夏玉米籽粒脫水與農(nóng)藝性狀的相關(guān)通徑分析

黃巖 周浩 殷修剛 張存嶺

摘 要：通過開展39個夏玉米雜交種籽粒脫水與農(nóng)藝性狀的相關(guān)通徑分析，結(jié)果表明：收獲時籽粒含水量與穗下綠葉、穗軸周長、雄穗分枝和生育期呈正相關(guān)，與吐絲—收獲、成熟—收獲呈負相關(guān);中后期脫水速率與株高、穗位高、伸長節(jié)數(shù)、苞葉長和百粒重呈負相關(guān)。穗下綠葉、吐絲—收獲對收獲時籽粒含水量的直接效應(yīng)極顯著，雄穗分枝對收獲時籽粒含水量的直接效應(yīng)占51.7%;株高、穗位高、苞葉長對中后期脫水速率的直接效應(yīng)分別占45.1%、66.2%、70.4%。

關(guān)鍵詞：玉米;籽粒脫水;農(nóng)藝性狀;相關(guān)分析;通徑分析

中圖分類號 S513文獻標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2020）（02-03）-0030-04

玉米用途廣泛，是當(dāng)今世界三大作物之一，在我國糧食生產(chǎn)中占據(jù)重要地位。玉米收獲時，籽粒含水量高是影響籽粒機收的瓶頸因素[1]。含水率決定著籽粒的軟硬程度，不僅直接影響機收的破碎率、損失率和雜質(zhì)率，還會給籽粒干燥、儲藏、加工等后續(xù)工作造成一定的困難。若收獲時遭遇陰雨天氣，還有可能發(fā)生霉變，最終影響玉米的商品品質(zhì)和營養(yǎng)價值[2]。為此，本研究分析了籽粒脫水與主要農(nóng)藝性狀間的相關(guān)關(guān)系，擬找出與籽粒含水量關(guān)聯(lián)密切的農(nóng)藝性狀，為黃淮海區(qū)域適宜籽粒機收玉米新品種選育提供參考相鑒。

1 材料與方法

1.1 供試材料 受有關(guān)單位委托，2019年濉溪縣楊柳農(nóng)業(yè)科學(xué)實驗站開展了玉米高光效品種展示，承擔(dān)了安徽神農(nóng)玉米聯(lián)合體品種適應(yīng)性試驗。

1.1.1 高光效品種展示 供試品種共計11個，分別為金玉1233、中玉505、金秋119、隆平206、登海505、聯(lián)創(chuàng)808、迪卡653、迪卡517、秋東368、廬玉9105和鼎玉928。6月19日機播，8月4—6日吐絲，9月22—25日成熟，9月29日收獲。

1.1.2 神農(nóng)品種適應(yīng)性試驗 試驗分4組進行。高密度組（75000株/hm2）區(qū)試參試品種14個（對照：鄭單958），低密度組（57000株/hm2）區(qū)試參試品種8個（對照：隆平206）;低密度、高密度生產(chǎn)試驗參試品種均3個（含對照）。區(qū)試6月21日人工開溝點播，生試6月19日機播，8月5—9日吐絲，9月23—28日成熟，10月2日收獲。

1.2 數(shù)據(jù)采集與處理 以上述區(qū)域試驗I重復(fù)和品種展示、生產(chǎn)試驗中間行植株為觀測、取樣對象。品種展示和適應(yīng)性試驗分別自8月16日、8月24日開始，每3～5d取樣1次，至收獲期結(jié)束，共10次。每次取長勢一致具有代表性的單穗株果穗3穗，人工脫其中部籽粒200粒，稱鮮重后放入烘箱105℃殺青30min，80℃烘約36h至恒重，稱干重。

百粒水量（%）=百粒鮮重-百粒干重，籽粒含水量=百粒水量/百粒鮮重×100;

