应用加权改进的灰色关联度分析法进行新疆花生引种筛选

陈晋瑞，张磊磊，杜珊珊，库尔班·牙生，洪 梅

（新疆巴音郭楞蒙古自治州农业科学研究院，新疆库尔勒 841000）

0 引言

花生是中国的主要油料作物，同时也是重要的经济作物，花生的丰产、稳产对于保障中国食用油脂安全、保障农民的种植收入具有重要意义[1]。在新疆，花生收获季节气候条件干燥、少雨，不易滋生黄曲霉毒素，花生种植具有天然生产优势；在新疆，花生单产水平位居西部五省区第一，远高于全国单产平均水平，花生种植具有巨大的潜质；在新疆，面对农业供给侧结构性改革，棉花面积的大规模调减，花生是极其重要的补充种植作物种类，花生种植具有不可限量的发展前景。但就目前新疆花生而言，花生种植已有100 多年的历史，但到目前为止，新疆没有培育出一个本地的自育品种，这大大影响了花生产业的发展，影响了花生的规模化种植，影响了新疆农业产业结构调整。品种既是高产的基础，又是增产的关键[2]。因此，在现阶段下，以“引种促育种”是新疆花生产业发展的必经之路，而在开展花生引种筛选则是首要工作。

灰色关联度分析由于所需样本量数据较少，又能简单揭示出2个系统或者2个因素发展变化关系之间的度量和比较，被广泛地应用到农业作物引种筛选应用中来。李鹏发等[3]通过对17个引种花生品种（系）的11 个农艺性状运用灰色系统理论关联度分析方法进行花生品种（系）筛选，按照等权关联度和加权关联度进行分析，认为‘0215A’、‘豫花9327’、‘HZ-224’、‘潍花8 号’、‘开农37’综合性状优良，适合在新疆进行推广种植；牛海龙等[4]运用加权灰色关联度分析方法，对吉林省12个引进花生品种和1个对照品种9个主要农艺性状进行分析，筛选出‘淮花8号’、‘花育23’、‘801’、‘山花7号’、‘花育28’、‘阜花11’，认为其品种综合性状优良，适宜在吉林省推广种植；宁东贤等[5]运用宁慧云等[6]在玉米品种穗部性状与产量的灰关联评价研究方法按照加权关联度模型评价12 个参试花生品种的综合表现，选择‘汾花3号’、‘鲁花13号’、‘晋花6号’、‘天府3号’作为花生新品种的引种栽培品种。

综上所述，越来越多的学者[3-15]选择灰色关联度分析这一便捷、科学的计量方法用于花生品种的筛选，且不单单局限于等权关联度的分析。因为，花生表现出的农艺性状对花生产量均有明显的促进作用，然而作用大小却并非等同。

因此，笔者尝试对灰色关联度分析中权重的选择进行改良，不参照李鹏发等[3]和牛海龙等[4]按照育种目标和育种实践经验进行人为的进行权重确定，也不按照宁东贤等[5]、宁慧云等[6]建立复杂的相关分析进行权重的确定，应用加权改进的灰色关联度分析方法进行新疆花生引种筛选，以期通过比较科学的办法进行权重的确定，筛选出目前适合新疆大规模种植、推广的花生品种，为下一步“引种促育种”而努力。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

研究田间试验于2017年4月在新疆巴州农业科学研究院试验地（新疆库尔勒市）、巴州和硕县花生试验地进行；室内试验于2017年11月在新疆巴州农业科学研究院考种室（新疆库尔勒市）进行。

1.2 试验材料

笔者从山东、河南、河北等花生主产区引进花生品种18 个，在新疆巴州农业科学研究院（新疆库尔勒市）、巴州和硕县花生试验地进行引种种植。花生种植选择沙壤土或壤土，土层深厚，耕作层25～30 cm，前茬为禾本科作物和棉花等，采用随机区组排列，重复3次，地膜覆盖，膜下滴灌。小区行长10 m，宽3.2 m，株距13.9 cm，一膜4 行，每个品种2 个膜。试验采取穴播，每穴2粒，小区总穴数为576穴。

1.3 调查项目与方法

试验按照《农作物种质资源描述规范》进行主要农艺性状调查和考种工作。分别记录主茎高(cm)、侧枝长(cm)、总分枝数（个）、结果枝数（个）、饱果率(%)、百果重(g)、百仁重(g)、千克果数（个）、千克仁数（个）、出仁率(%)，对以上10 个农艺性状指标做统计分析。因产量会由于自然条件或者收获中出现的人为因素造成变化，且本试验试图筛选综合性状优良的品种，故不将花生产量作为指标进行统计分析。

1.4 分析方法

根据加权灰色关联度分析法，选择品种性状表现最优值（即各农艺性状表现最大值，其中千克果数、千克仁数取最小值）作为“理想值”，构建一个参考品种X0，然后用所选择的参考品种X0分别与18个引进花生品种（参试品种Xn，n=1,2,3,...,18）进行分析，计算各参试品种Xn(n=1,2,3,...,18)与参考品种X0之间的关联度。关联度越大，说明参试品种Xn(n=1,2,3,...,18)的综合性状更为优良，关联度越小，说明参试品种Xn(n=1,2,3...18)综合性状相对较差。

