貴州高山生態(tài)區(qū)玉米新品種的特征特性與育種目標(biāo)探討

，

(1.貴州省種子管理站， 貴陽(yáng) 550001； 2.畢節(jié)市種子管理站， 貴州 畢節(jié) 551700)

貴州高山生態(tài)區(qū)，包括畢節(jié)市和六盤(pán)水市海拔1 400～2 200 m之間的廣大地區(qū)，玉米常年種植面積為24萬(wàn)hm2左右，是貴州省重要的玉米主產(chǎn)區(qū)之一，同時(shí)玉米作為該生態(tài)區(qū)最主要的糧食作物，產(chǎn)量的高低直接關(guān)系到糧食安全和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展。因此，選育和推廣豐產(chǎn)性好的高產(chǎn)玉米新品種,長(zhǎng)期以來(lái)都是促進(jìn)當(dāng)?shù)赜衩咨a(chǎn)發(fā)展的重要技術(shù)措施。以畢節(jié)市為例，早在20世紀(jì)80年代初期就根據(jù)本地的自然生態(tài)條件、種質(zhì)資源、農(nóng)民對(duì)玉米的消費(fèi)習(xí)慣和種植管理水平等，提出了以提高產(chǎn)量為主的“白色、大粒、硬?！薄ⅰ皢谓?、三交、雙交”配套的育種目標(biāo)和育種方法，加上不斷提出的對(duì)選育新品種的綜合抗性和品質(zhì)的要求，極大地推動(dòng)了玉米新品種的選育推廣和玉米生產(chǎn)水平的提高。但是，隨著國(guó)家實(shí)施西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略和新型工業(yè)化、城鎮(zhèn)化帶動(dòng)戰(zhàn)略，農(nóng)村大量青壯年勞動(dòng)力外出務(wù)工，玉米生產(chǎn)和消費(fèi)也隨之發(fā)生了變化，玉米在山區(qū)作為主要食物的消費(fèi)量逐步減少，作為飼料的消費(fèi)量逐年增加。另外，隨著《中華人民共和國(guó)種子法》的實(shí)施，玉米種子實(shí)行以企業(yè)為主體的市場(chǎng)化生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，適應(yīng)玉米生產(chǎn)需求和具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力特點(diǎn)的新品種，成為玉米品種選育的主要育種方向。為此，在對(duì)2003—2015年貴州省高山生態(tài)組玉米區(qū)域試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，探討貴州高山生態(tài)區(qū)未來(lái)玉米的育種目標(biāo)，旨在推動(dòng)該區(qū)玉米育種的健康發(fā)展。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與分析方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源于2003—2015年貴州省高山生態(tài)組玉米區(qū)域試驗(yàn)的匯總總結(jié)，其區(qū)域試驗(yàn)的方案為貴州省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)辦公室統(tǒng)一制定，試驗(yàn)方法為隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，每年的試驗(yàn)點(diǎn)次為6～8個(gè)不等，參試品種為11～14個(gè)(含ck)，小區(qū)長(zhǎng)5 m，寬4 m，面積為20 m2。種植密度為3 333株/667 m2或者3 667株/667 m2，每年的種植密度統(tǒng)一。種植方式，各試點(diǎn)可選擇育苗移栽或者直播，海拔1 800 m以上的試點(diǎn)加蓋地膜。其余，施肥和管理水平略高于當(dāng)?shù)赜衩椎纳a(chǎn)水平。玉米成熟時(shí)，每個(gè)處理小區(qū)收中間3行計(jì)產(chǎn)，同時(shí)調(diào)查玉米的抗病性、抗倒性等，并按每處理小區(qū)隨機(jī)取樣10株進(jìn)行考種。以完成2年試驗(yàn)的參試組合的產(chǎn)量、生育期、株高、穗位高、穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、千粒重、單株粒重等數(shù)據(jù)為分析研究對(duì)象。

表3 玉米新品種主要經(jīng)濟(jì)性狀的特征值(cm、行、g、t)

