13个河南白芝麻品种单株产量与相关农艺性状的灰色关联分析及综合评价

徐东阳， 孙 妍， 李伟峰， 王瑞霞， 张春花， 高树广

(周口市农业科学院， 河南 周口 466001)

河南省是我国芝麻的主要种植区之一，常年种植芝麻面积约18万hm2，年产量约27万t，种植面积和产量占全国总量的30%左右[1-2]，尤其是周口、驻马店、漯河、商丘等地对芝麻的种植推广起到重要的作用。选育优良品种是芝麻产业发展的重要内容，在品种选育中，产量、抗病抗逆性、稳定性等是重要的评价指标，同时也要对株蒴数、蒴粒数、株高等农艺性状进行综合评价，衡量品种的推广适应性和种质资源的潜力。

灰色关联分析是在灰色系统理论的基础上形成的一种重要统计分析方法，对样本量需求相对较少，可综合考虑多个性状来评价品种的特性，具有较强的可比性和可靠性[3]，在小麦[4]、玉米[5]、花生[6]、油菜[7]等多种作物研究中都有广泛的应用。杜晓宇等[4]对黄淮海南片区的16个品种的7个农艺性状进行灰色关联分析，发现容重、千粒重和株高对小麦产量的影响较大。邹军等[5]利用灰色关联分析法研究了20个鲜食玉米品种产量与主要农艺性状之间的关系。李鹏发等[6]对17个新疆引进的花生品种进行灰色关联分析，筛选出0215 A、豫花9327、HZ-224等多个适宜新疆地区推广种植的花生品种。钟丽[7]对11个油菜品种的9个农艺性状进行灰色关联分析，结果表明，应加大对千粒重和第一次有效分枝数的选育力度。本研究采用灰色关联分析对13个河南白芝麻品种的8个主要农艺性状进行统计分析，探究芝麻单株产量与其他性状的关系及各品种的综合表现。

1 材料方法

1.1 材 料

供试品种白芝麻共13个：商芝1305(k1)、上芝2005064(k2)、周芝5号(k3)、郑芝05 N 05(k4)、商芝1306(k5)、驻11 J 19(k6)、豫芝4号(k7)、周10 J 5(k8)、郑芝11 C 19(k9)、漯06-8(k10)、舆芝MC 21(k11)、上芝430(k12) 和信芝1号(k13)。

1.2 试验方法

试验于2014年在周口市农科院试验田开展，随机区组设计排列，重复3次，小区面积20 m2，种植密度为1.0万株/667 m2，各小区间留走道，试验地周围设保护区。在芝麻成熟后期每小区随机选取10株芝麻分别测定株高、腿位、黄稍尖长、果轴长、株蒴数、蒴粒数、千粒重和单株产量等8个农艺性状。

1.3 统计分析

为研究单株产量与其他性状的关联度，采用灰色关联分析方法[8-9]，将13个供试品种的8个性状作为一个灰色系统，将单株产量(X0)作为参考序列，其他性状株高(X1)、腿位(X2)、黄稍尖长(X3)、果轴长(X4)、株蒴数(X5)、蒴粒数(X6) 和千粒重(X7)为比较序列。首先将各个品种的原始测定值按照公式1采用标准化变换进行无量纲化处理，然后计算参考序列与比较序列的绝对差值，得到绝对差值的最大值和最小值，根据公式2算出单株产量与其他性状的关联系数，根据公式3算出单株产量与其他性状的关联度并排序。

(1)

(2)

(3)

为客观地评价各品种的综合表现，假设一个参考品种，其各农艺性状数值定为稍大于各品种的最大值，将参考品种和13个供试品种构建成一个灰度系统，采用初值化变换进行无量纲化处理，然后计算Δi(k)max、Δi(k)min、参考品种与各供试品种的ξi(k)及其ri并排序[10-11]。

利用Excel 2016软件和DPS数据处理系统8.50进行试验数据处理和灰色关联度分析。

2 结果与分析

2.1 试验品种主要性状表现

13个供试品种的X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7和X0如表1所示，其变异系数分别为3.08%、6.07%、10.93%、2.82%、3.91%、3.36%、3.24%和7.32%。由变异系数可知，黄稍尖长、单株产量和腿位的变异系数较大，说明在各供试品种间差异明显，其他性状的差异较小。

表1 13个供试品种主要性状的原始测定值Table 1 Premilary determination values about main traits of 13 tested varieties

2.2 芝麻单株产量与其他性状的灰色关联分析

对原始测量值采用标准化变换进行无量纲化处理，得到表2，并计算Δi(k)(表3)，进而求得Δi(k)min和Δi(k)max，分别为0.006 1和3.798 7。根据公式2和公式3计算出单株产量与其他性状的ξi(k)及其ri(表4)，根据关联度大小，各性状排序为：株蒴数>蒴粒数>果轴长>株高>千粒重>腿位>黄稍尖长。

