牛大力主要生长性状的相关、通径及线性回归分析

唐国强　罗筱娥　蒙兰杨　邓莉明　覃开展

摘 要 以3.5年生林下套種的牛大力为试验材料，通过对其蔓长、枝数、地径、蔓重、根数、根长、根径及根重等8个性状连续4年的取样测定，对其生长性状等进行了相关、通径和回归分析。简单相关分析结果表明：除枝数与蔓长、地径、根径无显著相关外，其他各性状间均存在显著或极显著的相关性。各性状与根重间均存在极显著的正相关性，其相关性从大到小依次为根长、蔓重、地径、根数、根径、蔓长、枝数；偏相关性结果分析表明：根重与年龄、蔓重、根数、根长、根径存在极显著的正相关，与蔓长存在极显著的负相关，与枝条数存在显著相关，与地径无显著的相关性；通径分析结果表明：各性状对根重的直接作用大小为根径>蔓重>根长>年龄>根数>地径>枝数>蔓长；各性状通过其他性状的间接作用大小依次为蔓长>地径>年龄>根长>蔓重>根数>根径>枝数。通过线性回归分析结果建立了根重与5个性状和生长年龄的回归方程，认为牛大力地上部分和地下部分的生长性状存在辩证的矛盾统一的关系，牛大力的蔓长伸长生长一定程度上对根物质积累不利，而蔓重对根重较为有利，枝条数与根重相关不大，这说明牛大力种植生产中适当的修枝截顶来促进根的物质积累是符合理论基础的。

关键词 牛大力 ；相关分析 ；通径分析 ；线性回归分析

中图分类号 S567.19 文献标识码 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2018.06.006

The Correlation， Path and Linear Regression Analysis of

Major Growth Traits of Millettia speciosa Champ

TANG Guoqiang LUO Xiao'e MENG Lanyang DENG Liming QIN Kaizhan

（Nanning Institute of Forestry Sciences， Nanning， Guangxi 530107）

Abstract The vine length， branch number， rhizome diameter， vine weight， root number， root length， root diameter and root weight of Millettia speciosa Champ at 3.5 years old intercropped in the forest plantations were determined for 4 years in rows to conduct a correlation， path and linear regression analysis of the major growth traits of Millettia speciosa Champ. The simple correlation analysis showed that there were significant or very significant relationships among the all the growth traits， except that the branch numbers were not significantly correlated with root diameter， rhizome diameter or vine length. The root weight was significantly positively correlated with other growth traits in the order of root length>vine weight>rhizome diameter>root number>root diameter>vine length>branch number. The partial correlation analysis showed that the root weight was highly significantly positively correlated with the growth years， vine weight， root number， root length and root diameter， highly significantly negatively with vine length， significantly with the branch number but not significantly with the rhizome diameter. The path analysis showed that the direct effect of each trait on the root weight was in the order of the root diameter>vine weight>root length>growth years>root number>rhizome diameter>branch number>vine length. The indirect effect of each trait on root weight was in the order of the vine length>rhizome diameter>growth years>root length>vine weight>root number>root diameter>branch number. Linear regression analysis was made to establish a regression equation of root weight with 5 growth traits and growth age. It was believed that the growth of M. speciosa Champ had a contradictory relationship between the aboveground and the underground. The vigorous elongation growth of M. speciosa Champ was unfavorable for the accumulation of root dry matter， but vine weight was favorable for root weight， and the number of branches had little correlation with root weight. This showed that an appropriate pruning and tipping could promote the accumulation of root dry matter.

