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作物杂志,2023, 第5期: 212–218 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2023.05.030

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

基于主成分回归模型的漯河市小麦相对气象千粒重的模拟模型

黄杰(), 葛昌斌(), 王君, 曹燕燕, 乔冀良, 廖平安(), 宋丹阳, 卢雯瑩   

  1. 漯河市农业科学院，462300，河南漯河
  • 收稿日期:2022-04-24 修回日期:2022-09-19 出版日期:2023-10-15 发布日期:2023-10-16
  • 通讯作者: 廖平安，主要从事小麦遗传育种研究，E-mail：liaopingan@126.com
  • 作者简介:黄杰，主要从事小麦遗传育种研究，E-mail：huangjie201412@163.com;|葛昌斌为共同第一作者，主要从事小麦遗传育种研究，E-mail：gcb78@163.com
  • 基金资助:
    漯河市重大科技创新专项：抗赤霉优质小麦种质创制及新品种培育(20210112);财政部和农业农村部：国家现代农业产业技术体系(CARS-03);河南省重大科技专项：抗赤霉病优质小麦新品种选育关键技术研究与示范(201300110800)

Simulation Model of Relative Meteorological 1000-Grain Weight of Wheat of Luohe Based on Principal Component Regression

Huang Jie(), Ge Changbin(), Wang Jun, Cao Yanyan, Qiao Jiliang, Liao Pingʼan(), Song Danyang, Lu Wenying   

  1. Luohe Academy of Agricultural Sciences, Luohe 462300, Henan, China
  • Received:2022-04-24 Revised:2022-09-19 Online:2023-10-15 Published:2023-10-16

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PDF (PC)

149

摘要：

根据2010-2021年漯河市3个地区的气象资料及小麦千粒重，对小麦不同灌浆阶段内的气象因子与相对气象千粒重进行相关分析，运用主成分回归模型、逐步回归模型建立包含关键气象因子的相对气象千粒重模拟模型。结果表明，灌浆快增期的平均气温和最高气温以及缓增期的最高气温是影响漯河市小麦相对气象千粒重的重要因子;主成分分析的前3个分量“快增期和缓增期最高气温因子”、“快增期平均气温因子”和“快增期光照因子”可以解释相对气象千粒重89.44%的主要变化;与逐步回归模型相比，3个地区的相对气象千粒重和千粒重在主成分回归模型下的预估值与实际值模拟效果更好，尤其是五里岗。因此，主成分回归模型对漯河市相对气象千粒重的预估更具合理性和准确性;当前培育并筛选耐后期高温品种是提高漯河市小麦千粒重的有效办法。

关键词: 漯河市, 小麦, 相对气象千粒重, 主成分回归模型

Abstract:

The correlation between meteorological factors and 1000-grain weight of wheat during different filling stages of wheat in Luohe was studied based on the meteorological data and 1000-grain weight data of three stations from 2010 to 2021, then an empirical model with key meteorological factors used to simulate relative meteorological 1000-grain weight (Yr) of wheat was established by using of the principal component regression model and stepwise regression model. The results showed that thermal factors such as average temperature and maximum temperature in rapid-increasing stage and maximum temperature in slight-increasing stage had the greatest impaction on the Yr of wheat in Luohe. The first three components of principal component analysis were “the maximum temperature factor in rapid-increasing stage and slight-increasing stage”, “the average temperature factor in rapid-increasing stage” and “the sunshine factor in rapid-increasing stage”, which could explain 89.44% of the Yr changes of wheat in Luohe. Compared with the stepwise regression model, the predicted and actual values of Yr and 1000-grain weight of wheat by using of the principal component regression model in three stations were better, especially in Wuligang. Therefore, the principal component regression model was more reasonable and accurate in estimating the Yr of Luohe. At present, it is an effective way to increase the 1000-grain weight of wheat in Luohe by breeding and screening high-temperature resistant varieties in late stage.

