全 文 ：林新坚，王飞，何春梅，等．不同紫云英种质种子形态与碳、氮、磷生态化学计量特征 ［Ｊ］．福建农业学报，２０１４，２９ （６）：５３０－５３４．
ＬＩＮ　Ｘ－Ｊ，ＷＡＮＧ　Ｆ，ＨＥ　Ｃ－Ｍ，ｅｔ　ａｌ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｉｌｋ　Ｖｅｔｃｈ （Ａｓｔｒａｇａｌｕｓ　ｓｉｎｉｃｕｓ　Ｌ．）Ｇｅｒｍｐｌａｓｍ　Ｓｅｅｄ　ｗｉｔｈ　Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ　ａｎｄ
Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙ　ｉｎ　Ｃａｒｂｏｎ，Ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｎｄ　Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ［Ｊ］．Ｆｕｊｉａｎ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，２０１４，２９ （６）：５３０－５３４．
不同紫云英种质种子形态与碳、氮、磷生态化学计量特征
林新坚１，王　飞１，何春梅１，曹卫东２，吴一群１
（１．福建省农业科学院土壤肥料研究所／农业资源与环境研究中心，福建　福州　３５００１３；
２．中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京　１０００８１）
收稿日期：２０１３－１２－３１初稿；２０１４－０２－２５修改稿
作者简介：林新坚 （１９５５－），男，研究员，主要从事微生物与土壤培肥 （Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉｎｊｉａｎｌｉｎ＠１６３．ｎｅｔ）
基金项目：国家公益性行业专项 （２０１１０３００５）；国家农作物种质资源平台运行服务项目 （２０１２－０１９）；作物种质资源保护和利用项目
（ＮＢ２０１２－２１３０１３５－３）；福建省财政专项———福建省农业科学院科技创新团队建设项目 （ＳＴＩＦ－Ｙ０１）
摘　要：采用生态化学计量与形态计量方法，评价紫云英种质不同品种的种子计量学特征，以期作为紫云英品
种 （系）鉴别分类指标。１１个紫云英品种的千粒重马溪种最大，平均达３．４０ｇ，光泽种和闽紫３号最小，分别
平均为３．０５ｇ和３．１１ｇ，表征了紫云英马溪种的特性，但不能作为早熟品种的特征；１１个品种种子表面积闽紫
５号最小为３．４６ｍｍ２，马溪种面积最大，均值４．１２ｍｍ２；其种子形态，肾形和近肾型种子所占比例范围为
８３％～９６．７％，闽紫７号所占的肾形比率最高为９６．７％，闽紫４号和闽紫５号种子为最低，只占８３％，差异达
到了显著水平。从生态化学计量看，早熟品种Ｃ／Ｎ和Ｃ／Ｐ比值居高，如光泽种、闽紫３号。通过聚类分析与主
成分分析，闽紫２号、闽紫５号在种质特性方面明显区别于其余９个品种。总之，紫云英种子的千粒重、面积与
外观形状特征不易区别不同基因型的品种，但可作为个体区别于其他品种的参考指标。种子Ｃ／Ｎ和Ｃ／Ｐ比值可
以作为紫云英早、晚熟的参考指标之一。
关键词：紫云英；生态化学计量；种子特性
中图分类号：Ｓ　５４１．３０９．３ 文献标识码：Ａ
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｉｌｋ　Ｖｅｔｃｈ（Ａｓｔｒａｇａｌｕｓ　ｓｉｎｉｃｕｓ　Ｌ．）Ｇｅｒｍｐｌａｓｍ　Ｓｅｅｄ　ｗｉｔｈ　Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ
ａｎｄ　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙ　ｉｎ　Ｃａｒｂｏｎ，Ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｎｄ　Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ
ＬＩＮ　Ｘｉｎ－ｊｉａｎ１，ＷＡＮＧ　Ｆｅｉ　１，ＨＥ　Ｃｈｕｎ－ｍｅｉ　１，ＣＡＯ　Ｗｅｉ－ｄｏｎｇ２，ＷＵ　Ｙｉ－ｑｕｎ１
（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓｏｉｌ　ａｎｄ　Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ，Ｆｕｊｉａｎ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ／Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ
ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｃｅｎｔｒｅ，Ｆｕｊｉａｎ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｆｕｚｈｏｕ，Ｆｕｊｉａｎ　３５００１３；
２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｒｅｇｉｏｎａｌ　Ｐｌａｎｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ
Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００８１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓｅｅｄ　ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｍｉｌｋ　ｖｅｔｃｈ （ＭＶ）ｇｅｒｍｐｌａｓｍ　ｗｅｒｅ　ｅｖａｌｕａｔｅｄ　ｗｉｔｈ
ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ＭＶ　ｇｅｒｍｐｌａｓｍ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｔｈｅ
ｔｈｏｕｓａｎｄ　ｇｒａｉｎ　ｗｅｉｇｈｔ　ａｍｏｎｇ　１１Ｍｉｌｋ　ｖｅｔｃｈ　ｖａｒｉｅｔｉｅｓ，ｔｈｅ　ｈｅａｖｉｅｓｔ　ｏｎｅ　ｗａｓ　ｆｏｕｎｄ　ｉｎ‘Ｍａｘｉ’ｗｉｔｈ　ａｖｅｒａｇｅ　３．４０ｇ　ａｎｄ
ｔｈｅ　ｌｉｇｈｔｅｒ　ｗｅｒｅ‘Ｇｕａｎｇｚｅ’ａｎｄ‘Ｍｉｎｚｉ　３’ｗｉｔｈ　３．０５ｇ　ａｎｄ　３．１１ｇ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ｔｈｏｕｓａｎｄ　ｇｒａｉｎ　ｗｅｉｇｈｔ
ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈｅ‘Ｍａｘｉ’ｖａｒｉｅｔｙ　ｉｎ　ｙｉｅｌｄ　ｂｕｔ　ｎｏｔ　ｆｏｒ　ｉｔｓ　ｅａｒｌｙ　ｒｉｐｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ．Ｔｈｅ　ｔｏｔａｌ　ｓｕｒｆａｃｅ　ａｒｅａ　ｏｆ　ｓｅｅｄ　ａｍｏｎｇ　１１
ｖａｒｉｅｔｉｅｓ，ｔｈｅ　ｓｍａｌｅｓｔ　ｏｎｅ　ｗａｓ‘Ｍｉｎｚｉ　５’ｗｉｔｈ　３．４６ｍｍ２　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｂｉｇｇｅｓｔ　ｗａｓ‘Ｍａｘｉ’ｗｉｔｈ　４．１２ｍｍ２．Ｔｈｅ　ｓｅｅｄ
ｆｏｒｍ　ｗａｓ　ｒｅｎｉｆｏｒｍ　ａｎｄ　ｓｕｂｒｅｎｉｆｏｒｍ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ　ｆｏｒ　８３％～９６．７％ ｏｆ　ｔｏｔａｌ　ｓｅｅｄｓ．Ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｓｔ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ
ｒｅｎｉｆｏｒｍ　ｓｅｅｄ　ｗａｓ　ｆｏｕｎｄ　ｉｎ‘Ｍｉｎｚｉ　７’ｗｉｔｈ　９６．７％，ｗｈｉｌｅ　ｉｔ　ｉｎ‘Ｍｉｎｚｉ　４’ａｎｄ‘Ｍｉｎｚｉ　５’ｗａｓ　ｓｉｍｉｌａｒ　ａｓ　ｔｈｅ　ｌｏｗｅｓｔ
ｗｉｔｈ　８３％．Ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｓｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌｏｗｅｓｔ　ｒａｔｉｏｓ　ｗａｓ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．Ｗｉｔｈ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ
ｄａｔａ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ａｒｅａ　ｏｆ　ｓｅｅｄ　ｗａｓ　ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ　ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ　ｗｉｔｈ　ｔｈｏｕｓａｎｄ　ｇｒａｉｎ　ｗｅｉｇｈｔ（ｒ＝０．６９８＊）．Ｔｈｅ
ｒａｔｉｏｓ　ｉｎ　Ｃ／Ｎ　ａｎｄ　Ｃ／Ｐ　ｗｅｒｅ　ｈｉｇｈｅｒ　ｆｏｒ　ｅａｒｌｙ　ｒｉｐｅ　ｖａｒｉｅｔｉｅｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ‘Ｇｕａｎｇｚｅ’，ｔｈａｎ　ｆｏｒ　ｏｔｈｅｒ　ｖａｒｉｅｔｉｅｓ．Ａｌｔｈｏｕｇｈ
ｔｈｅ　ｉｎｄｅｘｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｈｏｕｓａｎｄ　ｇｒａｉｎ　ｗｅｉｇｈｔ，ｓｕｒｆａｃｅ　ａｒｅａ　ａｎｄ　ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ＭＶ　ｓｅｅｄ　ｃｏｕｌｄ　ｎｏｔ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｇｅｎｏｔｙｐｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｖａｒｉｅｔｉｅｓ，ｔｈｅ　ｉｎｄｅｘｅｓ　ｍｉｇｈｔ　ｂｅ　ｒｅｆｅｒｒｅｄ　ｉｎ　ｕｓｅ　ｆｏｒ　ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｖａｒｉｅｔｉｅｓ．
福建农业学报２９（６）：５３０～５３４，２０１４
Ｆｕｊｉａｎ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
文章编号：１００８－０３８４ （２０１４）０６－５３０－０５
Ｒａｔｉｏｓ　ｉｎ　Ｃ／Ｎ　ａｎｄ　Ｃ／Ｐ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｍｉｌｋ　ｖｅｔｃｈ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ　ｉｎ　ｅａｒｌｙ　ｏｒ　ｌａｔｅ　ｒｉｐｅ　ｖａｒｉｅｔｉｅｓ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ａｓｔｒａｇａｌｕｓ　ｓｉｎｉｃｕｓ　Ｌ．；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙ；ｓｅｅｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