Key words Millettia speciosa Champ ； correlation analysis ； path analysis ； linear regression analysis

牛大力（Millettia speciosa Champ.）又叫美丽崖豆藤，别名牛大力藤、大力牛、山莲藕等，属于豆科（Leguminosae）崖豆藤属（MillettiaWight et Arn.）植物[1]，以根入药，素有南方高丽参之称，作为一种药食同源植物在两广及海南地区被广泛种植[2]。其主要营养成分有糖类、蛋白质等；其主要化学成分有生物碱、香豆素和牛大力多糖[3]。牛大力具有清热止咳、补肺滋肾、舒筋活络、提高免疫力、抗炎、抗氧化和清除自由基及抗疲劳的作用[4]。目前，野生牛大力资源已濒临枯竭，医药原料和食用需求较大，存在供不应求的现象，市场价格不断攀升，导致牛大力的人工种植面积逐渐扩大。

目前，国内外对牛大力的研究主要集中在种苗繁育[5-9]、种植技术[10-11]、化学成分及药理活性[4，9，11-16]等方面，有关牛大力生长性状间的关系研究鲜见报道，牛大力药食用部分以根为主，而牛大力根生长受到各种因素的影响。笔者以广西国内常种植的7个种源的牛大力进行栽培试验，通过连续4年观察测定牛大力的各性状，并分析各性状及生长年龄间的相互关系，掌握主要指标的影响因子，了解牛大力不同性状之间的关系，旨在探讨影响牛大力根生长的重要外在性状和因素，促进牛大力良种选育手段和栽培技术的改进，为加快牛大力的品质改良提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

以在南宁市林科所马尾松种子园内林下套种的3.5年生的7个牛大力种源为试材，这7个牛大力种源收集地分别是广西上林、隆安县、大新县、浦北县、钦南区、钦廉林场、玉林市。马尾松种子园为27年生，株行距8 m×8 m，面积1.33 hm2。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

该种源试验采用随机区组设计，4次重复，株行距为0.8 m×1.0 m。每株施放基肥0.75 kg，其中熟鸡粪0.5 kg、过磷酸钙0.1 kg、复合肥（N-P2O5-K2O 15-15-15，总养分≥45%）0.15 kg；2014年6～7月份完成种植；2014年7月、11月份各铲草抚育1次，11月份每株开小沟施放复合肥0.1 kg；12月份调查保存率为95%。2015年春季完成竹子搭架，并开沟完成施肥1次，施放熟鸡粪1.5 kg、复合肥0.15 kg，全年完成铲草抚育2次。2016年4月份开沟施肥完成每株施放复合肥0.15 kg 1次；全年铲草抚育2次，喷药防治病虫害2次。2017年5 月份开施肥沟完成每株施放钾肥（氯化钾≥60%）0.15 kg 1次；全年铲草抚育3次，喷药防治病虫害2次。

1.2.2 项目测定

试验于2014～2017年每年12月，连续4 a在南宁市林科所林下套种的牛大力种源试验区每个重复各个小区中随机选取6株，测定其枝数、蔓长、蔓重、地径、根数、根长、根径及根重等8个生长指标。枝数：离地面5 cm以内的分枝数；蔓长：牛大力地上部分基部从离地面开始拉直到最长的枝条顶端的长度；蔓重：牛大力地上部分的总重量；地径：单株牛大力最大分枝条靠近地表面处的直径；根数：地下部分离地面5 cm以内的根条数量；根长：以地下部分最长根的长度测量为准；根径：以地下部分最粗根的最粗部分的直径为准；根重：牛大力地下部分的总重量。

1.2.3 数据分析

采用SPSS 23和Microsoft office Excel 2007等分析软件，对每年测定的牛大力的各性状指标及其生长年龄进行相关[17]、偏相关[17]、通径[18-19]和回归分析[19]。探讨各性状间相关性和对根重的影响程度并建立线性回归分析模型。

