南疆孜然地方品种的产量因子和聚类分析

赵 扮　胡守林

(塔里木大学植物科学学院，新疆 阿拉尔 843300)



南疆孜然地方品种的产量因子和聚类分析

赵 扮胡守林*

(塔里木大学植物科学学院，新疆 阿拉尔 843300)

摘要对南疆地区的14个孜然地方品种的9个农艺性状进行因子分析和聚类分析，结果显示：前三个公因子体的累积贡献率达到88. 95%，主要反映了产量-结实因子、干物质因子和粒重因子等孜然品种的主要特征。根据农艺性状相似度将14个孜然品种分为四类，第一类：品种(1，14)第二类：品种(2，11，12)，第三类：品种(3，6，13，9，7，8，4，5)，第四类：品种10。其中第一类品种1与品种14合表现最好，适宜在南疆种植。同时对孜然品种的选育做出了讨论。

关键词地方品种；孜然；因子分析；聚类分析

孜然，又名孜然芹、香旱芹、安息茴香，属于伞形科,孜然芹属。孜然是植物的干燥成熟果实。1～2年生草本植物，生育期90 d，在甘肃 内蒙古也有种植[1-4]。孜然适应性较强耐旱怕涝，对土壤要求不严，一般应选择通透性、排水性良好的沙壤土种植较好，具有生育期短、植株矮小、根系分布浅、抗旱耐瘠薄的特点[5-6]。孜然气味芳香而浓烈，口感独特，是除胡椒以外世界第二大调味品。为新疆名特小吃烤羊肉的主要调味品，具有去腥、解腻、行气、暖胃健脾、 提神、驱风散寒利水逐水、散结水肿等功效[7-10]。

孜然在新疆已有千余年的种植历史。但生产上优良的孜然品种较少, 品种混杂,种性退化,产量低且不稳定, 极大地制约了孜然产量和品质的提高。孜然在新疆各地种植水平差异较大，优良品种与高产栽培技术应用范围不广[11-12]。安排田间栽培过程中茬口以及确定合理群体密度由品种植物学性状决定[13]。因此在种植时应考虑不同品种间的生育期的长短。在南疆孜然一般与棉花间作。孜然种子发芽适宜地温较棉花低，为节本省工一般与棉花同时播种。南疆一般在3月底4月初播种。

前人对孜然已经开展了较多的研究，主要在孜然成分的提取和分析方面韩鼎、张应烙等[14-15]，以及孜然生产栽培技术方面。近年来随着科技及生活水平的提高对孜然的作用有了一定的了解，需求量不断地增加。对孜然的研究不仅局限于其成分的作用及提取，还包括对孜然产量构成因素的研究。但运用因子分析法探讨不同产量构成因素对孜然产量的贡献大小的研究尚未见到报导。本研究对南疆地区14个孜然地方品种运用因子分析法对各个产量性状进行归纳，综合、简化，以明确孜然公因子及其相互间的关系，同时还应用聚类分析对14个孜然品种进行聚类，为评价利用孜然种质资源和指导高产孜然品种的培育提供科学依据。研究具有创新性。

1试验材料与方法

试验于2014年在塔里木大学园艺试验站进行，试验地土壤肥力中等并于前一年冬灌。在春灌后犁地前施用适量有机肥。于4月9日播种，同时播种南疆种植的14个地方品种。品种名称及代号见表1。每个品种播种1行，行长3. 5 m，条播，重复3次，随机排列，在生长发育期间不曾灌水与施肥，各孜然品种田间管理措施及栽培技术保持一致。至开花期时选取15个植株每日行观察并记录小花开放数直至花期结束。在7月10日前收获，收获时保持试验植株完整，进行室内考种。测定项目包括：株高、茎粗、干重、分枝数、小花伞数、粒数、败育个数、单株粒重、千粒重等。验所得数据用Excel2013对试验数据进行整理得到各性状平均值，然后对14个孜然品种9个农艺性状平均值用DPS数据处理系统进行因子分析和聚类分析。

