文山州10個雜交玉米組合主要農藝性狀與產量的相關性和通徑分析

王紹斌，錢雙宏，蔡世昆，李正潤，朱漢勇，唐麗敏，楊童舒

（文山州農業科學院，云南文山 663000）

隨著我國人口數量的增長，對糧食的需求量也越來越大，而糧食是國家安全的根基，與社會穩定緊密相關[1-2]，是全社會關注焦點。與農業發達國家相比，我國的玉米單產水平還相對偏低，因此在玉米單產提高方面尚有較大潛力[3-4]。文山州玉米主要種植在海拔800～1 800 m 的坡地和山地，由于地理條件較差，土壤肥力較低，水土流失較多，頻繁的自然災害及玉米種植技術相對落后，文山州玉米單產遠遠低于我國玉米產量的平均水平[5]。隨著農業種植結構的調整和耕地面積的減少，選育適宜文山種植的高產優質玉米新品種具有重要的現實意義，對促進文山州玉米產業發展和保障糧食安全具有重要作用。

近年來，關于主要農藝性狀對玉米產量的影響已有大量研究報道，但因研究地點、氣候、品種材料等不同，試驗結論也不盡相同。如孟靜嬌等運用統計方法對保山市2016年玉米品種聯合體區域試驗結果進行綜合分析，發現玉米穗長、穗粗、百粒質量、出籽率、倒伏率、株高、雙穗率等農藝性狀是玉米產量和品種優劣的重要影響因子和評價指標[6]。李洪等采用相關性分析、通徑分析和主成分分析等方法對14份玉米雜交組合9 個農藝性狀進行比較和評價，結果表明玉米品種選育時，應選擇穗部禿尖較短、果穗較粗且果穗行數較多的組合，同時重視千粒質量性狀的選擇，協調各性狀之間的相互關系，可以很大程度上選出優異的雜交組合[7]。梁曉玲等運用相關分析和通徑分析的方法分析玉米的主要農藝性狀與產量的關系，發現玉米千粒質量能正向促進籽粒產量增加，提高玉米出籽率也能促進產量增加，而且應兼顧其他性狀之間的相互關系，宜選擇穗長較長、穗粗較粗的玉米新組合[8]。魯珊等研究表明，要增加玉米產量，增加穗千粒質量，應適當選擇穗長較長、行粒數較多、禿尖短及穗粗較粗的玉米雜交新組合[9]。呂瑩瑩等通過通徑分析研究指出要提高玉米產量宜選擇玉米穗較長、出籽率較高的品種[10]。錢雙宏等通過試驗結果的多元分析，得出要選育高產優質玉米品種，應根據育種目標選取主要性狀，同時注意與其他性狀間的關聯[11]。研究玉米農藝性狀的相互關系及其對產量構成的影響，能為育種中有效性狀的選擇改良提供科學依據。

本研究采用自育雜交玉米新組合進行品種比較試驗，通過調查玉米雜交組合的生育期、植株性狀、適應性、抗逆性及果穗性狀，并進行主要農藝性狀與籽粒產量的關聯分析，綜合評判雜交玉米組合的優越性，減少品種選擇盲目性，旨在提高新品種選育的效率，同時為文山雜交玉米新品種的選育改良和推廣應用提供參考，從而帶動文山玉米產業的發展。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗材料為文山州農業科學院自主選育的10個玉米雜交組合：文測試10 號（WCS-10）、文測試11 號（WCS-11）、文測試12 號（WCS-12）、文測試13 號（WCS-13）、文測試14 號（WCS-14）、文測試15 號（WCS-15）、文測試16 號（WCS-16）、文測試17 號（WCS-17）、文測試18 號（WCS-18）、文測試19 號（WCS-19），對照品種為海禾2號。

1.2 試驗設計

試驗于2020年在文山州農業科學院糧作所的試驗基地（位于追栗街鎮松樹坪村）進行。試驗地海拔1 290 m，地處104°39'E，23°30'N，為緩坡臺地，排灌方便，土壤為紅壤土，有機質含量為26.33 g·kg-1，堿解氮含量114.14 mg·kg-1，有效磷含量26.47 mg·kg-1，有效鉀含量130.55 mg·kg-1，pH 值為6.59。前茬為冬閑地。試驗采取隨機區組設計，3次重復，5行區，每小區面積20 m2，行長4 m，行間距0.8 m，等行株距種植，每行種植12 塘，共24 株。雙株留苗，每667 m2保苗4 000株，四周設不少于4行的保護行。田間管理按當地大田生產進行，各項栽培管理措施一致。