項(xiàng)目株高穗位高穗長(zhǎng)穗行數(shù)千粒重單株粒重生育期平均數(shù)251．4102．718．715．0346．3178．8149．9標(biāo)準(zhǔn)誤差3．73．00．30．34．92．50．8標(biāo)準(zhǔn)差23．118．71．61．830．515．65．1最大值296．0148．022．419．0432．2215．5159．0最小值197．063．715．311．0294．0142．3141．0置信度(95．0%)7．56．10．50．69．95．11．7

表4 玉米品種產(chǎn)量與穗部性狀、生育期間的相關(guān)性

產(chǎn)量穗長(zhǎng)穗行數(shù)千粒重單株粒重生育期產(chǎn)量1．0000穗長(zhǎng)0．4764??1．0000穗行數(shù)0．5520??0．07561．0000千粒重-0．02850．0694-0．5297??1．0000單株粒重0．7347??0．35320．5043??0．18501．0000生育期0．4084?0．4334?0．13040．04040．3867?1．0000

1.2 數(shù)據(jù)處理方法

采用Excel 2003和WPS 12.1對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

表1 不同粒色組合玉米新組合的產(chǎn)量特征(kg/667 m2)

項(xiàng)目白粒組合黃粒組合平均產(chǎn)量566．69583．96增產(chǎn)率(%)11．9011．10標(biāo)準(zhǔn)誤差23．9614．54標(biāo)準(zhǔn)差75．7778．32變異系數(shù)(%)13．3713．41最大值709．90746．30最小值483．00456．80置信度(95．0%)54．2029．79

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量表現(xiàn)

2003—2015年12年高山生態(tài)區(qū)玉米區(qū)域試驗(yàn)中完成2年試驗(yàn)的參試組合有39個(gè)，其中白粒組合10個(gè)，占25.6%，黃粒組合29個(gè)，占74.4%。分別對(duì)白粒組合和黃粒組合進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)(表1), 從表1可看出，在貴州高山生態(tài)區(qū)，玉米新品種的產(chǎn)量水平，黃粒品種高于白粒品種，但是在同一個(gè)時(shí)期不同品種、不同年份間的變異程度是基本一致的。白粒品種產(chǎn)量水平在483.0～709.9 kg/667 m2之間，平均產(chǎn)量為566.69 kg/667 m2，較對(duì)照增產(chǎn)11.9%，變異系數(shù)為13.37%；黃粒品種產(chǎn)量水平在456.8～746.3 kg/667 m2之間，平均產(chǎn)量為583.96 kg/667 m2，較對(duì)照增產(chǎn)11.1%，變異系數(shù)為13.41%。為了觀察不同試驗(yàn)?zāi)攴蓍g試驗(yàn)品種與對(duì)照品種的產(chǎn)量表現(xiàn)及其趨勢(shì)，又將不同試驗(yàn)?zāi)攴菰囼?yàn)品種與對(duì)照品種的平均產(chǎn)量列于表2，從表2可看出，從2003年到2015年，隨著各年設(shè)置的對(duì)照產(chǎn)量水平的逐步提高，試驗(yàn)新品種的產(chǎn)量水平也逐年提高(圖1)，由此表明，要逐步提高雜交玉米新品種的產(chǎn)量水平，通過(guò)選擇合適產(chǎn)量水平的對(duì)照品種，能夠起到較好的引導(dǎo)作用。

表2 不同年份玉米試驗(yàn)品種與對(duì)照品種產(chǎn)量比較表(kg/667 m2)

年份試驗(yàn)品種對(duì)照品種2003513．60442．902004496．10450．002005526．70480．902006538．30497．302008609．80556．002009615．70558．802010622．90526．902011684．10640．802012688．30629．202013652．00612．802014697．00623．982015728．10639．28

2.2 玉米新品種生育期、主要經(jīng)濟(jì)性狀的表現(xiàn)

