金沙江干熱河谷區青貯玉米品種農藝性狀分析

韓學琴， 鄧紅山， 普天磊， 羅會英， 趙瓊玲， 廖承飛, 薛世明， 范建成， 金 杰*

(1.云南省農業科學院熱區生態農業研究所， 云南 元謀 651300； 2.元謀干熱河谷植物園， 云南 元謀 651300;3.云南省草地動物科學研究院， 云南 昆明 650212)

青貯玉米(ZeamaysL.)屬于特用玉米類型，主要用作青貯飼料，是近年來畜牧產業的一個重要飼料來源。因青貯玉米具有單位面積產量高，營養豐富，利于畜養動物消化吸收等特點，近幾年成為研究的熱點[1-3]。然而，目前生產上青貯專用玉米品種稀少，糧飼兼用型玉米品種較多。另外，玉米的生物產量受生態環境影響較大，同一個玉米品種在不同的地理和氣候條件下都有可能獲得差距較大的生物產量，導致不同玉米種植區選擇青貯玉米品種具有很大盲目性。云南元謀屬于金沙江干熱河谷地區，具有獨特的氣候條件，玉米作物可以一年2熟甚至一年3熟，近幾年青貯玉米種植面積不斷增加，但由于市面上銷售的青貯玉米品種較多，選擇青貯玉米品種成為農業種植最大的難題。在云南元謀干熱河谷地區開展不同青貯玉米品種的農藝性狀評價，將有助于該地區以及相似生態區對青貯玉米品種的選擇。

評價青貯玉米品種適應性的主要性狀因子數量較多，僅以某些單個性狀的方差分析來評價其生產性能的優劣及品種間的適應性差異，往往因割裂了各個性狀因子對品種生產性能的綜合影響而在一定程度上有失全面[4-6]。本研究應用方差分析、相關性分析及灰色關聯度分析方法，結合鮮、干草產量和農藝性狀來構建青貯玉米評價體系模型，綜合評價干熱河谷地區種植的青貯玉米。由于遺傳效應、生態環境、水熱條件以及栽培管理措施等多種因素對作物的產量和品質都有較大影響，所以在某一特定地區通過田間試驗進行優良品種的綜合評價和篩選很有必要[7]。為此，本研究開展了25個玉米品種的比較試驗，以青貯玉米優良農藝指標為依據，對其24項農藝性狀指標進行了綜合評價分析，以期篩選出適合在本區域可作青貯玉米的優良品種，為金沙江干熱河谷地區乃至滇南低山丘陵“糧改飼”青貯玉米生產及良種培育提供科學指導，也為青貯玉米引種適應性研究鑒定和評價提供可選擇的性狀指標。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于云南省楚雄州元謀縣黃瓜園鎮苴林基地(云南省農業科學院熱區生態農業研究所苴林科研試驗基地)，地理位置為101°49′21.83″ E，25°50′40.77″ N，海拔1 084 m；土壤類型為燥紅土，pH為6.41，土壤養分含量為：有機質5.25 g.kg-1，全氮0.039%，速效磷6.55 mg.kg-1，速效鉀58.2 mg.kg-1；氣候屬南亞熱帶氣候類型，但隨地形和海拔的變化，各地區氣候的垂直變化也較明顯。試驗地多年氣象資料記載為：全年降水量625 mm，年均溫21.9℃，最熱月均溫28℃，最冷月均溫13.8℃，極端最高溫度40℃，極端最低溫度-1℃，無霜期365 d，年有效積溫(≥10℃)8 003℃。

