越冬甘蓝主要农艺性状的灰色关联度分析及综合评价

张秀荣，张保才，刘 峥

(四川种都高科种业有限公司，四川 成都 610041)

甘蓝(BrassicaoleraceaL. var.capitataL.)是十字花科芸薹属甘蓝种的一个变种，其营养丰富、适应性广、抗逆性强、容易栽培、稳产、耐运输[1-2]，在全国各地普遍种植，年种植面积约90万hm2[2]。吉立柱[3]、李成琼[4]、郭惊涛[5]、张恩惠[6]、岳智臣[7]等运用相关和通径分析对甘蓝单球重、叶球产量与其他农艺之间的关系进行了分析。吉立柱等[3]通过相关和通径分析，研究了10个早熟甘蓝品种(系)5个性状与叶球重的关系，结果表明：对叶球重的相对重要性依次为叶球纵经、球形指数、中心柱长、株高和紧实度。郭惊涛等[4]采用相关和通径分析，研究了10个甘蓝品种(组合)6个性状与单球重的关系，结果表明：各农艺性状与单球重的直接贡献的顺序为：中心柱长>株高>外叶数>开展度>叶球纵经>叶球横径。方荣等[8]开展了甘蓝球径、球形指数和生育期等性状遗传力的估测及甘蓝主要农艺性状的因子分析。分析甘蓝产量与其他农艺性状间的相互关系，对于掌握各性状因子对产量的作用有极大的重要性。前人主要对甘蓝单球重的构成因素进行了分析。目前，关于越冬结球甘蓝产量形成方面的研究较少。

灰色关联度分析法是研究作物多元性状相对重要性的良好方法，可以针对某个因素与其他多个因素进行灰色关联分析，找出其中的主要因素[9-10]。灰色综合评价所采用的灰色关联分析是在联合方差分析的基础上，结合育种专家的经验，对一系列性状计算出关联系数，直观、全面地评价品种，是对传统区试评价方法的一种补充[11]。近年来，在玉米[12-15]、水稻[16-17]、小麦[18-19]、大麦[20]、花生[21]、豆类[22-24]、马铃薯[25]、甜高粱[26]、棉花[27]、蔬菜[28-36]等作物的试验分析中得到应用，并取得了一些有参考价值的研究成果。

灰色关联度分析法是一种简便有效的分析方法，尤其在对作物品种的综合评判上得到广泛应用，但应用该方法对越冬甘蓝品种的评价还鲜见报道。为明确不同农艺性状对越冬甘蓝产量构成的相对重要性，本研究以9个越冬甘蓝区试参试组合为研究对象，对越冬甘蓝主要农艺性状与产量的关系进行相关和灰色关联度分析，以期明确各因素与产量性状的关联程度及相互间的关系，探讨了灰色系统理论在甘蓝育种中的综合应用，皆在为提高甘蓝育种效率，合理评价、准确筛选甘蓝新组合提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

2014年越冬甘蓝参试组合9个，编号分别为：Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8、Y9，均由中国农业科学院蔬菜花卉研究所提供。

1.2 试验设计

试验于2014年秋季在四川彭州蒙阳科技园区进行，试验田前茬作物为辣椒，土层深厚，肥力中等，土地平整，排灌方便。各试验品种于2014年8月7日采用72孔穴盘播种育苗，9月13日下午定植于露地。采用随机区组设计，3次重复，四周设保护行，小区面积为11.25 m2。采用高畦栽培，整个生育期的栽培管理同大田生产。

1.3 农艺性状调查

于各参试材料商品成熟期及时进行各农艺性状调查记录，每小区随机选取5株标准单株测定甘蓝主要农艺性状。调查分析的主要农艺性状为熟性、株高、株幅、外叶数、球高、球径、球形指数、中心柱长、紧实度、单球重和小区产量。各参试组合主要农艺性状的平均值作为原始数据。

1.4 统计分析

按照灰色系统理论，将甘蓝性状视为一个灰色系统，每一个性状指标看作灰色系统中的一个因素，根据邓聚龙[9]的方法计算系统中各因素的关联度，关联度大的数列(组合)与参考数列(组合)最为接近，反之亦然。

1.4.1 确定参考数列和比较数列 按照灰色系统理论要求，在分析各农艺性状对产量的影响和各农艺性状之间的相互影响时，将9个组合的10个农艺性状看似一个灰色系统，以产量为参考数列，记为X0，其他各农艺性状为比较数列，记作Xi(i=1，2，3, …,N)。在分析各性状间的关系时，分别以甘蓝各主要农艺性状为参考数列，其他农艺性状为比较数列，通过计算参考数列与各个比较数列的关联系数和关联度，构成关联度矩阵Ri。Ri可以直接反映出各个参考数列和比较数列之间的相互关系。

