特早熟玉米主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量灰色關(guān)聯(lián)分析

馮 偉，李衛(wèi)東

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷030801）

玉米又名玉蜀黍、棒子、苞米、苞谷、玉菱、玉麥、六谷、蘆黍和珍珠米等，屬禾本科玉米屬。全世界玉米播種面積僅次于小麥、水稻而居第3位。在我國，玉米的種植面積和產(chǎn)量僅次于水稻而居第2位，播種面積很大，分布也很廣，是我國北方和西南山區(qū)人們的主要糧食作物之一，是山西省的第一大糧食作物[1]。在我國現(xiàn)有1.25億hm2的耕地中，玉米種植面積約為0.288億hm2，占總耕地面積的1/5。2008年我國糧食總產(chǎn)量為51 150萬t，玉米總產(chǎn)量為16 650萬t，占糧食總產(chǎn)量的32.5%。其次，玉米是重要的傳統(tǒng)食品，玉米籽粒中含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪及淀粉等。同時，玉米還是“飼料之王”和重要的工業(yè)原料。玉米籽粒中的淀粉含量達(dá)70%以上，是醫(yī)藥、化工等行業(yè)必不可少的原料，玉米秸稈和穗軸糠醛的含量在18%左右，而糠醛是制造尼龍的主要原料。綜上所述，玉米的用途已廣泛滲透到工、農(nóng)業(yè)的各個方面。

近年來，工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對玉米的需求不斷擴(kuò)大，相應(yīng)地玉米的種植面積也不斷增加，但由于種種原因，玉米產(chǎn)量卻沒有明顯的提高，因此，提高玉米的產(chǎn)量已經(jīng)成為當(dāng)前開展玉米科學(xué)研究的重要課題[2-3]。

玉米產(chǎn)量是由環(huán)境因素、栽培管理水平、品種等多個因素共同決定的，對育種工作者來說，弄清玉米主要農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的影響，可以為新品種的選育提供科學(xué)依據(jù)[4-5]。而灰色關(guān)聯(lián)系統(tǒng)自創(chuàng)立以來，已在小麥、大豆和水稻等作物品種的綜合評判方面得到了應(yīng)用，并且取得了與實踐相一致的結(jié)果[6-20]。但用灰色關(guān)聯(lián)度研究玉米品種產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的關(guān)系比較少。

本研究應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析方法對山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)作站2008年9個玉米品種試驗結(jié)果進(jìn)行了分析，探討了產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀之間及主要農(nóng)藝性狀之間的關(guān)聯(lián)度，旨在選育出產(chǎn)量高、綜合性狀優(yōu)良、特早熟的玉米新品種。

1 材料和方法

1.1 材料

供試玉米品種包括：A1（新4-1×070163），A2（新 4-1×071065），A3（新 4-1×071069），A4（新 4-1×071072），A5（新 4-1×071073），A6（新4-1×072210），A7 （新 4-3×農(nóng) 1），A8 （新4-2-1×黃早四），A9（新 4-2-2×黃早四）。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計 于2008年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)作站試驗基地進(jìn)行試驗。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，小區(qū)面積4.5 m2，四周有保護(hù)行，地勢平坦，肥力中等。所選試驗地具有一定的代表性，管理水平略高于當(dāng)?shù)厮健Ｔ囼灥厍安缱魑餅榇蠖?，計算的?shù)據(jù)取平均值（保留整數(shù)）。種植密度為60 615株/hm2。收獲時，去掉兩側(cè)邊行，收中間數(shù)行計產(chǎn)。在成穗期進(jìn)行田間調(diào)查，收獲后進(jìn)行室內(nèi)考種。選取各試驗點(diǎn)產(chǎn)量與生育期、株高、穗位高、莖粗、穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量11個主要農(nóng)藝性狀的平均值，用DPS軟件對其數(shù)據(jù)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析[21]。

1.2.2 灰色關(guān)聯(lián)分析方法

1.2.2.1 確定參考數(shù)列和比較數(shù)列 按照灰色系統(tǒng)理論[22]，在分析各性狀對產(chǎn)量影響時，將9個品種的性狀視為一個灰色系統(tǒng)，以單株產(chǎn)量為參考數(shù)列，記作X0，其他各性狀為比較數(shù)列，記作Xi（i=1，2，3…，n）。

1.2.2.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理 由于各性狀因素量綱不一致，需按均值化方法進(jìn)行處理，即所有性狀值分別除以相應(yīng)的均值，即

式中，X（ik）表示第i個性狀第k點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)，Xi表示第i個性狀原始序列的平均值，X′（ik）表示第i個性狀第k點(diǎn)均值化后的新數(shù)據(jù)。

1.2.2.3 計算關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度 計算公式為：

式中，ξ（ik）表示Xi對X0在k點(diǎn)的關(guān)聯(lián)系數(shù)，γi表示比較數(shù)列對參考數(shù)列的關(guān)聯(lián)度 ， X0′（k）-Xi′（k） 表示X0與Xi在k點(diǎn)的絕對差值，p表示分辨系數(shù)（取值范圍在0～1之間，一般取 0.5，本研究的分辨系數(shù)取 0.5）。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試品種各性狀的平均值