貴州高山生態(tài)區(qū)玉米新品種各主要經(jīng)濟(jì)性狀的特征值如表3。從表3可看出，在貴州高山生態(tài)區(qū)玉米新品種的株高為240.0～260.0 cm，穗位高在96.0～109.0 cm之間，穗長(zhǎng)為18.2～19.2 cm,穗行數(shù)為14～16行，千粒重為336.4～356.3 g，單株粒重為173.8～183.9 g，平均生育期為148.0～151.0 d。

2.3 玉米新品種穗部性狀、生育期對(duì)產(chǎn)量的作用

為了摸清玉米穗部性狀及其生育期與產(chǎn)量間的關(guān)系，分析了各品種產(chǎn)量與穗部性狀、生育期間的相關(guān)性(表4)，由表4可看出，產(chǎn)量與穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、單株粒重間呈極顯著正相關(guān)，表明在一定密度條件下，選擇培育穗大粒多的品種，提高單株粒重，有利于提高玉米的產(chǎn)量水平。同時(shí)，在貴州高山生態(tài)區(qū)，適當(dāng)延長(zhǎng)生育期對(duì)形成大穗，增加單株粒重，進(jìn)而增加產(chǎn)量有利。進(jìn)一步作了穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、單株粒重及其生育期與產(chǎn)量間的通徑分析(表5)，也表明單株粒重對(duì)產(chǎn)量的直接作用最大，而且通過(guò)穗長(zhǎng)和穗行數(shù)的間接作用又有較大的正效應(yīng)，因而在育種實(shí)踐追求單株粒重高是極為重要的；其次是穗行數(shù)和穗長(zhǎng)；生育期對(duì)產(chǎn)量的直接作用較小，但是，生育期通過(guò)影響穗長(zhǎng)和單株粒重間接對(duì)產(chǎn)量的作用卻較大，因此，不能忽視品種的生育期對(duì)產(chǎn)量的影響，4個(gè)性狀對(duì)產(chǎn)量的決定值達(dá)65.66%。另外，由表4可看出，單株粒重與穗行數(shù)呈極顯著正相關(guān)和千粒重與穗行數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，表明過(guò)度增加穗行數(shù)對(duì)玉米的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)不一定有利。

圖1 試驗(yàn)品種與對(duì)照品種產(chǎn)量比較

表5 穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、單株粒重及其生育期與產(chǎn)量間的通徑分析

變量y→x1y→x2y→x3y→x4穗長(zhǎng)(x1)0．25450．02160．16620．0343穗行數(shù)(x2)0．01920．28520．23730．0103單株粒重(x3)0．08990．14380．47050．0306生育期(x4)0．11030．03720．18190．0790

注：剩余通徑系數(shù)=0.585 984，R2=0.656 6，對(duì)角線數(shù)值為直接通徑系數(shù)，余者為間接通徑系數(shù)。

為進(jìn)一步闡明穗長(zhǎng)(x1)、穗行數(shù)(x2)、單株粒重(x3)和生育期(x4)與產(chǎn)量(y)間的數(shù)量關(guān)系，我們建立了產(chǎn)量與3個(gè)穗部性狀及其生育期間關(guān)系的回歸模型，即：y=-423.65+12.05x1+12.18x2+2.33x3+1.19x4(F=16.254**，R=0.810 3)，表明產(chǎn)量與3個(gè)穗部性狀和生育期間存在極顯著的線性關(guān)系，同時(shí)，各個(gè)偏回歸系數(shù)，經(jīng)t測(cè)驗(yàn)，3個(gè)穗部性狀均達(dá)到極顯著水平，由此看出，可以利用回歸方程進(jìn)行預(yù)測(cè)和各性狀及其生育期對(duì)產(chǎn)量的影響。同時(shí)，在其它條件不變的情況下，穗長(zhǎng)每增(減)1 cm，穗行數(shù)每增(減)1行，單株粒重每增(減)1 g，生育期每增(減)1 d，其平均產(chǎn)量分別增加(減少)12.05，12.18，2.33 kg/667 m2和1.19 kg/667 m2。

