棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)性狀的變異與通徑分析

棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)性狀的變異與通徑分析

目前，有許多關(guān)于棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的研究報(bào)告。許多棉花研究人員對(duì)棉花產(chǎn)量及其組成部分進(jìn)行了定量和定量研究，并對(duì)棉纖維的質(zhì)量要素進(jìn)行了定性分析。例如,陳榮江等對(duì)棉花新品種的產(chǎn)量與品質(zhì)性狀進(jìn)行了多指標(biāo)綜合分析,對(duì)不同生態(tài)環(huán)境條件下的區(qū)試品種進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)和聚類(lèi)分析。本研究通過(guò)大田試驗(yàn),系統(tǒng)觀測(cè)了27個(gè)陸地棉花品種的產(chǎn)量及構(gòu)成因素與纖維品質(zhì)性狀指標(biāo),采用通徑分析、主成分分析方法對(duì)這些棉花品種的產(chǎn)量與品質(zhì)因素進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)及聚類(lèi)分析,以期為棉花高產(chǎn)高效栽培及改進(jìn)棉花品質(zhì)提供參考。1材料和方法1.1水稻品種信息供試的27個(gè)陸地棉品種(品系)由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院棉花遺傳育種課題組提供,其中國(guó)內(nèi)品種20個(gè)、國(guó)外品種5個(gè)、自育品種2個(gè),分別編號(hào)為6-1~6-27。1.2田間防治方法試驗(yàn)于2006年4~12月在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)科研基地進(jìn)行,試驗(yàn)地土壤肥力中等、前茬空置。供試的27個(gè)陸地棉品種均于4月10日播種,采用營(yíng)養(yǎng)缽育苗,地膜覆蓋(小弓棚膜);5月11日打孔移栽,種植密度為每667m2植1000株,每個(gè)品種3次重復(fù),隨機(jī)區(qū)組排列,小區(qū)面積25m2。移栽時(shí)每667m2施過(guò)磷酸鈣50kg、尿素10kg、氯化鉀10kg。7月22日施花鈴肥,每667m2施復(fù)合肥(20-10-13)30kg。棉花生長(zhǎng)期間,根據(jù)病蟲(chóng)害發(fā)生情況施藥防治,其他田間管理按大田生產(chǎn)水平進(jìn)行。試驗(yàn)期間每隔3d調(diào)查記載各供試材料的生育期及株高、枝葉生長(zhǎng)情況。7月15日、8月15日和9月15日分別調(diào)查三桃生長(zhǎng)情況;9月20日調(diào)查單株果枝數(shù)等農(nóng)藝性狀;10月12日前后,每小區(qū)收取中部正常吐絮鈴100個(gè),分別進(jìn)行軋花、考種,并測(cè)定棉花的纖維品質(zhì)(由中國(guó)農(nóng)科院棉花研究所進(jìn)行測(cè)定);收獲時(shí)測(cè)定棉花產(chǎn)量。通徑分析和主成分分析項(xiàng)目包括:籽棉產(chǎn)量(y1)和皮棉產(chǎn)量(y2),產(chǎn)量構(gòu)成因素性狀指標(biāo)的單株成鈴數(shù)(x1)、單株鈴重(x2)和衣分(x3),纖維品質(zhì)性狀指標(biāo)的上半部平均長(zhǎng)度(x4)、整齊度(x5)、斷裂比強(qiáng)度(x6)、伸長(zhǎng)率(x7)及馬克隆值(x8)。試驗(yàn)測(cè)定數(shù)據(jù)利用變異系數(shù)\通徑分析及聚類(lèi)分析方法進(jìn)行分析,并運(yùn)用軟件Excel2003、Spss11.0完成數(shù)據(jù)處理。2結(jié)果與分析2.1棉紡棉種織品種間異系數(shù)表1變異系數(shù)是用來(lái)比較同類(lèi)事物變量之間的變異程度的指標(biāo),而產(chǎn)量構(gòu)成因素變異系數(shù)大小可反映品種間的差異。從表1可以看出,27個(gè)供試棉花品種的單株鈴數(shù)平均為35.39個(gè),品種間極差達(dá)到28.00個(gè),其變異系數(shù)最大、為21.89%;平均單株鈴重為4.61g、極差為2.63g,變異系數(shù)次于單株鈴數(shù);衣分平均為40.40%,其變異系數(shù)最小,僅為4.55%。