表1　品种名称及代号

2试验结果与分析

2.1孜然产量性状的变异情况表

均值可以反映出14个孜然品种各个质量指标的平均水平，极差反映各个品种质量指标的离散程度，而产量构成因素的变异系数则可以反映出品种间的差异。研究结果表明(表2)14个供试孜然品种的单株粒重平均为2. 78 g，极差为2. 88 g，其变异系数最大为28. 03%；分枝数平均65. 88个，极差为66. 50个，变异系数仅次于单株粒重为27. 33%；败育数平均为73. 04个，极差为64. 66个，变异系数较大为26. 81%；小花伞数平均为216. 73个，极差为211. 33个，变异系数为26. 57%；粒数平均为748. 44个，极差为764. 33个，变异系数为26. 38% ；干重平均为2. 20g，极差为1. 77 g，变异系数为26. 36%；茎粗平均为1. 93 mm，极差为0. 55 mm，变异系数为8. 51%；千粒重平均为3.71g极差为0. 88 g，变异系数为7. 97%；株高平均为28. 36 cm，极差为9. 10 cm，其变异系数最小为7. 62%；由此可以得出不同孜然品种产量差异主要是单株粒重、分枝数、败育数、小花伞数、粒数、干重的影响。

表2　孜然产量构成因素的变异分析结果

2.2孜然产量性状在因子中的反映

对14个孜然品种的9个农艺性状计算其相关系数矩阵，然后计算特征根和特征向量，根据特征根的累积贡献率>85%确定保留公因子的数量，然后对特征向量进行方差极大化正交旋转，根据旋转后的因子载荷矩阵分析各因子的特点。因子载荷矩阵经过方差极大正交旋转变换后孜然农艺产量性状在3个主因子中决定程度列于表2。

研究结果表明(表3)前三个公因子的累积贡献率为88. 946 3%。第一公因子主要是由粒数、小花伞数、单株粒重、分枝数四个性状决定的，因此第一公因子可称为产量-结实因子，其中粒数、小花伞数、分枝数和单株产量载荷值最大，并且它们都为正值，说明粒数、小花伞数、分枝数等性状对单株粒重具有较大贡献。第二公因子主要组合指标中干重、株高的因子载荷值较大，因此可称为干物质因子，但在该因子中干重载荷值为负且绝对值高于株高，这表明了株高与干重较大的相互制约关系，茎粗、粒数、分枝数、小花伞粒数、败育数、单株粒重的载荷值也为负值，但其绝对值较小说明株高与这些性状间表现出微弱的矛盾关系。第三公因子中千粒重的贡献率最大，因此第三公因子可被称为粒重因子，其对单株粒重具有一定的促进作用，但小花伞、干重、败育数、粒数载荷值为负，因此这些性状与千粒重具有一定的相互制约关系。

表3　方差极大正交旋转因子载荷阵

续上表

因子1因子2因子3败育数(个)0.3977-0.1314-0.0387单株粒重(g)0.9099-0.12860.2866千粒重(g)0.07370.05220.9955贡献率%64.741113.926110.2791累计贡献率%64.741178.667288.9463

2.3聚类分析

对14个孜然品种的株高、茎粗、干重、分枝数、小花伞树、粒数、败育个数、单株粒重、千粒重进行聚类分析，结果见图1，根据14个样本的9个性状将其分为4类，各类的性状均值见表4。

第一类共有两个品种，品种1和品种14。这类品种在多个性状的均值表现均优于其他三类，但败育数也较大。粒数、单株粒重、千粒重则是构成产量的重要因子，因此在种植上应是最佳的品种选择。第二类共有三个品种，分别是品种2、品种11及品种12，株高的均值比第一类大，千粒重仅次于第一类，说明籽粒的饱满程度较好，但单株产量较低。在选择种植时可以选择。第三类共有八个品种分别是品种3、品种6、品种13、品种9、品种7、品种8、品种4、品种5。株高均值略低于第一类，茎粗、干重、分枝数、小花伞数、粒数、败育数及单株粒重的均值均高于第二类，但千粒重的均值却低于第二类，说明单个果实的质量较小，因此在生产过程中选用第二类还是第三类应根据使用者种植密度大小而定，若在种植面积与种植密度一定时应该选择第三类。第四类仅有品种10，各个性状的均值均小于其他三类，在种植过程中应杜绝或避免使用该品种。由数据表明在生产中选择品种时应选择株高适中不能过高，籽粒饱满单，株产量较高的品种。