1.2 供試材料

本研究選取生產上推廣和引種試驗示范的25個青貯玉米品種為研究材料，由克勞沃(北京)生態科技有限公司(昆明分公司)提供，詳見表1。

表1 供試青貯玉米品種名錄[8]Table 1 List of silage maize variety in this study

1.3 試驗設計

參試的25個玉米材料于2018年6月5日播種，采用隨機區組排列，3次重復，小區面積20 m2(長5 m×寬4 m)，小區間隔50 cm，小區區組間過道1 m。株行距(寬窄行種植)寬行70 cm，窄行40 cm，每小區8行，兩長邊行距離小區邊15 cm起第1行，隔40 cm起第2行，隔70 cm起第3行，株距25 cm，每行20株(穴)。播種方式為人工挖穴點播，行頭留12.5 cm開始打穴，行尾剩12.5 cm，每小區一共160穴，每穴2粒種子，播深2～3 cm，成活后在3葉期間苗或定苗，每穴留1株。試驗小區所有玉米品種整個生育期實行統一田間管理，播種前施底肥(復合肥)500 kg·hm-2，苗期追施尿素70 kg·hm-2，拔節期追施尿素140 kg·hm-2，灌溉、除雜和病蟲害防治措施均一致。

1.4 測定指標與方法

1.4.1農藝性狀的測定 收獲前一周對每個小區進行倒伏率、倒折率、空稈率和雙穗率調查。倒伏率、倒折率、空稈率和雙穗率分別為倒伏株數、倒折株數、空稈株數和雙穗株數占該試驗小區總株數的百分率，植株傾斜度大于45 °但未折斷的植株為倒伏，果穗以下部位折斷的植株為倒折，不結果穗或果穗結實20粒以下的植株為空稈，有雙穗且第2穗結實20粒以上的植株為雙穗[9]。

在籽粒乳熟中期至蠟熟期之間收獲。收獲時在第Ⅰ重復每個小區隨機選取10株生育正常的青貯玉米，從根部整株刈割，留茬高度5 cm，并及時測量其株高、莖粗、穗位高、青葉數、黃葉數、葉長、葉寬、穗長、穗粗、穗禿尖、單株鮮重、穗鮮重、葉鮮重、莖鮮重。株高測取由地表至雄穗頂端的絕對高度，莖粗為植株地表上第3節的莖直徑長度，穗位高測取地表至果穗第一著生節處的絕對高度。葉片數測取由地表到雄穗頂端的總葉片，并分別記錄青葉片、黃葉片數量。葉部性狀選取穗位葉，葉長為葉舌至葉尖長度，葉寬選最寬處測定。穗長測取穗基部至穗頂端的長度，穗粗為果穗中部直徑的長度，穗禿尖長為穗頂端無粒區的長度[7,10]。

1.4.2穗、莖、葉比重以及干鮮比測定 隨機取樣10株，稱鮮重，之后將其單株穗、莖、葉分開，用尼龍紗袋裝好[7,9]，置于烘箱中，在65℃烘至恒重后分別稱干重，取其平均值。

穗(莖、葉)比重(%)=穗(莖、葉)干重/
(穗+莖+葉)干重×100%；

干鮮比(%)=(穗+莖+葉)干重/(單株鮮重)×100%。

1.4.3產量測定 2018年9月4日收獲時小區全區刈割測產，3個重復，留茬高度5 cm。刈割后立即稱重，得到每小區鮮草產量，根據干鮮比計算出干草產量。

1.5 數據統計與分析

采用Excel，SPSS和SAS統計分析軟件進行數據整理分析。依據灰色系統理論中的灰色關聯度分析方法，將25個參試青貯玉米品種視為一個灰色系統，各性狀視為系統中的一個因素。根據育種目標和生產實際需要，把各參試青貯玉米品種的24個農藝性狀的最佳值結合起來，構成一個理想的“參考品種”。以“參考品種”各個性狀指標所構成的數列為參考數列，記作X0，以參試品種各個性狀指標構成的數列為比較數列，記作Xi(i=1，2，3，…，n)，n為性狀指標數[6-8,11-16]，且X0={X0(1)，X0(2)，X0(3)，…，X0(n)}，Xi={Xi(1)，Xi(2)，Xi(3)，…，Xi(n)}，由下列公式(1)計算參試品種與“參考品種”之間的關聯系數[10]。

