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Multiple Analysis of Yield and Related Characteristics of Summer- sowing Foxtail Millet Under Different Arrangement of Row and Plant Spacing

不同行株距配置下夏播谷子产量及相关性状的多重分析



全 文 :核 农 学 报  2014,28(12):2290 ~ 2299
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期:2013⁃08⁃02  接受日期:2014⁃03⁃14
基金项目:现代农业产业技术体系建设专项资金资助(CARS⁃07 - 12􀆰 5 - A11)
作者简介:朱元刚,男,中级农艺师,主要从事作物栽培生理生态研究。 E⁃mail:zhuyuangang2002@ 163. com
通讯作者:高凤菊,女,高级农艺师,主要从事作物栽培生理生态研究。 E⁃mail:gfj1970@ 126. com
文章编号:1000⁃8551(2014)12⁃2290⁃10
不同行株距配置下夏播谷子产量及相关性状的
多重分析
朱元刚  高凤菊
(德州市农业科学研究院,山东 德州  253015)
摘  要:以济谷 15 和豫谷 18 为试验材料,在同一密度(6􀆰 0 × 105 株·hm - 2)设计 5 个不同的群体分布,即
行距 ×株距分别为 60cm ×2􀆰 8cm、50cm × 3􀆰 3cm、43cm × 3􀆰 9cm、37􀆰 5cm × 4􀆰 4cm、30cm × 5􀆰 6cm,分析不
同行株距配置对谷子产量及相关性状的影响。 结果表明:籽粒产量、生物产量、谷穗重和谷草产量均随
行距的缩小、株距的加大而呈上升趋势;单穗重、单穗粒重和株草重的变异系数较大,收获指数、千粒重
和出谷率的变异系数较小;籽粒产量与单穗重(0􀆰 886∗∗)、单穗粒重(0􀆰 885∗∗)、谷穗重(0􀆰 979∗∗)、生物产
量 (0􀆰 917∗∗) 和谷草产量 (0􀆰 669∗ ) 呈正相关,与株高 ( - 0􀆰 918∗∗)、穗长 ( - 0􀆰 921∗∗) 和千粒重
( - 0􀆰 783∗∗)呈负相关;多元线性回归分析入选的 8 个因子对谷子产量模型的决定系数达 0􀆰 9996;通过
主成分分析将 14 个产量及相关性状简化为彼此互不相关的 2 个主成分,累计贡献率 90􀆰 04% ,其反应
的信息与基于 14 个产量及相关性状的相关分析和通径分析结果基本一致。 综合评价结果表明,30cm
×5􀆰 6cm处理的群体具有较理想的产量构成因子,行株距搭配合理,群体空间分布适宜,产量构成因素
协调,产量显著提高。 适当缩小行距、扩大株距有利于夏播谷子高产稳产。 本研究旨在为谷子高产栽培
提供理论依据和技术支持。
关键词:谷子;行株距;产量;性状;多重分析
DOI:10􀆰 11869 / j. issn. 100⁃8551􀆰 2014􀆰 12. 2290
    谷子[ Setaria italica(L. ) Beauv]为禾本科,具有
抗旱、耐贫瘠、稳产、营养丰富等特点,在农业生产中具
有重要地位,是我国主要的杂粮作物之一[1]。 随着社
会进步,人民生活水平不断提高,膳食结构正在发生变
化,谷子的需求量呈上涨趋势。 但是多年来旱作常规
种植谷子单产水平普遍较低,提高产量成为谷子生产
中亟待解决的问题。 行株距配置是群体构建的重要栽
培措施之一,作为高产栽培的主要调控手段历来备受
栽培研究工作者关注[2 - 3]。 长期以来,国内外科研工
作者对于行株距配置对作物高产群体特征的影响研究
颇多,大多集中在水稻[4 - 8]、小麦[9 - 12]、大豆[13 - 17]等
作物上。 闫川等[4] 研究表明,水稻在中等行株距
(30􀆰 0cm ×13􀆰 3cm)配置下产量最高,较宽、窄行距处
理群体具有适宜的叶面积指数和较高的剑叶光合速
率。 王夫玉等[6]研究认为,水稻群体产量、穗数·hm2、
总颖花量、结实率、千粒重均随行株距比例(RS / IS)呈
抛物线变化,RS / IS 增大,群体内部光照强度增加,光
分布趋于合理。 孙淑娟等[12]研究表明,冬小麦行株距
分布较均匀的 14cm ×3􀆰 5cm处理产量最高,能够明显
改善近地面的微气候状况。 周勋波等[13]和齐林等[16]
研究表明,减小行距、增大株距有利提高干物质积累和
光合产物的有效分配;在确定的种植密度下较均匀的
植株分布能够形成较高经济产量,而随植株均匀性变
差干物质积累量减少,干物质积累重心随行株距减小
而上移。 赵双进等[14]和刘忠堂[15]研究指出,缩小行
距、扩大株距使植株分布更均匀合理,有利于改善单株
生育状况,提高单株生产力,有利于大豆产量潜力的表
达。 目前,国内学者广泛开展了谷子施肥[18 - 21]、栽培
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  12 期 不同行株距配置下夏播谷子产量及相关性状的多重分析
密度[22]、品种和生理[23 - 24]、盐胁迫[25 - 26] 和干旱胁
迫[27 - 28]等方面的诸多研究,较多的研究成果,有力地
促进了谷子的生产,而对于谷子行株距配置方面的研
究却鲜有报道。 因此,开展谷子行株距配置方面的研
究,筛选出适宜谷子高产的行株距配置,对于提高谷子
产量具有重要意义。 本试验以济谷 15 和豫谷 18 为研
究对象,在相同密度条件下设置 5 种不同行株距配置,
构建差异群体分布,测定了 14 个产量相关性状,采用
多重分析探讨行株距配置对夏播谷子产量及相关性状
的影响,以期发现与谷子产量及相关性状有影响的主
因子和相关关系,为谷子高产栽培提供理论依据和技