1.4.2 原始数据无量纲化处理

(1)

1.4.3 求参考数列与比较数列的绝对差值

△i(k)=|yi(k)-y0(k)|

(2)

根据无量纲化值计算参考数列与比较数列的绝对差值。

1.4.4 确定各性状权重值(Wi) 由于反映品种优劣的各性状指标的重要性不同而使各性状有不同的权重系数，以产量为参考序列，其余10个性状为比较序列，求出各性状与产量性状的灰色关联度并对其进行规一化处理，计算出各性状的权重系数Wi。

1.4.5 计算关联系数与关联度

(3)

(4)

其中，εi(k)为灰色关联系数，ri为灰色关联度，△min为两极最小差，△max为两极最大差，ρ为灰色分辨系数，一般取ρ=0.5。

1.4.6 各杂交组合灰色综合评判值ri′(灰色加权关联度)的计算

(5)

2 结果与分析

2.1 各农艺性状的变异系数

由表1可知，甘蓝11个农艺性状的变异系数存在明显的差异。各性状变异系数由高到低依次为：产量>单球重>紧实度>熟性>中心柱长>株高>球径>球高>球形指数>株幅>外叶数。其中，产量和单球重的变异系数较高分别为13.60%和11.47%，表明供试材料在这2个性状上变异较为丰富，其次为紧实度和熟性，变异系数分别为10.60%和10.00%。外叶数的变异系数最小，整体看来，甘蓝外叶数变化范围比较稳定。株幅、球形指数、球高、球径等性状变化范围不大，变异系数低于10%。综上所述，本试验参试甘蓝组合在外叶数、株幅和球高变异系数低，差异不大，但在产量和单球重等性状上存在较大的差异。

表1 甘蓝各农艺性状变异系数

2.2 农艺性状与产量、单球重相关和关联度分析

2.2.1 农艺性状之间的相关性分析 由表2可知，株幅与熟性呈极显著正相关；株高与株幅呈极显著正相关；球高与株幅、株高呈显著正相关，与外叶数呈极显著负相关；球径与球高、株幅、熟性呈极显著正相关，与株高呈显著正相关，与外叶数呈负相关不显著；球形指数与熟性呈极显著负相关，与球径呈显著负相关；中心柱长与球径、株高、球高呈显著正相关；紧实度与球径、球高呈极显著负相关；单球重与球径、球高、株幅、中心柱长呈极显著正相关，与株高呈显著正相关，与外叶数、紧实度呈极显著或显著负相关；越冬甘蓝产量与单球重、球高、球径呈极显著正相关，与中心柱长呈显著正相关，与株幅、株高呈正相关但不显著，与外叶数、紧实度、熟性呈负相关但不显著。由此可见，越冬甘蓝产量的形成主要受球径、球高、株幅、中心柱长、株高、熟性、外叶数、紧实度等性状的影响。

表2 甘蓝各农艺性状间的相关性分析

2.2.2 甘蓝主要农艺性状间的关联度分析 分别以结球甘蓝各主要农艺性状为参考数列，其他农艺性状为比较数列，计算各农艺性状之间的关联系数和关联度，构成关联度矩阵(表3)。按照灰色关联分析原则，灰色关联度大的数列与参考数列的关系最为密切，灰色关联度小的数列与参考数列的关系较为疏远，即灰色关联度越大，因素的相似程度就越高；反之，则越低。

与熟性关系最密切的是球径，其次为株幅、单球重和株高；与株幅关系最密切的是株高，其次为球径、单球重和球高；与株高关系最密切的是株幅，其次为中心柱长、球径和球高；与球形指数关系最密切的是球高，其次为紧实度、株幅和球径；与球径关系最密切的是单球重，其次为株幅、熟性、株高和中心柱长；与球高关系最密切的是单球重，其次为中心柱长、球形指数、株幅和球径。

球高、球径、中心柱长、株幅与单球重的关联度较大，说明这些性状在越冬甘蓝单球重形成过程中起着重要的作用；其次为熟性和株高；球形指数、外叶数和紧实度的关联度较小，对单球重影响较小。综合分析可知，越冬甘蓝单球重主要受球高、球径、中心柱长、株幅、熟性、株高等因素的影响。

