一种分析棉花种子籽指形成关键时期的方法

摘要

一种分析棉花种子籽指形成关键时期的分析方法，通过记录不同果枝和不同果节棉花开花期到吐絮期棉花种子的籽指，把种子发育过程中所经历的气象条件分为若干个阶段，再结合正交矩阵做正交回归，分析影响种子产量与品质的关键时期和影响程度。该分析技术方案首次应用于种子生产环节以控制种子品质。两年的试验结果有力的验证了该分析方案的准确性和可重复性。同时，该分析技术方案对于油菜、大豆、玉米等作物都具有实际的借鉴价值。

说明书

技术领域

本发明涉及种子生产领域，特别涉及一种分析棉花种子品质对环境响应关 键时期的分析方法。

背景技术

目前全球范围内高温、干旱等极端环境条件频发，人口呈爆发性增长趋 势，可用耕地面积不断减少，而人们对生物柴油、反刍动物饲料的需求不断增 加。棉花种子作为纺织工业的原料的同时，其种子油脂、蛋白质含量高，棉籽 是优质的生物柴油、反刍动物饲料。而年际间气象因子的波动性是影响棉花产 量与品质稳定性的关键因素，棉籽品质稳定性制约着棉籽工业加工产品的稳定 性与一致性。因此，研究种子发育对气候条件响应的敏感时期和影响程度是生 物技术人员和农艺学家通过技术手段从而促使作物种子产量与品质均一、稳定 的基本方法。

目前通用的分析方法是通过长期的定位试验收集8－10年的气象数据和产 量与品质数据，结合气象条件用线性或者非线性回归模型分析作物产量与气象 条件的关系预测气候变化对产量与品质稳定性的影响。但是，该方法试验周期 长，不能分析种子发育各个阶段对气象因子变化的相对敏感时期和响应程度。

发明内容

为了解决种子生产中影响种子品质均一稳定的关键，本发明目的在于提供 一种种子发育关键时期对环境条件响应敏感程度的分析方法，通过记录不同果 枝和不同果节棉花开花期、吐絮期和棉花种子的籽指，把种子发育过程中所经 历的气象条件分为若干个阶段，再结合正交矩阵做正交回归，分析影响种子产 量与品质的关键时期和影响程度。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种分析棉花种子籽指形成关键时期的方法，包括如下步骤：

步骤一、标记棉花不同果枝和不同果节棉铃的开花期和吐絮期，于吐絮期 按不同开花期收取多个铃，风干后分离种子和纤维，记载不同开花期种子的籽 指，并依托于气象站收集从开花期到吐絮期的气象数据；

步骤二、根据切化雪夫正交表将种子发育所经历的气象条件分为若干段， 并用正交矩阵构建新的气象因子的正交矩阵，得到矩阵中每一列之和Φ_(j)。优 选的，将种子发育所经历的气象条件分为23段。

步骤三、以不同开花期测定的籽指为Y，矩阵Φ_(j)为X，做回归分析 $\hat{y}=a_0+\underset{j}{\Sigma }{a}_j{\Phi }_j;$

步骤四、根据回归参数得到原自变量的回归参数以b_(i)为纵 轴，以发育天数为横轴，构建目标气象因子在种子发育的不同阶段的影响程度， b_(i)越大则表示该气象因子对籽指发育的影响越大。

步骤二至四的关键在于，影响系数b_(i)代表气象因素影响种子发育的程 度，其影响系数高的时期则为气象因素影响种子发育的关键时期。

作为一种优选技术方案，步骤一中，于吐絮期按不同开花期收取20－50个 铃。

作为一种优选技术方案，步骤一中，所述的气象数据包括总辐射、最高温 度、最低温度、平均温度和降雨量。

作为一种优选技术方案，步骤二中，将棉籽发育所经历的气象条件分为23 段与正交表构建i＝23；j＝6的正交矩阵，求和得到i＝1；j＝6的矩阵Φ_(j)。

最优选的，一种分析棉花种子籽指形成关键时期的方法，包括如下步骤：

步骤一、标记棉花不同果枝和不同果节棉铃的开花期和吐絮期，于吐絮期 按不同开花期收取20－50个铃，风干后分离种子和纤维，记载不同开花期种子 的籽指，并依托于气象站收集从开花期到吐絮期的气象数据(总辐射、最高温 度、最低温度、平均温度、降雨量等)；