术支持。
1  材料与方法
1􀆰 1  试验地点与材料
试验于 2012 年在德州市农业科学研究科研试验
基地进行,地势平坦,灌排方便,土壤质地为壤土,肥力
中等,土壤有机质含量 9􀆰 53 g·kg - 1,全氮 0􀆰 37
g·kg - 1,速效氮含量 57 mg·kg - 1, 有效磷 8􀆰 51
mg·kg - 1,速效钾含量 82 mg·kg - 1,pH 值 7􀆰 8,CEC 含
量 10􀆰 26 cmol·kg - 1。 前茬作物为冬小麦。
供试 品 种 为 济 谷 15 (‘ JG15 ’) 和 豫 谷 18
(‘YG18’),由山东省农科院作物所提供。
1􀆰 2  试验设计
裂区设计,主区为品种:济谷 15 和豫谷 18;裂区
为处理,5 种行株距配置分别为 T1(60cm × 2􀆰 8cm)、
T2(50cm ×3􀆰 3cm)、T3(43cm × 3􀆰 9cm)、T4(37􀆰 5cm ×
4􀆰 4cm)、T5(30cm × 5􀆰 6cm)。 每个小区长 4m,宽 3m,
小区面积 12m2,重复 4 次,留苗密度为 6􀆰 0 × 105
株·hm - 2,两边各 4 行保护行。 麦收后机械灭茬浇水,
于 6 月 18 日人工开沟,适墒播种。 9 月 29 日收获。
1􀆰 3  调查内容与方法
收获时取中间 4 行,称量穗重、穗粒重、谷草重、生
物产量,按照小区面积折合亩产量。 每处理取代表性
植株 20 株,进行室内考种,测量株高、茎粗、穗长和穗
粗,以及称量单穗重、单穗粒重、单株草重和千粒重。
严格按照谷子种质资源描述规范和数据标准进行调查
记载[29]。
1􀆰 4  数据处理
用 Microsoft Excel 2003 进行数据整理计算和作
图,DPS软件数据处理系统进行数据方差分析、相关分
析。
2  结果与分析
2􀆰 1  株行距配置下夏播谷子产量及相关性状表现
2􀆰 1􀆰 1   不同株行距配置对夏播谷子产量的影响  
相同密度条件下,不同的行株距配置,其群体产量表
现不同。 由图 1 可知,改变行株距配比,谷子群体籽
粒产量、生物产量、谷穗重和谷草产量均发生了变
化,具体表现为:随行距的加大、株距缩小,谷子的籽
粒产量、生物产量、谷穗重和谷草产量均呈下降趋
势,各个指标均以窄行距宽株距 T5 处理最高,处理
T3 和 T4 次之,但与 T5 差异不显著,处理 T1 和 T2 最
小,与 T5 均达到显著水平(P < 0􀆰 05)。 说明在相同
密度条件下,合理缩小行距、扩大株距有利于谷子产
量的提高。
2􀆰 1􀆰 2  不同行株距配置对夏播谷子产量相关性状的
影响  表 1 数据表明,各个处理的株高随行距加大、株
距缩小而逐渐增大,但处理间差异不显著。 茎粗与株
高表现规律相反,济谷 15 的 T5 处理与 T1、T2 和 T3 处
理达到显著水平,T4 处理与 T5 差异不显著,但与 T1、
T2 差异显著;豫谷 18 的 T5 和 T4 处理与 T1、T2、T3 差
异达到显著水平,T2、T3 处理与 T1 差异显著。 说明行
株距的变化对谷子单株茎粗的影响明显。 穗长和穗粗
处理间表现差异不明显,影响较小。 2 个品种各个处
理间的单穗重、穗粒重和株草重表现规律基本一致,均
以 T5 处理最高,T1 处理最低,单穗重和穗粒重处理间
有所差异,株草重差异不明显。 2 个品种的千粒重均
以 T5 处理最高。 收获指数随行距加大、株距缩小而逐
渐升高,济谷 15 的 T1 处理与 T3、T4、T5 达到显著水
平,豫谷 18 处理间差异不显著;而出谷率以处理 T2 最
高,处理 T5 最低,但处理间差异不显著。
2􀆰 2  行株距配置下谷子产量及相关性状间差异性比较
变异系数是测定作物各种性状受一定环境条件影
响发生变异程度的一个指标,它能够反映出作物性状
遗传的基本动态。 产量性状构成因素变异系数的大小
可反映该品种在不同栽培生态环境下的丰产性与稳产
性的情况。 由表 1 可知,性状随行株距配置的改变,不
同性状间变异程度差异较大,表现不同程度的多样性。
通过变异系数加权分析表明:不同行株距配置对变异
系数影响最大的为单穗重(15􀆰 87%和 15􀆰 10% ),出谷
率的变异系数最小(1􀆰 45%和 1􀆰 37% ),其大小顺序为
单穗重 >单穗粒重 >株草重 >谷草产量 >谷穗重 >生
物产量 >籽粒产量 >穗长 >穗粗 >株高 >茎粗 >收获
指数 >千粒重 >出谷率。 说明单穗重受行株距的变化
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注:不同字母表示差异显著(P < 0􀆰 05)。
Note:Different letters means significant difference at 0􀆰 05 level.
图 1  不同行株距配置下夏播谷子产量比较
Fig. 1  Comparisons of yield of summer⁃sowing foxtail millet under different arrangements of row and plant spacing
表 1  不同行株距配置对夏播谷子产量相关性状的影响
Table 1  Effect of different arrangements of row and plant spacing on related characteristics of
yield of summer⁃sowing foxtail millet
品种
Varieties
处理
Treat⁃
ments
株高
Plant
height /
cm
茎粗
Stem
diameter /
mm
穗长
Panicle
length /
cm
穗粗
Panicle
diameter /
mm
单穗重
Per panicle
weight /