表3 甘蓝主要农艺性状的关联度矩阵

2.2.3 农艺性状与产量的关联度分析 由表4可知，球径、中心柱长、单球重、球高的关联度较大，说明球径、中心柱长、单球重、球高对越冬甘蓝产量的影响较大，是产量形成的重要因素；其次，球形指数、熟性、株高、株幅对产量形成有一定的影响；紧实度、外叶数与产量的关联度较小，对产量的贡献小。

表4 甘蓝各主要农艺性状与产量的关联度及排序

2.2.4 甘蓝各品种的综合评判 按照灰色理论关联分析原理，关联度越大的数列与最优性状数列越接近，即关联度最大的杂交组合最接近最优性状(育种目标要求)。等权关联度分析结果表明：组合Y9在参试品种中表现最优，其次是组合Y4、Y1和Y2；但按照加权关联度进行分析即灰色综合评判值r′，排序情况有一些变化，将灰色综合评判值按大小顺序排列，评定杂交组合等级，将其分为三类，r′>0.74为一级组合，0.74>r′>0.63为二级组合，r′<0.63为三级组合。表现最优的为组合Y1，其次为组合Y2、Y9和Y4(表4)。具体分析：从产量、等权关联度和加权关联度三方面看，排在前3位的组合各不相同。产量前3位由高到低组合编号依次为Y8、Y6、Y1；等权关联度方面依次为组合Y9、Y4、Y1；加权关联度方面依次为组合Y1、Y2、Y9。

3 讨论与结论

本试验表明：各农艺性状变异系数由大到小依次为：产量>单球重>紧实度>熟性>中心柱长>株高>球径>球高>球形指数>株幅>外叶数。本试验各供试材料在外叶数、株幅和球高等性状上变异系数低于12%，说明供试材料在各性状上的表现整齐一致。 相关性分析结果表明：单球重与球径、球高、株幅、中心柱长、株高呈极显著或显著正相关，与外叶数、紧实度呈极显著或显著负相关，球高、中心柱长、株高、紧实度、球形指数与单球重的相关分析结果与吉立柱[3]等的研究结果一致。单球重与球径的相关分析结果与李成琼[4]、方荣[8]的研究结果一致。单球重与外叶数的研究结果与李成琼[4]研究结果相近，与方荣[8]的研究结果相反，这可能与试验材料以及栽培环境不同引进的。本文的研究结果也较好地解释了目前扁球形品种的叶球质量要普遍大于圆球形品种的现象；产量与单球重、球高、球径呈极显著正相关，与中心柱长呈显著正相关。进一步的灰色关联度分析结果表明：球高、球径、中心柱长、株幅、熟性和株高在越冬甘蓝单球重形成过程中起着重要的作用；球径、中心柱长、单球重、球高是越冬甘蓝产量形成的重要因素。

表5 各杂交组合的产量、关联度排序及灰色综合评判结果

因此，本研究认为在以丰产为主要育种目标的实践过程中，首先应把单球重、球高、球径、中心柱作为选育的重点性状，根据市场需求对生育期、中心柱、球形指数进行选择，在保证株高、株幅、中心柱长稳定的前提下，应注重提高组合的球高、球径、单球重，选择紧实度、生育期和球形指数符合市场需求，长势健壮，外叶数少的杂交组合。同时考虑与单球重、产量相关的各农艺性状间存在一定程度的相关性，要注意协调好各性状间的关系，发挥甘蓝增产的最大潜力。

在对各参试组合进行综合评判时，根据灰色综合评判值(加权关联度)将9个组合分成3类，其中表现优良的组合有Y1、Y2、Y9，表现较好的组合有Y4、Y3，与实际生产中的表现基本一致。应用灰色关联度分析法评价杂交组合、育种材料时，各生态区应根据生产实际确定评价指标、确定各性状权重系数，避免了由单一性状指标来判断参试材料优劣所造成的偏差。本研究对越冬甘蓝杂交组合进行综合评判时，仅分析了对甘蓝产量影响较大的10个性状，其他性状如抗性、品质等未作分析，这些性状对综合评判结果也有一定影响，有待于进一步研究。

本研究所采用的2种分析方法在对越冬甘蓝各性状分析时结果基本一致，个别性状存在某些出入，主要是因为2种方法基于不同的系统理论，在数据较少或分布不典型时，关联分析的结果更可靠些。对作物性状间的相互关系的分析，采用灰色关联度分析不仅能较好地反映事物的本质，而且该分析方法比相关性分析更能抓住主要矛盾，在作物性状分析上是行之有效的。