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作物杂志,2020, 第3期: 117–124 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2020.03.018

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

基于主成分与灰色关联分析的饲草小黑麦品种筛选与配套技术研究

张阳, 张伟, 赵威军, 邵荣峰, 王官, 薛丁丁, 李金梅   

  1. 山西省农业科学院高粱研究所,030600,山西晋中
  • 收稿日期:2019-07-09 修回日期:2019-09-11 出版日期:2020-06-15 发布日期:2020-06-10
  • 作者简介:张阳,主要从事甜高粱遗传育种研究,E-mail: sxnkygls@163.com
  • 基金资助:
    山西省农业科学院农业创新课题“雁门关牧区饲用小黑麦和甜高粱一年两作配套栽培技术集成研究”(YCX2017D2111)

Variety Screening and Study of Cultivation Technology for Forage Triticale Varieties Based on Principal Component and Grey Relation Analysis

Zhang Yang, Zhang Wei, Zhao Weijun, Shao Rongfeng, Wang Guan, Xue Dingding, Li Jinmei   

  1. Sorghum Research Institute, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Jinzhong 030600, Shanxi, China
  • Received:2019-07-09 Revised:2019-09-11 Online:2020-06-15 Published:2020-06-10

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6

PDF (PC)

194

摘要：

为了筛选在山西省雁门关地区最适宜种植的小黑麦品种以及配套的高产优质栽培技术,利用主成分分析法和灰色关联度分析法综合评价不同小黑麦品种在不同密度和肥料条件下的产量和饲草品质。结果表明,小黑麦饲草品质指标中糖类和蛋白类指标变异较大,但是总的可消化养分以及能量品质变化较小。相关性分析表明,相对饲料价值（RFV）与粗蛋白含量、瘤胃降解蛋白含量、醇溶糖含量、总可消化养分、产奶净能、维持净能、增重净能和相对饲料质量（RFQ）均呈极显著正相关。RFV主要通过酸性和中性洗涤纤维计算而来,在单一指标中最能反映饲草品质。综合考虑灰色关联度和主成分分析方法,晋饲草1号（播种量150kg/hm2,复合肥750kg/hm2、尿素150kg/hm2）最适宜雁门关地区推广种植。

关键词: 主成分分析, 灰色关联度分析, 小黑麦, 优质高产, 综合评价

Abstract:

This study was designed to select the best triticale variety with optimum cultivation technology for good-quality and high-yield in Yanmenguan region of China. Principal component analysis and grey relation analysis were used to evaluate the yield and forage quality of different triticale varieties under different densities and fertilization conditions. The results showed that the variations of sugar and protein in the quality indexes of triticale were large, whereas, the variations of total digestible nutrients and energy quality were little. The correlation analysis showed that relative feed value (RFV) significantly correlated with crude protein content, rumen degradable protein content, alcohol soluble sugar content, total digestible nutrients, net energy of milk production, net energy of maintenance, net energy of weight gain, and relative feed quality (RFQ). Therefore, RFV could best reflect the quality of forage grass in a single indicator. Taking grey relational degree and principal component analysis method into consideration, Jinsicao1 (150kg/ha, compound fertilizer 750kg/ha, and urea 150kg/ha) was most suitable for planting in Yanmenguan area.

Key words: Principal component analysis, Grey relation analysis, Triticale, Good-quality and high-yield, Comprehensive evaluation

表1

不同处理小黑麦各指标平均值"