Key words: Luohe, Wheat, Relative meteorological 1000-grain weight, The principal component regression model

表1

2010-2021年漯河市小麦籽粒灌浆不同阶段的持续时间

年份Year T1 T2 T3
2010-2011 13.84 15.49 6.66
2011-2012 16.21 16.46 7.33
2012-2013 16.32 13.17 8.52
2013-2014 14.23 13.86 12.91
2014-2015 12.68 14.63 8.68
2015-2016 9.66 15.49 11.84
2016-2017 18.25 15.49 4.25
2017-2018 12.01 12.54 13.44
2018-2019 13.46 14.63 7.91
2019-2020 12.89 16.46 11.64
2020-2021 15.96 15.49 9.55
平均Average 14.14 14.89 9.34

表2

2010-2021年漯河市小麦千粒重相关因子

年份Year F (g) Yt (g) Yw (g) Yr (%)
2010-2011 42.05 41.36 0.69 1.67
2011-2012 41.60 41.46 0.14 0.35
2012-2013 43.20 42.15 1.05 2.48
2013-2014 44.19 42.97 1.22 2.84
2014-2015 44.78 43.69 1.09 2.49
2015-2016 44.20 43.90 0.30 0.69
2016-2017 47.74 45.43 2.31 5.08
2017-2018 46.73 45.95 0.78 1.69
2018-2019 46.71 46.26 0.45 0.98
2019-2020 46.88 46.51 0.37 0.81
2020-2021 47.98 47.10 0.88 1.88

表3

漯河市小麦相对气象千粒重与灌浆期气象因子之间的相关系数

灌浆阶段
Filling stage		 总降雨量
Precipitation		 相对湿度
Relative
humidity		 日照时数
Sunshine
hour		 平均气温
Average
temperature		 最高气温
The highest
temperature		 最低气温
The lowest
temperature		 温差
Diurnal		 风速
Wind
speed		 大型蒸发量
Large
evaporation
渐增期
Increasing stage		 0.5226 0.3797 0.2339 0.6113* 0.3601 0.1348 0.0999 0.0494 0.0599
快增期
Rapid-increasing stage		 -0.7628** 0.3007 0.7376** 0.7820** -0.7709** 0.1283 0.7600** 0.0493 0.6515*
缓增期
Slight-increasing stage		 -0.8204** -0.8250** 0.7658** 0.3804 -0.8368** 0.3940 0.4948 -0.6281* -0.6032*

表4

关键气象因子的共线性诊断结果

项目Item X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9
膨胀系数Coefficient of expansion 30.3009 10.7406 23.1545 37.5181 67.7000 19.0305 19.5088 59.5709 134.0738

表5

漯河市小麦相对气象千粒重与关键气象因子的主成分分析

主成分
Principal
component		 特征值
Eigenvalue		 累计贡献率
Cumulative
contribution (%)		 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9
PC1 6.51 72.37 0.2971 0.3167 0.3537 -0.2933 -0.3532 -0.2979 0.3626 0.3647 -0.3498
PC2 0.81 81.33 -0.6458 0.3133 0.3351 -0.1693 0.3252 0.3519 0.2308 -0.0631 -0.2387
PC3 0.73 89.44 0.1399 0.3425 -0.0132 0.7006 -0.2529 0.4877 0.1768 0.1909 0.0506

图1

2010-2021年度不同地区不同模型下相对气象千粒重预估值与实际值 五里岗、舞阳县和临颍县的主成分回归模型相关系数分别为0.7897、0.6767和0.7305;逐步回归模型相关系数分别为0.6658、0.6123和0.6760

图2

不同地区不同模型下小麦相对气象千粒重均方根误差值

图3

2010-2021年度不同地区不同模型下小麦千粒重预估值与实际值 五里岗、舞阳县和临颍县的主成分回归模型相关系数分别为0.9878、0.9696和0.9818;逐步回归模型相关系数分别为0.9791、0.9584和0.9750

