特早熟玉米主要農藝性狀與產量灰色關聯分析

馮 偉，李衛東

（山西農業大學農學院，山西太谷030801）

玉米又名玉蜀黍、棒子、苞米、苞谷、玉菱、玉麥、六谷、蘆黍和珍珠米等，屬禾本科玉米屬。全世界玉米播種面積僅次于小麥、水稻而居第3位。在我國，玉米的種植面積和產量僅次于水稻而居第2位，播種面積很大，分布也很廣，是我國北方和西南山區人們的主要糧食作物之一，是山西省的第一大糧食作物[1]。在我國現有1.25億hm2的耕地中，玉米種植面積約為0.288億hm2，占總耕地面積的1/5。2008年我國糧食總產量為51 150萬t，玉米總產量為16 650萬t，占糧食總產量的32.5%。其次，玉米是重要的傳統食品，玉米籽粒中含有豐富的蛋白質、脂肪及淀粉等。同時，玉米還是“飼料之王”和重要的工業原料。玉米籽粒中的淀粉含量達70%以上，是醫藥、化工等行業必不可少的原料，玉米秸稈和穗軸糠醛的含量在18%左右，而糠醛是制造尼龍的主要原料。綜上所述，玉米的用途已廣泛滲透到工、農業的各個方面。

近年來，工、農業生產對玉米的需求不斷擴大，相應地玉米的種植面積也不斷增加，但由于種種原因，玉米產量卻沒有明顯的提高，因此，提高玉米的產量已經成為當前開展玉米科學研究的重要課題[2-3]。

玉米產量是由環境因素、栽培管理水平、品種等多個因素共同決定的，對育種工作者來說，弄清玉米主要農藝性狀對產量的影響，可以為新品種的選育提供科學依據[4-5]。而灰色關聯系統自創立以來，已在小麥、大豆和水稻等作物品種的綜合評判方面得到了應用，并且取得了與實踐相一致的結果[6-20]。但用灰色關聯度研究玉米品種產量與主要農藝性狀的關系比較少。

本研究應用灰色關聯分析方法對山西農業大學農作站2008年9個玉米品種試驗結果進行了分析，探討了產量與主要農藝性狀之間及主要農藝性狀之間的關聯度，旨在選育出產量高、綜合性狀優良、特早熟的玉米新品種。

1 材料和方法

1.1 材料

供試玉米品種包括：A1（新4-1×070163），A2（新 4-1×071065），A3（新 4-1×071069），A4（新 4-1×071072），A5（新 4-1×071073），A6（新4-1×072210），A7 （新 4-3×農 1），A8 （新4-2-1×黃早四），A9（新 4-2-2×黃早四）。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 于2008年在山西農業大學農作站試驗基地進行試驗。采用隨機區組設計，3次重復，小區面積4.5 m2，四周有保護行，地勢平坦，肥力中等。所選試驗地具有一定的代表性，管理水平略高于當地水平。試驗地前茬作物為大豆，計算的數據取平均值（保留整數）。種植密度為60 615株/hm2。收獲時，去掉兩側邊行，收中間數行計產。在成穗期進行田間調查，收獲后進行室內考種。選取各試驗點產量與生育期、株高、穗位高、莖粗、穗長、穗粗、穗行數、行粒數、穗質量、穗粒質量、百粒質量11個主要農藝性狀的平均值，用DPS軟件對其數據進行灰色關聯度分析[21]。

1.2.2 灰色關聯分析方法

1.2.2.1 確定參考數列和比較數列 按照灰色系統理論[22]，在分析各性狀對產量影響時，將9個品種的性狀視為一個灰色系統，以單株產量為參考數列，記作X0，其他各性狀為比較數列，記作Xi（i=1，2，3…，n）。

1.2.2.2 數據標準化處理 由于各性狀因素量綱不一致，需按均值化方法進行處理，即所有性狀值分別除以相應的均值，即

式中，X（ik）表示第i個性狀第k點的原始數據，Xi表示第i個性狀原始序列的平均值，X′（ik）表示第i個性狀第k點均值化后的新數據。

1.2.2.3 計算關聯系數和關聯度 計算公式為：

式中，ξ（ik）表示Xi對X0在k點的關聯系數，γi表示比較數列對參考數列的關聯度 ， X0′（k）-Xi′（k） 表示X0與Xi在k點的絕對差值，p表示分辨系數（取值范圍在0～1之間，一般取 0.5，本研究的分辨系數取 0.5）。

2 結果與分析

2.1 供試品種各性狀的平均值

從表1可以看出，在9個品種中，A7（新4-3×農 1）產量最高，A9（新 4-2-2×黃早四）產量其次，然后是A3（新4-1×071069）。

表1 供試材料主要性狀平均值

2.2 玉米主要農藝性狀對產量的影響

按照灰色分析原則，關聯度大的數列與參考數列關系最為密切，關聯度小的數列與參考數列的關系較為疏遠。以玉米產量為參考數列，其他農藝性狀為比較數列，所得關聯系數和關聯度列于表2。