处理
Treatment		 株高
Plant height
(cm)		 穗长
Ear length
(cm)		 产量
Yield
(kg/hm2)		 粗蛋白
Crude protein
(DM%)		 瘤胃降解蛋白
Rumen degradable protein (DM%)		 NDFD30
(DM%)		 NDFD120
(DM%)		 NDFD240
(DM%)		 醇溶糖
Alcohol soluble sugar (DM%)		 淀粉
Starch
(DM%)		 粗脂肪
Crude fat
(DM%)		 总可消化养分
Total digestible
nutrients (DM%)		 NEL
(mcal/kg)		 NEm
(mcal/kg)		 NEg
(mcal/kg)		 RFV RFQ
A1B1C1 134.3 14.0 34 340.5 12.5 9.0 28.3 32.5 34.2 9.2 1.2 2.8 56.4 1.3 1.20 0.6 89.0 98.0
A1B2C1 134.3 14.0 37 953.6 13.4 9.7 26.8 30.8 32.4 8.2 1.2 2.5 55.4 1.2 1.10 0.6 86.0 83.0
A1B3C1 134.7 13.0 35 507.0 14.2 10.9 30.3 34.8 36.6 7.7 0.6 2.7 56.6 1.3 1.20 0.6 89.0 101.0
A2B1C1 115.3 9.0 34 857.7 11.8 9.1 28.8 33.0 34.8 5.9 1.0 2.7 53.2 1.2 1.05 0.5 79.0 75.0
A2B2C1 116.3 9.0 38 464.3 12.6 9.7 26.3 30.2 31.8 8.9 1.1 2.8 55.9 1.2 1.14 0.6 90.0 91.0
A2B3C1 115.7 9.7 35 118.3 13.0 10.2 28.4 32.6 34.3 9.1 0.7 2.8 56.8 1.3 1.17 0.6 88.0 98.0
A3B1C1 130.3 12.3 28 623.5 13.1 9.7 27.6 31.7 33.4 6.2 1.0 3.1 55.6 1.2 1.13 0.6 85.0 89.0
A3B2C1 131.7 12.3 39 475.3 13.0 9.5 29.9 39.4 41.5 5.4 0.8 3.4 56.7 1.3 1.18 0.6 85.0 96.0
A3B3C1 131.0 13.3 37 250.6 10.8 7.5 29.1 33.4 35.1 3.4 1.9 3.5 54.2 1.2 1.09 0.5 79.0 81.0
A1B1C2 133.7 14.0 36 031.0 12.8 9.6 29.8 38.6 40.6 8.6 1.0 2.7 57.1 1.3 1.18 0.6 90.0 104.0
A1B2C2 134.7 13.7 38 332.5 14.0 10.8 29.8 38.6 40.6 9.0 1.7 3.0 59.7 1.3 1.27 0.7 98.0 122.0
A1B3C2 133.0 12.7 35 860.5 13.5 10.5 27.8 32.0 33.6 9.1 1.1 3.0 57.9 1.3 1.21 0.7 95.0 106.0
A2B1C2 114.7 9.7 36 694.5 13.8 10.1 27.1 31.1 32.8 8.8 1.0 3.1 57.1 1.3 1.18 0.6 93.0 95.0
A2B2C2 115.7 9.7 39 038.0 13.3 10.1 28.7 32.9 34.6 8.9 1.5 2.9 57.9 1.3 1.21 0.7 91.0 102.0
A2B3C2 115.0 9.3 36 878.0 11.3 8.5 24.8 28.5 30.0 8.0 1.3 2.6 55.0 1.2 1.11 0.6 80.0 75.0
A3B1C2 130.7 12.7 28 810.5 9.7 7.1 29.3 33.7 35.4 7.4 1.1 2.8 54.9 1.2 1.11 0.6 74.0 78.0
A3B2C2 132.7 12.3 40 339.0 10.6 7.6 25.4 29.1 30.7 8.8 1.0 2.8 56.4 1.3 1.16 0.6 82.0 83.0
A3B3C2 131.3 12.3 37 524.0 12.6 9.0 22.0 25.2 26.6 7.6 0.8 3.0 56.3 1.3 1.16 0.6 84.0 75.0
A1B1C3 134.7 14.3 36 037.0 14.5 11.8 27.8 31.9 33.6 10.5 0.9 2.9 59.2 1.3 1.25 0.7 104.0 119.0
A1B2C3 134.3 14.0 38 326.0 12.9 9.8 27.9 32.1 33.8 9.2 1.0 3.0 57.9 1.3 1.22 0.7 92.0 105.0
A1B3C3 134.3 13.3 35 854.5 14.4 11.0 28.1 32.3 34.0 9.0 0.8 2.9 58.0 1.3 1.22 0.7 94.0 105.0
A2B1C3 115.7 9.3 41 692.0 13.7 10.8 28.0 32.2 33.9 10.8 0.9 2.9 59.0 1.3 1.25 0.7 96.0 114.0
A2B2C3 115.7 9.3 39 033.5 11.3 8.5 27.9 36.9 38.9 9.3 1.4 2.8 57.9 1.3 1.21 0.7 86.0 99.0
A2B3C3 116.3 9.0 36 886.5 11.3 8.3 26.2 30.0 31.6 10.9 1.5 2.6 57.6 1.3 1.20 0.6 88.0 97.0
A3B1C3 132.7 12.7 28 801.0 8.2 6.0 27.9 32.0 33.7 9.7 1.3 2.6 56.6 1.3 1.17 0.6 81.0 88.0
A3B2C3 133.0 12.7 40 338.5 10.5 7.8 24.8 28.5 30.0 6.6 0.9 2.3 53.6 1.2 1.06 0.5 73.0 63.0
A3B3C3 133.3 12.7 37 517.0 15.0 12.0 27.4 29.7 32.0 5.6 1.3 3.3 56.8 1.3 1.18 0.6 88.0 93.0
平均值
Mean		 127.2 11.9 36 503.1 12.5 9.4 27.6 32.4 34.1 8.2 1.1 2.9 56.7 1.3 1.20 0.6 87.4 93.9
变异系数
Coefficient of variation (%)		 6.7 16.2 9.1 12.9 15.3 6.7 10.0 9.9 21.4 27.4 9.3 2.8 3.2 4.70 8.4 8.2 15.2

