不同類型玉米品種產(chǎn)量與穗部性狀的相關(guān)性分析

張 正 董春林 楊 睿 常建忠 張彥琴 曹改萍

（1 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)山西有機旱作農(nóng)業(yè)研究院，太原 030031；2 黃土高原東部旱作節(jié)水技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室，太原 030031；3 有機旱作山西省重點實驗室，太原 030031；4 山西省農(nóng)業(yè)種子總站，太原 030006）

玉米是世界第一大糧食作物，在保障糧食安全中起到重要作用；在食品、工業(yè)、飼料等方面也具有廣泛應(yīng)用價值。自2016 年8 月15 日起施行《主要農(nóng)作物品種審定辦法》以來，玉米品種數(shù)量急劇增加并呈井噴之勢。2016-2020 年通過國家審定的玉米新品種分別有34 個、171 個、631 個、547 個和802 個。玉米豐產(chǎn)性與穩(wěn)產(chǎn)性是決定玉米品種優(yōu)劣的重要指標(biāo)，穩(wěn)產(chǎn)性可以通過選擇適當(dāng)推廣區(qū)域來規(guī)避風(fēng)險，豐產(chǎn)性只能通過選育高產(chǎn)品種來實現(xiàn)。

玉米產(chǎn)量主要由有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和百粒重3個因素決定，密度增加玉米穗粒數(shù)和百粒重減小[1]。佟屏亞等[2]、鄭迎霞等[3]、堅天才等[4]、豐光等[5]、鄭偉等[6]和李宏志等[7]研究發(fā)現(xiàn)，玉米產(chǎn)量隨密度增加而呈先減小后增加的二次線性曲線變化趨勢。劉學(xué)銳等[8]、賀囡囡等[9]和郭瑩等[10]研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量隨密度增加而增加。王鐵固等[11]研究表明，玉米產(chǎn)量隨著種植密度的增加而降低。金兵兵等[12]以10 份不同基因型玉米為材料，研究不同密度處理下不同玉米品種農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的變化，結(jié)果表明產(chǎn)量隨密度增加先升高后降低，穗長、穗粗、百粒重和單穗重隨種植密度增加而降低。劉興舟等[13]以緊湊型玉米品種弘大216 和半緊湊型玉米品種墾豐101 為試驗材料，研究果穗各性狀間的協(xié)調(diào)關(guān)系，結(jié)果表明產(chǎn)量均隨著密度增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，行粒數(shù)、穗長均和產(chǎn)量呈極顯著相關(guān)，禿尖長與產(chǎn)量呈顯著相關(guān)；弘大216 穗行數(shù)與產(chǎn)量呈極顯著相關(guān)，墾豐101 千粒重與產(chǎn)量呈極顯著相關(guān)。徐磊等[14]對12 份玉米雜交組合的主要農(nóng)藝性狀進行多元統(tǒng)計分析，研究發(fā)現(xiàn)單穗粒重、出籽率與穗行數(shù)可以解釋93.2%的玉米產(chǎn)量變異。任洪雷等[15]對74 個玉米雜交種材料的產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀進行逐步回歸分析和通徑分析，研究發(fā)現(xiàn)出籽率、百粒重、生育期、穗長和穗行數(shù)是影響玉米產(chǎn)量的主要因素。

在玉米新品種鑒定和選育過程中，面對巨大的組合數(shù)量對每一個組合進行全方位準(zhǔn)確分析難度較大。本研究通過對不同類型品種在不同種植密度下穗部性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性分析，研究穗部性狀對產(chǎn)量的影響，以期可以通過穗部性狀對玉米的產(chǎn)量進行預(yù)判，從而為新品種穗選過程提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料選用3 份不同種植密度代表性品種作為試驗材料，天農(nóng)9 號（適宜種植密度3500 株/667m2）、太玉339（適宜種植密度4500 株/667m2）和太玉803 號（適宜種植密度5500 株/667m2）。

1.2 試驗設(shè)計試驗地點在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)東陽基地，試驗設(shè)置3 個密度，分別為4000 株/667m2、5000 株/667m2和6000 株/667m2。試驗采用隨機排列，3 次重復(fù)，小區(qū)面積20m2，行長8m，行寬0.5m，步道1m。前茬播種玉米。2020 年5 月15 日采用人工播種，播種后田間管理與大田相同。

1.3 測定指標(biāo)與方法玉米收獲時，取中間兩行測產(chǎn)。取10 穗玉米考種，其單穗平均值與測產(chǎn)兩行單穗平均值相同，測量（計算）出籽率（PGR，Produced grain rate）、籽粒含水量（GMC，Grain moisture content）、單穗粒重（GWPS，Grain weight per spike）、百粒重（100-GW，100-grain weight）、穗長（EL，Ear length）、穗粗（ED，Ear diameter）、穗行數(shù)（RPE，Rows per ear）、行粒數(shù)（GPR，Grains per row，）、禿尖長（BL，Bald length）、有效穗長（EEL，Effective ear length），有效穗長=穗長-禿尖長。

