基于隸屬函數法的糧飼兼用型玉米新品種綜合評價

鄒成林, 林瓊湘, 黃開健, 翟瑞寧, 楊 萌, 黃愛花, 莫潤秀, 韋新興, 黃艷芬

（1.廣西壯族自治區農業科學院玉米研究所, 南寧 530007；2.都安瑤族自治縣工業信息化和商務局, 廣西 都安 530700）

糧飼兼用型玉米（Zea maysL.）是指既可作為普通玉米, 在成熟期收獲子粒, 作為糧食或飼料, 也可作為青貯玉米, 在乳熟至蠟熟期收獲全株, 制作青貯飼料[1］。近年來隨著國家對農業領域供給側結構性改革的深入推進, 特別是 “糧改飼” 和 “草牧業” 項目的持續開展, 糧飼兼用型玉米在其中所發揮的作用越來越重要, 發展前景非常廣闊。糧飼兼用型玉米不僅有力保障了國家糧食安全, 同時又滿足了國家對規模化和標準化牛、羊養殖場的需求, 對有效促進中國畜牧業的快速發展具有十分重要的作用[2-4］。

在如何評價糧飼兼用型玉米品種優良性方面, 學者們開展了較多研究。李莉等[5］研究認為新疆糧飼兼用型玉米若以生物產量利用為目的應選擇葉片數較多、株高較高的品種, 若以收獲子粒為目的應選擇莖桿較粗、果穗綜合性狀較好的品種。劉曉等[6］認為選用綠葉多且重、莖重且粗、果穗產量優和株高相對偏高的玉米品種有利于獲得高產, 同時篩選出適合在河南省推廣種植的糧飼兼用型玉米品種京科青貯932 和偉科106。陳云梅等[7］對6 個糧飼兼用玉米品種產量、農藝性狀、營養吸收和經濟效益進行了研究, 推薦盛農3 號為貴州省黔西縣山地糧飼兼用型玉米主推品種。焦金龍等[8］比較了20 個糧飼兼用玉米品種（系）的農藝性狀和產能, 篩選出了適宜在西南地區推廣種植的品種太平洋98 和川青8 號。黃曉等[9］對引進的9 個普通玉米品種進行比較試驗, 篩選出了適合廣西玉林市種植的糧飼兼用玉米品種正大808 和鉆卡巴巴。

上述研究對如何篩選適合當地種植的糧飼兼用型玉米品種提供了參考依據, 篩選的優良品種極大地促進了當地養殖產業的快速發展。目前廣西各地缺乏適合當地種植的糧飼兼用型玉米品種, 群眾盲目選擇導致玉米產量和品質降低[10, 11］, 嚴重限制了廣西玉米與養殖產業的協同發展。都安瑤族自治縣作為廣西 “糧改飼” 項目的先行示范縣, 政府大力支持實施的 “貸牛還牛” 和 “貸羊還羊” 產業扶貧模式使養殖業發展迅猛, 迫切需要優良糧飼兼用型玉米品種與之相適應[12］。為解決都安瑤族自治縣優良糧飼兼用型玉米品種缺乏的問題, 本研究擬以廣西近幾年審定的具有青貯玉米潛質的12 個普通玉米品種為試驗材料, 在該縣開展糧飼兼用型玉米品種比較試驗研究, 測定玉米品種的農藝性狀、子粒產量、全株生物產量和品質性狀等, 采用隸屬函數法綜合評價各參試品種的綜合表現, 以期篩選出適合在都安瑤族自治縣種植的糧飼兼用型玉米品種。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試品種共12 個, 分別為桂單6203、兆玉215、桂單6206、桂單666、桂單671、桂單660、桂單669、桂 單673、桂 單6205、桂 單6208、桂 單668 和 桂 單162, 均由廣西壯族自治區農業科學院玉米研究所選育和提供。

1.2 試驗設計

試驗于2021年2月28日至7月13日在廣西河池市都安瑤族自治縣保安鄉古良村進行, 東經107°51′47″, 北緯24°06′02″。采取隨機區組設計, 每個小區6 行, 面積4.2 m×10.0 m, 行距70 cm, 株距50 cm, 單行雙株種植, 密度為3 811 株/hm2, 每個品種設3 個重復。2 月28 日進行直播, 每穴播種3～4 粒, 3 月18 日三葉期進行間苗, 每穴留2 株, 6 月20 日乳熟期至臘熟期子粒乳線達1/3～1/2 時測定農藝性狀、全株生物產量及品質性狀, 7 月13 日成熟期時收獲果穗, 測定子粒產量。按照當地水平進行田間管理, 注意防澇防旱, 做好病蟲害防治等工作。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 農藝性狀及產量 在乳熟期至臘熟期, 每個小區收獲中間2 行, 從根部往上約5 cm 處砍斷植株, 稱全株鮮重, 換算成每公頃全株生物產量；同時選取具有代表性的10 株植株進行株高和穗位高的測定, 計算平均值。在成熟期, 每個小區收獲剩余中間2行的果穗, 脫粒曬干后稱重, 折算成14%含水量的子粒質量, 然后換算成每公頃子粒產量；同時從中選取具有代表性的10 個果穗進行穗長、穗粗、行數、行粒數和百粒重的測定, 計算平均值。