1.3 調查項目

出苗后及時觀察并記載苗情，定期察看田間苗長勢。植株生長期間，適時調查記載各雜交組合的生育期、主要農藝性狀及病蟲害發生情況。收獲時每小區取10 個正常生長的果穗，風干后，測定穗長、穗粗、軸粗、禿尖長、穗行數、行粒數、百粒質量等指標，結果取平均值。收獲時，每小區取中間3 行，按照水分含量（14%）折算產量，各性狀的調查參照《玉米種質資源描述規范和數據標準》[12]執行。

1.4 數據統計分析

采用Excel 2010 軟件進行試驗數據處理，并利用DPS 7.50軟件進行相關分析和通徑分析[13]。

2 結果與分析

2.1 參試玉米組合的產量比較

由表1可知，所有參試組合中，WCS-10、WCS-11、WCS-12、WCS-13、WCS-14、WCS-15、WCS-16、WCS-18、WCS-19 組合的667 m2產量均高于對照品種海禾2 號(CK)，其產量變幅在661.81～841.72 kg，增幅范圍3.7%～31.8%；只有WCS-17 的產量低于對照，667 m2產量較對照減少20.94 kg，減產3.3%；WCS-19的產量最高，為841.72 kg，極顯著高于其他品種（組合）；WCS-14、WCS-13 的667 m2產量為750.75、745.93 kg，極顯著高于WCS-16、WCS-10、海禾2 號（CK）和WCS-17，而WCS-14 顯著高于WCS-11；WCS-18 顯著高于WCS-16、WCS-10、海 禾2 號（CK）和WCS-17，與CK、WCS-17 的產量差異達極顯著；WCS-15、WCS-11 顯著高于CK，二者極顯著高于WCS-17；WCS-16、WCS-10 和WCS-12 產量均高于對照，但達不到顯著水平。

表1 參試玉米組合的產量比較及排名

2.2 參試玉米組合主要農藝性狀的變異性比較

由表2可知，供試材料各農藝性狀的變異系數變幅在1.50%～233.95%，排在前三位的是倒折率（233.95%）、倒伏率（102.41%）和禿尖長（87.59%），說明這3 項農藝性狀在品種間變異較大，選擇潛力較大，易通過改良得到改善，變異系數小的性狀則相反；其余性狀的變異系數均在11.00%以下，由大到小排序為百粒質量＞穗行數＞穗位高＞籽粒產量＞單穗粒質量＞穗長＞株高＞行粒數＞生育期＞穗粗＞單株有效穗＞出籽率。

表2 參試玉米組合主要農藝性狀的變異性比較

2.3 農藝性狀與產量的相關分析

由表3可知，參加組合的主要農藝性狀與籽粒產量的相關系數由小到大排列為禿尖長＜倒折率＜倒伏率＜穗長＜行粒數＜出籽率＜穗位高＜生育期＜穗行數＜單株有效穗＜株高＜百粒質量＜穗粗＜單穗粒質量；玉米籽粒產量與穗粗（r＝0.697**）、單穗粒質量（r＝0.736**）呈極顯著正相關；籽粒產量與株高(r＝0.555*)、百粒質量(r＝0.600*)都呈顯著正相關；籽粒產量與穗長、生育期、單株有效穗、出籽率、穗行數、行粒數、穗位高都呈正相關，但達不到顯著水平；籽粒產量與禿尖長、倒折率、倒伏率呈負相關，但達不到顯著水平。比較各項農藝性狀，發現玉米單穗粒質量與穗行數（r＝0.592*）、穗粗（r＝0.655*）呈顯著正相關；單株有效穗與穗位高（r＝0.623*）、行粒數（r＝0.553*）、生育期（r＝0.553*）呈顯著正相關；出籽率與株高（r＝-0.527*）、倒伏率（r＝-0.698**）、倒折率（r＝-0.671*）呈顯著負相關；百粒質量與禿尖長（r＝-0.606*）呈顯著負相關，穗行數與穗粗（r＝0.807**）呈極顯著正相關，禿尖長與株高（r＝-0.592*）呈顯著負相關，倒折率與倒伏率（r＝0.751**）呈極顯著正相關。結果表明，選育玉米雜交組合時，應注重選擇單穗粒質量大、穗粗較粗的品種，并且兼顧百粒質量、穗行數、生育期、行粒數、出籽率和穗長等性狀間的相互關系。