利用Microsoft Excel 2007 整理數(shù)據(jù)，利用SPSS 19.0 統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量與穗部性狀相關(guān)性

2.1.1 產(chǎn)量與穗部性狀間的相關(guān)性分析將27 個小區(qū)的10 個農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量（Y，yield）導(dǎo)入SPSS 19.0 進行相關(guān)性分析（表1）。10 個農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)從大到小依次為為百粒重（0.616）＞單穗粒重（0.556）＞禿尖長（0.542）＞出籽率（0.491），呈極顯著正相關(guān)；穗長（0.406）呈顯著正相關(guān)；穗粗（0.232）＞行粒數(shù)（0.144）＞有效穗長（0.004），呈正相關(guān)；籽粒含水量（-0.421）達到顯著負(fù)相關(guān)水平；穗行數(shù)（-0.576）達到極顯著負(fù)相關(guān)水平。玉米10 個農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性分析中，有4 個性狀呈極顯著正相關(guān)，1 個性狀呈顯著正相關(guān)，1 個性狀呈顯著負(fù)相關(guān)，1 個性狀呈極顯著負(fù)相關(guān)。

表1 主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)分析

2.1.2 產(chǎn)量與穗部性狀間的偏相關(guān)性簡單相關(guān)分析顯示的是2 個變量間的相關(guān)系數(shù)，分析的是2 個變量間的線性相關(guān)程度。在實際應(yīng)用中由于受其他變量影響，不能真實反映這2 個變量之間的相關(guān)程度。偏相關(guān)分析可以固定其他變量，對2 個變量間的真實相關(guān)性進行分析。將27 個小區(qū)的10 個農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量導(dǎo)入SPSS 19.0，固定其余性狀，對產(chǎn)量與各性狀間進行偏相關(guān)分析（表2），相關(guān)系數(shù)從大到小依次為單穗粒重（0.388）＞出籽率（0.190）＞百粒重（0.152）＞穗長（0.097）＞籽粒含水量（0.023），呈正相關(guān)；穗行數(shù)（-0.039）＞禿尖長（-0.051）＞有效穗長（-0.056），呈負(fù)相關(guān)；穗粗（-0.581）＞行粒數(shù)（-0.589），顯著負(fù)相關(guān)。玉米10 個農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的偏相關(guān)性分析中，呈正相關(guān)性的有5 個，呈負(fù)相關(guān)性的有5 個，其中穗粗、行粒數(shù)與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)。

表2 主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的偏相關(guān)分析

2.1.3 穗部性狀間偏相關(guān)性固定產(chǎn)量，對穗部各性狀間進行偏相關(guān)分析（表3），出籽率與籽粒含水量顯著負(fù)相關(guān)；籽粒含水量與禿尖長極顯著負(fù)相關(guān)、與有效穗長極顯著正相關(guān)；單穗粒重與百粒重、穗長、行粒數(shù)和有效穗長極顯著正相關(guān)，與穗粗顯著正相關(guān)，與禿尖長顯著負(fù)相關(guān)；百粒重與行粒數(shù)極顯著正相關(guān)、與穗長顯著正相關(guān)、與穗行數(shù)極顯著負(fù)相關(guān)；穗長與穗粗、行粒數(shù)和有效穗長極顯著正相關(guān)，與禿尖長極顯著負(fù)相關(guān)；穗粗與有效穗長極顯著正相關(guān)；穗行數(shù)與禿尖長極顯著負(fù)相關(guān)；行粒數(shù)與有效穗長極顯著正相關(guān)，與禿尖長顯著負(fù)相關(guān)；禿尖長與有效穗長極顯著負(fù)相關(guān)。

表3 玉米材料穗部性狀的偏相關(guān)系數(shù)

2.2 品種間產(chǎn)量與各性狀相關(guān)性分析

2.2.1 天農(nóng)9 號的產(chǎn)量與性狀間的相關(guān)性分析將天農(nóng)9 號10 個農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量導(dǎo)入SPSS 19.0進行相關(guān)性分析。左下角為相關(guān)性分析結(jié)果，右上角為偏相關(guān)性分析結(jié)果（表4）。10 個農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)依次為：穗粗（0.766）＞單穗粒重（0.753）＞百粒重（0.751）＞穗長（0.722）＞有效穗長（0.671），呈顯著正相關(guān)；籽粒含水量（0.578）＞行粒數(shù)（0.527），呈正相關(guān)；出籽率（-0.126）＞穗行數(shù)（-0.271）＞禿尖長（-0.496），呈負(fù)相關(guān)。