　　紫云英Ａｓｔｒａｇａｌｕｓ　ｓｉｎｉｃｕｓ　Ｌ．是豆科黄芪属越
年生草本植物，作为我国南方稻区传统的绿肥作
物，在２０世纪６０～７０年代对培肥稻田、粮食稳产
增产起过重要的作用［１］；８０～９０年代，随着化肥
工业的迅猛发展，紫云英生产利用规模严重萎缩。
近十几年来，由于紫云英商品种性混杂严重，尤其
是不同熟期品种混杂，给大面积紫云英的恢复推广
造成很大的生产问题，因而对商品种子的科学辨别
鉴定值得关注。近年来，随着国家对粮食安全、食
品安全以及农业生态环境的关注，紫云英在稻区的
恢复利用得到了明显改善［２］，紫云英的资源收集评
价、品种选育、土壤培肥机制以及轻简化利用等方
面也取得较大的进展［３］，但在不同熟期紫云英种质
的种子有何差别以及不同熟期与其种子间有何关联
等问题一直未有深入研究。目前紫云英种子特征多
考查其千粒重，而如何采用计量学的方法来研究紫
云英不同种质的种子差异未见报道。近年来生态学
上采用化学计量分析不同生态系统类型之间、不同
演替阶段植物Ｃ∶Ｎ∶Ｐ化学计量特征的差异，植
物叶片 Ｎ、Ｐ化学计量学特征的季节变化、植物叶
片和细根不同器官之间计量特征的关联［４－５］，而对
不同种质的种子，尤其是紫云英种子的计量特征研
究尚鲜见报道。为此，本研究采用计量学的方法，
探讨不同紫云英种子的差异性与不同熟期紫云英品
种相关性。
１　材料与方法
１．１　紫云英品种 （系）
试验在福建省农业科学院野外观测站红壤肥力
与生态环境福州站长期监测试验田进行 （闽侯县白
沙镇，东经１１９°０４′１０″，北纬２６°１３′３１″）。试验地
为水稻土，碱解氮１６３．９ｍｇ·ｋｇ－１，有效磷１４．５
ｍｇ·ｋｇ－１，速效钾６２．５ｍｇ·ｋｇ－１，ｐＨ　４．８，有
机质２５．０ｇ·ｋｇ－１。供试１１个紫云英品种 （系）：
马溪种 （特早熟）、光泽种 （特早熟）、闽紫１号
（早偏迟）、闽紫３号 （早偏迟）；常山种 （中偏
早）、闽紫５号 （中熟）、闽紫６号 （中熟）、闽紫
７号 （中熟）；萍宁３号 （中偏迟）、闽紫２号 （迟
熟）、闽紫４号 （迟熟）［６］。这些品种的种子除闽紫
系列外，均源自于国家种子资源库，２０１１年将这
１１个紫云英品种 （系）的种子安排在同一田块，
２０１２年分别收种，用于分析试验。
１．２　测定方法
１．２．１　种子千粒重　每个紫云英品种 （系）选取
饱满的种子１　０００粒，用千分之一天平称重，重复
３次。
１．２．２　紫云英种子面积　采用 ＯＬＹＭＰＵＳ　ＤＰ７２
显微镜，４×／０．１３镜头获取种子图像，Ｉｍａｇｅ－ｐｒｏ
Ｅｘｐｒｅｓｓ　６．０软件获得种子面积，每个品种选取３０
粒种子测算其面积。
１．２．３　紫云英种子形状　每个品种选取３０粒种
子，采用 ＯＬＹＭＰＵＳ　ＤＰ７２ 显微镜观测，４×／
０．１３镜头获取种子平面图像，按肾形 （或近肾形）
和非肾形归类。
１．２．４　种子碳、氮、磷测定方法　参照土壤农化
常规分析方法［７］。
１．３　数据处理
原始数据的分析采用ＳＰＳＳ统计软件和Ｃａｎｏｃｏ
排序软件。
２　结果与分析
２．１　不同紫云英种子形态学特征
２．１．１　紫云英种子千粒重　紫云英种子千粒重是
紫云英种子产量的重要参数。１１个种子平均千粒
重为３．０５～３．４０ｇ，马溪种最重，平均达３．４０ｇ、
光泽种和闽紫３号最轻，分别平均为３．０５ｇ和
３．１１ｇ。方差分析表明，除马溪种与光泽种和闽紫
３号差异达到显著水平外，其余品种之间差异都未
达到显著水平 （图１）。由于马溪种、光泽种和闽
紫３号均为早熟种，因此该差异只表明马溪种的个
体特征，但不足于作为早熟品种的共性特征。
图１　不同紫云英品种种子千粒重
Ｆｉｇ．１　 Ｔｈｏｕｓａｎｄ　ｇｒａｉｎ　ｗｅｉｇｈｔ　ｏｆ　Ｍｉｌｋ　ｖｅｔｃｈ　ｓｅｅｄ　ｉｎ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｖａｒｉｅｔｉｅｓ
注：＊表示与马溪种差异达显著水平 （Ｐ＜０．０５）。
１３５第６期 林新坚等：不同紫云英种质种子形态与碳、氮、磷生态化学计量特征
２．１．２　不同紫云英品种种子面积　紫云英种子性状
多为肾形或近肾性、扁平状［１］，通过显微镜拍摄图像
对其不规则图像采用计算软件截取种子的面积。所
测定的种子面积变化幅度为３．４６～４．１２ｍｍ２，平均
为３．８０ｍｍ２。１１个品种中闽紫５号面积最小，为
３．４６ｍｍ２，，马溪种面积最大，均值４．１２ｍｍ２；马溪种
面积显著高于闽紫１号、闽紫２号、闽紫３号、闽紫４
号、闽紫５号、光泽种、萍宁３号及常山种，但与闽紫６
号、闽紫７号无显著差异；闽紫６号显著高于闽紫２
号、闽紫３号、闽紫４号、闽紫５号及常山种，其余的
则无显著差异。说明种子面积与品种成熟期之间的
关联度不大，难以作为鉴定不同品种的指标。
图２　不同紫云英品种种子面积
Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｓｅｅｄ　ｓｕｒｆａｃｅ　ａｒｅａ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｍｉｌｋ　ｖｅｔｃｈ　ｖａｒｉｅｔｉｅｓ
注：＊和＊＊分别表示与闽紫６号差异达显著水平 （Ｐ＜０．０５）
和极显著水平 （Ｐ＜０．０１）。
２．１．３　不同紫云英品种种子形状　经显微镜观察
表明，紫云英种子形状大部分为肾形或近肾型，但
也有少数不规则形状 （图３），肾形和近肾型种子
占８３％～９６．７％，其中闽紫７号所占的肾形比率
最高达９６．７％，闽紫４号和闽紫５号种子为最低，
只占８３％，差异达显著水平；其余品种之间的差
异都未达到显著水平 （图４），说明一些种子形状
区别于其他群体，但不足作为不同熟期辨别指标。
图３　闽紫种子形状
Ｆｉｇ．３　Ｓｈａｐｅ　ｏｆ‘Ｍｉｎｚｉ’Ｍｉｌｋ　ｖｅｔｃｈ　ｓｅｅｄｓ
２．２　不同紫云英种子生态化学计量特征
不同紫云英种子的全氮含量为 ４．８９％ ～
５．５４％，品种间差异大小顺序为：闽紫２号 最高，
光泽种最低，且闽紫２号和闽紫５号与其他品种之
间的差异都达到了显著水平；全磷含量为０．５８％～
０．７０％，闽紫５号最高，光泽种最低，闽紫５号与
其他品种之间的差异都达到了极显著水平；有机碳
含量为４０．０％～４２．８％，闽紫３号最高，常山种
最低，闽紫１号显著高于闽紫５号与常山种；Ｃ／Ｎ
值为７．３５～８．６０，品种间的大小顺序为：光泽种
＞闽紫３号＞马溪种＞闽紫６号＞闽紫４号＞闽紫
１号＞闽紫７号＞萍宁３号＞常山种＞闽紫５号＞
闽紫２号；Ｃ／Ｐ值为５８．２４％～７２．２０％，不同品
种间的大小顺序为：光泽种＞闽紫３号＞闽紫７号
＞常山种＞闽紫１号＞闽紫２号＞闽紫４号＞马溪
种＞闽紫６号＞萍宁３号＞闽紫５号 （表１）。从
中可看出，早熟品种，如光泽种、闽紫３号，其
Ｃ／Ｎ和Ｃ／Ｐ比值居高。上述表明，种子重量特征
不易区别其基因型，种子外观形态可能与其基因的
表现型有关，紫云英种子Ｃ／Ｎ和Ｃ／Ｐ比值可以作
为早、晚熟的参考指标之一。
图４　不同紫云英品种种子肾形比率
Ｆｉｇ．４　Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅｎｉｆｏｒｍ　ｓｅｅｄ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｍｉｌｋ　ｖｅｔｃｈ
ｖａｒｉｅｔｉｅｓ
注：＊表示与闽紫７号差异达显著水平 （Ｐ＜０．０５）。
２．３　紫云英种质不同计量特征相关性
从表２可以看出紫云英种总Ｎ与Ｃ／Ｎ呈极显
著负相关，与Ｃ／Ｐ和种子面积呈显著负相关；紫
云英种总Ｐ与Ｃ／Ｐ呈极显著负相关，与Ｎ／Ｐ呈显
著负相关；紫云英种总Ｃ与Ｃ／Ｎ和种子面积呈显
著相关；紫云英种子Ｃ／Ｎ与Ｃ／Ｐ和种子面积呈显
著相关；紫云英种子千粒重与面积呈显著相关。说
明种子的外在结构与内在的养分及计量特性关系密