3 討 論

3.1玉米作為主要糧食作物，追求高產(chǎn)始終是育種的重要目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)育種目標(biāo)，除了育種者自身的不斷探索以外，政府相關(guān)管理部門(mén)設(shè)定的目標(biāo)加以引導(dǎo)具有重要作用，如前些年在育種科技攻關(guān)中要求平均單產(chǎn)要達(dá)到800 kg/667 m2以上高產(chǎn)指標(biāo)；在組織玉米品種區(qū)域試驗(yàn)科學(xué)合理選擇對(duì)照品種和制訂嚴(yán)格的審定標(biāo)準(zhǔn)等。但是，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要和種子消費(fèi)市場(chǎng)的不斷變化，單一追求高產(chǎn)為主的育種目標(biāo)需要進(jìn)行更新和提高，特別是近年來(lái)該區(qū)域內(nèi)玉米生產(chǎn)中發(fā)生的玉米穗腐病，已同玉米絲黑穗病一樣成為當(dāng)?shù)氐闹饕『?。因此，選育豐產(chǎn)性較好，同時(shí)抗逆性強(qiáng)(如抗玉米穗腐病)、適應(yīng)性較廣和品質(zhì)優(yōu)良的玉米新品種是未來(lái)貴州高山生態(tài)區(qū)域內(nèi)最主要的育種方向。

3.2在貴州高山生態(tài)區(qū)，由于特殊的自然氣候條件，如因地處高寒，氣候冷涼，玉米生長(zhǎng)前期生長(zhǎng)發(fā)育速度慢，玉米生長(zhǎng)的后期灌漿壯籽的時(shí)間也現(xiàn)對(duì)較長(zhǎng)。因此，在育種上選擇生育期適中，耐寒性、耐旱性和耐瘠性好，前期營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)充足，保綠時(shí)間長(zhǎng)，灌漿速度快，脫水快，青桿黃熟的品種，應(yīng)該更受山區(qū)群眾的喜愛(ài)。事實(shí)證明，在制訂高山生態(tài)區(qū)玉米品種審定標(biāo)準(zhǔn)把平均生育期限制在160 d以內(nèi)是較為合理的、科學(xué)的。

3.3通過(guò)分析表明，在一定的密度條件下，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的前提是平均單株粒重高，而平均單株粒重高首先要求群體整齊度要好，果穗大小均勻，同時(shí)要果穗長(zhǎng)達(dá)20 cm左右，結(jié)實(shí)性好，不禿尖或者禿尖極短。由于穗行數(shù)與千粒重之間呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此應(yīng)適當(dāng)控制多穗行數(shù)品種(如穗行數(shù)>20行的品種)的選育。

3.4貴州高山生態(tài)區(qū)，作為特殊的玉米生產(chǎn)區(qū)域，城鄉(xiāng)居民都有以白色玉米飯作為主食的習(xí)慣，而從育種實(shí)踐來(lái)看，白色玉米的產(chǎn)量水平相對(duì)要低一些，近10年來(lái)全省白色型玉米育成品種通過(guò)審定數(shù)量較少。建議在兼顧玉米品種高產(chǎn)特性的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)在該生態(tài)區(qū)內(nèi)通過(guò)調(diào)整試驗(yàn)方案和審定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等措施，提高白粒玉米品種的選育和審定推廣速度，以適應(yīng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際和城鄉(xiāng)居民飲食誚費(fèi)習(xí)慣的需要。

[1]《巖溶山區(qū)農(nóng)業(yè)實(shí)用技術(shù)研究與應(yīng)用》編委會(huì)編.巖溶山區(qū)農(nóng)業(yè)實(shí)用技術(shù)研究與應(yīng)用——貴州省畢節(jié)地區(qū)科技興農(nóng)實(shí)踐(第一版)[M].貴陽(yáng):貴州科技出版社,1998,10.

[2]莫惠棟著.農(nóng)業(yè)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)(第二版)[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,1992,1.

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