(1)

式中，|X0(k)-Xi(k)|=△i(k)，表示X0數列與Xi數列在第k點的絕對差值。min|△i(k)|是一級最小差，即在絕對差|△i(k)|中按不同k值挑選其中的最小者；min min|△i(k)|是二級最小差，即在min|△i(k)|中按不同i值(比較數列值)挑選其中最小者。同理，max|△i(k)|是一級最大差，max max|△i(k)|是二級最大差，其意義與最小差相似。為分辨系數，用于提高關聯系數之間的差異顯著性，取值0～1，本文取值=0.5。

由于各性狀對青貯玉米品種的重要程度不同，在評價不同品種的優劣時還應根其重要程度賦予不同的權重，并以加權關聯度對各青貯玉米品種進行評價[6,8,12-14,16-17]。

(2)

式中，n為樣本數。

(3)

(4)

本試驗采用灰色關聯度分析法綜合評價青貯玉米品種的關鍵是構建“參考品種”性狀的選取及各性狀權重的確定[8,15]。“參考品種”是根據生產實際需要構建的最優品種，青貯玉米的株高、莖粗、青葉數、葉長、葉寬、穗長、穗粗、穗位、單株重、穗鮮重、葉鮮重、莖鮮重、葉比重、莖比重、穗比重、干鮮比、鮮草產量、干草產量、雙穗株率等指標，根據生產實際需要，測定值是“越大越好”，即這19項指標的“參考品種”均選擇分別高于供試品種中最大值的5%。而黃葉數、穗禿尖長、倒伏率、倒折率、空桿率等指標，根據生產實際需要，測定值是“越小越好”，即這5項指標的“參考品種”均選擇分別低于供試品種中最小值的5%[4,8,18]。之后對25個供試品種和“參考品種”的24項性狀均值進行灰色關聯度分析。由于各性狀指標量綱不同，需對各指標原始數據進行無量綱化處理。采用初值法，將均值壓縮在[0,1]的區間內，即所有指標數值被相應的X0值除[4,8,11-12,14,17]。

2 結果與分析

2.1 不同青貯玉米品種間生產性能比較

25個青貯玉米品種的生物產量差異均顯著。由表2可知，7，18和8號品種的鮮草產量明顯高于其他品種，這3個品種之間差異不顯著，而與其他品種間差異均顯著(P<0.05)。7號品種鮮草產量最高，達80.46 t·hm-2，5號品種最低，僅為38.34 t·hm-2，此外，1，2，4號等13個品種的鮮草產量低于平均值53.11 t·hm-2。18號干草產量最高，與其他品種之間差異均顯著(P<0.05)，其值為23.62 t·hm-2。其次為14和7號，干草產量分別為20.43和19.79 t·hm-2，2者之間差異不顯著，干草產量最低的品種是3號，僅為9.45 t·hm-2，此外，4，5，11號等10個品種的干草產量均低于平均值14.13 t·hm-2。

由表2可知，18，7，2和24號品種的株高顯著高于其他品種(P<0.05)，4個品種之間差異不顯著。18號品種株高最高，達2.81 m，3號最低為1.80 m。2，7，8，23號品種單株鮮重,顯著高于其他品種(P<0.05)。葉比重在24.05%～41.68%范圍內，4號品種最高，與其他參試品種間差異均顯著(P<0.05)。莖比重在18.75%～32.82%范圍內，8號品種最高，與12，24，4號品種間差異不顯著，而與其他品種間差異均顯著(P<0.05)。穗比重在29.15%～54.03%范圍內，6號品種最高。干鮮比在20.33%～42.28%范圍內，8號最低，14號最高，14號與其他品種間差異均顯著(P<0.05)。

表2 不同青貯玉米品種間生產性能Table 2 Production performance of different silage corn varieties