從表1可以看出，在9個品種中，A7（新4-3×農(nóng) 1）產(chǎn)量最高，A9（新 4-2-2×黃早四）產(chǎn)量其次，然后是A3（新4-1×071069）。

表1 供試材料主要性狀平均值

2.2 玉米主要農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的影響

按照灰色分析原則，關(guān)聯(lián)度大的數(shù)列與參考數(shù)列關(guān)系最為密切，關(guān)聯(lián)度小的數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)系較為疏遠(yuǎn)。以玉米產(chǎn)量為參考數(shù)列，其他農(nóng)藝性狀為比較數(shù)列，所得關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度列于表2。

從表2可以看出，玉米產(chǎn)量與其他各性狀的關(guān)聯(lián)度大小依次為：穗粒質(zhì)量＞穗質(zhì)量＞株高＞穗粗＞行粒數(shù)＞莖粗＞百粒質(zhì)量＞穗長＞穗行數(shù)＞生育期＞穗位高。這說明，在構(gòu)成產(chǎn)量的11個因素中，穗粒質(zhì)量、穗質(zhì)量、株高、穗粗是主要因素，行粒數(shù)、莖粗、百粒質(zhì)量、穗長、穗行數(shù)為輔助因素，而生育期和穗位高對產(chǎn)量影響較小。因此，只有在保證植株穗粒質(zhì)量、穗質(zhì)量、株高、穗粗的條件下，選擇行粒數(shù)較多、莖較粗、百粒質(zhì)量較大、穗長較長的材料，才有利于選育出高產(chǎn)、綜合性狀好的品種。

表2 產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)

2.3 玉米穗部性狀之間的相互關(guān)系

穗粒質(zhì)量與穗質(zhì)量是影響產(chǎn)量的主導(dǎo)因素，穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量及生育期這6個性狀同樣影響玉米果穗的性狀和產(chǎn)量，研究它們的相互關(guān)系，對于選育理想的玉米品種有重要意義。當(dāng)這8個性狀分別作為參考數(shù)列，再以這8個穗部性狀中的一個性狀為比較數(shù)列求得的關(guān)聯(lián)度如表3所示。

表3 玉米穗部各性狀間的關(guān)聯(lián)系數(shù)

在穗部性狀的相互關(guān)系中，與生育期關(guān)系最密切的是穗行數(shù)，其次是行粒數(shù)、穗粗和百粒質(zhì)量；與穗長關(guān)系最密切的是百粒質(zhì)量，其次是生育期與穗粗；與穗粗關(guān)系最密切的是穗行數(shù)，其次是生育期與穗長；與穗行數(shù)最密切的是穗粗，其次是百粒質(zhì)量與穗粒質(zhì)量；與行粒數(shù)關(guān)系最密切的是生育期，其次是穗長和穗粗；與穗質(zhì)量關(guān)系最密切的是穗粒質(zhì)量，其次是生育期與百粒質(zhì)量；與百粒質(zhì)量關(guān)系最密切的是生育期，其次是穗長與穗粒質(zhì)量。生育期、百粒質(zhì)量、穗粗在穗部性狀的相互關(guān)系中，與其他性狀的關(guān)聯(lián)度最大，在對其他性狀進(jìn)行改良時，可以通過生育期、穗粗、百粒質(zhì)量的調(diào)整來實現(xiàn)。

生育期與其他性狀之間關(guān)系最為密切（關(guān)聯(lián)系數(shù)平均為0.781 9），行粒數(shù)與其他性狀的關(guān)系比較疏遠(yuǎn)（關(guān)聯(lián)系數(shù)平均為0.586 2）。百粒質(zhì)量（關(guān)聯(lián)系數(shù)平均為0.732 2）和穗粗（關(guān)聯(lián)系數(shù)平均為0.712 3）對其他性狀的影響僅次于生育期。在選擇品種上，應(yīng)選擇生育期較長的品種，產(chǎn)量的提高可以通過選擇穗粗與百粒質(zhì)量而達(dá)到目的。由分析可得出，關(guān)聯(lián)度大小順序為：生育期＞百粒質(zhì)量＞穗粗＞穗質(zhì)量＞穗行數(shù)＞穗長＞穗粒質(zhì)量＞行粒數(shù)。因此，在選育新品種時，生育期較長，百粒質(zhì)量、穗質(zhì)量較大，穗較粗，穗長較長，穗行數(shù)較多的品種是最佳選擇。

