2011—2021 年安徽省區(qū)域試驗高密度組參試玉米品種產(chǎn)量及相關(guān)性狀演變分析

付 華， 李 猛， 劉興舟， 陳瑞佶， 馬桂美， 張 建

（宿州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，安徽 宿州 234000）

0 引言

玉米為安徽省第3 大糧食作物，是淮河生態(tài)經(jīng)濟帶傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大縣的主要作物之一。安徽省地處南北過渡地段，自然災(zāi)害性天氣頻發(fā)，通過加強農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、提高玉米專用機械使用率、落實防治病蟲害等措施，提高了玉米產(chǎn)量及品質(zhì)。提高育種水平，明確育種目標(biāo)，對當(dāng)前參試品種的產(chǎn)量及相關(guān)農(nóng)藝性狀進(jìn)行演變分析顯得尤為重要，明確促進(jìn)產(chǎn)量提升的關(guān)鍵因素，對今后玉米持續(xù)發(fā)展、改善并提高生產(chǎn)效益具有重要意義。本研究通過對2011—2021 年安徽省區(qū)域試驗高密度組參試品種的產(chǎn)量及相關(guān)農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析，總結(jié)其變化趨勢，為安徽省玉米品種的選育和篩選，提高其競爭力提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

2011—2021 年安徽省區(qū)域試驗高密度組參試玉米品種共550 個。數(shù)據(jù)來源于安徽省種子管理總站2011—2021 年區(qū)域試驗高密度組匯總報告。

1.2 方法

以區(qū)域試驗高密度組參試玉米品種為研究對象，統(tǒng)計分析參試品種的產(chǎn)量、生育期、株高、穗位高、穗長、穗粗、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒質(zhì)量、出籽率、空稈率和倒伏（折）率。各性狀值、相關(guān)分析、通徑分析通過Excel 軟件和SPSS Statistics17.0 軟件完成。

2 結(jié)果與分析

根據(jù)安徽省種子管理總站匯總結(jié)果，分析2011—2021 年安徽省區(qū)域試驗高密度組參試玉米品種產(chǎn)量及相關(guān)農(nóng)藝性狀的演變情況，結(jié)果如表1 和圖1 所示。

表1 2011—2021 年安徽省區(qū)域試驗高密度組參試品種產(chǎn)量及相關(guān)農(nóng)藝性狀統(tǒng)計Tab.1 Yield and related agronomic traits of maize varieties in high density group of regional trials in Anhui Province from 2011 to 2021

由表1 可知，近11 年安徽省區(qū)域試驗高密度組參試的玉米品種間產(chǎn)量及相關(guān)農(nóng)藝性狀變異幅度較大，變異系數(shù)1.39%～93.21%。其中，生育期、株高、穗長、穗粗、穗位高、穗行數(shù)、行粒數(shù)、出籽率和千粒質(zhì)量變異幅度不大，變異系數(shù)均在9.00%以內(nèi)，禿尖長、空稈率、倒伏（折）率、產(chǎn)量及較鄭單958 增產(chǎn)比例變異幅度較大；變異系數(shù)最大的是空稈率，達(dá)93.21%，其次是倒伏（折）率的變異系數(shù)是79.88%，較鄭單958 增產(chǎn)比例變異系數(shù)是60.02%。14 個農(nóng)藝性狀的偏度有8 個性狀為正值、6 個性狀為負(fù)值。近年來安徽省區(qū)域試驗高密度組參試的玉米品種產(chǎn)量在逐步提高，多數(shù)參試品種的產(chǎn)量高于所有參試品種產(chǎn)量的平均值。

由圖1 可知，2011—2021 年安徽省區(qū)域試驗高密度組參試玉米品種產(chǎn)量呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢，與穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗長和出籽率的演變趨勢一致，生育期、株高、穗位高、穗粗、禿尖長、空稈率和倒伏（折）率等呈現(xiàn)下降趨勢，與產(chǎn)量的不斷提高也具有直接關(guān)系，這充分說明多種農(nóng)藝性狀之間的綜合表現(xiàn)對玉米增產(chǎn)有直接的關(guān)系。也進(jìn)一步證明育種家的育種水平也在不斷地提高。

2.1 主要性狀間相關(guān)性分析

分析550 個參試品種產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的相關(guān)性（表2），進(jìn)一步說明各個農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)系。研究表明，各農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)由大到小依次為穗粗>行粒數(shù)>穗長>出籽率>千粒質(zhì)量>穗位高>生育期>株高>穗行數(shù)>倒伏（折）率>空稈率>禿尖長。其中，穗粗、行粒數(shù)、穗長和出籽率與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，千粒質(zhì)量、穗位高、生育期和株高與產(chǎn)量的相關(guān)性不顯著，穗行數(shù)、空稈率、倒伏（折）率和禿尖長與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)。分析相關(guān)系數(shù)的顯著水平發(fā)現(xiàn)穗粗、行粒數(shù)、穗長、出籽率和千粒質(zhì)量等與550 個品種產(chǎn)量的相關(guān)性較高，而穗行數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)性不高。

表2 2011—2021 年安徽省區(qū)域試驗高密度組參試玉米品種主要農(nóng)藝性狀相關(guān)分析Tab.2 Correlation analysis of main agronomic characters of maize varieties in high-density group of regional trials in Anhui Province from 2011 to 2021

2.2 產(chǎn)量影響因素通徑分析

由于玉米產(chǎn)量受多種因素影響，并且不同性狀之間還存在相互作用，導(dǎo)致相關(guān)系數(shù)的大小不能完全反映各性狀對產(chǎn)量貢獻(xiàn)的重要性，因此要進(jìn)一步分析其對產(chǎn)量構(gòu)成的重要性，對產(chǎn)量和主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行通徑分析，以研究各性狀對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)效應(yīng)。

