山西白羊草种子产量主要构成因子分析

贺明艳，刘 倩，董宽虎

（1.临汾市畜牧兽医局，山西临汾041000；2.山西农业大学动物科技学院，山西太谷030801）

山西白羊草种子产量主要构成因子分析

贺明艳1，刘 倩2，董宽虎2

（1.临汾市畜牧兽医局，山西临汾041000；2.山西农业大学动物科技学院，山西太谷030801）

为了探明影响白羊草（Bothriochloa ischaemum）种子产量的主要因子，寻求提高种子产量的途径，采用变异性分析、相关性分析、主成分分析以及方差分析方法对山西6个居群的白羊草种子产量及其产量构成因子进行了分析。结果表明，山西白羊草种子产量的主要构成因子在不同居群间差异均达到极显著水平（P＜0.01）；在种子产量及其产量构成因子中，种子产量与花序数呈显著相关（P＜0.05），与生殖枝节数、小穗数、小花数、种子数和千粒质量呈极显著相关（P＜0.01）；通过9个主要种子产量构成因子的主成分分析，小穗数因子、生殖枝节数因子与千粒质量因子累积贡献率达到85.64%。

白羊草；居群；种子产量；构成因子；山西

牧草种子生产对草地建设、饲草生产利用以及城乡绿化等都具有不可忽视的作用。随着我国草牧业的发展、生态环境的建设以及农业产业结构的调整，增加了对优良牧草种子的需求量，促进了牧草种子产业的蓬勃发展。为缓解天然草地的放牧压力、增加饲草的供给需求、遏制天然草地的退化、促进经济社会的发展，建立栽培草地、种植优良牧草起到了关键性的作用[1]。白羊草（Bothriochloa ischaemum）以其特有的产量高、营养价值高、易建植、耐践踏和耐重牧等优势，成为终年放牧地可供选择的优质牧草资源[2-3]，在退化草地植被恢复、人工草地建立、生态治理等方面都具有重要意义。因此，近年来越来越多的学者跻身于白羊草的研究。由于以往的研究多为白羊草的光合特性、生产性能、遗传多样性、生态学特性、分子生物学特性[4-8]等，且在白羊草驯化选育方面也略有一些研究[9-11]，而关于种子产量构成因子及其种子产量的研究甚少。

本研究通过对山西省不同地区分别采集的6个自然居群的野生白羊草种子进行多角度分析的方法，探求影响白羊草种子的主要生物学因素，旨在为该牧草的充分利用以及牧草种子的生产提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验在山西农业大学动物科技试验站内进行，位于东经112°23′，北纬37°25′，海拔799 m，属于暖温带气候。全年平均气温9.5～10.5℃，平均降水量450～573 mm，无霜期160～175 d，土壤为石灰性褐土。

1.2 供试材料

供试材料为山西省不同地区采集的6个自然居群的野生白羊草种子，各居群种子来源地信息列于表1。

表1 供试材料来源地信息

1.3 试验方法

试验小区面积7.8 m×9.0 m。2013年5月5日播种，播种量为10 kg/hm2，播深2 cm。田间管理按照常规方法进行管理。2014年3—10月测定各居群的种子产量性状。牧草达到盛花期时，每小区随机选取10株（并将植株进行标记，以备后期测定），分别测定分蘖数（X1）、生殖枝数（X2）、生殖枝节数（X3）、花序分枝数（X4）；当牧草种子成熟时，分别测定每生殖枝的小穗数（X5）、小花数（X6）、种子数（X7）以及千粒质量（X8）、结实率（X9）、种子长（X10）、种子宽（X11）、芒长（X12）、种子产量（Y）。种子产量是在各小区随机刈割1 m2样方，重复3次，风干、脱粒、清选后称质量（kg/hm2）[12]。

1.4 数据处理

采用WPS和SAS 9.0统计分析程序对各居群的产量性状进行方差分析，同时依据分蘖数（X1）、生殖枝数（X2）、生殖枝节数（X3）、花序分枝数（X4）、每生殖枝小穗数（X5）、每生殖枝小花数（X6）、每生殖枝种子数（X7）、千粒质量（X8）、结实率（X9）等9个产量性状对6个不同居群的种子性能进行变异性分析、相关性分析、主成分分析以及方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同居群白羊草种子产量因子的变异情况分析

对山西6个白羊草种子产量9个主要构成因子的变异情况进行分析，结果表明，来自不同生境的白羊草植株都表现出了很大的差异性，其中，植株生殖枝数的变异系数最大，为42.69%，其次为生殖枝节数（36.82%）；种子结实率的变异系数最小，为3.85%。分析结果表明，山西不同居群白羊草的种子产量主要构成因子在不同居群间差异均达到极显著水平（P＜0.01）（表2）。