從表2可以看出，玉米產量與其他各性狀的關聯度大小依次為：穗粒質量＞穗質量＞株高＞穗粗＞行粒數＞莖粗＞百粒質量＞穗長＞穗行數＞生育期＞穗位高。這說明，在構成產量的11個因素中，穗粒質量、穗質量、株高、穗粗是主要因素，行粒數、莖粗、百粒質量、穗長、穗行數為輔助因素，而生育期和穗位高對產量影響較小。因此，只有在保證植株穗粒質量、穗質量、株高、穗粗的條件下，選擇行粒數較多、莖較粗、百粒質量較大、穗長較長的材料，才有利于選育出高產、綜合性狀好的品種。

表2 產量與主要農藝性狀的關聯系數

2.3 玉米穗部性狀之間的相互關系

穗粒質量與穗質量是影響產量的主導因素，穗長、穗粗、穗行數、行粒數、百粒質量及生育期這6個性狀同樣影響玉米果穗的性狀和產量，研究它們的相互關系，對于選育理想的玉米品種有重要意義。當這8個性狀分別作為參考數列，再以這8個穗部性狀中的一個性狀為比較數列求得的關聯度如表3所示。

表3 玉米穗部各性狀間的關聯系數

在穗部性狀的相互關系中，與生育期關系最密切的是穗行數，其次是行粒數、穗粗和百粒質量；與穗長關系最密切的是百粒質量，其次是生育期與穗粗；與穗粗關系最密切的是穗行數，其次是生育期與穗長；與穗行數最密切的是穗粗，其次是百粒質量與穗粒質量；與行粒數關系最密切的是生育期，其次是穗長和穗粗；與穗質量關系最密切的是穗粒質量，其次是生育期與百粒質量；與百粒質量關系最密切的是生育期，其次是穗長與穗粒質量。生育期、百粒質量、穗粗在穗部性狀的相互關系中，與其他性狀的關聯度最大，在對其他性狀進行改良時，可以通過生育期、穗粗、百粒質量的調整來實現。

生育期與其他性狀之間關系最為密切（關聯系數平均為0.781 9），行粒數與其他性狀的關系比較疏遠（關聯系數平均為0.586 2）。百粒質量（關聯系數平均為0.732 2）和穗粗（關聯系數平均為0.712 3）對其他性狀的影響僅次于生育期。在選擇品種上，應選擇生育期較長的品種，產量的提高可以通過選擇穗粗與百粒質量而達到目的。由分析可得出，關聯度大小順序為：生育期＞百粒質量＞穗粗＞穗質量＞穗行數＞穗長＞穗粒質量＞行粒數。因此，在選育新品種時，生育期較長，百粒質量、穗質量較大，穗較粗，穗長較長，穗行數較多的品種是最佳選擇。

2.4 其他農藝性狀對穗部性狀的影響

本研究表明，玉米穗部性狀之間有密切的關系。除此之外，玉米穗部性狀與株高、穗位高、莖粗、雄花分枝數等其他農藝性狀也存在著相互關系。加強對這些關系的研究，可以從各農藝性狀著手，為植株農藝性狀的選擇和穗部的改良奠定理論基礎。以其他農藝性狀為參考數列，玉米穗部性狀為比較數列，得到的關聯度情況如表4所示。

由表4可知，株高與穗部性狀的關聯度大小為：百粒質量＞穗粗＞穗長＞穗行數＞行粒數＞生育期＞穗粒質量＞穗質量；穗位高與穗部性狀的關聯度大小為：穗粗＞穗行數＞行粒數＞百粒質量＞穗粒質量＞生育期＞穗質量＞穗長；莖粗與穗部性狀的關聯度大小為：穗粗＞穗長＞行粒數＞生育期＞百粒質量＞穗行數＞穗粒質量＞穗質量；雄花分枝與穗部性狀的關聯度大小為：穗質量＞生育期＞穗粒質量＞百粒質量＞穗行數＞穗粗＞穗長＞行粒數，對植株性狀影響最大的是穗粗、百粒質量、生育期，穗部性狀與植株性狀關聯度大小依次是株高、穗位高、莖粗、雄花分枝。由此可得，植株性狀與穗部性狀間互相關系有差異，每個性狀與其他性狀的關系疏密也不一樣，在選擇性狀時，要考慮其綜合性。

表4 穗部性狀與其他農藝性狀的關聯系數

3 結果與討論

3.1 農藝性狀對產量的影響

玉米優質高產育種是一個永恒的主題。前人研究指出，直接影響產量的性狀是穗部性狀，植株性狀在產量積累上也起重要作用。本研究分析得出，影響玉米產量的主要因素是穗粒質量和穗質量。以穗長較長、穗粒較重、行粒數較多、百粒質量較大、生育期較長的綜合穗部性狀為主要選擇指標，與前人研究是一致的[20]。這些性狀是影響玉米產量的主要因素，為正確評價新品種，探討玉米高產育種的最佳途徑提供依據。在育種的選擇上，產量高、性狀優良的品種才有利于新品種的推廣。新4-3×農1產量最高，新4-2-2×黃早四產量其次，然后是新4-1×071069。它們穗部性狀中的生育期、穗位高、穗粗、行粒數、穗質量、穗粒質量、百粒質量與其他品種相比有明顯優勢，而其他品種有些性狀較為優良，但綜合性狀沒有明顯的優勢，產量較低。9個特早熟品種中，品種新4-3×農1是最佳的組合。