图4

不同地区不同模型下小麦千粒重均方根误差值

[1] 裴磊, 刘莉, 刘新月, 等. 气象因素对旱地小麦品种灌浆特性影响的研究. 北方农业学报, 2016, 44(6):67-72.
[2] 胡刚元. 温度对冬小麦灌浆时间和灌浆速度的影响. 安徽农业科学, 2012, 40(26):12836-12837,12908.
[3] 唐进, 林昌明, 吉剑, 等. 不同小麦品种籽粒灌浆速率试验研究. 安徽农学通报, 2014, 20(16):32-33,35.
[4] 崔金梅, 朱云集, 郭天财, 等. 冬小麦粒重形成与生育中期气象条件关系的研究. 麦类作物学报, 2000, 20(2):28-34.
[5] 高金成, 王润芳. 小麦粒重形成的气象条件研究. 中国农业气象, 2001, 22(3):44-49.
[6] 武建华, 刘常青, 房稳静, 等. 气象条件对两个不同属性冬小麦品种灌浆速度影响的研究. 安徽农业科学, 2008, 36(30):13074-13076.
[7] 刘孟宜, 田博宇, 王滢颖, 等. 基于主成分分析的不同小麦品种制作的韧性饼干品质评价. 食品研究与开发, 2021, 42(10):44-53.
[8] 张腊腊, 韩明虎, 胡浩斌, 等. 基于主成分分析的苹果品质综合评价. 江苏农业科学, 2020, 48(3):209-213.
[9] Patras A, Brunton N P, Downey G, et al. Application of principal component and hierarchical cluster analysis to classify fruits and vegetables commonly consumed in Ireland based on in vitro antioxidant activity. Journal of Food Composition and Analysis, 2011, 24(2):250-256.
doi: 10.1016/j.jfca.2010.09.012
[10] 吴晓丽, 汤永禄, 李朝苏, 等. 四川盆地小麦籽粒的灌浆特性. 作物学报, 2014, 40(2):337-345.
[11] 樊明, 杨滨齐, 李红霞, 等. 不同生态类型春小麦籽粒灌浆特性研究. 宁夏农林科技, 2014(11):1-2,25.
[12] 董中东, 张东志, 陈若礼, 等. 风干和烘干条件下不同小麦品种在灌浆过程中植株和籽粒干物质积累的动态变化. 河南农业大学学报, 2012, 46(4):364-369.
[13] 刘伟昌, 徐爱东, 付详建, 等. 小麦千粒重与气象因子关系研究//中国气象学会农业气象与生态学委员会. 全国农业气象与生态环境学术年会论文集, 2006:72-74.
[14] 李炳军, 王天慧. 冬小麦不同生长阶段气象因素对产量影响的双重量化分析. 麦类作物学报, 2018, 38(4):487-492.
[15] 董京铭, 刘瑞翔, 马晨晨, 等. 利用主成分回归方法预估连云港地区水稻气象产量. 江苏农业学报, 2021, 37(3):606-612.
[16] 周忠文, 昔小丽, 赵玮, 等. 气象条件对陇东塬区冬小麦灌浆速率的影响. 麦类作物学报, 2014, 34(6):837-841.
[17] 周国勤, 谢旭东, 姜明波, 等. 不同播期豫南稻茬麦产量及其与气象因子的通径分析. 河南农业科学, 2019, 48(9):23-29.
[18] 信志红, 郭建平, 谭凯炎, 等. 气象因子对半冬性小麦灌浆速度的影响效应研究. 气象, 2019, 45(12):1736-1746.
[19] 范磊, 胡海燕, 王来刚, 等. 基于农户数据的河南中东部地区气象因子对冬小麦产量的影响分析. 中国农业气象, 2012, 33 (1):109-113.
[20] 成林, 李彤霄, 刘荣花. 主要生育期气候变化对河南省冬小麦生长及产量的影响. 中国生态农业学报, 2017, 25(6):931-940.
[21] 逯玉兰, 李广, 韩俊英, 等. 降水量和气温变化对定西地区旱地春小麦产量的影响. 湖南农业大学学报(自然科学版), 2021, 47(3):268-273.
[22] 李刘龙, 李秀, 王小燕. 灌浆期遮光对不同小麦品种产量的影响. 河南农业科学, 2020, 49(5):31-39.
[23] 张玉春, 张敏, 刘希伟, 等. 花后持续弱光对冬小麦光合特性及产量的影响. 麦类作物学报, 2017, 37(8):1038-1046.
[24] 杨晓娟, 居辉, 王治世, 等. 花后高温和干旱对冬小麦光合、抗氧化特性及粒重的影响. 麦类作物学报, 2015, 35(7):958-963.
[25] 傅晓艺, 何明琦, 史占良, 等. 灌浆期高温胁迫对小麦灌浆特性和品质的影响. 麦类作物学报, 2015, 35(6):867-872.
