高(>0.7)的性状有株高(0.720 6)、果轴长(0.740 0)、千粒重(0.704 4)、单株蒴果数(0.743 1)，其排序为单株蒴果数>果轴长>株高>千粒重。虽然两种分析方法得到的排序结果略有不同，但分析出的与产量关系较为密切的性状基本一致，这为今后高产稳产芝麻新品种的选育指明了研究方向。