表4 天農(nóng)9 號主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)分析

2.2.2 太玉339 的產(chǎn)量與性狀間的相關(guān)性分析太玉339 的10 個農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的相關(guān)性分析結(jié)果見表5，左下角為相關(guān)性分析結(jié)果，右上角為偏相關(guān)性分析結(jié)果。10 個農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性分別為：禿尖長（0.673）呈顯著正相關(guān)；出籽率（0.618）＞穗行數(shù)（0.253）＞穗粗（0.141）＞單穗粒重（0.03），呈正相關(guān)；穗長（-0.247）＞百粒重（-0.429）＞有效穗長（-0.456）＞行粒數(shù)（-0.464）＞籽粒含水量（-0.531），呈負(fù)相關(guān)。

表5 太玉339 主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)分析

2.2.3 太玉803 的產(chǎn)量與性狀間的相關(guān)性分析太玉803 的10 個農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量之間的相關(guān)系數(shù)見表6。左下角為相關(guān)性分析結(jié)果，右上角為偏相關(guān)性分析結(jié)果。10 個農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)依次為：穗長（0.505）＞穗行數(shù)（0.470）＞出籽率（0.459）＞單穗粒重（0.391）＞有效穗長（0.390）＞籽粒含水量（0.183）＞行粒數(shù)（0.012），呈正相關(guān)；百粒重（-0.056）＞禿尖長（-0.091）＞穗粗（-0.232），呈負(fù)相關(guān)。

表6 太玉803 主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)分析

2.3 不同種植密度下產(chǎn)量與性狀間的相關(guān)性分析在不同種植密度下，產(chǎn)量與各性狀間相關(guān)系數(shù)如表7 所示。在4000 株/667m2密度下，產(chǎn)量與單穗粒重、百粒重和穗長呈極顯著正相關(guān)；5000 株/667m2密度下，產(chǎn)量與單穗粒重、百粒重、穗長和行粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與籽粒含水量呈極顯著負(fù)相關(guān)；6000株/667m2密度下，產(chǎn)量與單穗粒重和出籽率呈極顯著正相關(guān)。在3 種密度下，單穗粒重與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)均呈極顯著正相關(guān)；穗長和百粒重在低密度和中密度時與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，高密度時呈顯著正相關(guān)；穗粗在中密度時與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，低密度和高密度時與產(chǎn)量的相關(guān)性均不顯著；高密度時出籽率對產(chǎn)量的影響僅次于單穗粒重，高于穗長和百粒重。

表7 不同種植密度下產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)分析

3 結(jié)論與討論

玉米農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性分析中，產(chǎn)量與百粒重、單穗粒重、禿尖長及出籽率均呈極顯著正相關(guān)（表1）；穗行數(shù)與產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)。偏相關(guān)分析中單穗粒重、出籽率和百粒重相關(guān)系數(shù)影響較大，但相關(guān)性不顯著（表2）。在玉米自交材料與新組合選擇中優(yōu)先選擇大粒品種更容易豐產(chǎn)，穗行數(shù)與產(chǎn)量極顯著負(fù)相關(guān)也印證了這個結(jié)論。禿尖是一個不利性狀，但可以從另一面反應(yīng)出組合的豐產(chǎn)潛力。

果穗大小最直觀的表現(xiàn)為穗長、穗粗和單穗粒重。相關(guān)性分析中穗長與有效穗長相關(guān)性系數(shù)最大，穗粗與有效穗長相關(guān)系數(shù)最大，單穗粒重與行粒數(shù)相關(guān)系數(shù)最大（表1）。偏相關(guān)性分析中，穗長與有效穗長相關(guān)系數(shù)最大，穗粗與穗長相關(guān)系數(shù)最大，單穗粒重與行粒數(shù)相關(guān)系數(shù)最大（表3）。兩次分析結(jié)果一致。在果穗穗選時優(yōu)先選擇長穗組合，更容易出大穗品種。

天農(nóng)9 號相關(guān)性分析中（表4），穗粗、單穗粒重和百粒重對產(chǎn)量影響較大，單穗粒重又與有效穗長、穗長和行粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與禿尖長呈極顯著負(fù)相關(guān)，品種改良時可以從穗粗、百粒重和有效穗長多方面篩選，優(yōu)先選擇大粒組合。太玉339 產(chǎn)量受禿尖長影響最大，其次是出籽率和穗行數(shù)（表5）；出籽率又與禿尖長極顯著正相關(guān)，與行粒數(shù)極顯著負(fù)相關(guān)；品種改良時優(yōu)先考慮穗行數(shù)多的組合。太玉803 產(chǎn)量受穗長、穗行數(shù)和出籽率影響較大（表6），出籽率與穗行數(shù)呈顯著正相關(guān)，品種改良時可以從穗長和穗行數(shù)方面考慮。

不同種植密度下，單穗粒重是決定產(chǎn)量的主要因素，增加單穗產(chǎn)量是增加產(chǎn)量的最有效途徑，增加百粒重和穗長都反映在增加單穗產(chǎn)量上。中密度時還可通過增加穗行數(shù)和提高脫水速率提高產(chǎn)量。高密度時還可通過增大出籽率提高產(chǎn)量。