2 结果与分析

2.1 牛大力各性状之间及其与生长年龄的相关性分析

表1结果表明：蔓重、根数、最大根长、根重与各性状間均存在极显著的正相关；除枝条数外的其他7个性状两两间均存在极显著的正相关；枝数与蔓长、地径、根径相关性均不显著；根重与其他各性状均存在极显著的正相关关系，其相关性从大到小为根长、蔓重、地径、根数、根径、蔓长、枝数；根重与地上部分的蔓重、地径的相关性较突出，这表明通过蔓重和地径进行牛大力主要药用部位根重的判断和初选是可行的。枝条数与年份、地径、根径存在微弱的负相关关系，表明枝条数过多会影响地径和根径的生长，这可能是因为枝条数过多消耗过多的养分的缘故。

简单相关分析计算两变量间的相关系数， 可以分析两变量线性相关的程度。但因其他变量的影响，使相关系数不能真正反映所讨论的两变量的相关程度。通过偏相关分析，可以同时消除其余要素影响后的相关性。表2的偏相关分析结果表明：枝条数与年龄、地径，根重与蔓长，根径与地经、蔓重、根数、根长均存在极显著的负相关；根重与年份、蔓重、根数、根长、根径，根径与年份、蔓长，根长与蔓长、地径，根数与枝数、蔓长，蔓重与枝数、地径，地径与蔓长，蔓长与年龄均存在极显著的相关性；年龄与地径，根重与枝数存在显著相关性；根重与地径，根径与枝数，根长与年龄、枝数、蔓重、根数，根数与年份、地径、蔓重，蔓重与年份、蔓长，蔓长与枝数相关性均不显著。以上结果说明，在消除其他因素的影响下，枝条数过多不利于根的物质积累，蔓重、根数、根长、根径及生长年龄对根重的影响较大，因此通过追肥、抚育等技术促进地上部分的生长在一定程度上也会促进根的生长。

2.2 牛大力各性状之间及其生长年龄的通径分析

由表3可知，8个自变量对单株根重的直接影响中，根径的直接作用最大，各性状对根重的直接通径系数大小顺序为，根径>蔓重>根长>年龄>根数>地径>枝数>蔓长；各性状通过其他性状的间接通径系数总和大小依次为，蔓长>地径>年龄>根长>蔓重>根数>根径>枝条数。其中，蔓长对根重的直接通径系数为负值，表明蔓长对根重的作用为负向效应，但蔓长通过其他7个性状及生长年龄对牛大力根重的间接作用均为正值，最大是通过年龄对根重的影响（间接系数为0.194），其次为根长，这表明蔓长直接作用根重为负向效应，但是其通过其他变量间接对根重影响存在较大的正向效应。各性状及年龄通过蔓长对根重的影响均为负向效应，这表明在牛大力种植的过程中，蔓长通过促进蔓重、根长、根径的生长等间接促进根的生长，但蔓的过度生长会直接影响根的生长，因此在实际生产中适当的控制蔓的伸长生长对根的生长是有促进作用的。同时除根径外，蔓重对根重的直接影响较大，通径系数达0.286，这表明地上部分的物质积累直接影响到地下部分的生长。除枝条数外，其他各性状通过年龄对根重的间接影响均为正向效应。年龄通过除枝数、蔓长外的其他性状对根重的间接影响也均为正向效应。这表明枝数不随年龄的增加而增加，反而会有枯死减小，而其余各性状均随年龄增加而增加。

2.3 变量筛选及回归方程建立

通过共线性统计分析，无符合多重共线性的性状排除，方差膨胀因子VIF<10，容差>0.1（表4），说明这8个自变量之间无严重的多重共线性，基本相互独立。利用这8个性状为自变量，根重为因变量，逐步回归筛选变量，进行多元线性回归分析，由表5模型方差分析结果表明，模型2和模型1均符合统计意义，表明模型1和模型2均有一定的预测价值。表6显示所拟合的模型1和模型2的决定系数，可见总的决定系数下降幅度不大，说明被剔除的自变量可以不被选入模型中。经过逐步回归法筛选，8个自变量中有6项指标对产量的贡献达到极显著水平，枝条数和根径指标的作用均不显著，由表4列出了逐步回归法选出模型2的自变量与系数。通过线性回归分析得出根重的线性回归方程式如下：