由于單株鈴數(shù)、單株鈴重、衣分等產(chǎn)量構(gòu)成因素品種間存在較大變異,因而不同品種的籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量也有很大差距,每667m2籽棉產(chǎn)量的極差為198.6kg,每667m2皮棉產(chǎn)量的極差為74.9kg。從表2可以看出,不同棉花品種的纖維品質(zhì)存在較大差異,變異系數(shù)大小依次為:馬克隆值>斷裂比強(qiáng)度>上半部平均長(zhǎng)度>伸長(zhǎng)率>整齊度。其中,不同棉花品種的馬克隆值差異較大,極差為1.70;而品種間的整齊度變幅不大,極差僅為3.00個(gè)百分點(diǎn)。2.2產(chǎn)量性狀指標(biāo)的篩選有關(guān)研究表明,產(chǎn)量構(gòu)成因素與品質(zhì)因素均會(huì)對(duì)棉花的產(chǎn)量產(chǎn)生影響。本研究選取單株成鈴數(shù)(x1)、單株鈴重(x2)和衣分(x3)等3個(gè)產(chǎn)量構(gòu)成因素,對(duì)籽棉產(chǎn)量進(jìn)行了通徑分析,結(jié)果見(jiàn)表3。從表3可以看出,3個(gè)產(chǎn)量性狀指標(biāo)對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)和間接通徑系數(shù)均為正值,說(shuō)明本研究選擇的3個(gè)性狀指標(biāo)對(duì)產(chǎn)量的影響都為正向的積極作用。從表3還可以看出,在3個(gè)產(chǎn)量性狀指標(biāo)中,對(duì)產(chǎn)量作用最顯著的是單株成鈴數(shù),其直接通徑系數(shù)為0.9101,占總決定系數(shù)的比例為69.86%,其次是單株鈴重,而衣分的作用則較小。可見(jiàn),單株鈴數(shù)和單株鈴重是棉花高產(chǎn)的重要因素。從纖維品質(zhì)性狀因素對(duì)籽棉產(chǎn)量的通徑分析結(jié)果(表4)可知,各質(zhì)量性狀指標(biāo)的直接通徑系數(shù)大小依次為:伸長(zhǎng)率>斷裂比強(qiáng)度>上半部平均長(zhǎng)度>整齊度>馬克隆值,其中只有馬克隆值的直接通徑系數(shù)為負(fù)值,說(shuō)明其他4個(gè)品質(zhì)性狀指標(biāo)對(duì)棉花品種纖維品質(zhì)的改善具有促進(jìn)作用,而馬克隆值通過(guò)其他品質(zhì)性狀指標(biāo)的間接效應(yīng)依然為負(fù)值,且該指標(biāo)的決定度很高,其占總決定系數(shù)的比例為33.54%,因此必須通過(guò)栽培或育種等措施降低馬克隆值,才能提高棉花的纖維品質(zhì)。從表4還可以看出,盡管品質(zhì)性狀指標(biāo)的間接作用效應(yīng)個(gè)別為負(fù)值,但其對(duì)籽棉產(chǎn)量的最后效應(yīng)均為正值。2.3品種選育主成分的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果通徑分析結(jié)果表明,棉花產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素及品質(zhì)因素之間相互關(guān)聯(lián),品種的產(chǎn)量因素表現(xiàn)良好,但品質(zhì)因素卻較差,因此不能根據(jù)幾個(gè)單一的指標(biāo)來(lái)評(píng)判棉花品種的優(yōu)劣。主成分分析法是利用降維的思想,在損失較少信息量的前提下把多指標(biāo)轉(zhuǎn)化為幾個(gè)綜合指標(biāo)的多元統(tǒng)計(jì)方法,為綜合評(píng)定品種質(zhì)量提供了有效的手段。本研究對(duì)棉花產(chǎn)量性狀指標(biāo)與品質(zhì)指標(biāo)所構(gòu)成的相關(guān)系數(shù)矩陣進(jìn)行主成分分析,結(jié)果見(jiàn)表5。