51份饲用薏苡种质的农艺性状和营养成分评价
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薏苡(Coix lacryma-jobi)为一年生或多年生C4草本植物[1]，植株茎秆粗壮，枝叶繁茂，质地松脆，多生长于湿润的池塘、河沟、山谷、溪涧或农田等地；其具有分蘖再生能力强、植物生物产量高、年生产周期长、适口性良好等特点，可药食，也是牛羊等牲畜的优良鲜饲料和青贮饲料，可作新型饲料牧草开发利用[2]。薏苡植物还具有环境适应能力强、耐高温、抗性强的优势[2]。中国湖南省属大陆亚热带季风湿润气候区，气候温暖，植被繁盛，蕴含了丰富的饲用薏苡资源[3]。但繁多的野生薏苡资源还有待开发利用。目前，湖南省广泛种植牧草多为进口品种，缺乏对选育出来的适合本地自然条件、品质好且经济效益高的饲草品种的广泛推广应用。
目前，我国有关饲用薏苡种质资源的研究多集中于农艺性状[4-7]和分子标记的遗传多样性分析等[8-11]，关于植物饲用品质方面的报道较少。仅有四川农业大学玉米研究所选育出了国内第一个通过审定的饲用型薏苡“大黑山薏苡”[11]；孙福艾[12]杂交选育出了“薏苡丰牧88”；刘凡值等[13]比较分析了11个薏苡属牧草品种，粗蛋白含量为11.03%～14.94%，粗脂肪含量为2.24%～4.47%，粗纤维含量为27.49%～36.37%，粗灰分含量为9.31%～4.17%，无氮浸出物含量为29.7%～42.67%，钙含量为0.37%～0.79%，磷含量为0.12%～0.31%；邓素芳等[14]发现了9个薏苡资源的根茎叶中氨基酸含量差异显著。但开发本地优质饲用薏苡能有效避免该区牧草连作造成的草产量低且不稳的情况[15-16]，对畜牧业结构调整、草食动物产业发展和生态环境保护均具有重要意义。因此，本研究选取51份野生薏苡种质，针对农艺性状、营养品质，借助多元统计分析评价方法，筛选出适宜湖南省不同地区推广的薏苡种质，为饲草型薏苡种质在湖南省的推广提供科学依据。
1. 材料与方法
1.1 试验材料与设计
参试野生薏苡共51份，主要来自于湖南省、重庆市、四川省和云南省(表1)。
表 1 供试薏苡种质及编号Table 1. Information of the tested Coix lacryma-jobi germplasms编号 Code 名称 Name 来源 Source 编号 Code 名称 Name 来源 Source 1 YY17-12 湖南省常宁市
Hunan Province, Changning City27 YY-25 湖南省炎陵县
Hunan Province, Yanling County2 YY17-13 湖南省新晃县
Hunan Province, Xinhuang County28 YY-27 湖南省炎陵县
Hunan Province, Yanling County3 YY17-18 湖南省衡阳县
Hunan Province, Hengyang County29 YY-29 湖南省郴州市
Hunan Province, Chenzhou City4 YY17-19 湖南省衡阳县
Hunan Province, Hengyang County30 台湾糯薏米
Taiwan NYM湖南省郴州市
Hunan Province, Chenzhou City5 YY17-20 湖南省衡阳县
Hunan Province, Hengyang County31 YY17-07 湖南省临湘市
Hunan Province, Linxiang City6 YY17-21 湖南省平江县
Hunan Province, Pingjiang County32 YY17-10 湖南省沅陵县
Hunan Province, Yuanling County7 YY17-22 湖南省石门县
Hunan Province, Shimen County33 YY17-11 湖南省沅陵县
Hunan Province, Yuanling County8 YY17-23 湖南省桃源县
Hunan Province, Taoyuan County34 隆回薏苡
Longhui Coix湖南省隆回县
Hunan Province, Longhui County9 YY17-24 湖南省桃源县
Hunan Province, Taoyuan County35 YY17-04 湖南省临湘市
Hunan Province, Linxiang City10 YY17-25 湖南省桃源县
Hunan Province, Taoyuan County36 YY18-1 湖南省新化县
Hunan Province, Xinhua County11 YY17-26 湖南省临湘市
Hunan Province, Linxiang City37 YY17-03 湖南省临湘市
Hunan Province, Linxiang City12 YY17-27 湖南省临湘市
Hunan Province, Linxiang City38 24川谷米
24 Kawagani Rice重庆市
Chongqing City13 YY17-28 湖南省华容县
Hunan Province, Huarong County39 YY-21 湖南省城步县
Hunan Province, Chengbu County14 YY17-30 湖南省沅陵县
Hunan Province, Yuanling County40 26石龙薏苡
26 Shi long Coix重庆市
Chongqing City15 YY17-31 湖南省华容县
Hunan Province, Huarong County41 YY17-33 湖南省新化县
Hunan Province, Xinhua County16 YY-01 湖南省茶陵县
Hunan Province, Chaling County42 YY03-02 云南省
Yunnan Province17 YY-02 湖南省茶陵县
Hunan Province, Chaling County43 YY03-03 云南省
Yunnan Province18 YY-04 湖南省攸县
Hunan Province, You County44 YY03-04 重庆市
Chongqing City19 YY-05 湖南省茶陵县
Hunan Province, Chaling County45 小黑壳
Xiaoheike湖南省隆回县