根重=98.890×年龄-0.492×蔓长+0.135×蔓重+29.376×根数+3.380×根长+192.822×根径-499.435（n=672，R=0.851，F=291.904，Pr<0.000 1）。

方程模型的决定系数R2=0.725，检验统计量F=291.904，达到极显著水平，说明模型的精确度较高，72.5%牛大力根重变异是被枝数、蔓长、地径、蔓重、根数、根长、根径、生长年龄影响的结果，由表4和回归方程式可知：牛大力生长年龄、蔓長、蔓重、根数、根长、根径对牛大力根重有极显著的影响。由方程中的回归系数表明，6个牛大力生长性状和影响因子对根重增产效应大小顺序为：根径>年龄>根数>根长>蔓重>蔓长，其中根径作用最大，蔓长作用最小。由于方程中的偏回归系数受单位的干扰，要比较各自变量对因变量根作用的大小，需要用标准化回归系数。由表4可以看出，标准化回归系数大小顺序为：蔓重>根重=根长>年龄>根数>蔓长。说明蔓重、根重根长、年龄、根数对于增加牛大力根重的效应依次减小。而蔓长对牛大力根重起到了负向作用，说明在生产过程中通过修剪、激素处理减缓牛大力的蔓伸长生长在一定程度上有利于地下部分根茎的生长，这与牛大力种植户经常修剪控高和限制徒长的栽培管理模式是符合的。但是蔓长的生长在一定程度上会影响蔓重，牛大力地上部分的物质积累又直接影响到地下部分根重的累计，这说明牛大力生长的过程，地上部分和地下部分符合相对统一但又相互矛盾的辩证关系。

3 讨论

试验分析结果表明，牛大力各性状间既存在相互影响，又存在相互制约的关系。关于牛大力各性状间的相关性目前未见有相关报道，但关于其他一些经济作物的性状间的相互关系国内外已有不少报道，如，傅玉凡等[20]通过研究紫肉甘薯花色苷含量的变化规律及其与主要经济性状的相关性表明花色苷积累与干物质积累存在竞争关系，花色苷含量的这些变化与主要经济性状有不同的相关关系。张光海等[21]通过探索马铃薯块茎相关性状间的动态发育规律并分析其相关性，结果表明微型薯数与匍匐茎长呈显著或极显著正相关，与一级匍匐茎数呈极显著正相关；单株产量与一级匍匐茎数呈极显著正相关。王丽等[22]人对云南昭通彝良县7个不同产区栽培的乌天麻箭麻的9个农艺性状的相关性研究表明，昭通天麻单个块茎鲜重与块茎长、块茎宽、块茎厚呈极显著正相关。本研究通过牛大力各性状的简单相关分析结果表明，各性状与根重均存在极显著的正相关性，其相关性从大到小为最大根长、蔓重、地径、根数、根径、蔓长、枝数；偏相关分析结果表明：根重与年龄、蔓重、根数、根长、根径存在极显著的正相关，与蔓长存在极显著的负相关，与枝条数存在显著相关，与地径无显著的相关性；说明各性状通过相互影响从而相互作用和制约。通径分析结果表明，蔓长对根重的直接作用为显著的负向作用；通过线性回归分析得出根重的线性回归方程式为：根重=98.890×年龄-0.492×蔓长+0.135×蔓重+29.376×根数+3.380×根长+192.822×根径-499.435，方程中蔓长系数为负值，与偏相关、统计分析结果一致，表明牛大力蔓生长过长对根生长不利，这可能与蔓的伸长生长消耗过量的营养物质有关。而蔓重是牛大力地上部分物质积累的全部，植物的物质积累主要通过光合作用来实现，蔓重一定程度上代表光合能力。因此，牛大力种植管理中，既要限制或减少牛大力枝条的徒长，又要让其枝繁叶茂提高其光合作用，促进物质积累。

