基于隸屬函數(shù)法的糧飼兼用型玉米新品種綜合評(píng)價(jià)

鄒成林, 林瓊湘, 黃開健, 翟瑞寧, 楊 萌, 黃愛花, 莫潤(rùn)秀, 韋新興, 黃艷芬

（1.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所, 南寧 530007；2.都安瑤族自治縣工業(yè)信息化和商務(wù)局, 廣西 都安 530700）

糧飼兼用型玉米（Zea maysL.）是指既可作為普通玉米, 在成熟期收獲子粒, 作為糧食或飼料, 也可作為青貯玉米, 在乳熟至蠟熟期收獲全株, 制作青貯飼料[1］。近年來隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的深入推進(jìn), 特別是 “糧改飼” 和 “草牧業(yè)” 項(xiàng)目的持續(xù)開展, 糧飼兼用型玉米在其中所發(fā)揮的作用越來越重要, 發(fā)展前景非常廣闊。糧飼兼用型玉米不僅有力保障了國(guó)家糧食安全, 同時(shí)又滿足了國(guó)家對(duì)規(guī)模化和標(biāo)準(zhǔn)化牛、羊養(yǎng)殖場(chǎng)的需求, 對(duì)有效促進(jìn)中國(guó)畜牧業(yè)的快速發(fā)展具有十分重要的作用[2-4］。

在如何評(píng)價(jià)糧飼兼用型玉米品種優(yōu)良性方面, 學(xué)者們開展了較多研究。李莉等[5］研究認(rèn)為新疆糧飼兼用型玉米若以生物產(chǎn)量利用為目的應(yīng)選擇葉片數(shù)較多、株高較高的品種, 若以收獲子粒為目的應(yīng)選擇莖桿較粗、果穗綜合性狀較好的品種。劉曉等[6］認(rèn)為選用綠葉多且重、莖重且粗、果穗產(chǎn)量?jī)?yōu)和株高相對(duì)偏高的玉米品種有利于獲得高產(chǎn), 同時(shí)篩選出適合在河南省推廣種植的糧飼兼用型玉米品種京科青貯932 和偉科106。陳云梅等[7］對(duì)6 個(gè)糧飼兼用玉米品種產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀、營(yíng)養(yǎng)吸收和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了研究, 推薦盛農(nóng)3 號(hào)為貴州省黔西縣山地糧飼兼用型玉米主推品種。焦金龍等[8］比較了20 個(gè)糧飼兼用玉米品種（系）的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)能, 篩選出了適宜在西南地區(qū)推廣種植的品種太平洋98 和川青8 號(hào)。黃曉等[9］對(duì)引進(jìn)的9 個(gè)普通玉米品種進(jìn)行比較試驗(yàn), 篩選出了適合廣西玉林市種植的糧飼兼用玉米品種正大808 和鉆卡巴巴。

上述研究對(duì)如何篩選適合當(dāng)?shù)胤N植的糧飼兼用型玉米品種提供了參考依據(jù), 篩選的優(yōu)良品種極大地促進(jìn)了當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。目前廣西各地缺乏適合當(dāng)?shù)胤N植的糧飼兼用型玉米品種, 群眾盲目選擇導(dǎo)致玉米產(chǎn)量和品質(zhì)降低[10, 11］, 嚴(yán)重限制了廣西玉米與養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展。都安瑤族自治縣作為廣西 “糧改飼” 項(xiàng)目的先行示范縣, 政府大力支持實(shí)施的 “貸牛還?！?和 “貸羊還羊” 產(chǎn)業(yè)扶貧模式使養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅猛, 迫切需要優(yōu)良糧飼兼用型玉米品種與之相適應(yīng)[12］。為解決都安瑤族自治縣優(yōu)良糧飼兼用型玉米品種缺乏的問題, 本研究擬以廣西近幾年審定的具有青貯玉米潛質(zhì)的12 個(gè)普通玉米品種為試驗(yàn)材料, 在該縣開展糧飼兼用型玉米品種比較試驗(yàn)研究, 測(cè)定玉米品種的農(nóng)藝性狀、子粒產(chǎn)量、全株生物產(chǎn)量和品質(zhì)性狀等, 采用隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)各參試品種的綜合表現(xiàn), 以期篩選出適合在都安瑤族自治縣種植的糧飼兼用型玉米品種。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