Hunan Province, Longhui County20 YY-07 湖南省茶陵县
Hunan Province, Chaling County46 YY03-06 重庆市
Chongqing City21 YY-08 湖南省炎陵县
Hunan Province, Yanling County47 YY-37 湖南省资兴市
Hunan Province, Zixing City22 YY-14 湖南省麻阳苗族自治县
Hunan Province, Mayangmiao
Autonomous County48 YY17-32 湖南省永顺县
Hunan Province, Yongshun County23 YY-16 湖南省桂东
Hunan Province, Guidong County49 YY03-09 四川省
Sichuan Province24 YY-17 湖南省蓝山县
Hunan Province, Lanshan County50 YY17-15 湖南省桂东
Hunan Province, Guidong County25 YY-18 湖南省新化县
Hunan Province, Xinhua County51 云南黑壳
Yunnan Heike云南省
Yunnan Province26 YY-23 湖南省沅江市
Hunan Province, Yuanjiang City− − − 本研究于浏阳试验基地进行，位于湖南省浏阳市沿溪镇(28°10′32″ N, 113°15′27″ E)，属亚热带季风气候，年日照时数约1 350 h，年平均气温18.3 ℃，年降水量约1 369 mm (图1)。试验地土壤pH为6.33，有机质、全氮、全磷和全钾含量分别为12.88、1.12、0.61和13.65 g·kg−1。2018年4月20日采用直播法播种，每穴播3粒种子，播种量6 kg·hm−2，单株留苗，播种后施复合肥(N ꞉ P2O5 ꞉ K2O = 15 ꞉ 15 ꞉ 15) 375 kg·hm−2，采用随机区组设计，3次重复，每个小区面积12 m2 (6 m × 2 m)。野生薏苡大部分为多年生草本，次年会萌发成新的植株，苗期用苏云金杆菌乳剂300倍液灌心叶防治玉米螟，生长期间进行一次除草，其他同常规大田管理，最终于7月中旬测量相关指标，人工刈割取样。
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图 1 2018和2019年试验地月降水量和月均气温Figure 1. Monthly temperature and monthly preciptation at the experimental field in Liuyang in 2018 and 20191.2 测定指标及方法
1.2.1 表型性状
抽穗期采集表型数据的方法参照《薏苡种质资源描述规范和数据标准》[17]。从每个小区随机选取10株薏苡进行株高、茎粗和分蘖数测定，分别记作X1、X2和X3，并距离地面5 cm刈割，立即称鲜重，换算成鲜草产量，记作Y1。
1.2.2 营养成分
取抽穗期刈割的全株鲜草样500 g，于65～75 ℃烘箱中烘干至恒重后，粉碎并过0.425 mm筛后，混合均匀，随机取3份样品，参照《饲料分析及饲料质检测技术》[18]平行测定的指标有粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、钙和磷，分别记作T1、T2、T3、T4、T5和T6。
1.3 数据处理
优异资源筛选分析：采用综合性状的隶属函数评价法，以相关分析和主成分分析获得的指标进行隶属函数评价。
变异系数赋权公式如下：
$ {W_i} = \frac{{{V_i}}}{{{V_n}}} {\text{。}}$
式中：Wi为第i指标的百分率，Vi为i指标的变异系数，Vn为所求的n个变异系数之和[19-20]。
综合隶属函数计算方法如下：
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式中：X为测定值，Xmax为最大值，Xmin为最小值，U(Xij)为i品种j指标的隶属函数值，Wn 为指标百分率总和。
采用Excel 2019整理数据，SPSS 19进行差异显著性分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析。
2. 结果与分析
2.1 不同薏苡种质品质和产量性状
51份薏苡种质资源的粗蛋白含量为8.94%～12.60%，粗灰分含量为9.82%～14.29%，粗脂肪含量为1.71%～5.73%，粗纤维含量为26.06%～32.78%。其中YY-07的粗蛋白含量最高，为12.60%；YY17-26的粗灰分含量最高，为14.29%；YY03-02的粗脂肪含量最高，为5.73%；XYS17的磷含量最高，为0.50%；YY17-07的钙含量最高，为0.61%；YY17-30的粗纤维含量最低，为26.06%。6种品质性状的变异系数为5.74%～30.91%，其中粗脂肪、磷和钙的变异幅度较大，变异系数分别为30.91%、18.54%和16.59%，鲜草产量的变异系数为28.58% (表2)。
表 2 51份薏苡种质营养性状方差分析Table 2. Variance analysis of the nutritional traits of 51 Coix lacryma-jobi germplasms指标
Indexr最大值
Maximum最小值
Minimum平均值
Mean标准差
Standard deviation变异系数
Coefficient of variationF 粗蛋白 Crude protein/% 12.60 8.94 10.17 0.67 6.61 3.95** 灰分 Ash/% 14.29 9.82 11.74 1.11 9.44 3.84** 粗纤维 Crude fiber/% 32.78 26.06 28.90 1.66 5.74 4.44** 粗脂肪 Ether extract/% 5.73 1.71 2.88 0.89 30.91 20.86** 磷 Phosphorus/% 0.50 0.00 0.30 0.01 18.54 5.65** 钙 Calcium/% 0.61 0.28 0.41 0.07 16.59 17.02** 株高 Plant height/cm 179.81 105.57 137.71 18.13 13.17 4.69** 茎粗 Stem diameter/mm 10.42 6.52 9.30 0.60 6.43 1.26 分蘖数 Tiller number 8.53 5.23 6.72 0.77 11.50 1.06 鲜草产量 Fresh yield/(t·hm−2) 55.56 18.03 32.66 9.33 28.58 7.41** *表示同一营养性状不同种质间差异显著(P < 0.05)，**表示种质间差异极显著(P < 0.01)；表3同。