3.2 農藝性狀間相互關系

在農藝性狀對產量的影響分析中，得出穗粒質量、穗質量、株高、穗粗4個主要因素，通過性狀間相互關系的分析，說明各性狀不是獨立存在，而是相互影響，不同性狀間的影響又存在差異，如影響穗粒質量的依次是穗質量、生育期、百粒質量，而影響生育期的依次是穗行數、行粒數、穗粗；株高、穗位高、莖粗對穗部性狀的影響也有差異。所以，玉米產量的構成是穗部性狀和其他農藝性狀綜合作用的結果。由于性狀間的相互關系，在新品種選育的過程中，以高產為目的，以穗部綜合性狀較好為主導因素的品種，對株型也有一定的要求。綜合分析農藝性狀間關系，有利于提高產量和進行性狀的改良。

3.3 灰色關聯分析方法的選擇

灰色關聯分析方法在農業科學研究中正開始被廣泛應用，它是對一個發展變化系統進行發展動態量化比較的一種分析方法，不同時間、地點、環境和品種都可能使影響產量的主要性狀改變。因此，應用灰色關聯分析法對不同育種材料的產量與性狀間以及不同性狀間進行具體分析，以便采用相應的措施，對不同環境和不同育種材料進行具體分析，從而選育出產量高、綜合性狀優良的特早熟玉米新品種。

［1］ 牛天堂，田良才，李晉川，等.關于山西玉米產業的可持續發展[J].山西農業科學，2010，38（4）：3-7.

［2］ 楊英娟，孟祥波，韓香，等.引發玉米單產低的原因分析和應對措施[J].農業科技通訊，2008（2）：88-89.

［3］ 陳俊生.建設高產優質高效農業 [M].北京：農業出版社，1994.

［4］ 郝建平.玉米高產原理與栽培技術[M].北京：中國農業科技出版社，1995.

［5］ 于振文.作物栽培學各論 [M].北京：中國農業出版社，2003：93-98.

［6］ 鄧聚龍.灰色系統農業[J].山西農業科學，1985（5）：34-37.

［7］ 黃峰，鄭天存，段貴鴻，等.冬小麥雜優組合主要農藝性狀的灰色關聯度分析[J].種子，2004，23（7）：65-66.

［8］ 吳建民.灰色關聯度分析法應用于水稻品種綜合評判的初探[J].中國農業科學，1989（3）：22-27.

［9］ 劉錄祥.灰色系統理論應用于作物新品種評估初探 [J].中國農業大學學報，1989，22（2）：22-27.

［10］ 李春霞，蘇俊，鐘占貴，等.玉米雜交種的產量與相關因素的灰色關聯度分析[J].玉米科學，1996，4（1）：35-38.

［11］ 武蘭芳.玉米主要農藝性狀的灰色關聯分析 [J].玉米科學，1997，5（5）：72-75.

［12］ 趙元增，牟琪，陳興平，等.甜玉米主要農藝性狀的灰色關聯分析[J].吉林農業大學學報，1999，21（4）：15-25.

［13］ 禹玉華，梁承鄴，段俊，等.超甜玉米新品種灰色關聯綜合評價初探[J].熱帶亞熱帶植物學報，2001，9（1）：75-80.

［14］ 吳學忠，阮培均，潘國元，等.灰色局勢決策在玉米育種中的應用[J].玉米科學，2001，9（2）：42-43.

［15］ 林建新，陳山虎，盧和頂，等.黑糯玉米主要農藝性狀的灰色關聯度分析[J].玉米科學，2004，12（增刊）：48-50.

［16］ 唐海濤，張彪，林勇，等.玉米雜交種主要農藝性狀的灰色關聯度分析[J].西南農學報，2007（5）：36-40.

［17］ 李愛軍，李占錄，史紅梅，等.玉米品種主要農藝性狀與產量的灰色關聯分析[J].山西農業科學，2008，36（8）：23-25.

［18］ 紀武鵬，于琳，戴志鋮，等.玉米品種主要農藝性狀與產量的灰色關聯分析[J].現代化農業，2009（9）：14-15.

［19］ 李國強，周吉，徐萍，等.玉米抗旱節水產量性狀相關通徑分析[J].華北農學報，2009，24（增刊）：131-136.

［20］ 崔震海，張立軍，樊金娟，等.玉米苗期不同供水條件下穗部性狀與產量的相關分析 [J].華北農學報，2008，23（1）：123-127.

［21］ 唐啟義，馮明光.實用統計分析及其DPS數據處理系統[M].北京：科學出版社，2002.

［22］ 蓋鈞鎰.作物育種學總論 [M].北京：中國農業出版社，1993.