单穗粒重
Grain weight
per panicle /

单株草重
Forage
weight per
plant / g
千粒重
1000 - grain
weight / g
收获指数
Harvest
index / %
出谷率
Millet
productivity /

济谷 15
‘JG15’ T1 120. 82a 4. 87d 19. 88a 21. 27a 10. 73b 9. 18b 8. 58a 2. 675a 49. 16a 82. 14a
T2 120. 20a 5. 01c 20. 08a 21. 11a 11. 58b 10. 04ab 9. 12a 2. 673a 48. 47ab 82. 40a
T3 119. 87a 5. 09bc 19. 96a 20. 96a 13. 24ab 11. 04a 9. 43a 2. 665a 47. 81b 81. 13a
T4 119. 23a 5. 18ab 19. 59a 21. 30a 13. 59a 11. 20a 9. 76a 2. 668a 47. 62b 81. 10a
T5 118. 61a 5. 23a 19. 28a 21. 38a 13. 84a 11. 36a 9. 91a 2. 695a 47. 47b 80. 63a
豫谷 18
‘YG18’ T1 116. 34a 4. 79c 19. 64a 21. 22a 12. 31b 10. 08b 8. 05a 2. 515a 51. 79a 82. 43a
T2 115. 62a 4. 91b 19. 32a 20. 91a 13. 03ab 10. 95ab 8. 56a 2. 513a 51. 43a 82. 71a
T3 115. 59a 4. 97b 19. 11a 20. 73a 13. 82ab 11. 40ab 9. 15a 2. 510a 51. 21a 82. 34a
T4 115. 30a 5. 10a 18. 69a 20. 59a 14. 64a 12. 30a 8. 70a 2. 508a 50. 84a 82. 21a
T5 115. 15a 5. 13a 18. 38a 21. 27a 15. 11a 12. 42a 9. 46a 2. 518a 50. 06a 81. 30a
    注:同列数据后的不同字母表示方差分析结果差异显著(P < 0􀆰 05)。 下同。
Note:Values followed by different letters in the same line meant significant difference at 0􀆰 05 level. The same as following.
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  12 期 不同行株距配置下夏播谷子产量及相关性状的多重分析
表 2  不同行株距配置下谷子产量及相关性状差异性比较
Table 2  Comparisons of difference in yield and related characters of summer⁃sowing foxtail millet under
different arrangements of row and plant spacing
产量及构成因素
Yield and
yield formations
品种
Varieties
平均值
Average
value
标准差
Standard
deviation
变异系数
Coefficient
of Variance /