步骤二、将种子发育所经历的气象条件分为若干段，并用正交矩阵构建新 的气象因子的正交矩阵，得到矩阵中每一列之和Φ_(j)(棉籽发育大约经历45 天，将棉籽发育过程的气象条件分为23段与正交表构建i＝23；j＝6的正交矩 阵，求和得到i＝1；j＝6的矩阵Φ_(j))。

步骤三、以不同开花期测定的籽指为Y，矩阵Φ_(j)为X，做回归分析 $\hat{y}=a_0+\underset{j}{\Sigma }{a}_j{\Phi }_j;$

步骤四、根据回归参数得到原自变量的回归参数以b_(i)为纵轴， 以发育天数为横轴，构建目标气象因子在种子发育的不同阶段的影响程度，b _(i)越大则表示该气象因子对籽指发育的影响越大。

本发明分析方法，环境条件的波动(年际间的气象条件的变化)是影响棉 籽产量与品质均一、稳定的关键因素。通过记录不同果枝和不同果节棉花开花 期到吐絮期棉花种子的籽指，把种子发育过程中所经历的气象条件分为若干个 阶段，再结合正交矩阵做正交回归，分析影响种子产量与品质的关键时期和影 响程度。该分析技术方案首次应用于种子生产环节以控制种子品质。两年的试 验结果有力的验证了该分析方案的准确性和可重复性。同时，该分析技术方案 对于油菜、大豆、玉米等作物都具有实际的借鉴价值。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明首次应用于分析种子品质形成(籽指)对环境条件响应的关键时期 和影响程度，经过两年的重复试验确定其切实有效，同时该发明专利为生物技 术人员和农艺学者为改良棉花种子品质稳定性提供借鉴。

附图说明

图1：棉花种子发育过程中的环境条件监测

图2：影响棉花种子质量稳定的关键时期和影响程度

图3：棉花种子质量控制图

具体实施方式

为了使本分析方法清楚、完整且易于实现，下面结合附图和具体实施方式 做进一步详细描述：

1.供试材料

选择长江流域下游棉区大面积推广的棉花品种“泗杂3号”作为研究材 料。

2.测定指标

挂牌标记棉花不同的果枝部位(下部果枝、中部果枝、上部果枝)和不同 果节(内围和外围)的开花期和吐絮期，于棉铃开裂后(吐絮期)按不同开花 期随机收取20－30个棉铃，风干轧花后收取棉籽，千分之一天平秤称取百粒重 (籽指)，记录不同开花期种子的籽指。

通过气象站(Campbell AG800)记录棉花种子发育(从开花期到吐絮期)所 经历的总辐射、最高温度、最低温度、平均温度、降雨量等气象数据(如图1 棉花种子发育过程中的环境条件监测)。

3.分析方案

3.1.将种子发育过程(开花到吐絮成熟，棉籽发育大约经历45天)分为i＝23 段，并分别统计每小段气象条件(总辐射、最高温度、最低温度、平均温度、 降雨量)。

3.2.以切化雪夫正交表为基础，将气象因子正交化，P_i×j为正交表，X为气象因 子。Φ_t×j＝X_t×i×P_i×j(i＝23；j＝6；t为引入的气象因子)

表1 切化雪夫正交表P_i×j

3.3.将得到的新的正交化的自变量与因变量(y)做回归分析，MATLAB程序如下：

Φ_j＝[Φ₁ Φ₂ Φ₃ Φ₄ Φ₅ Φ₆]＇；

Y＝[Y₁ Y₂ ······· Y_n]＇；

[b，bint，r，rint，stats]＝regress(Y，X)

b，bint，stats

得到F值、P值后，当P值小于0.05后得到回归方程

注：此步骤不可用逐步回归，按以上程序进行，方程显著后以下步骤才有意 义。

3.4.根据回归参数得到原自变量的回归参数以b_(i)为Y轴以发育 天数为X轴构建目标气象因子在种子发育的不同阶段的影响程度，b_(i)越大则 表示该气象因子对籽指发育的影响最大。

3.5.根据结论，影响棉花种子籽指形成的关键时期是开花后10天左右。采取 农艺措施进行种子质量控制。农艺措施方案：1.增加初花期氮肥施用。2.提高 种植密度。施肥方案的目的在于促进开花后10天左右种子发育所需的氮素， 种植密度在于提高有效辐射利用率。

注：不同地区具体农艺措施不一致，可根据当地实际条件和分析结果加以调 整。