*, significant difference in the same nutritional trait among the germplasms at the 0.05 level; **, significant difference in the same nutritional trait among the germplasms at the level 0.01; this is applicable for Table 3 as well.2.2 供试薏苡种质的相关性分析
鲜草产量与茎粗、株高和分蘖呈极显著正相关关系(P < 0.01)，与粗灰分含量、磷含量和钙含量呈正相关关系，与粗纤维、粗脂肪含量和粗蛋白含量呈负相关关系，但不存在显著性，表明鲜草产量高的种质不利于粗蛋白及粗脂肪的累积。而粗蛋白与株高和粗脂肪均呈显著负相关关系，钙和磷呈显著相关关系(P < 0.05)(表3)。
2.3 供试薏苡种质的主成分分析
主成分分析中提取特征值大于1的主成分[19]，发现前4个主成分的特征值均大于1，累计贡献率达66.16%，可以反映10个性状的基本特征。第1主成分的贡献率最大，为27.04%，特征向量值较大的性状是株高、鲜草产量，特征向量均为正值且高达0.5以上，这类性状与产量有关，因此，第1主成分为产量因子。第2主成分的贡献率为15.686%，决定第2主成分大小的主要有钙和磷，因此，第2主成分为矿物质因子。第3主成分的贡献率为12.31%，特征向量值最大的是粗灰分，因此，第3主成分为粗灰分因子。第4主成分的贡献率为11.13%，特征向量值最大的是粗脂肪，因此，第4主成分为粗脂肪因子(表4)。
表 3 51份薏苡种质评价指标的相关性分析Table 3. Correlation analysis of the evaluation indices of 51 Coix lacryma-jobi germplasms指标
Index株高
Plant height茎粗
Stem diameter分蘖数
Tiller number鲜草产量
Fresh yield粗蛋白
Crude protein灰分
Ash粗纤维
Crude fiber粗脂肪
Ether extract磷
P茎粗 Stem diameter 0.43** 分蘖数 Tiller number 0.40** 0.26* 鲜草产量 Fresh yield 0.86** 0.39** 0.56** 粗蛋白 Crude protein −0.25* −0.02 −0.13 −0.20 灰分 Ash 0.17 0.35** 0.12 0.20 −0.05 粗纤维 Crude fiber −0.12 0.06 −0.13 −0.11 0.23 −0.07 粗脂肪 Ether extract 0.09 −0.02 −0.11 −0.09 −0.27* 0.10 −0.08 磷 P 0.05 0.15 0.10 0.01 0.08 0.01 0.06 −0.10 钙 Ca 0.11 0.01 −0.03 0.01 0.04 −0.22 0.18 −0.02 0.28* 表 4 51份薏苡种质主成分特征向量、特征值、贡献率及累积贡献率Table 4. Principal component characteristic vectors, eigenvalues, contribution rates, and cumulative contribution rates of 51 Coix lacryma-jobi germplasms指标
Index主成分 Principal component 1 2 3 4 株高 Plant height 0.531 0.040 −0.172 0.002 茎粗 Stem diameter 0.372 0.172 0.297 0.347 分蘖数 Tiller number 0.406 0.085 0.006 −0.335 鲜草产量 Fresh yield 0.547 0.064 −0.041 −0.189 粗蛋白 Crude protein −0.203 0.403 0.448 −0.098 灰分 Ash 0.236 −0.167 0.510 0.434 粗纤维 Crude fiber −0.125 0.418 0.123 0.303 粗脂肪 Ether extract 0.018 −0.404 −0.314 0.587 磷 P 0.062 0.459 −0.145 0.245 钙 Ca −0.004 0.468 −0.533 0.194 特征值 Eigenvalue 2.704 1.569 1.231 1.113 贡献率 Proportion/% 27.035 15.686 12.306 11.129 累积贡献率 Cumulative/% 27.035 42.721 55.027 66.156 2.4 供试薏苡种质的聚类分析
由于各指标间量纲不相同，因此根据主成分分析得出的8个评价指标后采用SPSS软件将其进行标准化转化(Z-score)，依据标准化后的各指标对51个种质进行聚类，如图2所示，在距离为15时，可将51个薏苡种质分成3大类。第Ⅰ类包含30个种质，占总数的58.82%；第Ⅱ类包含10个种质，占总数的19.61%；第Ⅲ类包含11个种质，占总数的21.57%。
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类群Ⅰ饲草产量较低，营养价值较高；类群Ⅲ饲草产量最高，营养价值较低；类群Ⅱ所有指标在两类群之间，属于中间型种质(表5)。
表 5 3个类群材料8个评价指标的平均值Table 5. Average values of eight evaluation indices of the three groups of materials指标