权重
Weight /

位次
Precedence
籽粒产量 Grain yield / (kg·hm - 2) ‘JG15’ 5224. 20 324. 06 6. 20 6. 75 7
YG18 5956. 07 347. 74 5. 84 6. 18
生物产量 Biological yield / (kg·hm - 2) ‘JG15’ 11002. 27 884. 16 8. 04 8. 74 6
YG18 11679. 86 975. 75 8. 35 8. 84
谷草产量 Millet⁃forage yield / (kg·hm - 2) ‘JG15’ 4579. 31 462. 40 10. 10 10. 98 4
YG18 4652. 00 575. 91 12. 38 13. 10
谷穗重 Millet⁃ panicle weight / (kg·hm - 2) ‘JG15’ 6422. 97 474. 85 8. 79 9. 57 5
YG18 7198. 52 707. 07 8. 57 9. 07
收获指数 Harvest index / % ‘JG15’ 48. 05 0. 91 1. 90 2. 07 12
YG18 51. 06 1. 12 2. 20 2. 32
出谷率 Millet productivity / % ‘JG15’ 81. 43 1. 29 1. 33 1. 45 14
YG18 82. 17 0. 96 1. 29 1. 37
株高 Plant height / cm ‘JG15’ 119. 75 5. 02 3. 36 3. 65 10
YG18 115. 60 2. 94 3. 54 3. 75
茎粗 Stem diameter / mm ‘JG15’ 5. 08 0. 15 2. 89 3. 15 11
YG18 4. 98 0. 14 2. 86 3. 03
穗长 Panicle length / cm ‘JG15’ 19. 76 0. 76 4. 85 5. 27 8
YG18 19. 03 1. 11 4. 79 5. 07
穗粗 Panicle diameter / mm ‘JG15’ 21. 20 1. 05 4. 36 4. 74 9
YG18 20. 94 0. 73 4. 28 4. 53
单穗粒重 Grain weight per panicle / g ‘JG15’ 10. 56 1. 33 12. 63 13. 74 2
YG18 11. 43 1. 45 12. 66 13. 40
株草重 Forage weight per plant / g ‘JG15’ 9. 36 0. 88 11. 53 12. 54 3
YG18 8. 79 1. 25 11. 90 12. 58
单穗重 Per panicle weight / g ‘JG15’ 12. 59 2. 14 14. 59 15. 87 1
YG18 13. 78 1. 77 14. 27 15. 10
千粒重 1000⁃grain weight / g ‘JG15’ 2. 68 0. 06 1. 37 1. 49 13
YG18 2. 51 0. 02 1. 58 1. 67
影响最为敏感,而出谷率在不同株行距配置环境下稳
定性较好,表明出谷率受品种本身的遗传因素所控制,
而受环境条件与栽培条件影响较小,可作为育种上的
选择指标。
2􀆰 3  行株距配置下谷子产量及相关性状间相关性分

通过对性状间相关性研究,确定不同性状之间的
关系,可以在选择某一性状的同时预测对其他性状可
能产生的影响。 由表 3 可知,谷子单穗重、单穗粒重、
谷穗重和生物产量与籽粒产量呈极显著正相关,谷草
产量呈显著正相关,株高、穗长和千粒重与籽粒产量呈
极显著负相关,而茎粗、穗粗、单株草重、出谷率、收获
指数与籽粒产量的相关性未达到显著水平。 生物产量
与单穗重、单穗粒重、谷穗重和谷草产量呈极显著正相
关,与茎粗呈显著正相关,而与穗长和株高呈极显著或
显著负相关;谷草产量与茎粗、单穗重、单穗粒重呈极
显著正相关,与单株草重和谷穗重呈显著正相关;谷穗
重与单穗重和单穗粒重呈极显著正相关,与株高和穗
长呈极显著负相关,与千粒重( - 0􀆰 679∗)呈显著负
相关。
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3∗

0.
86
0∗


0.
24

0.
97
0∗

0.
95
7∗

0.
42


0.
48


0.
35

0.
15

0.
96
3∗

0.
90
1∗

1.
00






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yi
el


0.
91
8∗

0.
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0.
92
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0.
45

0.
88
6∗

0.
88
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0.
05


0.
78
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0.
01

0.
52

0.
97
9∗

0.
66
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0.
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1.
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fo
llo
wi
ng

