高密植條件下玉米雜交種主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)度分析

連曉榮，陳 蒼

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，甘肅 蘭州 730070；2.酒泉市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 酒泉 735000）

玉米既是重要的糧食作物，又是畜牧業(yè)發(fā)展必需的優(yōu)質(zhì)飼料和運(yùn)用廣泛的工業(yè)原料。玉米產(chǎn)量不僅由品種、生態(tài)環(huán)境以及栽培管理水平?jīng)Q定，而且各農(nóng)藝性狀之間存在著相互作用，是一個(gè)受多因素影響的復(fù)雜數(shù)量性狀［1-3］。在環(huán)境因素和栽培管理水平相同條件下，玉米的產(chǎn)量取決于苗數(shù)、單穗粒數(shù)和千粒重，找出三者的最佳配比關(guān)系，挖掘產(chǎn)量的最大潛力，選育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆、廣適、利于機(jī)械化作業(yè)的品種，一直是育種者的重要課題。近年來，為進(jìn)一步提高玉米產(chǎn)量，育種者采取密植化選育、小環(huán)境脅迫選育、抗病性選育等方式，尤其是在密植化育種方面做了大量工作，一些材料和品系脫穎而出，取得了較好的成果［4-5］。明確玉米品種在不同生態(tài)區(qū)和密植條件下主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)系，是玉米新品種引進(jìn)和選育的關(guān)鍵。灰色關(guān)聯(lián)度分析作為一個(gè)對發(fā)展變化系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)展態(tài)勢的量化比較和分析方法，其計(jì)算量少，操作簡單，結(jié)果較準(zhǔn)確直觀，能夠有效解決育種難題，適用于多種作物的綜合評估［6］。我們在高密植條件下對14個(gè)玉米新雜交種的產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀之間的相互關(guān)聯(lián)進(jìn)行了分析，以期為玉米高產(chǎn)育種提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試玉米品種為新引進(jìn)和選育的中晚熟、耐密植、宜機(jī)收玉米雜交種，分別為6WC（紅軸）/1359（A1）、6WC/F2-123111（A2）、6WC/F3-233111（A3）、M1-23151/0986（A4）、M1-23151/1234（A5）、大豐30（A6）、先玉 335（A7，CK）、0996/M1-23151（A8）、1502/1315（A9）、豫豐 98（A10）、1315/M0103（A11）、6WC/F10-2331232（A12）、6WC/F12-11112 21（A13）、6WC/F32-111254（A14），其中大豐 30由山西大豐種業(yè)有限公司提供；豫豐98由河南省豫豐種業(yè)有限公司提供；先玉335由敦煌種業(yè)先鋒良種有限公司提供，其余均由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所提供。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)在甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院張掖試驗(yàn)站。試驗(yàn)地前茬為玉米，土壤地力中等，肥力較勻，墑情較好。播前施農(nóng)家肥3.0萬～4.5萬kg/hm2、磷酸二銨225～300 kg/hm2做基肥。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。4月中旬播種，5行區(qū)，小區(qū)面積15 m2，密度91 500株/hm2。生長期間中耕鋤草4次，間、定苗各1次，分別于大喇叭口期追施尿素150～225 kg/hm2，灌漿期追施尿素150 kg/hm2。全生育灌水4次，10月上旬收獲。收獲時(shí)各小區(qū)取中間3行，兩頭除去2株。室內(nèi)隨機(jī)取10穗玉米常規(guī)考種。水分標(biāo)準(zhǔn)為13%。

1.3 參數(shù)設(shè)定

采用灰色關(guān)聯(lián)分析法對9個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析。按照灰色系統(tǒng)理論，將產(chǎn)量（Y）視為參考數(shù)列產(chǎn)量，其余性狀視為一個(gè)灰色系統(tǒng)，分別標(biāo)示為生育期（X1）、穗長（X2）、禿尖長（X3）、穗粗（X4）、軸粗（X5）、穗行數(shù)（X6）、行粒數(shù)（X7）、百粒重（X8）、穗粒重（X9）、產(chǎn)量（Y）。相關(guān)數(shù)據(jù)來源于2015—2016年甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所玉米中晚熟高密組品比試驗(yàn)結(jié)果。