Item类群 Group Ⅰ Ⅱ Ⅲ 株高 Plant height/cm 130.67 127.79 165.95 茎粗 Stem diameter/mm 9.23 9.03 9.73 鲜草产量 Fresh yield/(t·hm−2) 30.15 26.16 45.40 粗蛋白 Crude protein/% 10.42 9.67 9.97 灰分 Ash/% 11.44 11.68 12.61 粗脂肪 Ether extract/% 2.41 4.10 3.07 磷 Phosphorus/% 0.35 0.30 0.33 钙 Calcium/% 0.42 0.39 0.38 2.5 薏苡种质优异资源的筛选
隶属函数分析法是运用模糊数学的原理，对种质从多个性状进行鉴定评价的一种科学方法[20-21]。其中D值为每个种质的综合评价得分，根据综合评价模型，计算出不同薏苡种质的各指标综合得分和排序结果(表6)，发现综合得分排在前10位的薏苡种质分别为隆回薏苡、YY03-02、小黑壳、YY-37、YY-21、YY17-32、YY17-07、YY03-09、YY17-12和YY17-03，品质表现优良的种质为隆回薏苡，其茎粗、鲜草产量、粗蛋白、粗灰分、粗脂肪、磷和钙的隶属函数值排名分别是第1、1、4、3、4、2和3 (表6)。
表 6 51份薏苡种质的隶属函数分析Table 6. Membership function analysis of 51 Coix lacryma-jobi germplasms编号
Code隶属函数值 Membership function value 综合隶属函数
Comprehensive
value排名
Ranking株高
Plant height/
cm茎粗
Stem diameter/
mm鲜草产量
Fresh yield/
(t·hm−2)粗蛋白
Crude protein/
%灰分
Ash/
%粗脂肪
Ether extract/
%磷
Phosphorus/
%钙
Calcium/
%1 0.04 0.03 0.10 0.00 0.02 0.14 0.03 0.06 0.43 9 2 0.01 0.02 0.05 0.01 0.01 0.00 0.10 0.02 0.23 46 3 0.03 0.02 0.09 0.02 0.03 0.04 0.07 0.06 0.36 20 4 0.04 0.02 0.02 0.01 0.00 0.06 0.04 0.06 0.24 45 5 0.04 0.03 0.06 0.01 0.02 0.01 0.10 0.06 0.33 30 6 0.02 0.02 0.06 0.01 0.03 0.07 0.06 0.05 0.33 32 7 0.02 0.03 0.07 0.01 0.00 0.02 0.00 0.01 0.17 50 8 0.03 0.03 0.03 0.02 0.04 0.03 0.06 0.05 0.29 38 9 0.04 0.03 0.07 0.01 0.01 0.02 0.05 0.06 0.30 37 10 0.01 0.03 0.03 0.01 0.01 0.12 0.03 0.02 0.27 42 11 0.00 0.03 0.01 0.01 0.06 0.14 0.02 0.06 0.35 29 12 0.04 0.03 0.04 0.02 0.02 0.06 0.03 0.08 0.32 33 13 0.03 0.02 0.08 0.02 0.05 0.03 0.05 0.03 0.31 34 14 0.02 0.03 0.01 0.01 0.04 0.03 0.07 0.03 0.23 48 15 0.04 0.03 0.05 0.01 0.01 0.14 0.07 0.07 0.41 12 16 0.03 0.03 0.07 0.00 0.04 0.06 0.04 0.00 0.27 43 17 0.03 0.03 0.03 0.01 0.03 0.14 0.06 0.02 0.35 23 18 0.03 0.04 0.12 0.01 0.03 0.01 0.01 0.03 0.29 39 19 0.02 0.04 0.08 0.03 0.04 0.04 0.13 0.02 0.39 14 20 0.04 0.03 0.12 0.04 0.02 0.02 0.05 0.05 0.37 18 21 0.03 0.03 0.09 0.02 0.02 0.02 0.04 0.03 0.28 41 22 0.04 0.03 0.06 0.03 0.00 0.03 0.10 0.07 0.35 27 23 0.03 0.03 0.07 0.02 0.03 0.04 0.09 0.06 0.36 21 24 0.03 0.04 0.05 0.02 0.01 0.03 0.07 0.05 0.30 36 25 0.05 0.03 0.12 0.01 0.00 0.06 0.07 0.03 0.37 17 26 0.03 0.04 0.06 0.02 0.03 0.01 0.02 0.06 0.26 44 27 0.04 0.03 0.08 0.01 0.03 0.03 0.07 0.06 0.35 24 28 0.03 0.03 0.06 0.02 0.03 0.03 0.08 0.07 0.35 26 29 0.03 0.03 0.04 0.03 0.00 0.09 0.05 0.03 0.30 35 30 0.03 0.03 0.05 0.01 0.01 0.15 0.05 0.02 0.36 22 31 0.07 0.02 0.12 0.00 0.00 0.03 0.09 0.11 0.45 7 32 0.04 0.03 0.06 0.02 0.02 0.03 0.09 0.06 0.35 28 33 0.00 0.03 0.00 0.03 0.02 0.03 0.09 0.03 0.23 47 34 0.09 0.04 0.19 0.01 0.04 0.11 0.12 0.07 0.67 1 35 0.01 0.03 0.01 0.01 0.02 0.05 0.01 0.01 0.15 51 36 0.01 0.03 0.03 0.02 0.05 0.09 0.08 0.05 0.36 19 37 0.07 0.04 0.13 0.03 0.05 0.06 0.02 0.03 0.43 10 38 0.03 0.03 0.02 0.03 0.03 0.06 0.08 0.05 0.33 31 39 0.08 0.03 0.18 0.00 0.03 0.11 0.00 0.04 0.48 5 40 0.02 0.00 0.01 0.02 0.02 0.10 0.02 0.04 