表2

不同指标间相关系数矩阵"

性状Trait 株高
Plant
height		 穗长
Ear
length		 产量
Yield		 粗蛋白
Crude
protein		 瘤胃降解蛋白
Rumen degradable protein		 NDFD30 NDFD120 NDFD240 醇溶糖
Alcohol soluble sugar		 淀粉
Starch		 粗脂肪
Crude
fat		 总可消化养分
Total digestible nutrients		 产奶
净能
NEL		 维持
净能
NEm		 增重
净能
NEg		 RFV RFQ
株高Plant height
穗长Ear length -0.969**
产量Yield -0.191 -0.193
粗蛋白Crude protein -0.088 0.136 0.311
瘤胃降解蛋白
Rumen degradable protein		 -0.047 0.089 0.288 -0.977**
NDFD30 -0.135 0.206 -0.230 -0.202 -0.230
NDFD120 -0.115 0.176 -0.038 -0.135 -0.138 -0.865**
NDFD240 -0.119 0.176 -0.034 -0.149 -0.153 -0.867** -0.999**
醇溶糖
Alcohol soluble sugar		 -0.219 -0.175 0.090 -0.095 -0.160 -0.101 -0.061 -0.073
淀粉Starch -0.113 -0.056 0.040 -0.278 -0.291 -0.099 -0.124 -0.128 -0.119
粗脂肪Crude fat -0.154 0.176 0.062 -0.360* -0.302 -0.295 -0.275 -0.291 -0.442* 0.187
总可消化养分
Total digestible nutrients		 -0.047 0.092 0.242 -0.515** -0.552** -0.225 -0.307 -0.310 -0.686** 0.016 0.238
产奶净能NEL -0.057 0.099 0.243 -0.496** -0.532** -0.254 -0.333* -0.338* -0.630** 0.046 0.322 0.993**
维持净能NEm -0.070 0.107 0.243 -0.511** -0.546** -0.238 -0.314 -0.318 -0.655** 0.012 0.280 0.997** 0.995**
增重净能NEg -0.054 0.096 0.246 -0.498** -0.536** -0.222 -0.298 -0.303 -0.662** 0.046 0.276 0.997** 0.996** 0.997**
RFV -0.035 0.117 0.241 -0.759** -0.784** -0.247 -0.227 -0.229 -0.581** -0.085 0.253 0.870** 0.849** 0.856** 0.859**
RFQ -0.076 0.153 0.149 -0.611** -0.654** -0.521** -0.515** -0.517** -0.559** 0.015 0.297 0.917** 0.912** 0.913** 0.910** 0.916** 1

表3

主成分分析初始载荷矩阵以及旋转后因子载荷矩阵"

性状Trait 初始载荷矩阵Component matrix 旋转后因子载荷矩阵Rotated component matrix
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
株高Plant height 0.097 0.477 0.707 0.465 0.104 0.017 0.038 0.049 0.978 0.046
穗长Ear length 0.162 0.506 0.674 0.457 0.104 0.066 0.096 0.051 0.967 0.063
产量Yield 0.245 -0.348 -0.002 -0.420 0.289 0.239 -0.241 0.191 -0.340 0.417
粗蛋白Crude protein 0.679 -0.076 0.445 -0.505 -0.151 0.402 0.064 0.821 0.031 0.320
瘤胃降解蛋白Rumen degradable protein 0.709 -0.109 0.392 -0.476 -0.205 0.445 0.081 0.818 -0.011 0.252
NDFD30 0.427 0.762 -0.274 -0.088 -0.259 0.111 0.938 0.087 0.102 0.046
NDFD120 0.464 0.743 -0.380 -0.056 -0.170 0.185 0.949 -0.023 0.046 0.083
NDFD240 0.470 0.747 -0.371 -0.070 -0.161 0.185 0.949 -0.014 0.048 0.101
醇溶糖Alcohol soluble sugar 0.535 -0.576 -0.271 0.475 -0.245 0.787 -0.162 -0.054 -0.202 -0.536
淀粉Starch -0.030 0.181 -0.432 0.079 0.732 0.095 0.091 -0.701 -0.105 0.493
粗脂肪Crude fat 0.346 0.401 0.183 -0.419 0.529 0.114 0.241 0.111 0.164 0.811
总可消化养分Total digestible nutrients 0.951 -0.189 -0.069 0.180 0.095 0.975 0.124 0.123 0.018 0.071
产奶净能NEL 0.949 -0.139 -0.078 0.157 0.155 0.961 0.152 0.093 0.028 0.140
维持净能NEm 0.951 -0.163 -0.055 0.173 0.118 0.966 0.132 0.120 0.038 0.101
增重净能NEg 0.946 -0.179 -0.070 0.178 0.144 0.974 0.116 0.095 0.026 0.112
RFV 0.927 -0.197 0.126 -0.056 -0.050 0.843 0.097 0.432 0.011 0.114
RFQ 0.979 0.059 -0.082 0.052 -0.055 0.865 0.393 0.250 0.040 0.085
初始特征值Initial eigenvalue 7.506 2.994 1.997 1.631 1.241
贡献率Contribution (%) 44.150 17.610 11.747 9.592 7.302
累计贡献率Cumulative contribution rate (%) 44.150 61.761 73.508 83.099 90.401