脫水速率（%）=（前1次含水量-后1次含水量）/2次取樣相隔天數(shù)。

9月21日連續(xù)選定有代表性的植株10株，田間考察株高、穗位高、伸長節(jié)數(shù)、穗下綠葉、穗上綠葉和雄穗分枝;收獲時連同苞葉、穗柄取10個單穗株果穗，室內(nèi)考察苞葉長、穗柄長、穗柄節(jié)數(shù)（苞葉片數(shù)）和穗長、穗周長、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗軸周長、風(fēng)干軸重。區(qū)域試驗I重復(fù)剩余果穗全部收獲計產(chǎn)，II、III重復(fù)收取中間4行計產(chǎn);品種展示和生產(chǎn)試驗收取3個20m行計產(chǎn)。

1.3 統(tǒng)計分析 利用EXCEL 2003進行數(shù)據(jù)處理和作圖，利用DPS v7.05進行相關(guān)分析。

1.4 花后氣候條件 2019年8月11日至9月30日平均氣溫23.9℃，日最低氣溫平均19.4℃，日最高氣溫平均29.7℃;降水量70.3mm，雨日6d;日照時數(shù)326.7h。相對濕度74.7%，平均水汽壓21.9hPa，蒸發(fā)量179.8mm。整體上氣溫正常，降水持續(xù)偏少，日照正常。整個9月無有效降水，對玉米籽粒脫水、晾曬有利。

2 結(jié)果與分析

2.1 籽粒水分變化動態(tài) 經(jīng)分析，百粒水量（w）呈拋物線變化趨勢，與吐絲后天數(shù)（t）一元二次曲線相關(guān)，呈前期增長、后期減少態(tài)勢。峰值點位于吐絲后31～36d（本季在9月5—13日），隨著吐絲期的推遲，峰值點趨于后移。籽粒含水量（p）自始至終呈下降趨勢，與吐絲后天數(shù)（t）極顯著負相關(guān)（表1）。籽粒脫水始于百粒水量曲線峰值后。

2.2 收獲時籽粒含水量與脫水速率的相關(guān)性 依據(jù)玉米籽粒水分動態(tài)變化規(guī)律，測算3個脫水速率。成熟前后脫水速率：9月21日至收獲;熟后脫水速率：9月26日前（含）成熟的取9月26日至收獲，9月27日及以后成熟的取9月29日至收獲;中后期脫水速率：9月11日至收獲。分析表明：收獲時籽粒含水量與脫水速率負相關(guān)，但只有與中后期脫水速率的相關(guān)性達顯著水平（表2）。

2.3 籽粒脫水與農(nóng)藝性狀的相關(guān)性 收獲時籽粒含水量是影響玉米收獲品質(zhì)的關(guān)鍵因素，由生理成熟時籽粒含水量和生理成熟后脫水速率共同決定的[3]。為此，以收獲時籽粒含水量和中后期脫水速率為應(yīng)變量進行分析。

2.3.1 與植株性狀 相關(guān)分析表明：收獲時籽粒含水量與株高、穗位高、伸長節(jié)數(shù)、穗上綠葉數(shù)之間不存在直線相關(guān)關(guān)系，而與穗下綠葉數(shù)、雄穗分枝數(shù)極顯著正相關(guān)。中后期脫水速率與穗下綠葉數(shù)、穗上綠葉數(shù)、雄穗分枝數(shù)之間不存在直線相關(guān)關(guān)系，而與株高、穗位高、伸長節(jié)數(shù)顯著負相關(guān)（表3）。

2.3.2 與穗部性狀 從表4可以看出：收獲時籽粒含水量與苞葉長、穗柄長、穗柄節(jié)數(shù)、穗長、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、風(fēng)干軸重和粒長之間不存在直線相關(guān)關(guān)系，而與穗軸周長顯著正相關(guān)，與穗周長弱正相關(guān)。中后期脫水速率與穗柄長、穗柄節(jié)數(shù)、穗長、穗周長、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗軸周長、風(fēng)干軸重和粒長之間不存在直線相關(guān)關(guān)系，而與苞葉長顯著負相關(guān)。

