主成分分析法综合评价桂夏7号适宜播期

郭昌永， 陈 渊， 梁 江， 郭小红， 陈文杰， 韦清源， 汤复跃

(1.天峨县农业技术推广站， 广西 河池 547300； 2.广西农业科学院经济作物研究所/国家大豆产业技术体系南宁综合试验站， 南宁 530007)

大豆是我国重要的粮油饲兼用作物，是植物油脂和蛋白的主要来源，也是人们日常生活必需的大宗农产品和重要工业原料，在国民经济发展中具有重要的战略地位[1]。目前广西大豆年种植面积维持在9.3万hm2左右，年产量在15万t左右，夏大豆种植面积占总面积2/3以上，主要种植在河池、百色等桂西地区，2014—2018年广西大豆单产为1 523.40 kg/hm2，远低于同期全国大豆单产水平(1 827.91 kg/hm2)，提高产量是大豆生产的重要目标，桂夏7号是广西壮族自治区农业科学院经济作物研究所培育的夏大豆新品种，2015年通过广西农作物品种审定委员会审定，2018年通过国家农作物品种审定委员会审定，具有高产稳产、耐旱、抗倒、抗病、耐荫、广适等特点[2]。近年来随着新品种推广力度的加大，夏大豆新品种桂夏7号种植面积不断扩大[3]。

大豆属于短日照作物，对光温反应较敏感，产量不仅受品种特性控制，也受栽培条件影响，其中播期是影响其产量的主要因子之一[5-9]。围绕播期对大豆性状和产量的影响，在东北[10-12]、黄淮海[13-16]和南方区域[17-20]均有较多报道，但由于大豆品种类型、生态种植栽培条件不同，对特定区域大豆生产指导意义不大。因此，本研究针对广西大豆生产现状，选用目前广西夏大豆主栽品种桂夏7号为试验材料，于2019年在夏大豆产区河池市天峨县研究其在不同播期条件下的农艺性状和产量性状，通过主成分分析综合评价广西夏大豆新品种桂夏7号的适宜播期，为其高产优质栽培提供理论依据，从而提高广西大豆单产水平。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019年在广西河池市天峨县巴謩乡(24°90′N，107°19′E)实施，属亚热带季风气候区，年平均气温20 ℃，年平均日照时数为1 281.9 h，年降水量1 370 mm，无霜期达330 d。地势平坦，肥力均匀，茬口一致，无遮阴，排灌良好。

1.2 供试品种

供试品种为桂夏7号，由广西壮族自治区农业科学院经济作物研究所选育。

1.3 试验设计

试验采用单因素随机区组设计，共设置B 1(6月5日)、B 2(6月15日)、B 3(6月25日)、B 4(7月5日)、B 5(7月15日)和B 6(7月25日)共6个播期处理，3次重复，行距0.5 m，穴距0.2 m，每穴留苗2株，密度19.8万株/hm2，小区面积11.2 m2(2 m×5.6 m)。播种时施复合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)300 kg/hm2作基肥，开花期施尿素(N 46%)75 kg/hm2，其他栽培管理同当地生产管理水平。

1.4 测定项目与方法

1.4.1农艺性状调查

大豆成熟时，每小区选取中间一行连续10株进行考种，参照《大豆种质资源描述规范和数据标准》[22]调查大豆生育期、株高、主茎节数、分枝数、单株有效荚数、单株粒数、多粒荚比例、每荚粒数和百粒重。

1.4.2产量测定

于每个播期大豆品种收获期，收割每个小区中间3行小区面积6.72 m2(1.2 m×5.6 m)，加上考种的产量，测定播期产量，并折算产量。

1.4.3综合评价

根据特征值大于1的准则提取主成分；

1.5 数据分析

采用Excel 2016和SPSS 19.0软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同播期对桂夏7号生育期和产量的影响

由表1可知，在播期范围内，夏大豆均能正常成熟。随播种期延迟，夏大豆生育期呈极显著递减；单产变化总体呈先上升后下降趋势(B 4播期遇连续强降雨，密度不够)。最高单产为B 3(4 121.7 kg/hm2)，即6月25日播种，与其他播期单产差异极显著，其次分别为B 2和B 1，B 1与B 2差异不显著，在播期范围内，B 1、B 2、B 3均能达到较高产量。