切，一定条件下种子的结构特征决定了种子固存的
养分，而这可能又进一步影响其种子的萌发质量与
幼苗的养分供应，有关种子结构与萌发功能的关系
２３５ 福建农业学报 第２９卷
有待进一步研究。
２．４　紫云英种子化学计量与形态计量聚类分析
利用ＳＰＳＳ统计软件和 Ｃａｎｏｃｏ排序软件对１１
个不同品种的紫云英种子化学计量与形态计量进行
聚类分析和主成分分析。为了消除不同量纲对分析
结果造成的偏差，在矩阵导入软件之前先进行平方
根转换，聚类分析方法采用欧式距离、最短距离
法，分析结果如图５所示。由图５－Ａ可以看出，同
源性为７０％ 时共有８个品种聚成２类，其中闽紫
１号、闽紫３号、闽４紫号、闽紫６号、萍宁３号
聚为一类，闽紫７号、马溪种、常山种聚为一类。
当节点选择０．６２时，共有９个品种聚为一个大类，
而闽紫２号、闽紫５号的同源性较差。主成分分析
（ＰＣＡ）结果显示，主成分１和主成分２所解释的
方差分别占总方差的７３．２０％ 和２１．４０％。图５－Ｂ
１１个不同的紫云英品种在主成分因子１上有明显
区分，种子特性比较接近的用椭圆圈出，闽紫１
号、光泽种等９个品种在主成分轴上的分布比较集
中，而闽紫２号、闽紫５号则分布在载荷图的边
上，表明闽紫２号、闽紫５号在种子特性方面同其
余９个品种存在显著差异。由此可见，综合聚类分
析和主成分分析可以准确地将１１个不同品种紫云
英分为３类，闽紫２号、闽紫５号和其他９个
品种。
表１　不同紫云英种子生态计量学特征
Ｔａｂｌｅ　１　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙ　ｉｎ　ｓｅｅｄ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｍｉｌｋ　ｖｅｔｃｈ　ｖａｒｉｅｔｉｅｓ
品种 全氮（Ｎ）／％ 全磷（Ｐ）／％ 有机碳（Ｃ）／％ Ｃ／Ｎ　 Ｃ／Ｐ　 Ｎ／Ｐ
闽紫１号 ５．２９±０．１４ｂＢＣ　 ０．６３±０．０１ｂＢＣ　 ４２．６±０．０６ａＡ　 ８．０６±０．３４ｂｃＢＣ　 ６７．８９±４．４２ｂｃＡＢ　 ８．４０
闽紫２号 ５．７２±０．０２ａＡ　 ０．６２±０．０３ｂｃＢＣ　 ４２．１±０．０６ａｂＡＢ　 ７．３５±０．０４ｅＤ　 ６７．８４±１．０４ｂｃＡＢ　 ９．２３
闽紫３号 ５．１１±０．０８ｂｃＣＤ　 ０．６１±０．０２ｂｃＢＣ　 ４２．８±０．７０ａＡ　 ８．３９±０．１３ａｂＡＢ　 ７０．５９±１．４４ａｂＡＢ　 ８．３８
闽紫４号 ５．１９±０．０５ｂＣＤ　 ０．６３±０．０１ｂＢＣ　 ４２．４±０．００ａｂＡ　 ８．１８±０．０７ｂｃＡＢ　 ６７．５９±０．７２ｂｃＡＢ　 ８．２４
闽紫５号 ５．５４±０．１６ａＡＢ　 ０．７０±０．０３ａＡ　 ４０．９±０．１０ｂｃＡＢ　 ７．３７±０．１１ｅＤ　 ５８．２４±４．６６ｄＣ　 ７．９１
闽紫６号 ５．１７±０．２０ｂＣＤ　 ０．６４±０．０１ｂＢ　 ４２．７±０．３５ａＡ　 ８．２７±０．３２ａｂｃＡＢ　 ６６．９９±１．３８ｂｃＡＢ　 ８．０８
闽紫７号 ５．２４±０．０６ｂＢＣ　 ０．６１±０．０１ｂｃＢＣ　 ４２．１±０．００ａｂＡ　 ８．０５±０．０８ｂｃＢＣ　 ６８．８８±３．６０ａｂｃＡＢ　 ８．５９
光泽种 ４．８９±０．０１ｃＤ　 ０．５８±０．０５ｃＣ　 ４２．０±０．６５ａｂＡＢ　 ８．６０±０．１２ａＡ　 ７２．２０±０．２６ａＡ　 ８．４３
马溪种 ５．０８±０．２３ｂｃＣＤ　 ０．６３±０．０３ｂＢＣ　 ４２．２±１．７５ａｂＡ　 ８．３３±０．４５ａｂＡＢ　 ６７．１３±１．２３ｂｃＡＢ　 ８．０６
萍宁３号 ５．２８±０．１５ｂＢＣ　 ０．６４±０．００ｂＢ　 ４１．８±０．４０ａｂＡＢ　 ７．９２±０．２４ｃｄＢＣ　 ６５．６０±１．９５ｃＢ　 ８．２５
常山种 ５．２４±０．２２ｂＢＣ　 ０．５８±０．０２ｃＣ　 ４０．０±２．２０ｃＢ　 ７．６３±０．１０ｄｅＣＤ　 ６８．７９±１．６３ａｂｃＡＢ　 ９．０３