2.3.3 籽粒脫水與生育期和產(chǎn)量性狀的相關(guān)性 相關(guān)分析表明：收獲時籽粒含水量與百粒重、穗粒重之間不存在直線相關(guān)關(guān)系，而與生育期極顯著正相關(guān)，與吐絲—收獲、成熟—收獲天數(shù)極顯著負相關(guān)。中后期脫水速率與吐絲—收獲、成熟—收獲、生育期之間不存在直線相關(guān)關(guān)系，而與百粒重顯著負相關(guān)，與穗粒重弱相關(guān)（表5）。

2.4 籽粒脫水與主要農(nóng)藝性狀的通徑分析

2.4.1 收獲籽粒含水量與主要農(nóng)藝性狀 相關(guān)分析表明：收獲時籽粒含水量與穗下綠葉、雄穗分枝和吐絲—收獲、成熟—收獲、生育期極顯著相關(guān)，與穗軸周長顯著正相關(guān)，與穗周長弱相關(guān)（表6）。穗下綠葉、雄穗分枝越多，果穗、穗軸越粗，生育期越長，收獲時籽粒含水量越高;收獲期相同，吐絲、成熟越早，收獲時籽粒含水量越低。

為進一步明確籽粒含水量與各因素的直接作用和間接作用大小，刪除株高、穗位高等與籽粒含水量相關(guān)不顯著的性狀[4]，對上述7個與收獲時籽粒含水量弱相關(guān)以上的性狀進行逐步回歸分析，表明收獲時籽粒含水量與穗下綠葉、雄穗分枝、吐絲—收獲多元直線相關(guān)，W=89.74+1.310X1+0.178X2-1.218X5，F(xiàn)=16.15**。通徑系數(shù)見表7。

2.4.1.1 穗下綠葉 穗下綠葉對收獲時籽粒含水量具有極顯著的正向直接效應(yīng)，而通過雄穗分枝、吐絲—收獲的間接效應(yīng)只占17.1%。穗下綠葉與穗軸周長、生育期顯著正相關(guān)，穗下綠葉越多，穗軸越粗，生育期越長。穗下葉干黃下垂有利于通風(fēng)透光，提高玉米脫水速度[5]。39個參試種乳熟末期穗下綠葉0.8～5.0片，平均2.8片，標(biāo)準差1.2片。機收籽粒玉米育種中選雜交種單株穗下綠葉應(yīng)低于3片。

2.4.1.2 雄穗分枝 雄穗分枝對收獲時籽粒含水量的正向直接效應(yīng)占51.7%，略大于間接效應(yīng)。雄穗分枝與生育期顯著正相關(guān)，與穗周長、穗軸周長弱相關(guān)，雄穗分枝越多，生育期越長，果穗、穗軸越粗。39個參試種雄穗分枝3.6～18.7個，平均9.1個，標(biāo)準差3.9個。機收籽粒玉米育種中選雜交種雄穗分枝應(yīng)少于9個。

2.4.1.3 吐絲—收獲 吐絲—收獲對收獲時籽粒含水量具有極顯著的負向直接效應(yīng)，而通過雄穗分枝、吐絲—收獲的間接效應(yīng)只占3.4%。吐絲—收獲與成熟—收獲極顯著正相關(guān)，吐絲越早成熟越早。39個參試種8月4—9日吐絲，平均8月6日吐絲;吐絲—收獲54～58d，平均55.5d，標(biāo)準差1.2d。機收籽粒玉米育種中選雜交種吐絲期應(yīng)比對照早1～2d。

2.4.2 脫水速率與主要農(nóng)藝性狀 相關(guān)分析表明：中后期脫水速率與株高極顯著負相關(guān)，與穗位高、伸長節(jié)數(shù)、苞葉長、百粒重顯著負相關(guān)，與穗粒重弱相關(guān)（表8）。植株、穗位越高，伸長節(jié)數(shù)越多，苞葉越長，百粒重、穗粒重越大，中后期脫水速率越小。對上述6個與中后期脫水速率弱相關(guān)以上的性狀進行逐步回歸分析，表明中后期脫水速率與株高、穗位高、苞葉長多元直線負相關(guān)，V=2.85-0.002X1-0.006X2-0.028X4，F(xiàn)=5.375**。通徑系數(shù)見表9。