1.3.2 營養品質 在乳熟期至臘熟期, 每個品種選擇一個小區, 從收獲的全株玉米中隨機選取3 株烘干粉碎, 測定淀粉和粗蛋白質的含量。粗蛋白質含量采用凱氏定氮法測定；淀粉含量使用購買自生工生物工程（上海）股份有限公司的淀粉含量試劑盒, 通過比色法測定。

1.3.3 隸屬函數值 參照翟新秘等[13］及張士龍等[14］的方法進行隸屬函數值的計算。先求出各指標在不同品種中的具體隸屬函數值（Xu）。據研究, 本試驗所選指標與玉米品種綜合表現均呈正相關[15-18］, 因此用如下公式進行計算。

式中,X為各品種某指標的測定值,Xmax和Xmin分別為所有品種該指標的最大值和最小值。然后根據各指標的變異系數（CV）占所有指標變異系數之和的比例來確定各指標所占的權重, 計算每個自交系的綜合隸屬函數值, 通過綜合隸屬函數值對各參試品種的綜合表現進行打分。

1.4 數據統計與分析

采用Excel 2007 軟件整理數據、計算各項指標及隸屬函數值。用DPS 16.05 軟件進行方差分析和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 參試玉米品種的農藝性狀

由表1 可知, 穗部性狀方面, 桂單671 具有最長的穗長和最多的行粒數, 第二粗的果穗以及比較適宜的穗行數, 各穗部性狀表現較好, 是理想的果穗類型。桂單673 穗長最短, 行粒數最少, 果穗也較細, 穗部性狀整體表現較差。其他品種在穗部各性狀指標上表現不一, 如桂單6206 穗粗排第一, 但穗長和行粒數排名靠后；在穗長上排名第二的桂單669, 在穗粗和行粒數上表現并不突出。株高和穗位高方面, 排在前三的分別為桂單6203、桂單666 和桂單6208, 其中桂單6203 在株高方面除與桂單666 無顯著差異外, 均顯著高于其他品種, 在穗位高方面則顯著高于其他所有品種。各品種子粒百粒重范圍為34.20～40.09 g, 其中桂單671、桂單6203 和桂單6206排名前三, 顯著高于其他品種。

表1 參試玉米品種的農藝性狀

2.2 參試玉米品種的產量和品質

由表2可知, 12個參試品種在產量方面存在較大的差異。子粒產量變化范圍在7 958～10 908 kg/hm2, 桂單671 最高, 顯著高于其他11 個品種；兆玉215 排名第二, 顯著高于除桂單671 外的其他10 個品種；較低的為桂單668、桂單162、桂單673 和桂單660, 它們間無顯著差異, 顯著低于其他8 個品種。全株生物產量變化范圍在37 065～49 965 kg/hm2, 最高的為桂單671, 其與兆玉215 和桂單162 無顯著差異, 但顯著高于其他9 個品種；排名第二的為兆玉215, 顯著高于桂單6205、桂單6206、桂單668 和桂單673, 與其他7 個品種均無顯著差異；桂單673 最低, 與桂單668 無顯著差異, 顯著低于其他10 個品種。各參試品種品質方面的差異不大, 淀粉含量變化范圍為32.0%～36.6%, 均大于30%, 最高的為桂單6208, 其次為兆玉215 和桂單671；粗蛋白質含量變化范圍為7.2%～9.8%, 最高的為桂單671 和桂單6203, 均為9.8%, 含量最低的為桂單6206。

表2 參試玉米品種的產量和品質

2.3 參試玉米品種各項指標間的相關性

將產量、品質和農藝性狀各指標間進行雙變量的Pearson 分析, 結果如表3 所示。子粒產量與穗粗和百粒重呈極顯著正相關, 與全株生物產量、淀粉含量、穗長和行粒數呈顯著正相關, 與粗蛋白質含量、行數、株高和穗位高無顯著相關。全株生物產量與行粒數呈極顯著正相關, 與淀粉含量、穗長、株高和穗位高呈顯著正相關, 與粗蛋白質含量、穗粗、行數和百粒重無顯著相關。與子粒產量和全株生物產量均達到顯著或極顯著相關的性狀指標有淀粉含量、穗長和行粒數, 說明淀粉含量、穗長和行粒數能同時影響玉米的子粒產量和全株生物產量。另外, 株高與穗位高、穗粗與百粒重間均呈極顯著正相關。

表3 產量、品質和農藝性狀間的相關系數

2.4 參試玉米品種的隸屬函數法評價

選取子粒產量、全株生物產量以及與兩項指標均達到顯著或極顯著相關的淀粉含量、穗長和行粒數共5 個指標, 通過隸屬函數法將這5 個指標換算成相對值, 然后通過變異系數確定各項指標所占的權重, 再將各項指標的相對值乘以權重, 相加得到最終的隸屬函數值, 通過隸屬函數值對各參試品種進行綜合評價。由表4 可知, 參試品種綜合表現得分由高到低依次為桂單671、兆玉215、桂單669、桂單6208、桂單666、桂單6205、桂單660、桂單6203、桂單6206、桂單162、桂單668、桂單673。其中, 綜合得分最高的是桂單671, 隸屬函數值高達0.986, 遠高于其他品種, 說明桂單671 的綜合表現十分突出。