0.22 49 41 0.08 0.04 0.16 0.01 0.06 0.02 0.03 0.01 0.41 13 42 0.05 0.04 0.05 0.01 0.03 0.21 0.10 0.06 0.55 2 43 0.07 0.04 0.11 0.02 0.02 0.09 0.01 0.03 0.39 15 44 0.04 0.04 0.06 0.02 0.03 0.04 0.02 0.04 0.29 40 45 0.08 0.03 0.16 0.02 0.04 0.05 0.09 0.05 0.52 3 46 0.03 0.04 0.04 0.02 0.04 0.05 0.10 0.04 0.35 25 47 0.08 0.04 0.16 0.00 0.04 0.02 0.10 0.05 0.50 4 48 0.06 0.03 0.11 0.01 0.06 0.11 0.07 0.00 0.45 6 49 0.06 0.03 0.11 0.01 0.03 0.11 0.05 0.03 0.44 8 50 0.07 0.03 0.16 0.02 0.04 0.02 0.05 0.02 0.41 11 51 0.06 0.03 0.07 0.02 0.04 0.06 0.07 0.04 0.38 16 3. 讨论
51份薏苡种质的10个指标均有不同程度变异，变异系数为5.74%～30.91%，其中粗脂肪及鲜草产量变异系数较大，反映了不同薏苡种质在这2个方面的离散程度较高。饲草产量是评价饲草生产性能的重要指标[22]，本研究中供试的51份薏苡种质间的鲜草产量差异明显，为18.03～55.56 t·hm−2。本研究鲜草产量的结果与刘凡值等[13]11个薏苡品种饲草鲜草产量(61.93～94.22 t·hm−2)差异较大；与高立芳等[23]在重庆地区进行的大黑山薏苡饲草产量研究的报道结果(鲜草产量111 t·hm−2)和叶贵凯等[24]和陈奕希[25]对不同品种产量的研究结果均有较大差异。这可能与品种特性、生境条件、种植密度、栽培方式和刈割次数的不同有关[26]。粗蛋白是评定饲草饲用价值的一个重要指标[27]，本研究中，抽穗期的全株薏苡粗蛋白含量为8.94%～12.60%，平均含量为10.17%，与田兵等[28]和刘国道等[29]的结果基本一致，高于时维静等[30]的研究结果(7.65%)，低于刘凡值等[13]在拔节期取样的结果，高于其他同一时期刈割的禾本科五节芒(Miscanthus floridulus)、蔗茅(Erianthus rufipilus)[31]、狗尾草(Setaria viridis)和黄背草(Themeda japonica)[32]，这可能与收割时间和栽培措施有关[33]。
株高、分蘖数与鲜草产量极显著正相关，表明株高和分蘖数的高低是影响产量的重要因素，与前人的研究结果一致。近年来，主成分分析和聚类分析被广泛用于高粱(Sorghum bicolor)[34-35]和玉米(Zea mays)[36-37]等植物的营养成分分析与评价。本研究运用主成分分析法，将测定的薏苡营养成分及农艺性状的多个指标降维至8个主要指标，更加直观地揭示了变量之间的关系，避免了繁杂数据的干扰。在除去多余因子的基础上，利用聚类分析将不同种质间性状相近的划分为一类。而隶属函数计算得出综合得分排在前10位的薏苡种质与聚类结果一致，可信度较高。
本研究对51份薏苡种质的农艺性状和品质性状进行综合评价，筛选出10份综合性状优良的种质，这为在本地资源中选育饲草品种提供了可能。但是建立饲用薏苡资源的评价体系是一个复杂的过程，需要通过大量的资源数据的鉴定分析，还要考虑实际生产与科学研究的异同，同时兼顾行业发展趋势[5]。除本研究中10个主要指标外，还有待增加更多评价指标建立更加全面的评估体系。
4. 结论
不同种质薏苡植株的粗蛋白、粗纤维、钙和磷等含量差异明显，这些差异是选育饲用薏苡品种的基础因素。不同种质薏苡植株的各个性状之间存在一定的相关性；通过运用相关分析和主成分分析等方法，将51份薏苡种质分为3类，并通过隶属函数综合评价筛选出10份，可作为功能性产品原材料开发利用，这为今后研究薏苡的抗逆性等提供了基础数据，为饲用薏苡育种、品质改良及薏苡资源开发利用提供了丰富的资源。
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图 1 2018和2019年试验地月降水量和月均气温
Figure 1. Monthly temperature and monthly preciptation at the experimental field in Liuyang in 2018 and 2019
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表 1 供试薏苡种质及编号
Table 1 Information of the tested Coix lacryma-jobi germplasms
编号 Code 名称 Name 来源 Source 编号 Code 名称 Name 来源 Source 1 YY17-12 湖南省常宁市
Hunan Province, Changning City27 YY-25 湖南省炎陵县
Hunan Province, Yanling County2 YY17-13 湖南省新晃县
Hunan Province, Xinhuang County28 YY-27 湖南省炎陵县
Hunan Province, Yanling County3 YY17-18 湖南省衡阳县
Hunan Province, Hengyang County29 YY-29 湖南省郴州市
Hunan Province, Chenzhou City4 YY17-19 湖南省衡阳县
Hunan Province, Hengyang County30 台湾糯薏米
Taiwan NYM湖南省郴州市
Hunan Province, Chenzhou City5 YY17-20 湖南省衡阳县
Hunan Province, Hengyang County31 YY17-07 湖南省临湘市
Hunan Province, Linxiang City6 YY17-21 湖南省平江县
Hunan Province, Pingjiang County32 YY17-10 湖南省沅陵县
Hunan Province, Yuanling County7 YY17-22 湖南省石门县