2.4 參試組合農藝性狀的通徑分析

如表4 所示，對因變量玉米產量（Y）正態分布檢驗可知：Shapiro-Wilk 統計量為0.935，其顯著水平P＝0.461＞0.05，表明玉米產量服從正態分布，滿足進行逐步回歸分析和通徑分析的條件。玉米籽粒產量為因變量，以玉米生育期(X1)、株高(X2)、穗位高(X3)、倒伏率(X4)、倒折率(X5)、穗長(X6)、穗粗(X7)、禿尖長(X8)、穗行數(X9)、行粒數(X10)、百粒質量(X11)、出籽率(X12)、單株有效穗(X13)和單穗粒質量(X14)性狀為自變量做逐步回歸分析，得到線性回歸方程：

各回歸系數顯著性檢驗結果表明（見表5），單穗粒質量和倒折率的回歸系數達顯著水平（P＜0.05），剔除差異不顯著的變量，從而得出最優回歸方程：

表5 玉米籽粒產量與農藝性狀的多元線性逐步回歸分析系數

通徑分析可知，玉米單穗粒質量(X14)與籽粒產量的相關系數為0.736，直接通徑系數為0.698，決定系數為0.228，表明單穗粒質量直接促進玉米產量，由此表明玉米產量增加很大程度上依賴于單穗粒質量的增加，該結果與相關分析的結果相同。

3 小結與討論

高產是玉米的主要育種目標之一。玉米產量是由多基因控制，受多種因素影響[14]，是育種家最為關注的焦點，因此找出影響產量的主導因子，將對玉米育種工作具有重要意義[15]。本研究對10個玉米雜交組合主要農藝性狀進行分析，有利于了解各性狀間的相互關系，有利于育種過程中對目標性狀的選擇。本試驗結果顯示：參試的10個玉米品種（組合）每667 m2產量范圍在617.53～841.72 kg，較對照增產-3.3%～31.8%，其中6個雜交組合的產量顯著高于對照(海禾2號)（P＜0.01）。15 個主要 農藝性 狀變異 系數在1.50%～233.95%，排在前三位的是倒折率（233.95%）、倒伏率（102.41%）和禿尖長（87.59%），說明這幾項農藝性狀在玉米品種間存在豐富的遺傳多樣性。

對15 個農藝性狀進行相關分析和通徑分析，結果發現，玉米籽粒產量與穗粗（r＝0.697**）、單穗粒質量（r＝0.736**）呈極顯著正相關，產量與株高(r＝0.555*)、百粒質量(r＝0.600*)呈顯著正相關，說明單穗粒質量和穗粗對玉米籽粒產量的相關性較高，影響較大。在相關分析基礎上，為明確各性狀對產量的作用大小進行了通徑分析，結果發現單穗粒質量對玉米籽粒產量的直接通徑系數為0.698，表明籽粒產量增加很大程度上依賴于單穗粒質量的增加，該結果與梁曉玲等[8]、魯珊等[9]、周長軍等[16]的研究結果一致。各個性狀間還存在著復雜的相關關系，直接或間接地影響玉米產量，如玉米單穗粒質量與穗行數、穗粗呈顯著正相關；單株有效穗與穗位高、行粒數和生育期呈顯著正相關；穗行數與穗粗呈極顯著正相關；倒折率與倒伏率呈極顯著正相關；出籽率與株高、倒伏率和倒折率都呈顯著負相關；百粒質量和禿尖長呈顯著負相關等。要選育高產玉米雜交種，應注重單穗粒質量大、穗粗較粗的品種，并要兼顧百粒質量、穗行數、生育期、行粒數、出籽率和穗長等性狀間的相互影響，綜合考慮。這些農藝性狀大多數屬于數量性狀，除受自身基因型影響外，還受環境（氣候、施肥水平、栽培措施、病蟲害等）與基因互作效應的影響，因而研究結論不同[17]。此外，進行高產玉米品種選育時，應擴大試驗品種類型和數量，并在不同生態環境、年度間和管理措施條件下研究主要農藝性狀對產量構成的影響，以期為玉米的高產育種提供更全面的參考依據。