表2 白羊草种子产量主要构成因子的变异情况及F值

2.2 白羊草种子产量因子与种子产量的相关矩阵

从相关矩阵来看，种子产量与花序分枝数呈显著正相关（P＜0.05），相关系数为0.672 2；与生殖枝节数、小穗数、小花数、种子数和千粒质量呈极显著相关（P＜0.01），且相关系数从大到小排序为千粒质量＞小花数＞小穗数＞种子数＞生殖枝节数。各产量因子中，除分蘖数、生殖枝数和结实率外，其他各因子与产量间几乎都达到显著相关（P＜0.05）或极显著相关（P＜0.01）（表3）。

2.3 不同居群白羊草种子产量因子和种子产量的主成分分析

根据主成分特征值大于1的原则，进行主成分的提取，其中，共有3个主成分的特征值大于1（表4）。前3个主成分累积贡献率达到85.64%，即前3个主成分能代表主要种子产量信息的85.64%，并可以对这些种质资源进行综合评估分析。

表3 白羊草种子产量因子与种子产量的相关矩阵

表4 9个种子产量因子相关矩阵的特征值、贡献率和累积贡献率

表5 选取的主成分对应的特征向量

由表4，5可知，第1主成分的特征值为3.405，贡献率为37.83%，其中，小穗数（0.494）与小花数（0.476）分别对应的特征向量最高，其次为种子数（0.457）等因子，因此，可将第1主成分称为小穗数因子，第1主成分主要反映了植株生殖生长的特征，代表了最多的原始信息。第2主成分的特征值为2.644，贡献率为29.38%，其中，生殖枝节数（0.580）对应的特征向量最高，其次为分蘖数（0.442）、花序分枝数（0.431）等因子，因此，第2主成分可以称为生殖枝节数因子，第2主成分主要反映了植株分生能力的特征。第3主成分的特征值为

1.569 ，贡献率为18.43%，其中，千粒质量（0.418）对应的特征向量最高，其次为小花结实率（0.367）等因子，因此，将第3主成分称为千粒质量因子，第3主成分主要反映了白羊草结实能力的特征。

2.4 不同居群白羊草的种子产量因子的比较

表6 不同居群白羊草种子产量因子的比较

由表6可知，平定居群与太谷居群白羊草的分蘖数显著高于平鲁居群（P＜0.05），与其他3个居群之间差异不显著（P＞0.05）。平定居群白羊草的生殖枝数显著高于代县居群、平鲁居群和柳林居群（P＜0.05），与襄汾居群和太谷居群之间差异不显著（P＞0.05）。柳林居群、太谷居群与襄汾居群白羊草的生殖枝节数极显著高于其他3个居群（P＜0.01），其中，柳林居群白羊草的生殖枝节数显著高于襄汾居群（P＜0.05），平定居群白羊草生殖枝节数极显著高于平鲁居群与代县居群（P＜0.01），且平鲁居群白羊草生殖枝节数极显著高于代县居群（P＜0.01）。代县居群白羊草花序分枝数极显著高于平定居群、柳林居群与太谷居群，达到11.74个（P＜0.01），并且柳林居群白羊草花序分枝数极显著高于平定居群与太谷居群，达到9.26个（P＜0.01）。代县居群、平鲁居群与平定居群白羊草的小穗数极显著高于其他3个居群（P＜0.01），并且柳林居群白羊草小穗数显著低于襄汾居群与太谷居群，仅有20.80个（P＜0.05）。代县居群、平鲁居群与平定居群白羊草的小花数极显著高于其他3个居群（P＜0.01），并且柳林居群白羊草小花数显著低于襄汾居群与太谷居群，仅有41.60个（P＜0.05）。代县居群、平鲁居群与平定居群白羊草的种子数极显著高于其他3个居群（P＜0.01），并且太谷居群白羊草种子数显著高于柳林居群，为12.04个（P＜0.05）。代县居群白羊草种子的千粒质量极显著高于柳林居群，达到0.81 g（P＜0.01）。代县居群与平定居群白羊草的结实率显著高于襄汾居群，分别为26.26%和26.31%（P＜0.05）。

2.5 不同居群白羊草种子形态特征的比较

由表7可知，白羊草种子形态特征在居群间存在差异。平定居群白羊草种子最长，为5.12 mm，极显著高于其他居群（P＜0.01），其次为平鲁居群（4.72 mm），而其他居群间无显著差异；代县居群白羊草种子长度最短，仅3.86 mm。平鲁居群白羊草的种子最宽，为1.11 mm，极显著高于除平定以外的其他居群（P＜0.01），与平定居群（1.03 mm）间差异不显著；代县居群白羊草种子宽度最小，为0.87 mm，极显著低于其他居群（P＜0.01）。太谷居群白羊草芒长最长，为10.25 mm，显著高于除平定以外的其他居群（P＜0.05），与平定居群（9.81 mm）间差异不显著；代县居群白羊草种子芒长最短，为7.05 mm。