Hunan Province, Shimen County33 YY17-11 湖南省沅陵县
Hunan Province, Yuanling County8 YY17-23 湖南省桃源县
Hunan Province, Taoyuan County34 隆回薏苡
Longhui Coix湖南省隆回县
Hunan Province, Longhui County9 YY17-24 湖南省桃源县
Hunan Province, Taoyuan County35 YY17-04 湖南省临湘市
Hunan Province, Linxiang City10 YY17-25 湖南省桃源县
Hunan Province, Taoyuan County36 YY18-1 湖南省新化县
Hunan Province, Xinhua County11 YY17-26 湖南省临湘市
Hunan Province, Linxiang City37 YY17-03 湖南省临湘市
Hunan Province, Linxiang City12 YY17-27 湖南省临湘市
Hunan Province, Linxiang City38 24川谷米
24 Kawagani Rice重庆市
Chongqing City13 YY17-28 湖南省华容县
Hunan Province, Huarong County39 YY-21 湖南省城步县
Hunan Province, Chengbu County14 YY17-30 湖南省沅陵县
Hunan Province, Yuanling County40 26石龙薏苡
26 Shi long Coix重庆市
Chongqing City15 YY17-31 湖南省华容县
Hunan Province, Huarong County41 YY17-33 湖南省新化县
Hunan Province, Xinhua County16 YY-01 湖南省茶陵县
Hunan Province, Chaling County42 YY03-02 云南省
Yunnan Province17 YY-02 湖南省茶陵县
Hunan Province, Chaling County43 YY03-03 云南省
Yunnan Province18 YY-04 湖南省攸县
Hunan Province, You County44 YY03-04 重庆市
Chongqing City19 YY-05 湖南省茶陵县
Hunan Province, Chaling County45 小黑壳
Xiaoheike湖南省隆回县
Hunan Province, Longhui County20 YY-07 湖南省茶陵县
Hunan Province, Chaling County46 YY03-06 重庆市
Chongqing City21 YY-08 湖南省炎陵县
Hunan Province, Yanling County47 YY-37 湖南省资兴市
Hunan Province, Zixing City22 YY-14 湖南省麻阳苗族自治县
Hunan Province, Mayangmiao
Autonomous County48 YY17-32 湖南省永顺县
Hunan Province, Yongshun County23 YY-16 湖南省桂东
Hunan Province, Guidong County49 YY03-09 四川省
Sichuan Province24 YY-17 湖南省蓝山县
Hunan Province, Lanshan County50 YY17-15 湖南省桂东
Hunan Province, Guidong County25 YY-18 湖南省新化县
Hunan Province, Xinhua County51 云南黑壳
Yunnan Heike云南省
Yunnan Province26 YY-23 湖南省沅江市
Hunan Province, Yuanjiang City− − − 
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表 2 51份薏苡种质营养性状方差分析
Table 2 Variance analysis of the nutritional traits of 51 Coix lacryma-jobi germplasms
指标
Indexr最大值
Maximum最小值
Minimum平均值
Mean标准差
Standard deviation变异系数
Coefficient of variationF 粗蛋白 Crude protein/% 12.60 8.94 10.17 0.67 6.61 3.95** 灰分 Ash/% 14.29 9.82 11.74 1.11 9.44 3.84** 粗纤维 Crude fiber/% 32.78 26.06 28.90 1.66 5.74 4.44** 粗脂肪 Ether extract/% 5.73 1.71 2.88 0.89 30.91 20.86** 磷 Phosphorus/% 0.50 0.00 0.30 0.01 18.54 5.65** 钙 Calcium/% 0.61 0.28 0.41 0.07 16.59 17.02** 株高 Plant height/cm 179.81 105.57 137.71 18.13 13.17 4.69** 茎粗 Stem diameter/mm 10.42 6.52 9.30 0.60 6.43 1.26 分蘖数 Tiller number 8.53 5.23 6.72 0.77 11.50 1.06 鲜草产量 Fresh yield/(t·hm−2) 55.56 18.03 32.66 9.33 28.58 7.41** *表示同一营养性状不同种质间差异显著(P < 0.05)，**表示种质间差异极显著(P < 0.01)；表3同。
*, significant difference in the same nutritional trait among the germplasms at the 0.05 level; **, significant difference in the same nutritional trait among the germplasms at the level 0.01; this is applicable for Table 3 as well.
