利用灰色关联度分析绿豆农艺性状对其产量的影响

朱慧珺，赵雪英，闫虎斌，张耀文

（山西省农业科学院作物科学研究所，太原030031）

摘要：为达到绿豆高产、优质、高效育种目的，采用灰色关联度分析法对10 个绿豆品种的9 个主要农艺性状和产量进行了分析。结果表明绿豆不同农艺性状与产量的关联度由高到低依次为：单株荚数＞百粒重＞主茎节数＞株高＞荚粒数＞生育期＞开花期＞主茎分枝＞荚长。单株荚数对绿豆产量影响最大，其次为百粒重，荚长对产量的影响最小。在高产绿豆新品种的选育中，应首先注重单株荚数和百粒重，然后再考虑其他性状。

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关键词 ：绿豆；性状；灰色关联度分析

中图分类号：S522 文献标志码：A 论文编号：cjas15010026

基金项目：国家食用豆现代产业技术体系项目(CARS-09-G11)；国家科技支撑计划“杂豆高效生产关键技术研究与示范”(2014BAD07B05)；山西省科技攻关项目“芽菜用绿豆新品种选育”(20130311007-3)。

第一作者简介：朱慧珺，女，1983 年出生，山西太原人，助理研究员，本科，研究方向：食用豆育种与栽培。通信地址：030031 山西省太原市小店区龙城大街81号山西省农科院作物科学研究所，Tel：0351-7115371，E-mail：zhuzhu2005024@163.com。

通讯作者：张耀文，男，1964 年出生，山西襄汾人，研究员，学士，研究方向：食用豆育种及栽培。通信地址：030031 山西省太原市小店区龙城大街81号山西省农科院作物科学研究所，Tel：0351-7639372，E-mail：zyw8118571@126.com。

收稿日期：2015-01-19，修回日期：2015-02-25。

0 引言

绿豆(Vigna radiata L.)，属豆科菜豆族豇豆属植物中一个栽培种，又名录豆、文豆、植豆[1]。其营养价值高，富含蛋白质、淀粉、脂肪、微量元素、维生素等营养物质，且具有较高的药用价值，在中国食用豆类作物中发挥重要的作用[2]。中国作为绿豆的起源地之一，栽培历史悠久且资源类型繁多，产量和出口量均居世界首位。山西更以其独特的地理及气候条件成为小杂粮王国，绿豆年产量达7 万t 左右，位居中国绿豆产量的前列[3]。近年来，随着产业结构的调整及人们生活水平的提高，对绿豆育种的要求也不断提高，因此培育出高产、优质、多抗、高效的绿豆品种成了育种家的首要任务[4]。目前，在育种工作中，通过杂交试验和栽培试验盲目的选育品种，无形中增大了工作量，如果能够根据品种间不同优势性状的互补来进行组合选育，将会大大减少工作量，同时也为科学育种提供了依据。灰色系统理论是邓聚龙教授于20世纪80年代提出的，该方法能够在多个性状的综合性定量分析基础上，克服单项比较分析和模糊综合评判的弊端，有较强的可比性、可靠性，在品种鉴定中能找出主要因素，从而全面、公正、客观的揭示事物的本质，克服了以往育种试验中仅由产量方差分析结果选择品种的不足[5-7]。该方法已在玉米[8-10]、棉花[11]、大豆[12-14]、芸豆[15]、菜豆[16]等作物的综合评估方面发挥了重要作用。本研究结合10 个绿豆品种的品比试验调查资料，采用灰色关联分析法，分析产量与各主要农艺性状间的主次关系，从而为明确育种目标、筛选适合品种提供科学的理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料的名称及来源见表1。

1.2 试验设计

试验于2014 年在山西省农业科学院高寒作物研究所毛皂试验基地进行，地处东经113°10´，北纬39°92´，海拔1042 m，无霜期150 天，均温7.3℃，平均日照7.67 h/d。试验地土壤为沙壤土，pH 7.7，肥力状况为：有机质含量1.11%，全氮含量0.76% ，有效磷含量5.6 mg/kg，速效钾含量147 mg/kg。

试验采取随机区组排列，3次重复，小区面积20 m2，8 行区，行距50 cm，株距11~12 cm，小区留苗350 株。全生育期仔细观察，记载各生育期时间，成熟时每小区随机定点连续取10 株，风干后考种，考察株高、主茎节数、主茎分枝、单株荚数、荚粒数、荚长、百粒重、产量8项主要指标。

1.3 分析方法

采用灰色系统理论中的关联度分析法。

根据灰色系统理论的要求，将10 个绿豆品种的10个性状作为一个灰色系统，每一个供试材料视为该系统的一个变量，设定产量为母序列{X0}，其余性状指标为比较序列{X}i ，i=1,2,…,9。