參試品種共12 個(gè), 分別為桂單6203、兆玉215、桂單6206、桂單666、桂單671、桂單660、桂單669、桂 單673、桂 單6205、桂 單6208、桂 單668 和 桂 單162, 均由廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所選育和提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2021年2月28日至7月13日在廣西河池市都安瑤族自治縣保安鄉(xiāng)古良村進(jìn)行, 東經(jīng)107°51′47″, 北緯24°06′02″。采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì), 每個(gè)小區(qū)6 行, 面積4.2 m×10.0 m, 行距70 cm, 株距50 cm, 單行雙株種植, 密度為3 811 株/hm2, 每個(gè)品種設(shè)3 個(gè)重復(fù)。2 月28 日進(jìn)行直播, 每穴播種3～4 粒, 3 月18 日三葉期進(jìn)行間苗, 每穴留2 株, 6 月20 日乳熟期至臘熟期子粒乳線達(dá)1/3～1/2 時(shí)測(cè)定農(nóng)藝性狀、全株生物產(chǎn)量及品質(zhì)性狀, 7 月13 日成熟期時(shí)收獲果穗, 測(cè)定子粒產(chǎn)量。按照當(dāng)?shù)厮竭M(jìn)行田間管理, 注意防澇防旱, 做好病蟲害防治等工作。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量 在乳熟期至臘熟期, 每個(gè)小區(qū)收獲中間2 行, 從根部往上約5 cm 處砍斷植株, 稱全株鮮重, 換算成每公頃全株生物產(chǎn)量；同時(shí)選取具有代表性的10 株植株進(jìn)行株高和穗位高的測(cè)定, 計(jì)算平均值。在成熟期, 每個(gè)小區(qū)收獲剩余中間2行的果穗, 脫粒曬干后稱重, 折算成14%含水量的子粒質(zhì)量, 然后換算成每公頃子粒產(chǎn)量；同時(shí)從中選取具有代表性的10 個(gè)果穗進(jìn)行穗長(zhǎng)、穗粗、行數(shù)、行粒數(shù)和百粒重的測(cè)定, 計(jì)算平均值。

1.3.2 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì) 在乳熟期至臘熟期, 每個(gè)品種選擇一個(gè)小區(qū), 從收獲的全株玉米中隨機(jī)選取3 株烘干粉碎, 測(cè)定淀粉和粗蛋白質(zhì)的含量。粗蛋白質(zhì)含量采用凱氏定氮法測(cè)定；淀粉含量使用購買自生工生物工程（上海）股份有限公司的淀粉含量試劑盒, 通過比色法測(cè)定。

1.3.3 隸屬函數(shù)值 參照翟新秘等[13］及張士龍等[14］的方法進(jìn)行隸屬函數(shù)值的計(jì)算。先求出各指標(biāo)在不同品種中的具體隸屬函數(shù)值（Xu）。據(jù)研究, 本試驗(yàn)所選指標(biāo)與玉米品種綜合表現(xiàn)均呈正相關(guān)[15-18］, 因此用如下公式進(jìn)行計(jì)算。

式中,X為各品種某指標(biāo)的測(cè)定值,Xmax和Xmin分別為所有品種該指標(biāo)的最大值和最小值。然后根據(jù)各指標(biāo)的變異系數(shù)（CV）占所有指標(biāo)變異系數(shù)之和的比例來確定各指標(biāo)所占的權(quán)重, 計(jì)算每個(gè)自交系的綜合隸屬函數(shù)值, 通過綜合隸屬函數(shù)值對(duì)各參試品種的綜合表現(xiàn)進(jìn)行打分。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2007 軟件整理數(shù)據(jù)、計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)及隸屬函數(shù)值。用DPS 16.05 軟件進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試玉米品種的農(nóng)藝性狀