  12 期 不同行株距配置下夏播谷子产量及相关性状的多重分析
    产量相关性状间存在相关联系(表 3)。 其中,收
获指数与出谷率呈极显著正相关,与株高、千粒重呈极
显著负相关,与单株草重呈显著负相关,相关系数分别
为 0􀆰 770、 - 0􀆰 791、 - 0􀆰 928、 - 0􀆰 775;出谷率与单株
草重( - 0􀆰 846)呈极显著负相关;千粒重与株高和穗
长呈极显著和显著正相关,相关系数分别为 0􀆰 942、
0􀆰 659;单株草重与茎粗(0􀆰 805)呈极显著正相关;单
株粒重与单穗重和茎粗呈极显著和显著正相关,与穗
长和株高呈极显著和显著负相关,相关系数分别为
0􀆰 988、0􀆰 738、 - 0􀆰 845、 - 0􀆰 658;单穗重与茎粗呈显著
正相关,与穗长和株高呈极显著和显著负相关,相关系
数分别为 0􀆰 688、 - 0􀆰 844、 - 0􀆰 675;穗长与株高
(0􀆰 823)呈极显著正相关。 然而,相关系数只表明 2
个变量间的共变联系,而受其他因素的影响作用较大,
这个相关系数可能缩小或扩大了 2 个变量间的真实联
系,不能从本质上揭示其内部的规律性联系。 因此,有
必要对影响谷子产量的上述各因素作进一步剖析。
表 4  不同行株距配置下夏播谷子产量与相关性状的通径分析
Table 4  Path analysis between yield and related characteristics of summer⁃sowing foxtail millet under
different arrangements of row and plant spacing
通径
Path
xi→y
直接作用
Direct effect
间接作用 Indirect effect
总和
Total
→x1 →x4 →x6 →x7 →x8 →x9 →x10 →x11
x1→y 0􀆰 1088 - 1􀆰 0264 - 0􀆰 0128 - 0􀆰 2090 - 0􀆰 0160 - 0􀆰 0521 - 0􀆰 0349 - 0􀆰 0709 - 0􀆰 6307
x4→y -0􀆰 0272 - 0􀆰 4817 0􀆰 0511 - 0􀆰 1112 - 0􀆰 0177 - 0􀆰 0311 - 0􀆰 0577 - 0􀆰 0453 - 0􀆰 2187
x6→y 0􀆰 3175 0􀆰 6386 - 0􀆰 0716 0􀆰 0095 - 0􀆰 0256 0􀆰 0245 - 0􀆰 0406 0􀆰 0085 0􀆰 6623
x7→y -0􀆰 0579 0􀆰 0831 0􀆰 0302 - 0􀆰 0083 0􀆰 1402 - 0􀆰 0292 - 0􀆰 0950 - 0􀆰 0694 0􀆰 1448
x8→y -0􀆰 0553 - 0􀆰 8301 0􀆰 1025 - 0􀆰 0153 - 0􀆰 1405 - 0􀆰 0305 - 0􀆰 0636 - 0􀆰 0831 - 0􀆰 4971
x9→y 0􀆰 1124 - 0􀆰 0597 - 0􀆰 0338 0􀆰 0139 - 0􀆰 1148 0􀆰 0489 0􀆰 0313 0􀆰 0690 - 0􀆰 1080
x10→y 0􀆰 0896 0􀆰 5195 - 0􀆰 0861 0􀆰 0137 0􀆰 0302 0􀆰 0448 0􀆰 0513 0􀆰 0865 0􀆰 2930
x11→y 0􀆰 7326 0􀆰 3404 - 0􀆰 0937 0􀆰 0081 0􀆰 2870 - 0􀆰 0114 0􀆰 0375 - 0􀆰 0166 0􀆰 0358
2􀆰 4  不同行株距配置下影响夏播谷子产量形成因素
的通径分析
对谷子产量相关的 13 个性状指标经多元逐步回
归分析,剔除次要影响因素茎粗、穗长、单穗重、谷草产
量和生物产量,剩余的 8 个因素与籽粒产量存在极显
著线性关系,其回归方程为 y = - 541􀆰 672763 +
1􀆰 53458329x1 - 3􀆰 262809987x4 + 10􀆰 147028696x6 -
3􀆰 146378592x7 - 20􀆰 470587375x8 - 5􀆰 001288221x9 +
1􀆰 708998988x10 + 0􀆰 6135463819x11,该线性方程达极显
著水平,检验值 F = 1838􀆰 388,R2 = 0􀆰 9996,Durbin⁃
Watson统计量 d = 2􀆰 77731351,这 8 个性状对谷子籽
粒产量的影响比重占到 99􀆰 96% 。 因此,可进一步对
这些性状进行通径分析。
    经通径分析结果可知,各因素指标对籽粒产量的
直接通径系数按绝对值从大到小排序为:谷穗重 >单
穗粒重 >出谷率 >株高 >收获指数 >单株草重 >千粒
重 >穗粗,绝对值越大,说明对籽粒产量的直接影响越
大(表 4)。 而总的间接作用系数绝对值从大到小排序
为:株高 >千粒重 >单穗粒重 >收获指数 >穗粗 >谷
穗重 >单株草重 >出谷率。 其中,谷穗重的正直接作
用大于总的正间接作用,与相关系数表现一致;单株粒
重和收获指数的总的正间接作用大于其正直接作用,
主要是它们分别通过谷穗重的正间接效应较大所致,
对籽粒产量综合表现为正相关;穗粗和千粒重的直接
作用和间接作用均表现为负效应,但通过谷穗重的负
间接作用大于自身的直接作用。 所以保持较高的谷穗
重、单株粒重和收获指数,维持合适的千粒重和穗粗有
利于籽粒产量的提高。 株高和出谷率的正直接作用大
于总的负间接作用,但是株高直接作用却小于总的负
间接作用的绝对值,主要是由于株高与各个因素均表
现为负效应,最终导致株高对籽粒产量表现为极显著
负相关,而出谷率的表现效应与株高相反,所以植株过
高,不利于谷子高产。 单株草重的负直接作用的绝对
值小于总的正间接作用,说明单株草重对籽粒产量本
质上存在负作用,但由于它们与单株穗重和谷穗重存
在正相关,使其总的间接作用大于自身直接作用,结果