1.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法

采用Excel 2007對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算。

1.4.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理 由于各個(gè)農(nóng)藝性狀的計(jì)量單位不一樣，按照灰色系統(tǒng)的要求，先將數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

其中Xii（k）為各性狀原始數(shù)據(jù)，為同一性狀平均值，為同一性狀標(biāo)準(zhǔn)差，Xi（k）為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)。

1.4.2 參考序列與比較序列絕對差值計(jì)算 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，可計(jì)算出玉米產(chǎn)量與其9個(gè)性狀Xi各對應(yīng)點(diǎn)的絕對差值，即Δi（k）=|X0（k）-Xi（k）|。其中X0為產(chǎn)量相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化值，Xi代表農(nóng)藝性狀相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化值。

1.4.3 灰色關(guān)聯(lián)分析 先確定參考序列和比較序列：灰色關(guān)聯(lián)度分析是將作物性狀視為一個(gè)整體，即灰色系統(tǒng)，把每個(gè)性狀指標(biāo)作為一個(gè)灰元素進(jìn)行分析計(jì)算。本試驗(yàn)中，14個(gè)玉米品種產(chǎn)量與各個(gè)農(nóng)藝性狀為一灰色系統(tǒng)，確定產(chǎn)量為參考序列（母序列），記為X0，X0={X0（1），X0（2），…，X0（k）}（為參試材料）。然后確定生育期、穗長、禿尖長、穗粗、軸粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重、單穗粒重為比較序列（子序列），記為X（k），Xi（k）={X1（1），X2（2），…，Xi（k）}（Xi為各參試材料的農(nóng)藝性狀，k為參試材料）。

關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算公式為:

式中，ξi（k）表示關(guān)聯(lián)系數(shù)。對原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后，計(jì)算出參考序列和比較序列的絕對差值。Δmin=0.01675，Δmax=1.5001，即分辨率ρ=0.5，可計(jì)算出14個(gè)玉米雜交種與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)系數(shù)。

1.4.4 關(guān)聯(lián)度計(jì)算

計(jì)算公式：

比較數(shù)列Xi關(guān)于參考數(shù)列X0的關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果。式中ri表示i個(gè)比較數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)聯(lián)度，ξi（k）為上述的關(guān)聯(lián)系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度

通過表1可以看出，在高密植條件下，玉米主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度由大到小依次為穗粒重、百粒重、生育期、穗長、行粒數(shù)、穗粗、穗行數(shù)、軸粗、禿尖長。根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析原理，關(guān)聯(lián)度數(shù)據(jù)越大則表示該因素對產(chǎn)量的影響越大。穗粒重是影響產(chǎn)量最主要的因素，其與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度為0.743 1；其次是百粒重、生育期、穗長、行粒數(shù)，關(guān)聯(lián)度分別為：0.740 9、0.739 6、0.729 5、0.726 5；再次為穗粗、穗行數(shù)、軸粗、禿尖長，關(guān)聯(lián)度分別為：0.698 1、0.686 7、0.683 2、0.294 5；其中禿尖長關(guān)聯(lián)度最小，說明對其他性狀的影響力最小。因此，在育種工作中，密植條件下對品系的篩選時(shí)應(yīng)多考慮對產(chǎn)量影響大的性狀作為篩選的主要標(biāo)準(zhǔn)，選擇單穗粒重、百粒重重，在產(chǎn)量相當(dāng)?shù)那闆r下生育期短、穗長長、行粒數(shù)多的雜交種。