图1　南疆14个孜然地方品种的聚类分析

株高(cm)茎粗(mm)干重(g)分枝数(个)小花伞数(个)粒数(个)败育数(个)单株粒重(g)千粒重(g)第1类28.862.122.9287.00270.83927.5094.583.844.14第2类29.291.901.5155.00178.22635.7255.832.533.99第3类28.761.942.2769.83235.00805.9477.442.833.51第4类21.331.652.2524.6777.83268.5046.330.973.60

3小结与讨论

通过对产量构成因素变异结果的观察我们可以发现单株粒重的变异系数最大，分枝数、小花伞数、粒数、千粒重相对的变异系数也较大，从这些数据可以反映出品种间的差异主要是有以上几个性状影响的。在选育的过程中将产量较高的一些品种的优势性状的比较，可以减小他们的变异系数来提高产量，这可在育种中实践得到。运用多元统计分析中的因子分析是研究多指标关系时最常用的方法之一。通过因子分析提取了3个公因子可以解释总变异的88. 95%，根据公因子对考察性状的贡献大小，将前6个因子分别命为产量-结实因子、干物质因子、粒重因子。其贡献率分别为64. 74%、13. 3%、10. 28%这些公因子都客观的反映了所控制性状的相互关系，如株高与干重的负相关，单株粒重、小花伞数、分枝数三者之间的相互协调关系，此外从以上分析的数据中还提示我们在选育孜然品种时应选用株高中等，分枝数多，小花伞数较多，单个籽粒较重的品种，可能对产量及品质都有一定的促进作用。分枝数、单株粒数、株高、千粒重是影响孜然产量行形成的主要因素与甘付华，高杰等人的结论一致[7]。

根据14个地方品种各个农艺性状的接近度，结果将其聚为四类比较合适。第一类综合情况较好，产量较高；第二类较第三类千粒重略高，但其单株粒重及粒数并没有第三类高，产量略高则是因为它的单个籽粒较重，在种植密度相等时应选用第三类品种。通过这两个的比较是不是可以在选育方面结合这两类的优势呢？若能提高第三类的籽粒饱满度相信在生产上也是一个大的飞跃。第四类则是在各个性状上表现最差，在生产上不宜选择。

通过比较出品种间的差异，不同农艺性状的贡献大小以及将农艺性状接近的聚在一起，可以有效的选择品种。有可能培育出产量更高，品种更优的高品质孜然品种。

参考文献

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Production of Factor Analysis and Cluster Analysis of Local

Varieties in Nanjiang Cumin

Zhao BanHu Shoulin*

(College of Plant Science, Tarim university， Alar, Xinjiang 843300)

AbstractThere here 14 cumin local varieties of 9 agronomic traits and cluster analysis in Sonthern Xinjiang. The result shows that: the accumulation of the first three common factor contribution rate reached 88.95%, Mainly reflects the - strong factor, dry matter production factor and kernel weight factor such as the main characteristic of cumin varieties. According to the similarity degree of agronomic traits 14 cumin varieties can be divided into four categories, the first category: varieties (1, 14,) the second category: varieties (1,11,12)the third class: varieties (3,6,13,9,7,8,4,5), the fourth class: 10 varieties The first kind of variety 1 and variety 14 best performance suitable for grow in southern Xinjiang at the same time for the breeding has made a discussion of cumin.

Key wordslocal varieties; cumin; factor analysis; clustering analysis

中图分类号：S512. 6

文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1009-0568.2015.04.002

文章编号：1009-0568(2015)04-0010-06

通讯作者*为E-mail：hushoulinghu@163.com

作者简介：赵扮(1991-)，女，2013级本科生，研究方向为作物种质资源创新与新品种选育。E-mail：396330686@qq.com

基金项目：塔里木大学校长基金项目(TDZKSS201214)；国家级大学生创新创业训练计划项目(201410757037)； 塔里木大学大学生创新创业训练计划项目(2014036)。

收稿日期：2015-03-24