2.2 不同青貯玉米品種的農藝性狀比較

由表3可知，供試材料中莖粗較大的品種是7，2和8號，分別為24.51，22.82和22.46 mm，7號與2號差異不顯著，而與其他品種間差異均顯著(P<0.05)。每株青葉數最多的品種為7號，為12.8片。每株黃葉數最多的品種為14號，達到4.1片，最少的是21和23號，均為0.3片。葉長最長的品種為7號，達到104.15 cm，7，2和23號品種的葉長明顯高于其他品種，這3個品種之間差異不顯著，而與其他品種間差異均顯著(P<0.05)。葉寬最寬的品種為10號，達到11.37 cm，3號品種的葉長、葉寬都是最小。

穗位較高的品種是18，7，2和12號，3號品種穗位最低。2號品種穗長最長，為47.56 cm，與其他品種間差異均顯著(P<0.05)，3號品種穗長最短，為17.10 cm。穗粗最粗的品種為20號，達到53.89 mm。穗禿尖最長的品種為23號，達到6.59 cm，除22，19和20號外，23號與其他品種間差異均顯著(P<0.05)，9號品種穗禿尖長為0 cm。

穗鮮重最大的品種為15，20號，均為0.30 kg，15，20號與3，4，6，11，12，13，25號品種間差異顯著(P<0.05)，而與其他品種間差異均不顯著，4號穗鮮重最小為0.16 kg。葉鮮重最大的品種為7號，達到0.49 kg，除8號外，7號與其他品種間差異均顯著(P<0.05)，25號葉鮮重最小為0.19 kg。莖鮮重最大的品種為12號，達到0.50 kg，12和8，23，2，7號品種的莖鮮重明顯大于其他品種，這5個品種之間差異不顯著，而與其他品種間差異均顯著(P<0.05)，3號品種莖鮮重最小為0.22 kg。

倒伏率最高的品種是17號，8，11，15，18，19，20，22，24，25號品種的倒伏率均為0%。倒折率最高的品種是11號，其次是5號，2者顯著高于其他品種(P<0.05)，1，3，4，6，9，10，12，14，20，21，22，23號品種的倒折率均低于平均值8.68%。雙穗株率最高的品種是4號，達到11.46%，其次是9號為11.04%，15，19，20，21，22，24號品種的雙穗株率均為0%。空桿率最高的品種是11號，達到33.54%，其次是5號為29.38%，2者空桿率差異不顯著，11號與其他品種間差異均顯著(P<0.05)；1，6，8，10，12，14，20，21，23，24號品種的空桿率均低于平均值12.09%。

表3 不同青貯玉米品種農藝性狀Table 3 Agronomic traits of different silage corn varieties

續表3

2.3 青貯玉米品種的生物學產量與農藝性狀的相關性

青貯玉米品種農藝性狀的相關性分析見表4，鮮草產量與株高、莖粗、青葉數、葉長、穗位高、單株鮮重、葉鮮重、莖鮮重呈極顯著正相關(P<0.01)，與穗鮮重、莖比重呈顯著正相關(P<0.05)，排序為株高(0.729)>穗位高(0.728)>單株鮮重(0.701)>葉鮮重(0.680)>莖鮮重(0.654)>青葉數(0.647)>葉長(0.612)>莖粗(0.573)>穗鮮重(0.456)>莖比重(0.453)。干草產量與株高、葉長、穗位高呈極顯著正相關(P<0.01)，與莖粗、穗鮮重、葉鮮重、莖鮮重、干鮮比呈顯著正相關(P<0.05)，排序為株高(0.703)>穗位高(0.666)>葉長(0.600)>莖粗(0.498)>干鮮比(0.492)>穗鮮重(0.471)>莖鮮重(0.446)>葉鮮重(0.416)。并且鮮草產量與干草產量呈極顯著正相關(P<0.01)。同時，鮮、干草產量與倒折率和空桿率呈極顯著負相關(P<0.01)，鮮草產量與穗禿尖長、穗比重、干鮮比、倒伏率呈負相關，且穗比重、倒伏率達到顯著水平(P<0.05)；干草產量與穗禿尖長、穗比重、倒伏率呈負相關，但都沒有達到顯著水平。