表现与籽粒产量正相关。 由此可见,穗粗、单株粒重、
千粒重、收获指数和谷穗重与籽粒产量存在真实一致
的相关性,是影响籽粒产量的重要指标。
2􀆰 5  谷子产量及相关性状的主成分分析
2􀆰 5􀆰 1  主成分的确定  由表 5 可知,通过采用主成分
5922
核  农  学  报 28 卷
分析法对调查的 14 个数量性状提取 14 个主因子,按
照累计贡献率 85%的标准,前 2 个主因子的累积贡献
率达 90􀆰 04% ,且它们的特征值都大于 1,故取前 2 个
主因子,表明所提取的 2 个主因子已基本覆盖所考察
数量性状的绝大部分相关信息,并作方差极大正交旋
转,从而使因子载荷矩阵中各因子载荷值的总方差最
大,达到结构简化。
表 5  主因子特征值及贡献率
Table 5  Eigenvalue and contribution rate of principal factors
性状代号
Symbol of traits
因子 1
Factor 1
因子 2
Factor 2
特征值
Eigenvalue
7􀆰 920 4􀆰 686
贡献率
Proportion contribution rate / %
56􀆰 570 33􀆰 470
累计贡献率
Cumulative contribution rate / %
56􀆰 570 90􀆰 040
2􀆰 5􀆰 2  旋转后的载荷矩阵  载荷系数的大小说明了
对应指标在对应主成分中所占信息量的大小。 由表 6
可知,第 1 主因子中载荷较高且特征向量值为正的因
子主要有生物产量、单穗重、单穗粒重、谷穗重、籽粒产
量、谷草产量等,载荷较高且特征向量值为负的有穗长
和株高,因此增大第 1 主因子值,可以使生物产量、单
穗重、单穗粒重、谷穗重、谷草产量增加,有利于籽粒产
量的提高。 第 2 主因子中载荷较高且特征向量值为正
的因子主要有单株草重和千粒重,而载荷较高且特征
向量值为负的有收获指数和出谷率,说明单株草重和
千粒重高的处理表现出收获指数和出谷率低的特点,
因此第 2 主成分值大时,单株草重和千粒重较大,但是
收获指数和出谷率较低。 从产量的角度来考虑第 2 主
因子的值不宜过高。 综上所述伴随着株高、千粒重和
穗长的增大,产量和收获指数、出谷率呈下降趋势,说
明生产中如果盲目追求过大或过高的千粒重、穗长和
株高,将会造成生物产量、单穗重、单穗粒重、谷穗重、
籽粒产量、谷草产量、收获指数和出谷率的下降,这跟
袁峰等[30]得研究结果基本一致。
2􀆰 5􀆰 3  主成分表达式  用载荷矩阵中的数据除以主
成分相对应的特征值开平方根便得到 2 个主成分中每
个指标所对应的系数(表 6)。 由于前 2 个主成分已反
映全部信息的 90􀆰 04% ,因此只写出第 1、2 主成分与
各个变量的线性组合的表达式:
    F1 = - 0􀆰 254x1 + 0􀆰 245x2 - 0􀆰 313x3 - 0􀆰 113x4 +
0􀆰 348x5 + 0􀆰 348x6 + 0􀆰 146x7 - 0􀆰 179x8 - 0􀆰 115x9 +
表 6  旋转后因子载荷矩阵
Table 6  Factor loading matrix of variance
after maximization rotation
性状代号
Symbol of traits
因子 1
Factor 1
因子 2
Factor 2
x1 - 0􀆰 7176 0􀆰 6699
x2 0􀆰 6939 0􀆰 5695
x3 - 0􀆰 8839 0􀆰 2635
x4 - 0􀆰 3197 0􀆰 5263
x5 0􀆰 9851 0􀆰 0647
x6 0􀆰 9837 0􀆰 0571
x7 0􀆰 4123 0􀆰 8739
x8 - 0􀆰 5059 0􀆰 8498
x9 - 0􀆰 3238 - 0􀆰 8688
x10 0􀆰 1718 - 0􀆰 9768
x11 0􀆰 9564 - 0􀆰 2242
x12 0􀆰 8876 0􀆰 4200
x13 0􀆰 9903 0􀆰 0234
y 0􀆰 9266 - 0􀆰 3703
0􀆰 061x10 + 0􀆰 338x11 + 0􀆰 314x12 + 0􀆰 350x13 + 0􀆰 328y
F2 = 0􀆰 312x1 + 0􀆰 265x2 + 0􀆰 123x3 + 0􀆰 245x4 +
0􀆰 030x5 + 0􀆰 027x6 + 0􀆰 407x7 + 0􀆰 395x8 - 0􀆰 404x9 -
0􀆰 455x10 - 0􀆰 104x11 + 0􀆰 196x12 + 0􀆰 011x13 - 0􀆰 172y
以每个主成分所对应的特征值占所提取主成分总
的特征值之和的比例作为权重计算主成分综合模型:
F = - 0􀆰 047x1 + 0􀆰 253x2 - 0􀆰 153x3 + 0􀆰 018x4 +
0􀆰 232x5 + 0􀆰 230x6 + 0􀆰 241x7 + 0􀆰 031x8 - 0􀆰 221x9 -
0􀆰 128x10 + 0􀆰 176x11 + 0􀆰 271x12 + 0􀆰 226x13 + 0􀆰 145y
2􀆰 5􀆰 4  主成分分值和综合分值的计算  将处理后各
变量的标准化处理 (即对同一变量减去均值再除以标
准差,以便消除原始数据间量纲不同的影响,使标准化
后的数据具有可比性) 后的数据代入上述 F1 和 F2以
及 F表达式中计算出这 2 个主成分得分和综合得分,
通过计算不同处理的主成分得分,可以对谷子在不同
行株距配置下的籽粒产量、生物产量、谷草产量等指标
进行评价,而综合主成分值的高低可以反映谷子在不
同行株距配置环境下生长的优劣情况,分值越高,说明
谷子生长的群体分布越合理。 由表 7 可见,不同行株
距配置对夏播谷子的产量及相关性状有一定的影响,
济谷 15 和豫谷 18 的 5 个行株距处理的综合得分均表