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表 3 51份薏苡种质评价指标的相关性分析
Table 3 Correlation analysis of the evaluation indices of 51 Coix lacryma-jobi germplasms
指标
Index株高
Plant height茎粗
Stem diameter分蘖数
Tiller number鲜草产量
Fresh yield粗蛋白
Crude protein灰分
Ash粗纤维
Crude fiber粗脂肪
Ether extract磷
P茎粗 Stem diameter 0.43** 分蘖数 Tiller number 0.40** 0.26* 鲜草产量 Fresh yield 0.86** 0.39** 0.56** 粗蛋白 Crude protein −0.25* −0.02 −0.13 −0.20 灰分 Ash 0.17 0.35** 0.12 0.20 −0.05 粗纤维 Crude fiber −0.12 0.06 −0.13 −0.11 0.23 −0.07 粗脂肪 Ether extract 0.09 −0.02 −0.11 −0.09 −0.27* 0.10 −0.08 磷 P 0.05 0.15 0.10 0.01 0.08 0.01 0.06 −0.10 钙 Ca 0.11 0.01 −0.03 0.01 0.04 −0.22 0.18 −0.02 0.28*
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表 4 51份薏苡种质主成分特征向量、特征值、贡献率及累积贡献率
Table 4 Principal component characteristic vectors, eigenvalues, contribution rates, and cumulative contribution rates of 51 Coix lacryma-jobi germplasms
指标
Index主成分 Principal component 1 2 3 4 株高 Plant height 0.531 0.040 −0.172 0.002 茎粗 Stem diameter 0.372 0.172 0.297 0.347 分蘖数 Tiller number 0.406 0.085 0.006 −0.335 鲜草产量 Fresh yield 0.547 0.064 −0.041 −0.189 粗蛋白 Crude protein −0.203 0.403 0.448 −0.098 灰分 Ash 0.236 −0.167 0.510 0.434 粗纤维 Crude fiber −0.125 0.418 0.123 0.303 粗脂肪 Ether extract 0.018 −0.404 −0.314 0.587 磷 P 0.062 0.459 −0.145 0.245 钙 Ca −0.004 0.468 −0.533 0.194 特征值 Eigenvalue 2.704 1.569 1.231 1.113 贡献率 Proportion/% 27.035 15.686 12.306 11.129 累积贡献率 Cumulative/% 27.035 42.721 55.027 66.156
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表 5 3个类群材料8个评价指标的平均值
Table 5 Average values of eight evaluation indices of the three groups of materials
指标
Item类群 Group Ⅰ Ⅱ Ⅲ 株高 Plant height/cm 130.67 127.79 165.95 茎粗 Stem diameter/mm 9.23 9.03 9.73 鲜草产量 Fresh yield/(t·hm−2) 30.15 26.16 45.40 粗蛋白 Crude protein/% 10.42 9.67 9.97 灰分 Ash/% 11.44 11.68 12.61 粗脂肪 Ether extract/% 2.41 4.10 3.07 磷 Phosphorus/% 0.35 0.30 0.33 钙 Calcium/% 0.42 0.39 0.38
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表 6 51份薏苡种质的隶属函数分析
Table 6 Membership function analysis of 51 Coix lacryma-jobi germplasms
编号
Code隶属函数值 Membership function value 综合隶属函数
Comprehensive
value排名
Ranking株高
Plant height/
cm茎粗
Stem diameter/
mm鲜草产量
Fresh yield/
(t·hm−2)粗蛋白
Crude protein/
%灰分
Ash/
%粗脂肪
Ether extract/
%磷
Phosphorus/
%钙
Calcium/
