籽粒玉米品種農(nóng)藝性狀綜合評價及品質(zhì)性狀鑒定

中圖分類號：S513.037 文獻標志碼：A 文章編號：1002-1302（2025）10-0102-10

玉米（ZeamaysL.）是我國第一大糧食作物，用途廣泛，在畜牧、化工、食品等多種行業(yè)中都扮演重要角色，保障著我國糧食安全與穩(wěn)定[1-2]。根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，2021年全國玉米播種面積達4332.42萬 hm² ，總產(chǎn)量27255.06萬t;同年貴州省玉米播種面積約55.04萬 hm² ，較2020年增加9.8% ，產(chǎn)量256.57萬t，增幅達 16.4% ，是當年貴州省主要農(nóng)作物中增幅最高的作物，單產(chǎn)（204號 4662.67kg/hm² 。畢節(jié)市作為貴州省玉米種植的重要區(qū)域，2021年畢節(jié)市玉米種植面積約19.28萬 hm² ，占全省種植面積的 35.03% ；產(chǎn)量為92.93萬t，占全省產(chǎn)量的 36.22% ，單產(chǎn)為 4812.59kg/hm² 。然而，畢節(jié)市玉米單產(chǎn)水平與全國相比差距明顯，亟需通過品種優(yōu)化提升生產(chǎn)效益。篩選高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的新品種對于提升畢節(jié)市乃至貴州省玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量具有重要意義。

近年來，有關(guān)玉米農(nóng)藝性狀綜合評價的研究較多[3-8]，但針對黔西北地區(qū)主推玉米品種的篩選研究報道甚少。為掌握黔西北地區(qū)主推籽粒玉米新品種的綜合表現(xiàn)，本研究基于貴州省玉米現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系2023年在畢節(jié)地區(qū)的試驗數(shù)據(jù)，對20個參試籽粒玉米品種的14個農(nóng)藝性狀進行主成分分析，并測定前4名品種的容重、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗淀粉、賴氨酸含量，旨在為該地區(qū)籽粒玉米品種篩選鑒定、遺傳改良及示范推廣應(yīng)用等提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1參試材料

20個籽粒玉米品種名稱及來源詳見表1。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2023年在貴州省畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)岔河鎮(zhèn)雙華村的畢節(jié)市農(nóng)業(yè)科學研究所科研基地開展。海拔 1420m ，土壤為黃壤。4月18日人工播種玉米，4行區(qū)種植，行長 4m ，行距 0.7m ，小區(qū)面積33.6m² ，施肥與當?shù)厮较喈?。采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置2次重復(fù)。田間性狀測量選取中間2行，每行從第3株開始，連續(xù)測量5株，每個重復(fù)測量10株，收獲時收取中間2行進行測產(chǎn)、考種。測量的農(nóng)藝性狀包括：株高（ X₁ 、穗位高（ X₂ ）、含水量（ X₃） ！雙穗率（ （X₄） 、空稈率 （X₅ ）穗長（ ）穗粗 （X₇） 禿尖長 （X₈ ）、穗行數(shù) （X₉ ）、行粒數(shù)（ X₁₀ ）單穗粒重（ X₁₁. ）、出籽率（ X₁₂ ）、百粒重（ X₁₃ ）小區(qū)產(chǎn)量 （X₁₄） 。選取產(chǎn)量最高的4個品種測量品質(zhì)性狀，包括容重、粗蛋白質(zhì)含量、粗脂肪含量、粗淀粉含量、賴氨酸含量。

1.3 分析方法

采用Office2010及SPSS19.0軟件對數(shù)據(jù)進行處理及分析，采用主成分分析法提取主成分因子，并篩選綜合表現(xiàn)優(yōu)異的玉米品種，采用單因素方差分析及多重比較分析4個品種品質(zhì)性狀差異的顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1表型數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計及相關(guān)分析