由表1 可知, 穗部性狀方面, 桂單671 具有最長(zhǎng)的穗長(zhǎng)和最多的行粒數(shù), 第二粗的果穗以及比較適宜的穗行數(shù), 各穗部性狀表現(xiàn)較好, 是理想的果穗類型。桂單673 穗長(zhǎng)最短, 行粒數(shù)最少, 果穗也較細(xì), 穗部性狀整體表現(xiàn)較差。其他品種在穗部各性狀指標(biāo)上表現(xiàn)不一, 如桂單6206 穗粗排第一, 但穗長(zhǎng)和行粒數(shù)排名靠后；在穗長(zhǎng)上排名第二的桂單669, 在穗粗和行粒數(shù)上表現(xiàn)并不突出。株高和穗位高方面, 排在前三的分別為桂單6203、桂單666 和桂單6208, 其中桂單6203 在株高方面除與桂單666 無顯著差異外, 均顯著高于其他品種, 在穗位高方面則顯著高于其他所有品種。各品種子粒百粒重范圍為34.20～40.09 g, 其中桂單671、桂單6203 和桂單6206排名前三, 顯著高于其他品種。

表1 參試玉米品種的農(nóng)藝性狀

2.2 參試玉米品種的產(chǎn)量和品質(zhì)

由表2可知, 12個(gè)參試品種在產(chǎn)量方面存在較大的差異。子粒產(chǎn)量變化范圍在7 958～10 908 kg/hm2, 桂單671 最高, 顯著高于其他11 個(gè)品種；兆玉215 排名第二, 顯著高于除桂單671 外的其他10 個(gè)品種；較低的為桂單668、桂單162、桂單673 和桂單660, 它們間無顯著差異, 顯著低于其他8 個(gè)品種。全株生物產(chǎn)量變化范圍在37 065～49 965 kg/hm2, 最高的為桂單671, 其與兆玉215 和桂單162 無顯著差異, 但顯著高于其他9 個(gè)品種；排名第二的為兆玉215, 顯著高于桂單6205、桂單6206、桂單668 和桂單673, 與其他7 個(gè)品種均無顯著差異；桂單673 最低, 與桂單668 無顯著差異, 顯著低于其他10 個(gè)品種。各參試品種品質(zhì)方面的差異不大, 淀粉含量變化范圍為32.0%～36.6%, 均大于30%, 最高的為桂單6208, 其次為兆玉215 和桂單671；粗蛋白質(zhì)含量變化范圍為7.2%～9.8%, 最高的為桂單671 和桂單6203, 均為9.8%, 含量最低的為桂單6206。

表2 參試玉米品種的產(chǎn)量和品質(zhì)

2.3 參試玉米品種各項(xiàng)指標(biāo)間的相關(guān)性

將產(chǎn)量、品質(zhì)和農(nóng)藝性狀各指標(biāo)間進(jìn)行雙變量的Pearson 分析, 結(jié)果如表3 所示。子粒產(chǎn)量與穗粗和百粒重呈極顯著正相關(guān), 與全株生物產(chǎn)量、淀粉含量、穗長(zhǎng)和行粒數(shù)呈顯著正相關(guān), 與粗蛋白質(zhì)含量、行數(shù)、株高和穗位高無顯著相關(guān)。全株生物產(chǎn)量與行粒數(shù)呈極顯著正相關(guān), 與淀粉含量、穗長(zhǎng)、株高和穗位高呈顯著正相關(guān), 與粗蛋白質(zhì)含量、穗粗、行數(shù)和百粒重?zé)o顯著相關(guān)。與子粒產(chǎn)量和全株生物產(chǎn)量均達(dá)到顯著或極顯著相關(guān)的性狀指標(biāo)有淀粉含量、穗長(zhǎng)和行粒數(shù), 說明淀粉含量、穗長(zhǎng)和行粒數(shù)能同時(shí)影響玉米的子粒產(chǎn)量和全株生物產(chǎn)量。另外, 株高與穗位高、穗粗與百粒重間均呈極顯著正相關(guān)。