%1 0.04 0.03 0.10 0.00 0.02 0.14 0.03 0.06 0.43 9 2 0.01 0.02 0.05 0.01 0.01 0.00 0.10 0.02 0.23 46 3 0.03 0.02 0.09 0.02 0.03 0.04 0.07 0.06 0.36 20 4 0.04 0.02 0.02 0.01 0.00 0.06 0.04 0.06 0.24 45 5 0.04 0.03 0.06 0.01 0.02 0.01 0.10 0.06 0.33 30 6 0.02 0.02 0.06 0.01 0.03 0.07 0.06 0.05 0.33 32 7 0.02 0.03 0.07 0.01 0.00 0.02 0.00 0.01 0.17 50 8 0.03 0.03 0.03 0.02 0.04 0.03 0.06 0.05 0.29 38 9 0.04 0.03 0.07 0.01 0.01 0.02 0.05 0.06 0.30 37 10 0.01 0.03 0.03 0.01 0.01 0.12 0.03 0.02 0.27 42 11 0.00 0.03 0.01 0.01 0.06 0.14 0.02 0.06 0.35 29 12 0.04 0.03 0.04 0.02 0.02 0.06 0.03 0.08 0.32 33 13 0.03 0.02 0.08 0.02 0.05 0.03 0.05 0.03 0.31 34 14 0.02 0.03 0.01 0.01 0.04 0.03 0.07 0.03 0.23 48 15 0.04 0.03 0.05 0.01 0.01 0.14 0.07 0.07 0.41 12 16 0.03 0.03 0.07 0.00 0.04 0.06 0.04 0.00 0.27 43 17 0.03 0.03 0.03 0.01 0.03 0.14 0.06 0.02 0.35 23 18 0.03 0.04 0.12 0.01 0.03 0.01 0.01 0.03 0.29 39 19 0.02 0.04 0.08 0.03 0.04 0.04 0.13 0.02 0.39 14 20 0.04 0.03 0.12 0.04 0.02 0.02 0.05 0.05 0.37 18 21 0.03 0.03 0.09 0.02 0.02 0.02 0.04 0.03 0.28 41 22 0.04 0.03 0.06 0.03 0.00 0.03 0.10 0.07 0.35 27 23 0.03 0.03 0.07 0.02 0.03 0.04 0.09 0.06 0.36 21 24 0.03 0.04 0.05 0.02 0.01 0.03 0.07 0.05 0.30 36 25 0.05 0.03 0.12 0.01 0.00 0.06 0.07 0.03 0.37 17 26 0.03 0.04 0.06 0.02 0.03 0.01 0.02 0.06 0.26 44 27 0.04 0.03 0.08 0.01 0.03 0.03 0.07 0.06 0.35 24 28 0.03 0.03 0.06 0.02 0.03 0.03 0.08 0.07 0.35 26 29 0.03 0.03 0.04 0.03 0.00 0.09 0.05 0.03 0.30 35 30 0.03 0.03 0.05 0.01 0.01 0.15 0.05 0.02 0.36 22 31 0.07 0.02 0.12 0.00 0.00 0.03 0.09 0.11 0.45 7 32 0.04 0.03 0.06 0.02 0.02 0.03 0.09 0.06 0.35 28 33 0.00 0.03 0.00 0.03 0.02 0.03 0.09 0.03 0.23 47 34 0.09 0.04 0.19 0.01 0.04 0.11 0.12 0.07 0.67 1 35 0.01 0.03 0.01 0.01 0.02 0.05 0.01 0.01 0.15 51 36 0.01 0.03 0.03 0.02 0.05 0.09 0.08 0.05 0.36 19 37 0.07 0.04 0.13 0.03 0.05 0.06 0.02 0.03 0.43 10 38 0.03 0.03 0.02 0.03 0.03 0.06 0.08 0.05 0.33 31 39 0.08 0.03 0.18 0.00 0.03 0.11 0.00 0.04 0.48 5 40 0.02 0.00 0.01 0.02 0.02 0.10 0.02 0.04 0.22 49 41 0.08 0.04 0.16 0.01 0.06 0.02 0.03 0.01 0.41 13 42 0.05 0.04 0.05 0.01 0.03 0.21 0.10 0.06 0.55 2 43 0.07 0.04 0.11 0.02 0.02 0.09 0.01 0.03 0.39 15 44 0.04 0.04 0.06 0.02 0.03 0.04 0.02 0.04 0.29 40 45 0.08 0.03 0.16 0.02 0.04 0.05 0.09 0.05 0.52 3 46 0.03 0.04 0.04 0.02 0.04 0.05 0.10 0.04 0.35 25 47 0.08 0.04 0.16 0.00 0.04 0.02 0.10 0.05 0.50 4 48 0.06 0.03 0.11 0.01 0.06 0.11 0.07 0.00 0.45 6 49 0.06 0.03 0.11 0.01 0.03 0.11 0.05 0.03 0.44 8 50 0.07 0.03 0.16 0.02 0.04 0.02 0.05 0.02 0.41 11 51 0.06 0.03 0.07 0.02 0.04 0.06 0.07 0.04 0.38 16
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