鹽城市甜玉米品種區(qū)域試驗產(chǎn)量及性狀主成分分析

姬振蒙，沈業(yè)松，殷敏，朱麗，李亞芳，孫扣忠

(鹽城市新洋農(nóng)業(yè)試驗站，江蘇 鹽城 224049)

甜玉米是普通玉米的一種胚乳突變體，為玉米屬甜質(zhì)型亞種[1]，相較于普通玉米，甜玉米不僅口感爽嫩、甘甜[2]，具有更高的營養(yǎng)價值[3]，還能帶來更高的經(jīng)濟效益[4]。隨著社會的發(fā)展和居民收入的增加，甜玉米已成為江蘇的優(yōu)勢特色產(chǎn)業(yè)，在優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)，改善民眾膳食和幫助農(nóng)民致富方面發(fā)揮了極其重要的作用[5]。江蘇省自2007年至2014年鮮食玉米種植面積已由原來的2萬hm2發(fā)展到8萬hm2以上，而鹽城市鮮食玉米種植面積占比32%[6]。截至2015年，江蘇省鮮食玉米種植面積更是接近14萬hm2，其中鮮食甜玉米占比10%[5]。但是，我國現(xiàn)有的甜玉米品種存在適應(yīng)性差等問題[7]，針對當?shù)貧夂驐l件篩選合適的品種尤為重要。鹽城市新洋農(nóng)業(yè)試驗站科技人員，長期承擔國家東南玉米區(qū)試試驗和江蘇省玉米區(qū)試試驗。現(xiàn)將2022年國家北方(黃淮海)甜玉米組聯(lián)合體區(qū)試試驗，在該試點參試的14個甜玉米品種(含對照)結(jié)果匯報如下。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗在江蘇省鹽城市新洋農(nóng)業(yè)試驗站試驗田進行。土質(zhì)為砂壤土，地勢平坦，肥力中等，前茬冬閑并提供綠肥。

1.2 試驗材料

試驗用種由2022年國家北方(黃淮海)甜玉米組聯(lián)合體提供。甜玉米品種包括中農(nóng)大甜413(CK)、粵甜3211、粵甜43號、荊恒甜19號、京科甜909、金銀131、碧瑩808、亨甜329、亨白甜328、亨甜99、金冠2054、斯達甜240、皇金翠7號和亨甜302。

1.3 試驗設(shè)計

采取隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，小區(qū)面積24 m2，6行區(qū)，行距60 cm，667 m2播種3 500株，四周設(shè)不少于4行的保護行。為確保全苗，將土地整理平整，隨后劃行并帶水播種，每穴點播3～4粒甜玉米種子，然后覆上地膜，全苗后剔除弱苗。田間管理按照當?shù)卮筇锷a(chǎn)水平進行，各項栽培管理措施一致。

1.4 測定項目與方法

出苗后及時觀察并記載苗情，定期察看幼苗長勢。植株生長期間，適時調(diào)查記載各生育時期及農(nóng)藝性狀(株型、株高、穗位高等)和病蟲害(灰斑病、大斑病、穗腐病和紋枯病等)發(fā)生情況。實收中間四行(面積16 m2)，及時測定帶苞葉鮮穗重，記錄實收果穗數(shù)，取樣10穗后室內(nèi)考種(測定穗長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粗、禿尖長、百粒重、出籽率、單株產(chǎn)量等)。根據(jù)帶苞葉鮮重折算小區(qū)鮮重和每公頃產(chǎn)量。

1.5 統(tǒng)計分析

采用Excel 2016進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，并利用SPSS24.0進行方差分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 抗逆性分析

如表1所示，2022年參試品種在抗倒伏性狀上表現(xiàn)優(yōu)異，14個參試品種均未出現(xiàn)倒伏。在玉米病害中，發(fā)現(xiàn)常見的玉米病害，包括小斑病、穗腐病、莖腐病、絲黑穗病等均表現(xiàn)為高抗水平。在玉米蟲害調(diào)查中，玉米田常見的玉米螟發(fā)生率極低。綜上，14個參試品種對于常見玉米病害以及倒伏情況在2022年鹽城試點均表現(xiàn)為高抗。

表1 甜玉米抗性Table 1 Resistance of sweet corn

2.2 各品種產(chǎn)量比較

如表2所示，13個參試品種產(chǎn)量均顯著高于中農(nóng)大甜413(CK)，為8 125.0～11 916.7 kg·hm-2，產(chǎn)量在10 000 kg·hm-2以上的品種有粵甜3211、京科甜909和粵甜43號；產(chǎn)量在9 000～10 000 kg·hm-2的品種包括亨甜302、皇金翠7號、斯達甜240、金冠2054和亨甜99；產(chǎn)量在8 000～9 000 kg·hm-2以下的品種包括亨白甜328、荊恒甜19號、金銀131、亨甜329和碧瑩808。相比于中農(nóng)大甜413(CK)，13個參試品種分別增產(chǎn)5.90%～35.84%。

表2 各參試品種產(chǎn)量Table 2 Yield of each variety tested

方差分析結(jié)果顯示，品種間產(chǎn)量差異顯著。粵甜3211產(chǎn)量極顯著高于其他參試品種；粵甜43號產(chǎn)量極顯著高于除粵甜3211、京科甜909外的其他參試品種。而中農(nóng)大甜413(CK)產(chǎn)量最低，極顯著低于其他參試品種。