偏相关分析表明：根重与枝条数、地径相关性较小，特别是与根径无显著的相关性；通径分析显示枝条数、地径对根径的直接作用系数均较小，枝条数通过其他性状对根重间接作用的总和也较小，但地径通过其他性状对根重间接作用较大，仅次于蔓长。因此牛大力种植管理过程中应适当的梳枝整形限制其过度徒长。

参考文献

[1] 中国科学院中国植物志编辑委员会. 中国植物志第40卷[M]. 北京：科学出版社，1994：162.

[2] 赵震宇，刘平怀，马莎莎，等. 药食同源植物牛大力的研究进展[J]. 食品科学，2017，38（9）：293-306.

[3] 陈 晨，刘平怀，罗 宁，等. 牛大力食用研究概况[J]. 食品研究与开发，2016，37（14）：168-172.

[4] 钟霞军，涂冬萍，王柳萍. 牛大力的化学成分及药理作用研究进展[J]. 广西中医药大学学报，2015，18（03）：73-75.

[5] 段左俊，曾祥全，陈飞飞，等.牛大力的种子发芽试验研究[J]. 热带林业，2014，42（01）：18-22+10.

[6] 李冬萍. 中药材牛大力离体培养与繁育的研究[D]. 南宁：广西大学，2013.

[7] 韦 莹，马小军，董青松，等. 牛大力离体培养与植株再生条件的优化[J]. 湖北农业科学，2012，51（23）：5 499-5 502.

[8] 姚绍嫦，白隆华. 牛大力种子萌发特性研究[J]. 种子，2012，31（08）：36-38.

[9] 黄秋银，胡东南，陈述富，等. 牛大力种子发芽研究[J]. 安徽农业科学，2009，37（34）：16 845-16 846.

[10] 张茂源，胡丽萍. 牛大力林下种植技术[J]. 福建农业科技，2015（02）：59-60.

[11] 黄 浩，翟勇进，白隆华，等. 牛大力高产栽培关键技术[J]. 热带农业科技，2016，39（4）：32-35.

[12] 王祝年，赖富丽，王茂媛，等. 牛大力根的化学成分研究[J]. 热带作物学报，2011，32（12）：2 378-2 380.

[13] 赖富丽，王祝年，王建荣，等. 牛大力藤叶脂溶性成分的GC-MS分析[J]. 热带作物学报，2009，30（05）：714-717.

[14] 宗鑫凯，赖富丽，王祝年，等. 牛大力化学成分研究[J]. 中药材，2009，32（4）：520-521.

[15] 王春华，王 英，王国才，等. 牛大力的化学成分研究[J]. 中草药，2008（7）：972-975.

[16] 郑元升. 牛大力多糖的提取及其药理活性研究[D]. 广州：暨南大学，2009.

[17] 盖均镒. SPSS统计分析基础教程[M]. 北京：高等教育出版社，2011，11：327-340.

[18] 杜家菊，陈志伟. 使用SPSS线性回归实现通径分析的方法[J]. 生物学通报，2010，45（02）：4-6.

[19] 陈荣江，朱永娥，孙长法. 多元线性回归与相关分析在棉种SGK791高产栽培研究中的应用[J]. 安徽农业科学，2007（27）：8 469-8 471.

[20] 傅玉凡，陈 敏，叶小利，等. 紫肉甘薯花色苷含量的变化规律及其与主要经济性状的相关分析[J]. 中国农业科学，2007（10）：2 185-2 192.

[21] 张光海，张贵合，郭华春. 雾培马铃薯块茎建成相關性状的观察[J]. 中国农学通报，2016，32（9）：100-105.

[22] 王 丽，马聪吉，刘大会，等. 昭通天麻地下块茎产量与主要农艺性状的相关及通径分析[J]. 中国中药杂志，2017，42（4）：644-648.