2.4 不同青貯玉米品種生產性能的灰色關聯度分析

2.4.1求關聯系數 首先根據公式|X0(k)-Xi(k)|=△i(k)，求出參考數列與比較數列的絕對差值。25個青貯玉米品種的min min|△i(k)|=0.0368，max max|△i(k)|=0.9983。利用公式(1)計算各點上的關聯系數(取0.5)[4,8,12-14,17]。

2.4.2各性狀指標的權重及綜合評價模型的構建 根據模糊數學方法中的權重決策法，即由公式(2)、公式(3)計算各指標對應的權值，賦予各性狀不同權重[4,8,12-14,17]：=0.0492，=0.0493，=0.0516，=0.0325，=0.0511，=0.0551,=0.0343，=0.0553,=0.0253,=0.0444,=0.0453,=0.0496,=0.0393,=0.0422,=0.0425,=0.0471,=0.0511,=0.0394,=0.0412,=0.0385,=0.0317,=0.0288,=0.0284,=0.0269，根據權重值的大小，可判斷出每個指標在青貯玉米品種綜合評價中的作用大小[8,13,14]，即可構建干熱河谷青貯玉米引種綜合評價模型為：Zk=0.0492ξ株高+0.0493ξ莖粗+0.0516ξ青葉數+0.0325ξ黃葉數+0.0511ξ葉長+0.0551ξ葉寬+0.0343ξ穗長+0.0553ξ穗粗+0.0253ξ穗禿尖長+0.0444ξ穗位高+0.0453ξ單株鮮重+0.0496ξ穗鮮重+0.0393ξ葉鮮重+0.0422ξ莖鮮重+0.0425ξ葉比重+0.0471ξ莖比重+0.0511ξ穗比重+0.0394ξ干鮮比+0.0412ξ鮮草產量+0.0385ξ干草產量+0.0317ξ雙穗株率+0.0288ξ倒伏率+0.0284ξ倒折率+0.0269ξ空桿率,根據加權關聯度公式(4)計算各品種的加權關聯度值，并進行關聯度排序(表5)[8,12,14-17,19]。

表4 農藝性狀的相關性分析Table 4 Correlation analysis among agronomic traits

續表4

2.4.3關聯分析 根據灰色關聯度分析原則，關聯度大的數列與參考數列最為接近，值越大說明參試品種與“參考品種”越接近，綜合性能越理想，反之則差。由表4的計算結果可知，加權關聯度排名第1位的是7號，加權關聯度值為0.7970，其次，加權關聯度值排序在前10名的青貯玉米品種依次為[8,12,14-17,19]：18號、8號、9號、2號、23號、12號、24號、4號、20號；加權關聯度值排序在最后5名的青貯玉米品種依次為：3號、6號、11號、25號、13號(表5)。

表5 各參試品種的加權關聯度及其排序Table 5 Weighting association and its order of experimental varieties

3 討論與結論

生物產量是青貯玉米生產中最重要的指標，不同產草量可以反映不同品種的生產性能及適應性[7]。本試驗中，25個參試青貯玉米品種的鮮、干草產量差異均明顯。鮮草產量在前3位的是7，18和9號，分別為80.46 t·hm-2，80.34 t·hm-2和72.40 t·hm-2；干草產量在前3位的是18，14和7號，分別為23.62 t·hm-2，20.43 t·hm-2，19.79 t·hm-2。干鮮比是反映干物質積累的程度，根據干草產量=鮮草產量×干鮮比(%)計算，因此干鮮比越高，干草產量越高。本試驗中，9號雖鮮草產量、單株鮮重較高，但干鮮比最小，因此它的干草產量相對低。而14號雖鮮草產量、株高、單株鮮重較低，但干鮮比最大，所以它的干草產量比較高。因18號的干鮮比大于7號，所以18號的干草產量要比7號高。