表4 玉米品種各指標的隸屬函數值及綜合評價

3 討論

玉米品種的綜合表現需通過其產量、品質以及相關的農藝性狀等多個指標來進行評價[15］。糧飼兼用型玉米品種要同時滿足粒用和飼用兩方面要求, 因此在評判指標選擇上要兼顧普通玉米和青貯玉米的功能。本研究以子粒產量和全株生物產量兩個指標為主, 同時測定淀粉和粗蛋白質含量2 個品質性狀, 并結合穗長、穗粗、穗行數、行粒數、株高、穗位高和百粒重等農藝性狀, 共同評價參試玉米品種在作為糧飼兼用型玉米品種方面的綜合表現。本研究表明, 與子粒產量相關性較密切的農藝性狀為穗粗、穗長、百粒重和行粒數, 與全株生物產量相關性較密切的農藝性狀為行粒數、穗位高、穗長和株高, 這與有關研究[5, 16-18］基本一致。相關結果也為不同類型玉米品種的選擇提供了參考, 若以普通玉米為主, 應著重考察果穗比較粗大、穗較長、粒較重和行粒數較多的品種；若以青貯玉米為主, 應選擇行粒數較多、穗較長、穗位較高和植株較高的品種。品質方面, 淀粉含量為32.0%～36.6%, 粗蛋白質含量為7.2%～9.8%, 所有品種均高于一般優質青貯玉米品質的要求, 即淀粉含量大于28%和粗蛋白質含量大于7%[19］, 這可能與本研究選用的供試品種均為硬粒型玉米品種有關。同時發現品質指標中淀粉含量與子粒產量和全株生物產量均具有顯著相關性, 而粗蛋白質含量與這兩個指標相關性均不顯著。

篩選優良糧飼兼用型玉米品種, 除了需要測定相關的農藝性狀、產量和品質指標外, 還需要運用科學合理的方法來進行綜合評價。目前主成分分析、灰色關聯度和隸屬函數法等方法在綜合評價玉米產量、品質和抗性上有較多報道[20-23］。本研究選擇其中的隸屬函數法對供試糧飼兼用型玉米品種的綜合表現打分, 進行定量評價。考慮到一些相關性很小或不相關指標的引進, 不僅增加計算分析的復雜性, 有時還會帶來偏差, 甚至導致錯誤的結果[24］, 在進行隸屬函數計算時, 僅篩選與子粒產量和全株生物產量有顯著或極顯著相關性的指標。綜合評價結果表明, 桂單671 表現最好, 隸屬函數值高達0.986, 其次為兆玉215、桂單669 和桂單6208, 3 個品種隸屬函數值均大于0.6, 分別為0.692、0.656 和0.627。桂單671 子粒產量、全株生物產量和粗蛋白質含量均為最高, 淀粉含量排名第三, 在果穗性狀上表現較好, 同時具有比較適宜的株高和穗位高, 因此是非常理想的糧飼兼用型玉米品種。兆玉215 子粒產量和全株生物產量均排名第二, 有較高的淀粉含量, 其他性狀上表現中等, 因此也可作為糧飼兼用型玉米品種。桂單669 和桂單6208 各方面表現比較均衡, 可作為備選糧飼兼用型玉米品種。目前桂單671 和兆玉215 均為廣西兆和種業有限責任公司重點開發的玉米品種, 本研究綜合評價的結果與該品種生產實踐的優良表現相符合, 進一步印證了桂單671 和兆玉215 具有良好的適應性、穩定性和高產優質性, 為桂單671 和兆玉215 作為優良糧飼兼用型玉米品種進行大面積推廣應用提供了參考依據。

盡管本研究測定了農藝性狀、子粒產量、全株生物產量和品質等多個指標, 但并未測定反映玉米植株光合作用的葉面積和綠葉數等葉部性狀以及反映青貯玉米品質的另外2 個重要指標即酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量, 因此評價結果存在一定的局限性, 后續將對這些內容開展進一步研究。

4 小結

本研究對12 個具有糧飼兼用型玉米潛力的品種進行了篩選試驗, 測定其農藝性狀、子粒產量和全株生物產量, 并分析其品質指標, 采用隸屬函數法對參試品種的表現進行了綜合評價。12 個擬作為糧飼兼用型玉米品種的綜合表現得分由高到低依次為桂單671、兆玉215、桂單669、桂單6208、桂單666、桂 單6205、桂 單660、桂 單6203、桂 單6206、桂 單162、桂單668、桂單673, 其中, 桂單671 和兆玉215綜合表現優異, 可作為都安瑤族自治縣及周邊地區首選糧飼兼用型玉米品種進行推廣種植。