表1 參試玉米雜交種主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度

2.2 主要農(nóng)藝性狀間的相互關(guān)系

分別以每一個(gè)農(nóng)藝性狀為參考序列，其它性狀為比較序列，計(jì)算出14個(gè)玉米雜交種的9個(gè)主要農(nóng)藝性狀間的相互關(guān)系和影響力大小。其中與生育期關(guān)聯(lián)度較高的性狀為百粒重、穗粒重、軸粗、穗粗、行粒數(shù)；與穗長關(guān)聯(lián)度較高的性狀為穗粗、行粒數(shù)、穗粒重、生育期、百粒重；與禿尖長關(guān)聯(lián)度較高的性狀是軸粗、穗行數(shù)、百粒重、生育期、穗粒重；與穗粗關(guān)聯(lián)度較高的性狀為穗長、行粒數(shù)、穗粒重、生育期、百粒重；與軸粗關(guān)聯(lián)度較高的性狀是百粒重、生育期、穗粒重、行粒數(shù)、穗粗；與穗行數(shù)關(guān)聯(lián)度較高的性狀為生育期、穗粒重、百粒重、軸粗、穗粗；與行粒數(shù)關(guān)聯(lián)度較高的性狀為穗長、穗粗、百粒重、穗粒重、生育期；與百粒重關(guān)聯(lián)度較高的性狀為生育期、穗粒重、軸粗、行粒數(shù)、穗粗；與穗粒重關(guān)聯(lián)度較高的性狀為生育期、百粒重、穗粗、軸粗、行粒數(shù)。

表2 參試玉米雜交種各農(nóng)藝性狀間的關(guān)聯(lián)度矩陣

3 小結(jié)與討論

對玉米產(chǎn)量及主要性狀之間的關(guān)聯(lián)度分析表明，生育期與百粒重、穗粒重，穗長與穗粗、行粒數(shù)，軸粗與百粒重、生育期，穗行數(shù)與生育期、穗粒重，行粒數(shù)與穗粗，百粒重與穗粒重的關(guān)聯(lián)度均為0.789 2～0.982 0。其中關(guān)聯(lián)度最為密切的性狀是生育期與百粒重，生育期與穗粒重、百粒重與穗粒重、穗長與穗粗、穗長與行粒數(shù)關(guān)聯(lián)度次之。綜上所述，在密植條件下，生育期與百粒重、單穗粒重、穗行數(shù)、軸粗之間關(guān)聯(lián)度大；穗長與穗粗、行粒數(shù)之間關(guān)聯(lián)度大，百粒重和單穗粒重與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度大，這些性狀是決定產(chǎn)量的重要因素。因此選育耐密植品種時(shí)，在生育期相當(dāng)?shù)那闆r下，選擇千粒重高、穗行數(shù)多的品種，或者在其他性狀相當(dāng)?shù)那闆r下，選擇生育期較短的品種。禿尖長與產(chǎn)量和其他性狀之間的關(guān)聯(lián)度小，均低于0.250 0，在育種時(shí)適當(dāng)兼顧。同時(shí)，在其他性狀相當(dāng)?shù)那闆r下，選雄穗分枝較多、吐絲好、花期協(xié)調(diào)的材料即可。

本研究中，產(chǎn)量與單穗粒重、百粒重、生育期、穗長、行粒數(shù)等關(guān)系密切；農(nóng)藝性狀間單穗粒重、軸粗、穗長、生育期、穗粗與其他性狀之間關(guān)聯(lián)度相對較高，可以認(rèn)為對產(chǎn)量影響較大的幾個(gè)農(nóng)藝性狀之間是相互影響和制約的。產(chǎn)量是密度和各農(nóng)藝性狀綜合作用的結(jié)果，要在密植條件下獲得高產(chǎn)，就必須注重對單穗粒重、百粒重、生育期、穗長、軸粗、行粒數(shù)的選擇，只有保持各農(nóng)藝性狀之間最佳平衡點(diǎn)才能獲得高產(chǎn)品種

影響玉米的產(chǎn)量的因素不僅僅來自品種自身遺傳性狀，還受自然氣候、土壤環(huán)境、栽培技術(shù)的影響，不同的研究結(jié)果之間會有差異。在普通種植密度下的相關(guān)研究較多，但在高密植條件下研究結(jié)果較少。有的研究表明，在中高密植條件下穗粗、千粒重、穗長、行粒數(shù)與產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度高［7］，這與本研究結(jié)果相似；生育期、禿尖長與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度與本研究結(jié)果有差異［8］，可進(jìn)一步進(jìn)行相關(guān)研究。

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