表3 產(chǎn)量、品質(zhì)和農(nóng)藝性狀間的相關(guān)系數(shù)

2.4 參試玉米品種的隸屬函數(shù)法評(píng)價(jià)

選取子粒產(chǎn)量、全株生物產(chǎn)量以及與兩項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到顯著或極顯著相關(guān)的淀粉含量、穗長(zhǎng)和行粒數(shù)共5 個(gè)指標(biāo), 通過隸屬函數(shù)法將這5 個(gè)指標(biāo)換算成相對(duì)值, 然后通過變異系數(shù)確定各項(xiàng)指標(biāo)所占的權(quán)重, 再將各項(xiàng)指標(biāo)的相對(duì)值乘以權(quán)重, 相加得到最終的隸屬函數(shù)值, 通過隸屬函數(shù)值對(duì)各參試品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。由表4 可知, 參試品種綜合表現(xiàn)得分由高到低依次為桂單671、兆玉215、桂單669、桂單6208、桂單666、桂單6205、桂單660、桂單6203、桂單6206、桂單162、桂單668、桂單673。其中, 綜合得分最高的是桂單671, 隸屬函數(shù)值高達(dá)0.986, 遠(yuǎn)高于其他品種, 說明桂單671 的綜合表現(xiàn)十分突出。

表4 玉米品種各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值及綜合評(píng)價(jià)

3 討論

玉米品種的綜合表現(xiàn)需通過其產(chǎn)量、品質(zhì)以及相關(guān)的農(nóng)藝性狀等多個(gè)指標(biāo)來進(jìn)行評(píng)價(jià)[15］。糧飼兼用型玉米品種要同時(shí)滿足粒用和飼用兩方面要求, 因此在評(píng)判指標(biāo)選擇上要兼顧普通玉米和青貯玉米的功能。本研究以子粒產(chǎn)量和全株生物產(chǎn)量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)為主, 同時(shí)測(cè)定淀粉和粗蛋白質(zhì)含量2 個(gè)品質(zhì)性狀, 并結(jié)合穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、株高、穗位高和百粒重等農(nóng)藝性狀, 共同評(píng)價(jià)參試玉米品種在作為糧飼兼用型玉米品種方面的綜合表現(xiàn)。本研究表明, 與子粒產(chǎn)量相關(guān)性較密切的農(nóng)藝性狀為穗粗、穗長(zhǎng)、百粒重和行粒數(shù), 與全株生物產(chǎn)量相關(guān)性較密切的農(nóng)藝性狀為行粒數(shù)、穗位高、穗長(zhǎng)和株高, 這與有關(guān)研究[5, 16-18］基本一致。相關(guān)結(jié)果也為不同類型玉米品種的選擇提供了參考, 若以普通玉米為主, 應(yīng)著重考察果穗比較粗大、穗較長(zhǎng)、粒較重和行粒數(shù)較多的品種；若以青貯玉米為主, 應(yīng)選擇行粒數(shù)較多、穗較長(zhǎng)、穗位較高和植株較高的品種。品質(zhì)方面, 淀粉含量為32.0%～36.6%, 粗蛋白質(zhì)含量為7.2%～9.8%, 所有品種均高于一般優(yōu)質(zhì)青貯玉米品質(zhì)的要求, 即淀粉含量大于28%和粗蛋白質(zhì)含量大于7%[19］, 這可能與本研究選用的供試品種均為硬粒型玉米品種有關(guān)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)品質(zhì)指標(biāo)中淀粉含量與子粒產(chǎn)量和全株生物產(chǎn)量均具有顯著相關(guān)性, 而粗蛋白質(zhì)含量與這兩個(gè)指標(biāo)相關(guān)性均不顯著。