注：同列数据后不同大小写字母分别表示差异达极显著水平（Ｐ＜０．０１）和显著水平（Ｐ＜０．０５）。
表２　紫云英种质不同计量特征相关性
Ｔａｂｌｅ　２　Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ＭＶ　ｇｅｒｍｐｌａｓｍ
Ｎ　 Ｐ　 Ｃ　 Ｃ／Ｎ　 Ｃ／Ｐ　 Ｎ／Ｐ 千粒重 肾型比率
Ｐ　 ０．５０　 １．００
Ｃ －０．２７　 ０．０１　 １．００
Ｃ／Ｎ －０．９２＊＊ －０．４２　 ０．６２＊ １．００
Ｃ／Ｐ －０．５９＊ －０．９２＊＊ ０．３７　 ０．６４＊ １．００
Ｎ／Ｐ　 ０．３６ －０．６２＊ －０．２５ －０．３８　 ０．４７　 １．００
千粒重 －０．２１ －０．２２　 ０．１８　 ０．２６　 ０．２８　 ０．０３　 １．００
肾型比率 －０．２９　 ０．１４ －０．５１　 ０．０３ －０．３３ －０．４４ －０．１５　 １．００
种子面积 －０．６１＊ －０．３５　 ０．３１　 ０．６３＊ ０．４４ －０．２０　 ０．７０＊ ０．２１
注：＊表示显著相关，＊＊表示极显著相关。
３３５第６期 林新坚等：不同紫云英种质种子形态与碳、氮、磷生态化学计量特征
图５　不同品种紫云英生态化学计量聚类和主成分分析
Ｆｉｇ．５　ＵＰＧＭＡ　ａｎｄ　ＰＣＡ　ｉｎ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙ　ｉｎｄｅｘｅｓ　ｆｏｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｍｉｌｋ　ｖｅｔｃｈ　ｖｅｒｉａｔｉｅｓ
３　讨论与结论
作物和种子产量构成一直是研究的重要课题。
众所周知，千粒重受品种和栽培条件等因素的影
响。紫云英种子产量构成因素有株高、茎粗、分裂
数、有效花絮数、结荚高度、单株结荚数、每荚粒
数、千粒重和单株种子重等，但具决定意义的产量
构成因素是单株结荚数、每荚粒数、千粒重，从产
种量要素与产种量的通经分析看，单株结荚数对种
子产量的贡献占第１位，其次为千粒重［４］。紫云英
种质成熟期农艺性状主要受遗传因素影响，环境因
素也使其外部形态具有很大的可塑性，且其紫云英
种子分子鉴定表明各品种的遗传谱系窄、亲缘关系
近［８］，突变概率较低，这就决定了各品种之间的差
异性总体较小。本研究通过种子重量、面积与外观
以及生态化学计量分析也进一步证实了多数品种的
单个指标差异不明显，通过聚类分析与主成分综合
分析也表明，尽管熟期表现不同，供试的９个品种
可归为一大类，即紫云英计量特征统计分析与分子
生物学手段所揭示的规律基本一致。因而在种子形
态特征分析的基础上，结合生态化学计量特征鉴别
紫云英种子值得进一步探讨，生态化学计量学综合
生物学、化学和物理学的基本原理，利用生态过程
中多重化学元素的平衡关系，为研究Ｃ、Ｎ、Ｐ等
元素在生态系统过程中的耦合关系提供了一种综合
方法［５］。种子的生态化学计量特征与种子某些外在
形态结构也存在一定的相关性，如本研究中的种子
Ｃ／Ｎ比值与种子面积呈显著正相关，如能对每一
类种子形态计量与生态化学计量建立区域特征库
（标准库），则可对各种未知的种子加以甄别分类，
包括其种性纯度，这对当下紫云英种子的招标采购
及推广应用具有现实的意义。若从种质生殖策略来
看，花期 （成熟期）出现的早晚，从分析生长时期
营养器官、生殖器官的生物量、元素及能量分配的
计量特征速率更为恰当；还可以采用ＤＮＡ或蛋白
质的关联分析鉴定。
紫云英种子千粒重、面积与外观特征等要素不
易区别不同基因型紫云英品种，但可作为个体区别
于其他种子的参考指标。紫云英种质种子的Ｃ／Ｎ
和Ｃ／Ｐ比值可以作为早、晚熟品种的参考指标。
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（责任编辑：林海清）
４３５ 福建农业学报 第２９卷