1.5 数据处理

根据加权灰色关联度分析方法，数据统计、处理在Excel 2003中计算完成。

2 结果与分析

2.1 构建参考品种与参试品种

取18 个引进花生品种农艺性状“理想值”构建参考品种X0，取18个引进花生品种农艺性状分别构建参试品种。依次为‘9301’(X1)、‘DF06’(X2)、‘海花1 号’(X3)、‘花育22’(X4)、‘花育25’(X5)、‘花育33’(X6)、‘花育36’(X7)、‘花育71’(X8)、‘冀花13’(X9)、‘冀花18’(X10)、‘冀花19’(X11)、‘冀花5’(X12)、‘冀花8’(X13)、‘鲁花11’(X14)、‘鲁花12’(X15)、‘鲁花14’(X16)、‘山花9 号’(X17)、‘小白沙’(X18)。参考品种X0和各参试品种Xn(n=1,2,3,...,18)主要农艺性状表现值见表1。

2.2 无量纲化处理

为了便于分析，需要消除各单位（量纲）不统一的情况，将其转化为可以比较的序列。此处采用初值法，即参考品种X0和各参试品种Xn(n=1,2,3,...,18)主要农艺性状表现值分别比上参考品种X0对应数值，无量纲化处理情况见表2。

2.3 求差序列及绝对最大、最小差值

表1 参考品种与18个引进花生品种农艺性状表现

表2 主要农艺性状表现值无量纲化处理

首先根据公式(1)计算各参试品种Xn(n=1,2,3...18)与参考品种X0的绝对差值，计算结果见表3。然后根据公式(2)～(3)，计算出绝对最大值Δ max=0.7298，绝对最小值Δ min=0.0000。

2.4 计算关联系数

其中，ρ为分辨系数，ρ的取值范围为(0,1)，本研究取ρ=0.5，k=1,2,3,...,m；i=1,2,3,...,n。计算所得的各参试品种Xn(n=1,2,3,...,18)与参考品种X0的关联系数，见表4。

2.5 赋权重，计算加权关联系数值

权重值按照文献法进行筛选，以2014—2019年间学者公开已发表[3-5,16-22]的论文数据中农艺性状与产量的相关性为依据，运用加权平均的方法确定各农艺性状指标的权重值，研究覆盖了东北四省、河南、河北、山西、新疆的研究成果，时间跨度为近5 年，所综合分析的权重更具有说服力，也相对更加科学。具体10个农艺性状对产量影响的关联系数及权重见表5。

套用公式(5)中，便得到各参试品种Xn(n=1,2,3,...,18)与参考品种X0的加权关联系数值。

2.6 关联度排序

对关联度的大小进行排序，数值越接近1的，表明关联程度越大，反之则越小。18个参试品种与参考品种的关联度及排序情况见表6。

3 讨论

（1）应用加权改进的灰色关联度分析方法对引进的18个花生品种引种筛选，综合性状排名依次为：‘鲁花11’＞‘花育33’＞‘花育36’＞‘冀花5’＞‘花育22’＞‘花育71’＞‘鲁花14’＞‘冀花8’＞‘花育25’＞‘9301’＞‘鲁花12’＞‘海花1 号’＞‘山花9 号’＞‘小白沙’＞‘冀花19’＞‘冀花18’＞‘冀花13’。一般认为，0≤r≤0.35，关联度为弱；0.35＜r≤0.65，关联度为中；0.65＜r≤0.85，关联度较强；0.65＜r＜1，关联度极强[23-24]。从筛选结果看，排名前9 位的花生品种综合性状均在0.65 以上，综合性状表现优良。作为花生主产区的山东，有7个品种上榜，分别占据第1、第2、第3、第5、第6、第7、第9，其中引进的花育系列5个品种全部上榜，这9个品种适合在新疆大规模进行种植和推广。

（2）运用加权灰色关联度分析能够更加科学、全面地反映花生农艺性状的表现，克服了传统依靠单产数量决定作物好坏的弊端、不足。研究综合了近5 年农艺性状与产量的相关性为依据的研究成果，按照关联系数的强弱筛选权重指标，相对于凭经验育种目标确定而言，更具有说服力，也更加科学；相对于复杂相关性分析确定权重，其又简化了计算步骤，方法更加简便、可操作。但是，就每个农艺性状而言，其相对于产量的影响效果如何，农艺性状之间相互作用程度，目前并没有一个科学的定论。因此，在今后的研究中仍需要分别考虑农艺性状作用的发挥情况，进而改善权重的赋值，切实使研究结论更加科学。

表3 18个参试品种与参考品种的绝对差值

表4 18个参试品种与参考品种的关联系数

表5 10个农艺性状对产量影响的关联系数及权重

表6 18个参试品种与参考品种的关联度及排序

（3）通过综合各农艺性状的关联程度可以看出，结果枝数、主茎高、侧枝长、百果重、百仁重、出仁率、饱果率、千克仁重关联系数均大于0.65。可见，花生的理想引进品种应该为株高适中、侧枝适中、结果值较多、果实（果仁）个大饱满等突出特点。在新疆引种、育种、栽培过程中，既要充分考虑品种的丰产性，又要考虑品种的稳产性[25]，应更多地关注结果枝数、主茎高、侧枝长、百果重、百仁重、出仁率、饱果率、千克仁重的综合农艺性状对产量的影响，突出重点进行选择，综合考虑以上农艺性状之间的相关性和协调性，进而指导花生的引种、育种、栽培工作。

4 结论

运用加权改进的灰色关联度分析，能够较为科学、全面地反映花生的综合性状，对于指导花生引种、育种、栽培工作具有重要指导意义。通过研究，‘鲁花11’、‘花育33’、‘花育36’、‘冀花5’、‘花育22’、‘花育71’、‘鲁花14’、‘冀花8’、‘花育25’关联度系数大于0.65，综合性状表现优良，更加适合新疆区域的大规模种植和推广。在引种、育种、栽培工作过程中，应更多地关注结果枝数、主茎高、侧枝长、百果重、百仁重、出仁率、饱果率、千克仁重的综合农艺性状，突出重点进行选择。