從表5可知,前4個(gè)主成分的累積方差貢獻(xiàn)率(累積比例)達(dá)到82.580%,基本上代表了全部供試棉花品種分析指標(biāo)的絕大部分信息,因此前4個(gè)主成分可分別表示為:從表5可以看出,第1主成分(Prin1)的貢獻(xiàn)率為30.322%,在分析的9個(gè)因素中除單株果枝數(shù)、上半部平均長(zhǎng)度及斷裂比強(qiáng)度外,其余6個(gè)因素的得分都較高,且9個(gè)因素的得分均為正值,說(shuō)明單株果枝數(shù)、單株鈴數(shù)、單鈴重、衣分、上半部平均長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率與產(chǎn)量呈同步增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),因此可稱(chēng)為產(chǎn)量和品質(zhì)選擇的綜合因子;第2主成分(Prin2)的貢獻(xiàn)率為24.281%,其中單株鈴重、衣分、上半部平均長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的得分均較高,而且系數(shù)為負(fù)值,因此可稱(chēng)為產(chǎn)量和品質(zhì)選擇的制約因子;在第3主成分(Prin3)中,以單鈴重和衣分的得分較高,相關(guān)性較大,因此可稱(chēng)為產(chǎn)量選擇因子;在第4主成分(Prin4)中,整齊度與馬克隆值的得分最高,相關(guān)性大,可稱(chēng)為品質(zhì)選擇因子。從上述分析結(jié)果可知,在棉花品種選育中應(yīng)注意:(1)加大第1主成分,以利于提高棉花產(chǎn)量與品質(zhì);(2)降低第2主成分,以提高上半部平均長(zhǎng)度和降低馬克隆值;(3)第3主成分要適中,以增加單鈴重、衣分、整齊度與斷裂比強(qiáng)度;(4)第4主成分要小,通過(guò)降低馬克隆值來(lái)提高棉花纖維品質(zhì)。本研究進(jìn)一步以各棉花品種的產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀的實(shí)際觀測(cè)值的平均值標(biāo)準(zhǔn)化后,通過(guò)計(jì)算得出各品種在4個(gè)主成分上的得分,以所選主成分對(duì)應(yīng)的特征值占4個(gè)特征值總和的比例為權(quán)重,計(jì)算出各品種的綜合評(píng)價(jià)分值,結(jié)果見(jiàn)表6。從表6可知,品種6-20的產(chǎn)量和品質(zhì)綜合表現(xiàn)最好,而品種6-15的表現(xiàn)最差。生產(chǎn)實(shí)際調(diào)查結(jié)果顯示,品種6-20的產(chǎn)量性狀品質(zhì)性狀表現(xiàn)良好,且在27個(gè)棉花品種中產(chǎn)量最高;而品種6-15的產(chǎn)量較低,產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀表現(xiàn)均較差。說(shuō)明本研究的評(píng)價(jià)結(jié)果與生產(chǎn)實(shí)際調(diào)查結(jié)果基本一致。2.4供試水稻品種聚類(lèi)分析本研究利用單株果枝數(shù)等9個(gè)指標(biāo)對(duì)27個(gè)供試棉花品種進(jìn)行聚類(lèi)分析,以各品種的4個(gè)主成分得分作為聚類(lèi)樣本數(shù)據(jù),把數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后,用離差平方和法進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi),結(jié)果見(jiàn)圖1。從圖1可以看出,供試的27個(gè)棉花品種可以聚為4類(lèi):高產(chǎn)高質(zhì)類(lèi),包括6-1、6-2、6-3、6-5、6-15、6-16、6-17、6-18、6-20等9個(gè)品種;低產(chǎn)中質(zhì)類(lèi),包括6-4、6-6、6-10、6-13、6-21等5個(gè)品種;低產(chǎn)高質(zhì)類(lèi),包括6-7、6-8、6-9、6-11、6-12、6-14、6-26、6-27等8個(gè)品種;低產(chǎn)低質(zhì)類(lèi),包括6-19、6-22、6-23、6-24、6-25等5個(gè)品種。3織物性狀通徑系數(shù)排序本研究結(jié)果表明,供試的27個(gè)陸地棉花品種的產(chǎn)量性狀變異系數(shù)以單株鈴數(shù)最大、衣分最小;纖維品質(zhì)性狀變異系數(shù)以整齊度最小、斷裂比強(qiáng)度最大;產(chǎn)量性狀的直接通徑系數(shù)排序?yàn)閱沃赈彅?shù)>單株鈴重>單株果枝數(shù)>衣分,纖維品質(zhì)性狀的直接通徑系數(shù)排序?yàn)樯扉L(zhǎng)率>斷裂