其中， X0 =[X0(1),X0(2),X0(3),...,X0(k)] ，Xi =[X ] i(1),Xi(2),Xi(3)...Xi(n) ，k 为参试品种个数，n 为性状个数。各参试材料农艺性状的平均值列于表1。

原始数据转换，由于系统中各因数的量纲不一致，需对原始数据进行消除量纲的标准化转换。采用式(1)进行转换。

式中X ´ij 为标准化结果，Xi 为原始数据，Xj 为同一农艺性状平均值，Sj 为同一农艺性状标准差。

关联系数及关联度的计算，得到标准化后的母序列{X0}与比较序列{X}i ，则由式(2)可以计算出在时刻k 点的关联系数。

式中，Δi(k)=| X | o(k)-Xi(k) 为母序列与子序列在k点的绝对差值，Δmin 和Δmax 为所有比较序列在各个时刻的最小绝对差值和最大绝对差值。ρ为分辨系数，其目的是为了消弱最大绝对差值太大引起的失真，提高关联系数之间的差异显著性，取值范围[0，1]，此处取ρ＝0.5。

由于关联系数Li(k) 数目过多不便于比较，因此根据式(3)计算各性状的加权关联度ri。

2 结果与分析

2.1 数据无量纲化处理

由于各性状量纲不一致，因此对原始数据（表2）进行无量纲化处理，本研究采用数据标准化处理，处理结果见表3。

2.2 产量与各性状间的绝对差值

根据表3 数据求得产量与各性状间的绝对差值见表4。

2.3 关联系数及关联度

由表4 可知，Δmin =0.0044 和Δmax =2.2098，将Δmin和Δmax 的值代人式(2)，并取系数ρ＝0.5，得出各主要性状与产量的关联系数（表5）。由于关联系数只能反映出2 个被比较序列在某一时刻的紧密程度，而关联度则为2 个比较序列在各个时刻的关联系数的平均值。因此，将求得的关联系数值代入式(3)得出产量与其他主要性状间的关联度。关联度及排序结果见表6。

由表6 可知，各性状对产量的关联度大小依次为单株荚数(0.6728) ＞ 百粒重(0.6492) ＞ 主茎节数（0.6369）＞株高(0.6341)＞荚粒数(0.6095)＞生育期(0.6028)＞开花期(0.5913)＞主茎分枝(0.5611)＞荚长(0.5245)。由灰色关联度分析原理可知，关联度大的序列与参考序列的关系密切，而关联度小的序列与参考序列的关系疏远。因此，对绿豆产量影响最大的农艺性状为单株荚数，其次为百粒重、主茎节数、株高及荚粒数，而主茎分枝数及荚长对产量的影响较小。

3 结论

通过灰色关联度分析，揭示了绿豆产量与农艺性状间的关系。在9 个主要农艺性状中，单株荚数与产量的关联度最高，达到0.6728，说明单株荚数是影响绿豆产量的最重要的因素，其次是百粒重、主茎节数、株高和荚粒数。通常百粒重越大，植株籽粒越大，产量也越高，相应的商品性也就越好，而主茎节数则影响豆荚的数量，节数越多，结荚就越多，产量也就越高，其次株高越高，主茎叶片便能更充分地利用光能进行光合作用及产物积累，在空间效应上具有优势。因此，要想获得较高的产量，单株荚数多的植株是首要的选择，同时高百粒重、较高的主茎节数和株高成为提高绿豆产量的有效途径。此外，由关联度排位可见，生育期和开花期紧随荚粒数等苗体性状之后，说明植株生长期是育种的重要环节，要想达到植株高产，必须要一个健康的生长过程，通过每一个过程的逐渐积累而达到高产目的。因此，结合日常育种实践，应在考虑影响产量的主要因子的同时兼顾各性状的协调发展，最大限度的发挥各因素的增产潜力。

4 讨论

本研究结果与闫锋[17]在黑龙江做的试验相比，关联度排在前2 位的一致，均为单株荚数和百粒重。本试验还增加了生长期指标，如生育期、开花期，并得出成长期对产量的影响比荚长要高。但因试验条件有限，选取的材料多为丰产稳产性好的品种，数据差异不明显，在下一步研究中应扩大材料群体范围，且仅对影响绿豆产量较大的9 个主要农艺性状进行了研究，影响绿豆综合表现的性状还有很多，诸如抗逆性、抗病性、稳产性、籽粒品质等性状还未作分析。绿豆作为医食同源作物，其药用价值和保健功效日渐被人们重视，因此品质性状将会作为绿豆的一种重要性状被提上育种日程。此外，本研究只对各农艺性状与产量的关系进行了研究，没有研究各性状之间相关关系，而研究性状间的相关性也同样具有重要意义，因此有待于进一步研究。

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