2.4.2.1 株高 株高對中后期脫水速率的直接負效應(yīng)占45.1%，直接效應(yīng)絕對值略小于間接效應(yīng)。株高與伸長節(jié)數(shù)、百粒重、穗粒重正相關(guān)，植株較高，則伸長節(jié)數(shù)較多，百粒重、穗粒重較高。39個參試品種的株高在215.5～300.5cm，平均為255.7cm，標(biāo)準差22.6cm。機收籽粒玉米育種中選雜交種株高在250cm左右。

2.4.2.2 穗位高 穗位高對中后期脫水速率的直接負效應(yīng)占66.2%，大體上相當(dāng)于間接效應(yīng)的2倍。穗位高與伸長節(jié)數(shù)極顯著正相關(guān)，伸長節(jié)數(shù)越多穗位越高。39個參試種穗位高在78.5～114.0cm，平均為96.8cm，標(biāo)準差9.3cm。機收籽粒玉米育種中選雜交種穗位高95cm左右。

2.4.2.3 苞葉長 苞葉長對中后期脫水速率的直接負效應(yīng)占70.4%，明顯大于間接效應(yīng)。苞葉長與百粒重、穗粒重極顯著正相關(guān)。田間觀察可知：苞葉長小于穗長的果穗，裸露的部分果穗缺粒較多。苞葉少、薄、短，成熟后自動打開，果穗籽粒脫水快[6]。39個參試種苞葉長在16.8～27.8cm，平均20.4cm，標(biāo)準差2.1cm。機收籽粒玉米育種中選雜交種苞葉長20cm左右。

3 結(jié)論與討論

（1）收獲時籽粒含水量與穗下綠葉、穗軸周長、雄穗分枝和生育期正相關(guān)，與吐絲—收獲、成熟—收獲負相關(guān);中后期脫水速率與株高、穗位高、伸長節(jié)數(shù)、苞葉長和百粒重負相關(guān)。這與朱傳文等研究結(jié)果基本一致[7]。

（2）穗下綠葉、吐絲—收獲對收獲時籽粒含水量的直接效應(yīng)極顯著，雄穗分枝對收獲時籽粒含水量的直接效應(yīng)占51.7%;株高、穗位高、苞葉長對中后期脫水速率的直接效應(yīng)分別占45.1%、66.2%、70.4%。植株和穗位矮、穗下綠葉和雄穗分枝少、吐絲早、苞葉短是機收籽粒玉米農(nóng)藝性狀的核心要求[8]。

（3）機械直收籽粒玉米品種是一類特殊的類型[9]。收獲時籽粒含水量是由2對主基因和微效多基因控制，主基因中存在加性、顯性、上位性效應(yīng)，微效基因中存在加性和顯性效應(yīng)，均以顯性效應(yīng)占主導(dǎo)地位，遺傳基礎(chǔ)以主基因為主[10]。脫水速率受基因加性效應(yīng)控制，可穩(wěn)定遺傳，早代選擇有效[11]。玉米籽粒的含水量屬田間隱蔽性狀，不能直接選擇。機收籽粒玉米育種應(yīng)選擇植株、穗位較矮，伸長節(jié)數(shù)、雄穗分枝少，穗軸細、苞葉短，吐絲、成熟早，百粒重、穗粒重較輕的雜交組合。通過收獲時籽粒含水量測定決選。籽粒機收玉米不再是過去的“高富帥”，即高稈、粗莖、大棒型，而是現(xiàn)在的“矮密早”或“矮密快”模式，即適度矮稈、密度加大、成熟早且灌漿快的豐產(chǎn)型[12]。

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（責(zé)編：張宏民）