篩選優(yōu)良糧飼兼用型玉米品種, 除了需要測(cè)定相關(guān)的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)外, 還需要運(yùn)用科學(xué)合理的方法來進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。目前主成分分析、灰色關(guān)聯(lián)度和隸屬函數(shù)法等方法在綜合評(píng)價(jià)玉米產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性上有較多報(bào)道[20-23］。本研究選擇其中的隸屬函數(shù)法對(duì)供試糧飼兼用型玉米品種的綜合表現(xiàn)打分, 進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。考慮到一些相關(guān)性很小或不相關(guān)指標(biāo)的引進(jìn), 不僅增加計(jì)算分析的復(fù)雜性, 有時(shí)還會(huì)帶來偏差, 甚至導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果[24］, 在進(jìn)行隸屬函數(shù)計(jì)算時(shí), 僅篩選與子粒產(chǎn)量和全株生物產(chǎn)量有顯著或極顯著相關(guān)性的指標(biāo)。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明, 桂單671 表現(xiàn)最好, 隸屬函數(shù)值高達(dá)0.986, 其次為兆玉215、桂單669 和桂單6208, 3 個(gè)品種隸屬函數(shù)值均大于0.6, 分別為0.692、0.656 和0.627。桂單671 子粒產(chǎn)量、全株生物產(chǎn)量和粗蛋白質(zhì)含量均為最高, 淀粉含量排名第三, 在果穗性狀上表現(xiàn)較好, 同時(shí)具有比較適宜的株高和穗位高, 因此是非常理想的糧飼兼用型玉米品種。兆玉215 子粒產(chǎn)量和全株生物產(chǎn)量均排名第二, 有較高的淀粉含量, 其他性狀上表現(xiàn)中等, 因此也可作為糧飼兼用型玉米品種。桂單669 和桂單6208 各方面表現(xiàn)比較均衡, 可作為備選糧飼兼用型玉米品種。目前桂單671 和兆玉215 均為廣西兆和種業(yè)有限責(zé)任公司重點(diǎn)開發(fā)的玉米品種, 本研究綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果與該品種生產(chǎn)實(shí)踐的優(yōu)良表現(xiàn)相符合, 進(jìn)一步印證了桂單671 和兆玉215 具有良好的適應(yīng)性、穩(wěn)定性和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性, 為桂單671 和兆玉215 作為優(yōu)良糧飼兼用型玉米品種進(jìn)行大面積推廣應(yīng)用提供了參考依據(jù)。

盡管本研究測(cè)定了農(nóng)藝性狀、子粒產(chǎn)量、全株生物產(chǎn)量和品質(zhì)等多個(gè)指標(biāo), 但并未測(cè)定反映玉米植株光合作用的葉面積和綠葉數(shù)等葉部性狀以及反映青貯玉米品質(zhì)的另外2 個(gè)重要指標(biāo)即酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量, 因此評(píng)價(jià)結(jié)果存在一定的局限性, 后續(xù)將對(duì)這些內(nèi)容開展進(jìn)一步研究。

4 小結(jié)

本研究對(duì)12 個(gè)具有糧飼兼用型玉米潛力的品種進(jìn)行了篩選試驗(yàn), 測(cè)定其農(nóng)藝性狀、子粒產(chǎn)量和全株生物產(chǎn)量, 并分析其品質(zhì)指標(biāo), 采用隸屬函數(shù)法對(duì)參試品種的表現(xiàn)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。12 個(gè)擬作為糧飼兼用型玉米品種的綜合表現(xiàn)得分由高到低依次為桂單671、兆玉215、桂單669、桂單6208、桂單666、桂 單6205、桂 單660、桂 單6203、桂 單6206、桂 單162、桂單668、桂單673, 其中, 桂單671 和兆玉215綜合表現(xiàn)優(yōu)異, 可作為都安瑤族自治縣及周邊地區(qū)首選糧飼兼用型玉米品種進(jìn)行推廣種植。