表4

主成分分析综合效益值排序"

处理Treatment F1 F2 F3 F4 F5 F 排名Rank 处理Treatment F1 F2 F3 F4 F5 F 排名Rank
A1B1C1 319.7 -395.3 51.3 -701.8 583.5 58.4 8 A2B3C2 319.4 -440.3 42.2 -766.0 629.0 45.3 26
A1B2C1 333.8 -445.8 53.4 -782.3 647.4 52.4 18 A3B1C2 272.7 -319.0 47.4 -581.7 489.5 55.0 12
A1B3C1 329.5 -408.0 50.5 -729.8 601.6 59.2 6 A3B2C2 345.1 -480.5 50.8 -833.2 690.0 48.9 23
A2B1C1 308.4 -406.4 40.0 -723.9 591.8 47.7 25 A3B3C2 324.7 -448.2 55.2 -773.6 643.2 48.3 24
A2B2C1 340.0 -460.2 41.9 -801.0 653.8 49.7 22 A1B1C3 344.7 -420.6 53.1 -739.5 610.5 64.1 1
A2B3C1 323.7 -412.1 40.3 -727.8 594.2 53.8 15 A1B2C3 347.7 -449.6 51.4 -789.3 652.0 57.8 9
A3B1C1 279.8 -319.9 50.9 -580.4 485.7 58.6 7 A1B3C3 334.3 -416.8 52.2 -736.5 608.5 59.9 4
A3B2C1 350.4 -457.0 45.5 -818.7 670.3 55.3 11 A2B1C3 372.6 -502.1 39.4 -871.3 706.6 53.9 14
A3B3C1 325.2 -431.2 48.6 -768.9 636.6 51.0 21 A2B2C3 347.7 -460.8 35.9 -812.5 661.7 52.0 19
A1B1C2 335.0 -412.0 47.3 -740.1 610.0 60.2 3 A2B3C3 332.3 -439.6 40.3 -764.0 626.8 51.5 20
A1B2C2 359.5 -443.5 47.4 -790.4 648.9 63.9 2 A3B1C3 278.3 -321.7 48.2 -578.3 489.7 57.7 10
A1B3C2 334.4 -417.8 51.0 -736.7 608.8 59.6 5 A3B2C3 333.1 -479.8 52.5 -834.4 691.7 43.4 27
A2B1C2 333.2 -435.9 41.5 -763.3 622.3 52.5 17 A3B3C3 336.3 -440.2 53.8 -775.7 639.6 54.9 13
A2B2C2 350.1 -464.5 39.5 -813.8 662.1 52.8 16

表5

各处理综合效益值与加权关联度排名"

处理
Treatment		 灰色关联系数
Grey relevant
coefficient		 排名
Rank		 主成分综合值
Comprehensive
evaluation value		 排名
Rank
A1B2C2 0.850 1 63.9 2
A1B1C3 0.807 2 64.1 1
A2B1C3 0.737 3 53.9 14
A1B1C2 0.718 4 60.2 3
A1B3C3 0.713 5 59.9 4
A1B2C3 0.712 6 57.8 9
A3B3C3 0.705 7 54.9 13
A1B3C2 0.702 8 59.6 5
A3B3C1 0.695 9 51.0 21
A2B2C2 0.695 10 52.8 16
A3B2C1 0.686 11 55.3 11
A1B1C1 0.684 12 58.4 8
A1B3C1 0.682 13 59.2 6
A2B2C3 0.677 14 52.0 19
A2B3C3 0.677 15 51.5 20
A1B2C1 0.660 16 52.4 18
A2B1C2 0.647 17 52.5 17
A2B3C1 0.633 18 53.8 15
A3B1C3 0.629 19 57.7 10
A2B2C1 0.620 20 49.7 22
A3B1C1 0.617 21 58.6 7
A3B2C2 0.615 22 48.9 23
A3B3C2 0.594 23 48.3 24
A3B1C2 0.592 24 55.0 12
A2B3C2 0.576 25 45.3 26
A3B2C3 0.562 26 43.4 27
A2B1C1 0.562 27 47.7 25
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