機收玉米籽粒破損率與農藝性狀的關聯分析

魏常敏，周文偉，許衛猛，邢永鋒，張傳量，宋萬友，李桂芝

(周口市農業科學院，河南周口 466000)

玉米是重要的糧食作物，營養豐富，具有較高的飼用和工業價值[1]。隨著城鎮化進程的加快，玉米籽粒直收是玉米機械化生產發展的必然趨勢。但目前玉米機械化程度遠低于其他作物，尤其是機械化籽粒收獲還處于較低水平[2，3]。玉米在機械化收獲過程中，破損率高，會增加玉米干燥、儲存和加工的困難，增加成本[2，4]。機械損傷的玉米籽粒，會在較短的時間內發生霉變，給食用其產品的人類、家禽帶來嚴重影響，重則造成急性中毒、細胞癌變[5]。玉米機械粒收的質量指標主要包括籽粒破碎率、雜質率和產量損失率，這三個指標共同決定玉米品種是否適合機械化收獲[6]。目前機收籽粒的研究主要集中在收獲時的籽粒含水量[7，8]，對籽粒破損率的報道較少。本文以2018年國家黃淮海玉米區域試驗機收組品種為試驗材料，對收獲時籽粒破損率與產量、田間農藝性狀(株高、穗位、倒折率、倒伏率、空稈率)、穗部性狀(穗長、禿尖長、百粒質量)和收獲時籽粒性狀(籽粒雜質率、籽粒含水量、籽粒脫落率、果穗脫落率)的關聯性進行分析，旨在明確該地區玉米收獲時籽粒破損率與主要農藝性狀的關系，為改良和選育適合本地區種植、籽粒破損率低的優良機收品種提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

2018年黃淮海夏玉米組區域試驗機收組品種14個(含對照)：渭玉1838、萬盛106、先玉1867、豫紅301、登海527、德科501、中研985、京農科738、保玉703、晟玉188、九和玉1號、陜單650、存玉629、鄭單958(CK)。

1.2 試驗設計

共31個試驗點，分布在河南、河北、山東、安徽、江蘇、陜西、山西、湖北8個省份。其中小區試驗點17個，試驗采用隨機區組設計，3次重復，小區面積 20 m2，行數 5 行，行距60 cm，行長6 m，適期收獲；機收性狀試驗點14個，隨機區組設計，2次重復，12行區，小區面積180 m2，貼茬播種，行距根據機械化操作確定(一般行距60 cm，行長25 m)，實收中間8行(面積120 m2)，機播、機收籽粒，播種后110 d收獲。小區試驗點和機收試驗點種植密度均為7.5萬株/hm2，各試點播種期同當地生產實際，田間管理同大田。

1.3 數據分析

利用Microsoft Excel 2007進行數據統計，DPS9.5進行灰色關聯度[9]和相關分析。

2 結果與分析

2.1 參試品種的表現

14個參試品種的表型值見表1。14個參試品種的產量平均值為9516.0 kg/hm2，變異范圍8979.0～9948.0 kg/hm2；籽粒雜質率平均值為2.82%，變異范圍2.05%～3.47%；果穗脫落率平均值為0.24%；籽粒脫落率平均值為12.70%；籽粒含水量平均值為26.96%，變異范圍24.70%～31.20%；籽粒破損率平均值為6.46%，變異范圍4.78%～10.87%。株高、穗位平均值分別為258.93、88.07 cm；倒伏率、倒折率平均值分別為2.13%和1.19%；空稈率平均值為0.92%；穗長、禿尖長平均值分別為17.52、1.19 cm；百粒質量平均值為32.53 g。

各性狀的變異系數差異較大，表現為倒折率>倒伏率>空稈率>果穗脫落率>禿尖長>籽粒破損率>籽粒脫落率>籽粒雜質率>穗位>百粒質量>株高>籽粒含水量>穗長>產量，倒伏率和倒折率變異系數較大，分別為92.36%、93.58%，籽粒含水量、穗長和產量變異系數較小，分別為5.74%、4.04%和3.26%，籽粒破損率居中，為26.60%。