表2 13个芝麻品种单株产量与其他性状灰色关联分析的无量纲化结果Table 2 Non-dimensional results of grey correlation analysis between yield per plant and other traits of 13 sesame varieties

表3 13个芝麻品种单株产量与其他性状灰色关联分析的Δi(k)Table 3 Δi(k) of grey correlation analysis between yield per plant and other traits of 13 sesame varieties

2.3 供试芝麻品种的综合评价

根据灰色关联分析原理，将参考品种k0的各性状,设定为株高166.5 cm、腿位52.5 cm、黄稍尖长8 cm、果轴长108 cm、株蒴数93.5个、蒴粒数75个、千粒重3.2 g和单株产量17 g。将参考品种和13个供试品种的各性状测定值采用初值化变换进行无量纲化处理(表5)，计算出Δi(k)，求得Δi(k)min和Δi(k)max，分别为0和0.332 4，进而得出参考品种与13个供试品种的ξi(k)(表6)。

表4 13个芝麻品种单株产量与其他性状灰色关联分析的ξi(k)和ri及排序Table 4 ξi(k) and ri of grey correlation analysis between yield per plant and other traits of 13 sesame varieties and their rankings

表5 基于灰色关联分析的芝麻品种综合性状表现的无量纲化结果Table 5 Non-dimensional results of comprehensive traits of sesame varieties based on grey correlation analysis

表6 参考品种与各供试品种灰色关联分析Table 6 Grey correlation analysis between reference varieties and test varieties

计算得到参考品种与各供试品种的等权关联度(表7)，k4、k10和k2为前三位，分别为0.782 0、0.761 1和0.754 4；k13、k9和k11为后三位，分别为0.631 0、0.619 5和0.585 5。

由于各性状对单株产量及品种的综合表现影响不同，故仅依靠等权关联度来评价可能不太准确。根据单株产量与其他性状的关联度，本研究将各性状的权重系数分别定为株高(0.10)、腿位(0.05)、黄稍尖长(0.10)、果轴长(0.10)、株蒴数(0.2)、蒴粒数(0.10)、千粒重(0.05)、单株产量(0.30)。加入权重系数后，计算得到参考品种与各供试品种的加权关联度。由表7可知，k4、k8和k10的加权关联度为前三位，分别是0.818 1、0.777 2和0.738 9。

表7 参考品种与各供试品种灰色关联分析及排序Table 7 Grey correlation analysis and ranking of reference varieties and varieties tested

通过对等权关联度和加权关联度比较发现，k5、k8、k10和k12的排序均有上升，k1、k2、k5、k6和k7的排序均有下降，且次序变化均为1或2，其他品种的序次不变。

3 讨论与小结

本研究对13个河南白芝麻品种进行统计分析，发现黄稍尖长、单株产量和腿位的变异系数较大，在各供试品种间差异明显，株高、果轴长、株蒴数、蒴粒数和千粒重品种间差异较小；影响单株产量与各性状的关联度排序为：株蒴数>蒴粒数>果轴长>株高>千粒重>腿位>黄稍尖长；各供试品种与参考品种加权关联度前三位分别为郑芝05 N 05(k4)、周10 J 5(k8)和漯06-8(k10)。

其他关于芝麻单株产量与其相关性状的研究，结果略有不同。吕伟等[12]研究表明，各性状对单株产量的影响依次为：株蒴数>千粒重>蒴粒数；孙建等[10]的研究结论是：株蒴数>黄稍尖长>株高>千粒重>蒴粒数>腿位；那艳斌等[13]研究结果为：株蒴数>蒴粒数>株高>果轴长。可以看出，株蒴数对单株产量的影响最大，而其他性状影响程度的研究结果不尽相同。造成结果不同的原因可能有两点：一是不同地区的气候环境条件差异对芝麻各个性状的影响程度不同，如在纬度较高辽宁地区芝麻的生育期明显较长，在99～122 d之间[13]，而早稻茬秋芝麻的株高变幅为94.43～132.5 cm，较其他北方地区明显偏低[10]；二是不同地区选育出的芝麻品种因适应当地气候环境，而表现出在其他地区差异明显的性状在当地却不明显，那艳斌等[13]研究表明，变异系数较大的性状依次为：单株产量>株蒴数>蒴粒数，而吕伟等[12]研究中结果是：黄稍尖长>腿位>单株产量，与孙建等[10]和本研究结果基本一致。

由以上结果可以看出，各个气候环境差异明显的生态区的选育品种的特性不同，在选育区域适应性品种时侧重点有所不同。本研究对河南省的13个白芝麻品种研究结果发现，株蒴数、蒴粒数和果轴长对品种单株产量影响较大。在品种选育方面，可注重选择株蒴数较多、蒴粒数多，果轴长的品种。在周口生态区的品种推广方面，可优先选择郑芝05 N 05(k4)、周10 J 5(k8)和漯06-8(k10)等适宜当地气候环境的品种。