為分析20個參試玉米品種14個農(nóng)藝性狀（表2）的一般情況，本研究對其進行描述性統(tǒng)計分析。結(jié)果（表3）表明，14個農(nóng)藝性狀的變異系數(shù) （CV） 介于 0.045～1.890 之間，其中出籽率變異系數(shù)最?。?.045），空稈率變異系數(shù)最大（1.890）。株高、穗位高的變異系數(shù)分別為 0.116，0.218 ，表明株高個體間差異相對較小，穗位高離散程度更高。含水量、穗長呈現(xiàn)低變異（ CVlt;0.12 ），數(shù)據(jù)分布集中；而雙穗率、空稈率具有右偏分布（偏度為1.360、1.693）和高變異（ CV 為1.491、1.890），說明雙穗和空稈屬于品種特性，在品種間差異較大。穗粗峰度為2.245，呈尖峰分布，顯示數(shù)據(jù)集中于均值附近。小區(qū)產(chǎn)量、單穗粒重的中位數(shù)與均值接近，分布相對對稱（偏度為-0.010、0.505）。穗行數(shù)峰度為-1.134，呈扁平分布，行粒數(shù)偏度為-0.310，暗示左偏。出籽率、百粒重的負偏度（-0.635、-0.103）表明少量樣本低于均值。禿尖長高變異（ CV=0.664 ），說明品種間差異大。整體而言，核心產(chǎn)量相關(guān)指標（穗長、行粒數(shù)、百粒重）的低變異系數(shù) CVlt;0.12） 說明參試品種間性狀穩(wěn)定性較高，適應(yīng)該區(qū)域品種的穗長、行粒數(shù)、百粒重高度一致。

為探究14個性狀間的相互關(guān)系，對其進行相關(guān)性分析。結(jié)果（表4）表明，各性狀間存在廣泛的相關(guān)性。產(chǎn)量與株高、穗長、穗粗、行粒數(shù)、單穗粒重、百粒重呈極顯著正相關(guān)；與穗位高呈顯著正相關(guān)；

與雙穗率呈顯著負相關(guān)。這一結(jié)果表明，穗部產(chǎn)量因子（穗長、穗粗、行粒數(shù)、單穗粒重）是決定產(chǎn)量的核心性狀;株型因子（株高、穗位高）2個性狀高度相關(guān)，且與產(chǎn)量呈正相關(guān)，說明優(yōu)化株型設(shè)計有助于提高產(chǎn)量;籽粒性狀因子（含水量、百粒重）二者呈負相關(guān)，表明控制含水量對提高籽粒品質(zhì)和重量有一定作用；雙穗率、禿尖長與產(chǎn)量呈負相關(guān)，對產(chǎn)量不利。玉米產(chǎn)量受多個性狀共同影響，這些相關(guān)關(guān)系對育種及品種選擇具有參考價值。

2.2籽粒玉米農(nóng)藝性狀的主成分分析

2.2.1主成分提取為更準確地鑒定分析20 個籽粒玉米品種的14個農(nóng)藝性狀，采用主成分分析法對其進行降維分析。結(jié)果（表5）表明，提取的4個主成分累計貢獻率達 80.081% 。由公因子方差提取可知，解釋原有性狀信息最高的是產(chǎn)量性狀，損失信息僅 5.6% ；其次是株高，損失信息 6.1% ；最低的是空稈率，損失信息 43.5% 。由此可見，提取4個主成分對14個農(nóng)藝性狀進行綜合評價具有可行性。

2.2.2因子載荷系數(shù)為了研究每個原始性狀在主成分分析提取因子中的重要性，采用主成分分析因子載荷系數(shù)進行分析（表6）。主成分1中產(chǎn)量的載荷系數(shù)最大，其次是單穗粒重、穗長，可將其認為是穗部產(chǎn)量因子；主成分2主要反映穗行數(shù)和含水量，可將其命名為籽粒性狀因子；主成分3的出籽率、株高、穗位高的載荷系數(shù)大且數(shù)值為正，可認為是株型因子；主成分4主要反映禿尖長信息，可命名為禿尖長因子。由此可見，4個主成分因子能夠較好地表征原有的14個性狀信息，尤其是品種篩選過程中的產(chǎn)量性狀得到充分體現(xiàn)。