表1 14個參試品種各性狀的表型值及變異系數

續表1

2.2 收獲時籽粒破損率與主要農藝性狀的相關分析

從表2可知，株高、穗位、倒伏率、倒折率、空稈率、籽粒雜質率、籽粒脫落率、籽粒含水量與收獲時籽粒破損率呈正相關，其中穗位、倒伏率、倒折率與收獲時籽粒破損率顯著相關，籽粒雜質率和籽粒含水量與籽粒破損率極顯著相關，可見籽粒雜質率和籽粒含水量與收獲時籽粒破損率關系密切，相互影響較大；穗長、禿尖長、百粒質量、果穗脫落率和產量與收獲時籽粒破損率呈負相關，但未達到顯著水平。籽粒破損率與穗長、空稈率、禿尖長呈中度相關，相關系數絕對值在0.30～0.40之間。籽粒破損率與株高、籽粒脫落率、產量、百粒質量和果穗脫落率呈現弱相關，相關系數絕對值小于0.20。

表2 籽粒破損率與各性狀的相關系數

2.3 收獲時籽粒破損率與主要農藝性狀的灰色關聯分析

從表3可以看出，各因素與收獲時籽粒破損率相關程度從大到小依次為：籽粒雜質率、籽粒含水量、穗長、穗位、產量、株高、空稈率、籽粒脫落率、百粒質量、禿尖長、果穗脫落率、倒折率、倒伏率。籽粒雜質率和籽粒含水量與籽粒破損率關聯度較大，說明這兩個性狀與籽粒破損率關系密切；倒伏率和倒折率與籽粒破損率關聯度較低，說明該性狀對籽粒破損率的影響較小。

表3 收獲時籽粒破損率與各因素的關聯度

3 討論與結論

機械化收獲籽粒時破損率受到品種特性和收獲機械等多因素的影響。有研究表明，籽粒含水率與籽粒破碎率之間呈顯著正相關，收獲時籽粒含水量是影響籽粒破損率的重要因素之一[10]。本研究以13個機收玉米新品種為材料，通過對產量、田間農藝性狀(株高、穗位、倒折率、倒伏率、空稈率)、穗部性狀(穗長、禿尖長、百粒質量)、收獲時籽粒性狀(籽粒雜質率、籽粒含水量、籽粒脫落率、果穗脫落率)進行相關分析和灰色關聯分析，結果表明：籽粒雜質率和籽粒含水量與籽粒破損率之間呈極顯著正相關，籽粒含水量與籽粒破損率之間呈顯著正相關，與前人研究結果一致，但籽粒雜質率和破損率相關性不盡相同[11，12]。

對2個具備相關性的性狀進行分析，衡量兩者的密切程度，并且能夠判斷性狀間影響是正相關還是負相關，而灰色關聯度分析是根據因素之間發展態勢的相似或相異程度，來衡量其關聯程度，揭示事物動態關聯的特征與程度，可以減少因信息部分缺失帶來的損失，但不能確定相關性的方向[13，14]。本文采用兩種方法分析，以期找到可靠的、穩定的影響籽粒破損率的相關性狀。相關分析和灰色關聯度分析結果存在異同。比較兩種方法得到的相關性位次可以發現，籽粒雜質率、籽粒含水量、空稈率位次均為第一、第二和第七位，2種方法的結果一致，說明籽粒雜質率和籽粒含水量與籽粒破損率關系密切，相互影響較大，而籽粒脫落率對籽粒破損率的影響居中；2種分析方法位次差異較大的是倒伏率、倒折率和產量與籽粒破損率，這可能與兩種分析方法理論基礎不同有關，相關分析法直接分析兩個性狀的相關數據得到相關系數，根據臨界值判定相關性是否達到顯著水平，而灰色關聯分析通過模擬發展態勢來研究相關性，找到最能解釋整體變化趨勢的關聯系數。本研究中，品種倒伏、倒折影響產量，而產量與籽粒破損率在相關分析中呈負相關，在灰色關聯度分析中，綜合了這三者因素之間的相互影響，這也可能是倒伏率、倒折率和產量位次差別較大的主要原因。

通過對2018年黃淮海籽粒機收組玉米的籽粒破損率與產量相關性狀、農藝性狀和機收性狀的相關和灰色關聯分析，發現機收籽粒玉米的籽粒破損率與收獲時籽粒雜質率和籽粒含水量相關性最大，與穗位、穗長、空稈率和籽粒脫落率相關性中等。因此，在機收品種選育時，應優先關注籽粒脫水率，兼顧穗位、穗長和籽粒脫落率等其它農藝性狀，特別要關注哪些種質資源表現出果穗的生理成熟和脫水同步進行。