现为 T5 > T4 > T3 > T2 > T1,说明行株距配置 30cm ×
5􀆰 6cm为最佳的群体分布。
6922
  12 期 不同行株距配置下夏播谷子产量及相关性状的多重分析
表 7  主因子和综合主因子分值
Table 7  Scores of principal factors and comprehensive principal factors
品种
Varieties
处理
Treatments
因子 1
Factor 1
因子 2
Factor 2
综合因子
Comprehensive factor
济谷 15
‘JG15’ T1 - 5. 0093 0. 3861 - 3. 0341
T2 2. 2788 1. 0508 - 1. 3416
T3 - 0. 6877 2. 2361 0. 3827
T4 - 0. 0384 2. 5944 0. 9255
T5 0. 8102 2. 9540 1. 5950
豫谷 18
‘YG18’ T1 - 1. 7378 - 2. 7254 - 2. 0994
T2 - 0. 3384 - 2. 6321 - 1. 1781
T3 2. 1018 - 1. 7245 0. 7010
T4 3. 2347 - 2. 0581 1. 2970
T5 4. 3882 - 0. 0815 2. 7518
3  讨论
适宜的群体分布是作物获得高产的基础[2 - 3]。 合
理的行株距配置对保证合理的群体结构和良好个体发
育,特别是有利于群体结构的光分布均匀化和提高光
能利用率,对提高单产具有重要的作用[4]。 目前,有
关不同作物株行距配置对产量及相关性状的影响,前
人开展了诸多研究,但由于栽培条件存在差异,其研究
结果也不尽相同[4 - 17]。 前人研究指出,合理调整配置
行株距,有利于改善群体茎叶的空间分布[4,6,10]和田间
小气候[11 - 13],改善群体中后期的通风透光性[4,11],提
高叶片光合效率[13],特别是中低部的叶片,延长叶片
持续光合时间[3,13],增加干物质生产量[13,17],进而取
得高产。 本试验结果表明,在相同密度条件下,不同行
株距配置对夏播谷子产量及相关性状的影响存在差
异,T5 处理的籽粒产量、生物产量、谷穗重和谷草产量
均高于其它 4 个处理,且优势明显,茎粗、单穗重、单穗
粒重和单株草重随行距扩大、株距缩小呈下降趋势。
茎粗和冠重(生物量)是根系是否发达的主要指标[13]。
试验结果表明扩大行距、缩小株距下谷子根系生长已
经受到抑制,即随株距缩小根系的竞争也愈加激烈,边
际优势不能有效发挥,地上与地下协调作用失调,导致
产量等性状恶化。 因此,适当缩小行距、扩大株距有利
于谷子个体生长粗壮,干物质积累量高,有利于提高产
量。
不同行株距配置下 14 个产量相关性状的变异系
数结果表明,单穗重变异系数最大;单穗粒重、株草重、
谷草产量、谷穗重、生物产量和籽粒产量的变异系数较
大;而穗长、穗粗、株高、茎粗、收获指数和千粒重的变
异系数较小,出谷率变异系数最小。 说明单株生产力
受行株距配置的变化影响最为敏感,而出谷率、千粒重
和收获指数等农艺性状表现出一定的遗传稳定性,受
栽培环境改变的影响较小。 因此,注重植株个体的平
衡发展对于群体产量的提高至关重要。 从不同行株距
配置下谷子产量及相关性状间的相关性分析结果得
出,谷子单穗重、单穗粒重、谷穗重和生物产量与籽粒
产量呈极显著正相关,谷草产量呈显著正相关,株高、
穗长和千粒重与籽粒产量呈极显著负相关,而茎粗、穗
粗、单株草重、出谷率、收获指数与籽粒产量的相关性
未达到显著水平。 由于测试产量性状之间也存在显著
相关关系,仅通过简单相关分析无法准确判断变量因
子与产量之间的真实关系,由此为了量化谷子产量相
关性状的关系,本试验通过逐步回归分析,建立了主要
产量性状的多元回归方程,入选的 8 个因子对产量的
决定系数达到 0􀆰 9996,表明其可以作为影响谷子产量
的主要性状,且其对籽粒产量的直接贡献效应大小顺
序为谷穗重 >单穗粒重 >出谷率 >株高 >收获指数 >
单株草重 >千粒重 >穗粗,其研究结果对指导谷子种
质资源评价和新品种选育具有重要意义。
主成分分析是将多指标线性组合为较少的综合指
标,这些综合指标彼此间既不相关,又能反映原来多指
标的信息,进而根据目标要求作主成分筛选。 目前,主
成分分析方法被广泛应用于多种作物资源分类和育种
7922
核  农  学  报 28 卷
选育以及栽培条件下性状指标的综合评价中[31 - 32]。
本试验选择了与产量密切相关的 14 个性状指标,将单
一产量指标通过主成分分析转化为彼此独立的 2 个主
因子,这 2 个主因子可以代表不同行株距配置下谷子
产量性状的 90􀆰 04%的原始数据信息量,以此为基础
对不同行株距配置下谷子的产量表现进行综合评价。
由于主成分为综合变量且相互独立,所以用主成分值
作为指标,可以比较准确地了解各性状的综合表现。
主成分分析结果表明,相同密度条件下,行株距配置
30cm ×5􀆰 6cm处理的综合评价分值最高,表现出较强
的优越性,植株空间分布相对均匀,有利于谷子产量形
成的最大化。
4  结论
本试验通过测定不同行株距配置下 2 个谷子品种
的 14 个性状指标,并采用相关分析、多元回归分析、通
径分析和主成分分析进行了较系统的综合评价,结果
表明,行株距配置 30cm ×5􀆰 6cm处理的群体具有较理
想的产量构成因子,行株距搭配合理,群体空间分布适
宜,产量构成因素协调,产量显著提高。 此外,多重分
析结果将为谷子的品种改良和创新提供理论依据,对
谷子品种选择和栽培措施指定有一定的参考价值。 在
实际应用中,可根据育种目标和生产要求,综合评价品
种的生产性能。 在性状选择中要加强生物产量、单穗
重、单穗粒重、谷穗重、籽粒产量、谷草产量的选择,单