2.2.3成分矩陣表根據(jù)表7主成分分析成分矩陣表，得出4個主成分因子（穗部產(chǎn)量因子、籽粒性狀因子、株型因子、禿尖長因子）的表達式：

2.2.4因子權(quán)重分析由因子權(quán)重分析（表8）可知，主成分1的權(quán)重為 39.501% ，主成分2的權(quán)重為 26.689% ，主成分3的權(quán)重為 22.264% ，主成分4的權(quán)重為 11.546% 。

2.2.5綜合得分為評價20個籽粒玉米品種的綜合表現(xiàn)，對其14個原始性狀進行主成分分析。由表9可知，綜合得分排名前5位的品種依次為山玉8號、惠農(nóng)單6號、惠農(nóng)單15、惠農(nóng)單2號、惠農(nóng)單3號。同時將產(chǎn)量由高到低進行排序，發(fā)現(xiàn)這5個品種同樣位列產(chǎn)量前5，只是排位有所變化。這一結(jié)果證實主成分分析法能夠評估籽粒玉米品種的綜合表現(xiàn)。

2.3 品質(zhì)性狀分析

2.3.1品質(zhì)性狀鑒定評價經(jīng)過主成分分析后結(jié)合產(chǎn)量排名，對產(chǎn)量排名前4的玉米品種的相關(guān)品質(zhì)性狀進行測定（表10）?；蒉r(nóng)單3號粗淀粉含量最低，可能限制其工業(yè)加工潛力?；蒉r(nóng)單2號容重最高，但粗蛋白質(zhì)含量最低，粗脂肪含量顯著高于其他品種（ Plt;0.05 ），結(jié)合其高容重特性，表明其適用于高能量飼料生產(chǎn)（如畜禽育肥）。惠農(nóng)單15容重最低，但粗蛋白質(zhì)、賴氨酸含量均最高，表明其更適合高營養(yǎng)需求場景（如飼料加工）;粗淀粉含量最高，顯著優(yōu)于其他品種（ Plt;0.05， ，適合淀粉提取及乙醇發(fā)酵等工業(yè)用途；賴氨酸（賴氨酸是限制性氨基酸）含量最高，較其他品種高 7.0%～10.9% ，符合高蛋白品種的典型特征。對5個品質(zhì)性狀進行相關(guān)性分析（表11）發(fā)現(xiàn)，容重與粗蛋白含量呈極顯著負相關(guān)，與粗脂肪呈顯著正相關(guān)；粗蛋白質(zhì)含量與賴氨酸含量呈顯著正相關(guān)；其余性狀之間的相互關(guān)系未達顯著水平。

2.3.2品質(zhì)性狀單因素方差分析與多重比較為明確產(chǎn)量排名前4籽粒玉米品種的5個品質(zhì)性狀間的差異特征，對其開展單因素方差分析與多重比較（表12、表13），發(fā)現(xiàn)4個品種在5個品質(zhì)性狀上均存在顯著差異?；蒉r(nóng)單2號容重顯著高于其他3個品種，表明該品種更適合加工且更易儲存?；蒉r(nóng)單15的粗蛋白質(zhì)含量最高，與其他3個品種間存在顯著相關(guān)性，表明該品種更適合生產(chǎn)飼料和高蛋白產(chǎn)品。惠農(nóng)單2號的粗脂肪含量最高，與其他3個品種間存在顯著相關(guān)性，表明該品種更適用于生產(chǎn)高能量飼料。粗淀粉含量以惠農(nóng)單15最高，顯著高于其他3個品種，且惠農(nóng)單2號顯著高于惠農(nóng)單3號，說明惠農(nóng)單3號的淀粉和乙醇加工品質(zhì)相對較差。惠農(nóng)單15的賴氨酸含量最高，其余依次為惠農(nóng)單3號、惠農(nóng)單2號、山玉8號，惠農(nóng)單15與其余3個品種間差異顯著，但其余3個品種間差異不顯著。