表1 不同播期大豆生育期及产量多重比较

2.2 不同播期桂夏7号各性状变异情况和相关分析

2.2.1不同播期对桂夏7号生育期、农艺性状和产量性状的影响

由表2可知，播期对单产、单株粒数、单株荚数、分枝数影响较大，变异系数分别为62.25%、58.64%、58.31%、51.15%，变异系数均在50.00%以上；对株高、生育期、主茎节数影响也较大，其变异系数在9.35%～23.26%之间；对百粒重、每荚粒数、多粒荚比例影响较小，变异系数分别为5.76%、5.89%、7.93%。

表2 不同播期对大豆生育期、农艺性状和产量性状的影响

2.2.2不同播期桂夏7号各性状相关分析

表3表明，单产、株高、分枝数、单株荚数和单株粒数相互之间呈极显著正相关；主茎节数与株高、分枝数、单株荚数和单株粒数呈极显著正相关，与生育期和单产呈显著正相关，其余性状间相关不显著。可见，单项指标至少与其他1个或多个指标呈显著或极显著相关，相关性或大或小，单项指标提供的信息发生重叠，在此基础上进一步利用主成分分析法进行分析、综合评价来消除单个性状提供的信息发生重叠而带来的不合理影响。

表3 各性状的相关系数距阵

2.3 桂夏7号适应播期综合评价

2.3.1主成分分析

采用不同播期桂夏7号10个性状指标进行主成分分析，根据特征值大于1的提取原则提取主成分个数[23]。通过特征值贡献率分析，前2个主成分累计贡献率为93.474%，且特征值大于1，说明前2个主成分基本包含了全部变量的主要信息，因此选前2个主成分进行适宜播期评价即可(表4)。

表4 各性状主成分的特征向量及贡献率

贡献率大小反映各综合指标的相对重要程度。第一主成分可反映原始数据73.896%信息量，主要由单株荚数、单株粒数、株高、分枝数、单产和主茎节数构成，其载荷均在0.970以上；第二主成分主要由每荚粒数构成，携带了19.578%的信息。

2.3.2综合评价

由表5可知，经SPSS 19.0软件多元统计分析得到6个播期的主成分因子得分；以每个主成分所对应的贡献率占所抽取主成分的累计贡献率比例作为权重，得到主成分综合模型：综合得分Y=(0.738 96×F1+0.195 78×F2)/0.934 74，从而计算出6个不同播期的综合得分。综合得分可直观反映各品种的适宜播期，分值越高，表明该品种在播期内适应性越好[11]，综合得分≥0，由高到底的播期分别为B 3、B 2和B 1；其次分别为B 4、B 5和B 6，且综合得分低于0，表明该品种不适宜在此播期内播种。

表5 不同播期主要性状主成分得分和综合得分

3 讨论与结论

本研究表明，桂夏7号播期推迟，均能正常成熟，但大豆生育期极显著缩短。桂夏7号不同播期间单产、单株粒数、单株荚数、分枝数变异系数均在50.00%以上，对株高变异系数为23.26%、对主茎节数变异系数为13.66%。相关系数距阵表明，不同播期桂夏7号单产、株高、分枝数、单株荚数、单株粒数和主茎节数相互之间呈极显著或显著正相关，单产与生育期呈显著正相关，表明广西夏大豆播期对性状和产量影响较大，与前人研究结果一致[10-20]。

桂夏7号不同播期间农艺性状分析结果表明，不同播期间大豆农艺性状存在显著相关，各农艺性状指标与其他1个或多个指标呈显著或极显著相关，信息发生重叠而带来不合理影响。主成分分析是多元统计分析中的重要统计方法，在尽可能不损失信息或者少损失信息的情况下，通过降维用少数综合指标代替原本较多的单个指标，以综合评价其适应性，如本研究中B 4播期播种后遇连续强降雨，密度不够导致单产最低，但经主成分分析表明，B 4播期综合表现优于B 5和B 6播期。利用主成分分析法对大豆耐荫性、耐密性等进行综合评价是一种有效的评价方法[24-26]。

本研究经主成分分析将6个不同播期的10个农艺性状转换为2个相互独立的综合指标，多元统计分析后综合得分显示B 3>B 2>B 1>0>B 4>B 5>B 6，表明在B 1～B 3时期内播种，夏大豆综合性状表现较好，与不同播期大豆生育期、农艺性状和产量性状结果表明，B 1～B 3播期的性状综合表现优于B 4～B 6一致，表明广西夏大豆适宜在此播期内播种。

综上所述，桂夏7号在广西适宜播期为B 1～B 3，即6月5日至6月25日。