2.3 各品種農(nóng)藝性狀比較

如表3所示，各性狀變異系數(shù)區(qū)間為8.05%～255.22%，其中雙穗率變異系數(shù)最大為255.22%；其次為空稈率，其變異系數(shù)為85.84%；籽粒深度變異系數(shù)為65.35%；而單穗重、穗行數(shù)和穗位高變異系數(shù)在14.95～23.10；其余性狀包括株高、成株葉片數(shù)、行粒數(shù)、禿尖長、穗長和生育期變異系數(shù)均在10%以下。

表3 各參試品種農(nóng)藝性狀Table 3 Agronomic traits of each tested variety

2.4 主成分分析

通過主成分分析法可以最大化使用原始數(shù)據(jù)，把原有數(shù)量龐大并且具有相關(guān)性的指標進行數(shù)學處理，轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌臄?shù)量較少且相互獨立或不相關(guān)的綜合性指標，由此對試驗結(jié)果進行綜合分析[8]。提取4個主成分，其方差貢獻率分別為48.951%、15.448%、11.827%和9.281%(表4)，包含了參試品種農(nóng)藝性狀的大部分信息。

表4 各品種農(nóng)藝性狀相關(guān)矩陣特征值和貢獻率Table 4 Characteristic values and contribution rates of agronomic trait correlation matrix of each variety

根據(jù)特征向量≥0.1的原則，第1成分貢獻率為48.951%，決定第1主成分大小的因素幾乎包含所有性狀，其中特征向量數(shù)值較大的性狀包括成株葉片數(shù)、穗位高、單穗重和生育期，其次是穗長、籽粒深度、穗行數(shù)和株高等。通過分析可知，第1主成分可以作為甜玉米各項性狀的綜合指標。第2主成分貢獻率為15.448%，其中禿尖長的特征向量值最大，為0.812。禿尖長影響甜玉米的果穗外觀和鮮穗等級，因此，第2主成分主要指向玉米品種的品質(zhì)性狀。第3主成分貢獻率為11.827%，穗長和行粒數(shù)的特征向量值最大，分別為0.478和0.408。在營養(yǎng)水分充足的情況下，穗長和行粒數(shù)是玉米產(chǎn)量的重要因素之一，因此，第3主成分指向玉米產(chǎn)量。第4主成分貢獻率為9.281%，雙穗率和空稈率的特征向量值最大，分別為0.585和0.554(表5)。市場上的鮮食玉米常按照個體售賣，因此，雙穗和空稈更代表鮮食甜玉米的經(jīng)濟效益。前4個主成分函數(shù)表達式：

表5 參試甜玉米品種各性狀主成分分析Table 5 Principal component analysis of each trait of tested sweet corn varieties

Y1=0.248X1+0.358X2+0.169X3+0.229X4+0.371X5+0.195X6+0.365X7+0.299X8+0.309X9+0.134X10+0.316X11+0.343X12；

(1)

Y2=-0.127X1-0.012X2+0.483X3+0.083X4-0.093X5-0.0.654X6-0.142X7+0.288X8-0.401X9+0.746X10+0.220X11+0.052X12；

(2)

Y3=-0.589X1-0.378X2+0.152X3+0.169X4-0.0.224X5+0.343X6+0.162X7+0.084X8+0.243X9+0.073X10+0.401X11-0.182X12；

(3)

Y4=0.159X1+0.077X2+0.525X3+0.554X4-0.170X5+0.183X6-0.205X7+0.163X8-0.220X9-0.388X10-0.189X11-0.144X12。

(4)

分別以4個主成分的貢獻率為權(quán)重，構(gòu)建成分綜合評價模型公式[9]：Y=0.499y1+0.154y2+0.118y3+0.093y4，其中Y為樣本綜合得分。14個參試品種的4個主成分得分、綜合得分和排序情況如表6所示。各參試品種綜合得分存在明顯差異，CK排名第11位，綜合得分為-0.80，綜合得分大于0的參試品種依次為亨白甜328、金冠2054、皇金翠7號、亨甜302、粵甜43號和金銀131，說明這6個品種產(chǎn)量高、品質(zhì)好、綜合性狀較好，比較適合鹽城市種植。

表6 參試材料的綜合得分Table 6 Comprehensive scores of the test materials

3 討論與結(jié)論

玉米常見由高溫高濕引起的病害，如小斑病[10]、紋枯病[11]、莖腐病[12]、絲黑穗病[13]等，參試品種對這些病害均表現(xiàn)為高抗。除參試品種遺傳因素以外，2022年鹽城試點少雨，也可能是原因之一。

鮮食甜玉米不同于常規(guī)玉米品種。常規(guī)玉米品種除滿足基本的種植條件以外，最終以產(chǎn)量、抗病以及抗倒伏等性狀來評判品種的優(yōu)劣，而鮮食甜玉米除重視以上性狀外，對于色澤、口味、外觀等方面同樣要求嚴格[14]。在鹽城市試點，參試的13個鮮食甜玉米品種中，產(chǎn)量最高的是粵甜3211；采用主成分分析法，綜合品質(zhì)、產(chǎn)量、經(jīng)濟效益等多方面因素，發(fā)現(xiàn)亨白甜328、金冠2054、皇金翠7號和亨甜302等鮮食甜玉米品種，更適合在鹽城市沿海地區(qū)種植，同時也為育種工作者培育適宜于沿海地區(qū)種植的鮮食甜玉米提供參考。