株草重和千粒重不宜过高,株高较矮、穗长较短对高产
有利。 在育种材料的性状改良时应对这些性状的作用
特点加以重视,此结果可为谷子的品种改良和创新提
供理论依据。
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Multiple Analysis of Yield and Related Characteristics of Summer⁃ sowing
Foxtail Millet Under Different Arrangement of Row and Plant Spacing
ZHU Yuan⁃gang  GAO Feng⁃ju
(Dezhou Academy of Agricultural Sciences, Dezhou, Shandong  253015)
Abstract:In order to study the effect of different arrangements of row and plant spacing on yield and related
characteristics of foxtail millet, two foxtail millet cultivars(‘Jigu 15’ and ‘Yugu 18’) as test materials were planted in
experimental field. The summer⁃ sowing foxtail millet experiment consists of five planting patterns under the same plant
population density(6􀆰 0 × 105 plant·hm - 2 ). Row spacing ( cm) × plant spacing ( cm) was 60cm × 2􀆰 8cm, 50cm ×
3􀆰 3cm, 43cm × 3􀆰 9cm, 37􀆰 5cm × 4􀆰 4cm, 30cm × 5􀆰 6cm, respectively. The results showed that grain yield and
biological yield and panicle weight and forage yield increased with decreasing row spacing and increasing plant spacing.
The variation coefficients of per panicle weight, grain weight per panicle and forage weight per plant were bigger, while
those of harvest index, 1 000⁃grain weight and millet productivity were smaller. Grain yield had a positive correlation
with per panicle weight, grain weight per panicle, panicle weight, biological yield and forage yield, but a negative
correlation with plant height, panicle length and 1 000⁃grain weight. The determination coefficient of eight factors
selected by multiple linear regression analysis to millet yield model was 0􀆰 9996. Fourteen related characteristics of yield
were composed of two independent principal components through principal component analysis. The cumulative
contribution rate of two factors was 90􀆰 04% , and information was generally agreed with the results of correlation analysis
and path analysis based on fourteen characteristics of yield. 30cm × 5􀆰 6cm treatment had the harmonized yield⁃
composing factors and the highest grain yield. Therefore, to reduce row spacing, enlarge plant spacing, and keep an
appropriate ratio of row spacing to plant spacing would be an alternative in summer⁃sowing millet planting. The purpose
of this study is to supply with theoretical basis and technical support for high yield cultivation of millet.
Key words:Foxtail millet; Row and plant spacing; Yield; Characteristic; Multiple analysis
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