3討論

玉米品種的鑒定與評價是推廣高產(chǎn)玉米品種的關(guān)鍵，能有效提升種植效益，降低因品種不良導(dǎo)致的減產(chǎn)風險。本研究對20個玉米新品種的14個農(nóng)藝性狀進行了描述性統(tǒng)計分析與主成分分析，發(fā)現(xiàn)黔西北主推玉米品種的農(nóng)藝性狀間數(shù)據(jù)離散性較小，品種間表型差異不大；農(nóng)藝性狀及品質(zhì)性狀間存在廣泛的關(guān)聯(lián)性。采用主成分分析獲得各品種的綜合表現(xiàn)排名，結(jié)果顯示，綜合排名前5的品種與產(chǎn)量排名前5的品種一致，說明主成分分析法是一種適用于籽粒玉米品種鑒選的可行方法，這與張向前等的觀點[9]一致。

前人已對玉米農(nóng)藝性狀開展了大量研究。李清超等的研究結(jié)果表明，株高與穗位高呈極顯著正相關(guān)，株高和穗位高可能受共同基因和代謝途徑的調(diào)控，遺傳基礎(chǔ)相似，表明二者可能受赤霉素信號通路（如 -ZmGA20ox_- 或細胞伸長相關(guān)基因的共同調(diào)控[10]。本研究中，產(chǎn)量與穗粗、行粒數(shù)等穗部性狀呈極顯著正相關(guān)性，支持“庫容量決定論”在黔西北山區(qū)的適用性[-13]。此外，本研究中禿尖長與行粒數(shù)呈顯著負相關(guān)，表明籽粒敗育是該地區(qū)玉米增產(chǎn)的關(guān)鍵限制因素，需通過花期高溫耐受性育種加以優(yōu)化；容重與粗蛋白含量呈極顯著負相關(guān)，揭示了胚乳淀粉積累與蛋白質(zhì)合成的資源競爭機制[14]，這一矛盾在高容重（ 782.0g/L ）品種惠農(nóng)單2號與高蛋白（ 10.190% ）品種惠農(nóng)單15中尤為顯著。結(jié)合用途導(dǎo)向的選育策略，建議加工型品種優(yōu)先考慮容重（如惠農(nóng)單2號），而飼用品種側(cè)重考慮蛋白質(zhì)含量（如惠農(nóng)單15）。值得注意的是，本研究未發(fā)現(xiàn)容重與淀粉含量的顯著關(guān)聯(lián)性，與趙海軍的研究結(jié)果[15]相悖，可能是由于雜交品種淀粉代謝途徑存在顯性上位效應(yīng)。張曉芳的研究表明，粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪、賴氨酸含量這4個性狀間兩兩相關(guān)，且均達極顯著水平[16]；本研究粗蛋白含量與賴氨酸含量間的相關(guān)性達顯著水平，與其研究結(jié)果一致，但其余性狀間的相關(guān)性與其研究結(jié)果不同，可能與研究材料、栽培條件等存在差異有關(guān)。主成分分析提取的4個因子（累計貢獻率為 80.081% ）顯示，穗部產(chǎn)量因子（貢獻率為 35.071% ）對綜合評分的權(quán)重最大 39.50% ），與張向前等的結(jié)論[9]一致。綜合排名前5位的品種與產(chǎn)量前5位重合，驗證了該方法在西南山區(qū)品種篩選中的有效性，表明該方法對產(chǎn)量的綜合評價準確且高效。此外，排名前4位的玉米品種的品質(zhì)性狀間存在顯著差異，因此在選擇品種時，除了考慮產(chǎn)量因素外，還需結(jié)合籽粒玉米的用途綜合評估產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀。

4結(jié)論

通過對籽粒玉米產(chǎn)量相關(guān)性狀的主成分分析及品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析，明確了產(chǎn)量性狀及品質(zhì)性狀間的相互關(guān)系，并篩選鑒定出綜合表現(xiàn)優(yōu)異的玉米品種。參試品種山玉8號、惠農(nóng)單6號、惠農(nóng)單15、惠農(nóng)單2號、惠農(nóng)單3號的綜合表現(xiàn)最優(yōu)，適合黔西北地區(qū)應(yīng)用推廣。本研究結(jié)果可為性狀選擇、育種方向多元化、品種篩選鑒定及應(yīng)用推廣提供參考。

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