表7 不同居群白羊草种子形态特征的比较 mm

3 讨论

由于在不同居群牧草的比较试验中，某居群某单一性状的变化情况并不能代表该居群的整体情况，故此时若要从中选出表现优异的居群，就需要有多个主要性状进行综合分析。

本试验针对山西6个居群白羊草9个种子产量构成因子进行了变异性分析，结果表明，不同居群间白羊草种子产量构成因子均存在着极显著差异，这与武路广等[9]的试验结果有一定的相似性。变异系数越大说明选材在该因子上的变化幅度越大，其在种质资源遗传多样性上的表现就越丰富。山西不同居群白羊草的种子产量构成因子均存在较大的变异潜力，能通过改善相应的栽培措施来提高其种子产量和品质，为白羊草种质资源的选育提供理论依据。

相关矩阵结果表明，白羊草不同因子之间存在着非常密切的联系，并且它们之间的相关性达到显著或者极显著水平。种子产量与生殖枝节数、小穗数、小花数、种子数和千粒质量呈极显著相关，因此，在制定高产栽培措施时，可以着重选择生殖枝节数、小穗数、小花数、种子数和千粒质量这些指标较高的居群。该相关性结果与其他植物的相关研究结论大致相同，例如，王佺珍等[13]在研究无芒雀麦种子产量与产量因子之间的关系时得出，其种子产量与小花数、种子数极显著相关。梁国玲等[14]还对羊茅属的4种牧草种子的产量性状与种子产量进行了相关分析，结果表明，种子产量与种子数、小花数、小穗数、千粒质量和花序长极显著相关，且与种子长显著相关。周萍萍等[15]对燕麦主要农艺性状及产量都进行了研究，结果表明，施肥量对有效穗数、株高和产量均有显著影响。魏孟浩等[16]对盐角草的繁殖输出和分配的特性进行了研究，结果表明，其繁殖分配受多方面因素的影响。这些研究结果进一步说明种子产量因子对种子产量的积极影响，并且充分考虑它们之间的相关性，促使其协调发展，才可以达到增产目的。

由于已统计出数据的信息量较大，可能会出现一定的重复，不利于分析。因而，采用主成分分析方法对不同居群之间差异的主要缘由进行全面且完整地解释，能够简化这些因子[17-18]。本研究对9个主要构成因子进行主成分分析，所选取的3个主成分累积贡献率达到85.64%，其能涵盖这9个因子的大多数信息。3个主成分中白羊草种子产量主要构成因子的特征向量存有异号，说明特征向量为异号的因子之间可能会互相限制，具有一定的局限性。

此外，经研究分析，牧草在开花期与成熟期的生长发育状况与其所在地区的环境适应能力均对牧草的驯化培育具有很大的影响。本试验中不同居群野生白羊草在太谷地区的各个生长指标都有一定的差异，其中，生殖枝节数与花序分枝数的差异显著性较大。牧草种子的形态特征发生变化以及不同居群的牧草所表现出的差异，究其原因是环境的变异[19]。

通过对白羊草种子产量构成因子的研究表明，为提高牧草种子的产量，应该适当提高生殖枝密度，以增强有效分蘖数，并减少落粒性以及选择最佳收获时间和方式，以达到增产的目的。

4 结论

本研究结果表明，白羊草种子产量及其产量构成因子中，种子产量与花序数呈显著相关（P＜0.05），与生殖枝节数、小穗数、小花数、种子数和千粒质量呈极显著相关（P＜0.01）。通过对6个居群白羊草的9个种子产量主要构成因子进行主成分分析，不同居群白羊草的9个主要种子产量构成因子中前3个主成分累积贡献率达到85.64%。为获得高产优质的白羊草种子，需要对第1主成分即小穗数因子多加分析，并为提高该值采取相应的措施。不同居群白羊草种子产量因子在居群间存在一定差异，并且白羊草种子形态特征在居群间也存在一定的差异。

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Analysis of Seed Yield Factors ofBothriochloa ischaemumin Shanxi

HE Mingyan1，LIUQian2，DONGKuanhu2
（1.Animal Husbandryand VeterinaryBureau ofLinfen City，Linfen 041000，China；2.College ofAnimal Science and VeterinaryMedicine，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

Todefine the main factors affectingthe seed yield and search the ways toincrease seed yield of Bothriochloa ischaemum（L.）Keng,seed yield components of six populations B.ischaemum were evaluated by variation analysis,correlative analysis,principal component analysis and variance analysis.The results showed that the main factors of seed yield amomg different populations in B.ischaemum were significantly different（P＜0.01）.The seed yield was correlated with number ofinflorescence（P＜0.05）,and was significantlycorrelated with reproductive shoots,spikelet number,floret number,seed number and thousand seed quality（P＜0.01）.According toprincipal component analysis with these seed yield factors,the cumulative contribution rate ofspikelet number,reproductive shoots and thousand seed qualitywas 85.64%.

Bothriochloa ischaemum;populations;seed yield;factors;Shanxi

S543＋.9

A

1002-2481（2016）08-1192-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.08.33

2016-06-10

山西省科技攻关项目（20120311011-1）；山西省科技基础条件平台建设项目（2012091004-0101）

贺明艳（1965-），女，山西临汾人，高级畜牧师，主要从事牧草饲料研究工作。董宽虎为通信作者。