2.4 其他農(nóng)藝性狀對穗部性狀的影響

本研究表明，玉米穗部性狀之間有密切的關(guān)系。除此之外，玉米穗部性狀與株高、穗位高、莖粗、雄花分枝數(shù)等其他農(nóng)藝性狀也存在著相互關(guān)系。加強(qiáng)對這些關(guān)系的研究，可以從各農(nóng)藝性狀著手，為植株農(nóng)藝性狀的選擇和穗部的改良奠定理論基礎(chǔ)。以其他農(nóng)藝性狀為參考數(shù)列，玉米穗部性狀為比較數(shù)列，得到的關(guān)聯(lián)度情況如表4所示。

由表4可知，株高與穗部性狀的關(guān)聯(lián)度大小為：百粒質(zhì)量＞穗粗＞穗長＞穗行數(shù)＞行粒數(shù)＞生育期＞穗粒質(zhì)量＞穗質(zhì)量；穗位高與穗部性狀的關(guān)聯(lián)度大小為：穗粗＞穗行數(shù)＞行粒數(shù)＞百粒質(zhì)量＞穗粒質(zhì)量＞生育期＞穗質(zhì)量＞穗長；莖粗與穗部性狀的關(guān)聯(lián)度大小為：穗粗＞穗長＞行粒數(shù)＞生育期＞百粒質(zhì)量＞穗行數(shù)＞穗粒質(zhì)量＞穗質(zhì)量；雄花分枝與穗部性狀的關(guān)聯(lián)度大小為：穗質(zhì)量＞生育期＞穗粒質(zhì)量＞百粒質(zhì)量＞穗行數(shù)＞穗粗＞穗長＞行粒數(shù)，對植株性狀影響最大的是穗粗、百粒質(zhì)量、生育期，穗部性狀與植株性狀關(guān)聯(lián)度大小依次是株高、穗位高、莖粗、雄花分枝。由此可得，植株性狀與穗部性狀間互相關(guān)系有差異，每個性狀與其他性狀的關(guān)系疏密也不一樣，在選擇性狀時，要考慮其綜合性。

表4 穗部性狀與其他農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)

3 結(jié)果與討論

3.1 農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的影響

玉米優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)育種是一個永恒的主題。前人研究指出，直接影響產(chǎn)量的性狀是穗部性狀，植株性狀在產(chǎn)量積累上也起重要作用。本研究分析得出，影響玉米產(chǎn)量的主要因素是穗粒質(zhì)量和穗質(zhì)量。以穗長較長、穗粒較重、行粒數(shù)較多、百粒質(zhì)量較大、生育期較長的綜合穗部性狀為主要選擇指標(biāo)，與前人研究是一致的[20]。這些性狀是影響玉米產(chǎn)量的主要因素，為正確評價新品種，探討玉米高產(chǎn)育種的最佳途徑提供依據(jù)。在育種的選擇上，產(chǎn)量高、性狀優(yōu)良的品種才有利于新品種的推廣。新4-3×農(nóng)1產(chǎn)量最高，新4-2-2×黃早四產(chǎn)量其次，然后是新4-1×071069。它們穗部性狀中的生育期、穗位高、穗粗、行粒數(shù)、穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量與其他品種相比有明顯優(yōu)勢，而其他品種有些性狀較為優(yōu)良，但綜合性狀沒有明顯的優(yōu)勢，產(chǎn)量較低。9個特早熟品種中，品種新4-3×農(nóng)1是最佳的組合。

3.2 農(nóng)藝性狀間相互關(guān)系

在農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的影響分析中，得出穗粒質(zhì)量、穗質(zhì)量、株高、穗粗4個主要因素，通過性狀間相互關(guān)系的分析，說明各性狀不是獨(dú)立存在，而是相互影響，不同性狀間的影響又存在差異，如影響穗粒質(zhì)量的依次是穗質(zhì)量、生育期、百粒質(zhì)量，而影響生育期的依次是穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粗；株高、穗位高、莖粗對穗部性狀的影響也有差異。所以，玉米產(chǎn)量的構(gòu)成是穗部性狀和其他農(nóng)藝性狀綜合作用的結(jié)果。由于性狀間的相互關(guān)系，在新品種選育的過程中，以高產(chǎn)為目的，以穗部綜合性狀較好為主導(dǎo)因素的品種，對株型也有一定的要求。綜合分析農(nóng)藝性狀間關(guān)系，有利于提高產(chǎn)量和進(jìn)行性狀的改良。

3.3 灰色關(guān)聯(lián)分析方法的選擇

灰色關(guān)聯(lián)分析方法在農(nóng)業(yè)科學(xué)研究中正開始被廣泛應(yīng)用，它是對一個發(fā)展變化系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)展動態(tài)量化比較的一種分析方法，不同時間、地點(diǎn)、環(huán)境和品種都可能使影響產(chǎn)量的主要性狀改變。因此，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析法對不同育種材料的產(chǎn)量與性狀間以及不同性狀間進(jìn)行具體分析，以便采用相應(yīng)的措施，對不同環(huán)境和不同育種材料進(jìn)行具體分析，從而選育出產(chǎn)量高、綜合性狀優(yōu)良的特早熟玉米新品種。

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