全株玉米的鮮草產量、干物質產量、籽粒產量均與株高、葉長成正相關。較高的植株高度具有較強的植株生長勢，對飼草品種而言，其生物學產量較高[20-22]。從本試驗結果可以看出植株越高，葉子越長，生物產量越高。本試驗中，株高、葉長、穗位高和莖粗的排名基本達到高度統一性，7號、18號和9號品種的株高、葉長、穗位高和莖粗都代表最好或較好。再結合相關性的分析，青貯玉米的鮮、干草產量主要與株高、葉長和穗位高存在極顯著的正相關性，這意味著青貯玉米的植株高大、葉片長、穗位高較高、莖桿粗壯，青貯玉米的單位產量就越大，就越有可能獲得高產，此結論與雷志剛等[23]吳忠海等[24]研究是相同的。

青貯玉米產量與農藝性狀之間有著緊密的關系，研究其中的關系對篩選適宜在金沙江干熱河谷地區種植的高產青貯玉米品種有重要的指導意義。研究表明，青貯玉米的生物產量與株高、穗位高、莖粗、綠葉數等重要農藝性狀顯著正相關[25]。本研究中，鮮、干草產量與株高、穗位高相關系數均排列在第1和第2，它們之間存在著極顯著正相關性，表明本試驗中株高、穗位高是影響鮮、干草產量的第1，2個重要因素。在其它性狀相對穩定時，植株越高、穗位提高則有利于生物產量的提高。同時，鮮、干草產量還與青葉數、葉長、莖粗、單株鮮重、穗鮮重、葉鮮重、莖鮮重呈極顯著或顯著正相關，與倒折率、倒伏率和空桿率呈顯著負相關。所以青貯玉米表現為植株高大、穗位高較高、莖桿粗壯、葉片長，收獲期青葉數較多、單株比較重，且倒伏率、倒折率和空桿率都比較低，其生物產量也相對較高，該結果與前人研究[25-27]一致。青葉數及葉鮮重與鮮草產量呈極顯著正相關，說明青葉數和葉鮮重是影響青貯玉米的產量和品質的主要性狀，青葉數越多、葉重越重的品種青貯產量和品質越好，其適口性也較好，此結論與李波等[28]、郭耿偉等[29]研究相一致。

倒伏、倒折和空桿會降低青貯玉米的產量、品質，增加收獲困難程度。在本試驗中，7號、18號和9號的倒伏率、倒折率、空桿率都是最低或較低，結合相關性分析，鮮、干草產量與倒折率、倒伏率和空桿率呈顯著負相關，鮮、干草產量越大，倒伏率、倒折率、空桿率越低。作為優良的青貯玉米品種，應該同時兼顧較高的生物產量和優良的品質[30]。但是，本試驗僅分析了25個青貯玉米品種的24項農藝性狀，并未對青貯玉米的品質性狀即粗脂肪、粗蛋白、粗纖維、粗灰分、水分等營養成分進行測定研究，有待進一步完善。本研究中，青貯玉米的株高、穗位高和莖粗與鮮、干草產量的相關性被驗證，因此青貯玉米在金沙江干熱河谷地區種植推廣過程中，如果主推產量，更適宜推廣那些植株高大、葉片長、穗位高較高、莖桿粗壯的品種，且倒伏率、倒折率和空桿率都比較低。

綜上所述，本試驗采用灰色關聯度法對在金沙江干熱河谷地區引種的25個青貯玉米品種的24項農藝性狀進行了綜合評價，得出如下結果：在金沙江干熱河谷地區以‘正大808’、‘云瑞10號’、曲晨9號’3個品種各項性狀表現較好，綜合排名前3名，適宜在該區進行推廣種植；而‘靑飼2號’由于其各項性狀表現較差，綜合排名最后1名，綜合生產性能也最差，這與試驗田間觀察結果相一致。