[26] Dai H P, Zhang P P, Lu C, et al. Leaf senescence and reactive oxygen species metabolism of broomcorn millet (Panicum miliaceum L.) under drought condition. Australian Journal of Crop Science, 2011, 5(12):1655-1660.
[27] 胡吉帮, 王晨阳, 郭天财, 等. 灌浆期高温和干旱对小麦灌浆特性的影响. 河南农业大学学报, 2008, 42(6):597-601,608.
[28] Dias A S, Lidon F C. Evaluation of grain filling rate and duration in bread and durum wheat, under heat stress after anthesis. Journal of Agronomy and Crop Science, 2010, 195(2):137-147.
doi: 10.1111/jac.2009.195.issue-2
[29] 卢红芳, 石向军, 胡阳阳, 等. 灌浆期高温与干旱对小麦籽粒淀粉合成相关酶基因表达的影响. 麦类作物学报, 2020, 40 (5):517-525.
[30] 史华伟, 孙黛珍, 王曙光, 等. 小麦功能叶对籽粒灌浆影响的研究. 农学学报, 2017, 7(5):1-5.
doi: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas17010025
[31] 宋维富, 李集临, 周超, 等. 灌浆期不同阶段高温胁迫对春小麦籽粒生长的影响. 麦类作物学报, 2017, 37(9):1195-1200.
[1] 王义凡, 任宁, 董向阳, 赵亚南, 叶优良, 汪洋, 黄玉芳. 控释尿素与普通尿素配施对小麦产量、氮素吸收及经济效益的影响[J]. 作物杂志, 2023, (5): 117–123
[2] 杨梅, 杨卫君, 高文翠, 贾永红, 张金汕. 生物质炭与氮肥配施对灌区冬小麦干物质转运、农艺性状及产量的影响[J]. 作物杂志, 2023, (5): 138–144
[3] 刘书含, 陈磊, 张建朝, 胡甘, 孙君艳, 刘东涛, 王军卫. TMS5基因在小麦BNS不育系育性转换中的差异表达分析[J]. 作物杂志, 2023, (5): 24–29
[4] 张东旭, 胡丹珠, 闫金龙, 冯丽云, 邬志远, 张俊灵, 李岩华. 不同茬口晚播小麦喷施链霉菌剂对产量及光合特性的影响[J]. 作物杂志, 2023, (5): 255–263
[5] 宋桂成, 余桂红, 张鹏, 马鸿翔. 不同小麦品种（系）拔节期耐渍性评价[J]. 作物杂志, 2023, (5): 30–36
[6] 葛昌斌, 秦素研, 乔冀良, 王君, 齐双丽, 卢雯瑩, 张振永. 2001-2021年豫南和江苏淮河以南审定小麦品种农艺、品质性状和病害演变对比分析[J]. 作物杂志, 2023, (5): 49–58
[7] 杨程, 张德奇, 杜思梦, 张丽佳, 靳海洋, 李滢, 邵运辉, 王汉芳, 方保停, 李向东, 刘美君. 黑暗和强光下脱水对小麦离体叶片光系统活性的影响[J]. 作物杂志, 2023, (5): 98–103
[8] 张明伟, 丁锦峰, 朱新开, 郭文善. 稻茬过晚播小麦高产密度和氮肥调控效应分析[J]. 作物杂志, 2023, (4): 126–135
[9] 宋晓, 张珂珂, 岳克, 黄晨晨, 黄绍敏, 孙建国, 郭腾飞, 郭斗斗, 张水清, 裴敏楠. 不同氮效率品种小麦根际土壤酶活性和细菌群落的差异[J]. 作物杂志, 2023, (4): 188–194
[10] 傅晓艺, 王红光, 刘志连, 李东晓, 何明琦, 李瑞奇. 水分胁迫对不同小麦幼苗期生长的影响及抗旱品种筛选[J]. 作物杂志, 2023, (4): 224–229
[11] 刘颖, 顾昀怿, 张伟杨, 杨建昌. 水分与氮素及其互作调控小麦产量和水氮利用效率研究进展[J]. 作物杂志, 2023, (4): 7–15
[12] 李宏生, 李绍祥, 杨忠慧, 杨家李, 刘琨, 熊世安, 李富乾, 郭辉, 杨木军. 温光敏两系杂交小麦杂交种纯度的表型和标记检测比较[J]. 作物杂志, 2023, (4): 71–76
[13] 赵鹏鹏, 李鲁华, 任明见, 安畅, 洪鼎立, 李欣, 徐如宏. 小麦GzCIPK7-5B基因的生物信息学及表达分析[J]. 作物杂志, 2023, (4): 77–84
[14] 李浩然, 李瑞奇, 李雁鸣. 海河平原小麦行距形式变化及其影响因素研究综述[J]. 作物杂志, 2023, (3): 12–19
[15] 李俊志, 常旭虹, 王德梅, 王艳杰, 杨玉双, 赵广才. 施氮水平对不同强筋小麦品种产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2023, (3): 148–153
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