以產(chǎn)量為主變量，其他性狀為自變量，進(jìn)行通徑分析，估算各性狀對產(chǎn)量的直接影響效應(yīng)。通過Kolmogorov-Smirnov Test大樣本檢測模型，對產(chǎn)量進(jìn)行檢驗，結(jié)果表明產(chǎn)量Y服從正態(tài)分布。生育期X1、株高X2、穗位高X3、穗長X4、穗粗X5、禿尖長X6、穗行數(shù)X7、行粒數(shù)X8、出籽率X9、千粒質(zhì)量X10、空稈率X11和倒伏（折）率X12與產(chǎn)量Y進(jìn)行逐步回歸分析。隨著自變量被引入回歸方程，回歸方程的相關(guān)系數(shù)R和決策系數(shù)R2逐步增大（表3），可知逐步引入的自變量對產(chǎn)量Y的促進(jìn)效應(yīng)逐步增加。

表3 回歸系數(shù)及模型Tab.3 Regression coefficients and models

本研究中模型6 的決策系數(shù)R2=0.999 最大，表明逐步回歸引入的自變量最大化，剩余因子0.032，該值較小，說明以上6 個方面對玉米產(chǎn)量的影響是非常大的。模型6 最優(yōu)化，與調(diào)查數(shù)據(jù)的擬合度最好，其中穗粗X5、穗長X4、穗位高X3、行粒數(shù)X8、空稈率X11和株高X2的引入對產(chǎn)量有統(tǒng)計學(xué)意義，因此，產(chǎn)量與各性狀的最優(yōu)回歸方程為

由表3 中標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)（直接通徑系數(shù)）可知，6 個性狀對產(chǎn)量的直接作用大小為行粒數(shù)X8>穗長X4>穗粗X5>穗位高X3>空稈率X11>株高X2，行粒數(shù)、穗長的直接通徑系數(shù)較大，相關(guān)系數(shù)也較大，說明行粒數(shù)與穗長對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率作用最大，因此增加穗行數(shù)和行粒數(shù)，提高千粒質(zhì)量對提高玉米產(chǎn)量有直接的顯著作用。

3 討論與結(jié)論

玉米在國民經(jīng)濟發(fā)展和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，是世界上最重要的糧、經(jīng)、工、飼兼用作物，對保障糧食安全起著舉足輕重的作用[1-2]。隨著養(yǎng)殖業(yè)和玉米深加工業(yè)的發(fā)展，市場對玉米的需求量日益增加，在可耕地面積有限的情況下，如何提高玉米總產(chǎn)量，未來發(fā)展方向主要還是通過改良栽培技術(shù)和培育新品種。

玉米產(chǎn)量性狀是多個農(nóng)藝性狀共同作用和共同影響的多基因控制的數(shù)量性狀，各農(nóng)藝性狀之間相互聯(lián)系和制約，所以研究各個農(nóng)藝性狀對玉米產(chǎn)量的直接影響具有重要意義[3-6]。玉米育種現(xiàn)階段的首要目標(biāo)是高產(chǎn)，玉米產(chǎn)量是多種農(nóng)藝性狀和環(huán)境互作的結(jié)果，產(chǎn)量的提高更多地依賴遺傳改良，一個或少數(shù)幾個性狀的選擇對產(chǎn)量的遺傳增益不大，選育高產(chǎn)品種時，應(yīng)該重點關(guān)注產(chǎn)量主導(dǎo)因素，同時要兼顧各種性狀的協(xié)調(diào)作用[7]。分析不同年代普通玉米產(chǎn)量等性狀的遺傳增益發(fā)現(xiàn)，我國玉米產(chǎn)量每年增益值逐漸減小，而美國雜交種適應(yīng)不斷增長的種植密度形成明顯的產(chǎn)量增益，這與我國2009 年以前種植密度逐漸增加，2010—2017 年種植密度并未明顯增長有關(guān)[8-11]。2011—2021 年，除出籽率增長趨勢不明顯外，穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗長的演變與產(chǎn)量均呈逐漸增加的趨勢，這個結(jié)論與柳家友等[12]、稅紅霞等[13]、顧萬榮等[14]、李清超等[5]及賈曉軍等[15]的研究結(jié)果一致。生育期、株高、穗位、穗粗、空稈率及倒伏（折）率均呈逐漸下降的趨勢，這與目前育種方向是一致的，與產(chǎn)量的逐漸增長也是密不可分的。本研究結(jié)果表明，倒伏（折）率與產(chǎn)量呈不顯著負(fù)相關(guān)，這與白向歷等[3]的研究結(jié)果是一致的；株高、穗位與產(chǎn)量呈正相關(guān)，但不顯著，通徑分析結(jié)果表明，株高、穗位直接影響產(chǎn)量，這與周旭梅等[4]、石桂雙等[16]的研究結(jié)果一致；空稈率與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)不顯著，與周旭梅等[4]、賈亞濤等[17]的研究結(jié)果一致。因此，在育種實踐中，適當(dāng)?shù)卦黾又旮?，降低穗位，有利于玉米產(chǎn)量的提高。

玉米產(chǎn)量性狀是一個比較復(fù)雜的數(shù)量性狀，影響玉米產(chǎn)量的因素很多，除了品種自身的因素外，外界環(huán)境（施肥水平、栽培方法和氣象因子等）對其有著重要的影響。因此，為了減少誤差，保證產(chǎn)量數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布，應(yīng)盡量選擇相同氣象條件和栽培條件下的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析和通徑分析。