籽粒玉米品種農藝性狀綜合評價及品質性狀鑒定

中圖分類號：S513.037 文獻標志碼：A 文章編號：1002-1302（2025）10-0102-10

玉米（ZeamaysL.）是我國第一大糧食作物，用途廣泛，在畜牧、化工、食品等多種行業中都扮演重要角色，保障著我國糧食安全與穩定[1-2]。根據國家統計局數據，2021年全國玉米播種面積達4332.42萬 hm² ，總產量27255.06萬t;同年貴州省玉米播種面積約55.04萬 hm² ，較2020年增加9.8% ，產量256.57萬t，增幅達 16.4% ，是當年貴州省主要農作物中增幅最高的作物，單產（204號 4662.67kg/hm² 。畢節市作為貴州省玉米種植的重要區域，2021年畢節市玉米種植面積約19.28萬 hm² ，占全省種植面積的 35.03% ；產量為92.93萬t，占全省產量的 36.22% ，單產為 4812.59kg/hm² 。然而，畢節市玉米單產水平與全國相比差距明顯，亟需通過品種優化提升生產效益。篩選高產優質的新品種對于提升畢節市乃至貴州省玉米產業發展質量具有重要意義。

近年來，有關玉米農藝性狀綜合評價的研究較多[3-8]，但針對黔西北地區主推玉米品種的篩選研究報道甚少。為掌握黔西北地區主推籽粒玉米新品種的綜合表現，本研究基于貴州省玉米現代農業產業技術體系2023年在畢節地區的試驗數據，對20個參試籽粒玉米品種的14個農藝性狀進行主成分分析，并測定前4名品種的容重、粗蛋白質、粗脂肪、粗淀粉、賴氨酸含量，旨在為該地區籽粒玉米品種篩選鑒定、遺傳改良及示范推廣應用等提供理論依據。

1材料與方法

1.1參試材料

20個籽粒玉米品種名稱及來源詳見表1。

1.2 試驗設計

試驗于2023年在貴州省畢節市七星關區岔河鎮雙華村的畢節市農業科學研究所科研基地開展。海拔 1420m ，土壤為黃壤。4月18日人工播種玉米，4行區種植，行長 4m ，行距 0.7m ，小區面積33.6m² ，施肥與當地水平相當。采用隨機區組設計，設置2次重復。田間性狀測量選取中間2行，每行從第3株開始，連續測量5株，每個重復測量10株，收獲時收取中間2行進行測產、考種。測量的農藝性狀包括：株高（ X₁ 、穗位高（ X₂ ）、含水量（ X₃） ！雙穗率（ （X₄） 、空稈率 （X₅ ）穗長（ ）穗粗 （X₇） 禿尖長 （X₈ ）、穗行數 （X₉ ）、行粒數（ X₁₀ ）單穗粒重（ X₁₁. ）、出籽率（ X₁₂ ）、百粒重（ X₁₃ ）小區產量 （X₁₄） 。選取產量最高的4個品種測量品質性狀，包括容重、粗蛋白質含量、粗脂肪含量、粗淀粉含量、賴氨酸含量。

1.3 分析方法

采用Office2010及SPSS19.0軟件對數據進行處理及分析，采用主成分分析法提取主成分因子，并篩選綜合表現優異的玉米品種，采用單因素方差分析及多重比較分析4個品種品質性狀差異的顯著性。

2 結果與分析

2.1表型數據描述性統計及相關分析

為分析20個參試玉米品種14個農藝性狀（表2）的一般情況，本研究對其進行描述性統計分析。結果（表3）表明，14個農藝性狀的變異系數 （CV） 介于 0.045～1.890 之間，其中出籽率變異系數最小（0.045），空稈率變異系數最大（1.890）。株高、穗位高的變異系數分別為 0.116，0.218 ，表明株高個體間差異相對較小，穗位高離散程度更高。含水量、穗長呈現低變異（ CVlt;0.12 ），數據分布集中；而雙穗率、空稈率具有右偏分布（偏度為1.360、1.693）和高變異（ CV 為1.491、1.890），說明雙穗和空稈屬于品種特性，在品種間差異較大。穗粗峰度為2.245，呈尖峰分布，顯示數據集中于均值附近。小區產量、單穗粒重的中位數與均值接近，分布相對對稱（偏度為-0.010、0.505）。穗行數峰度為-1.134，呈扁平分布，行粒數偏度為-0.310，暗示左偏。出籽率、百粒重的負偏度（-0.635、-0.103）表明少量樣本低于均值。禿尖長高變異（ CV=0.664 ），說明品種間差異大。整體而言，核心產量相關指標（穗長、行粒數、百粒重）的低變異系數 CVlt;0.12） 說明參試品種間性狀穩定性較高，適應該區域品種的穗長、行粒數、百粒重高度一致。

為探究14個性狀間的相互關系，對其進行相關性分析。結果（表4）表明，各性狀間存在廣泛的相關性。產量與株高、穗長、穗粗、行粒數、單穗粒重、百粒重呈極顯著正相關；與穗位高呈顯著正相關；

與雙穗率呈顯著負相關。這一結果表明，穗部產量因子（穗長、穗粗、行粒數、單穗粒重）是決定產量的核心性狀;株型因子（株高、穗位高）2個性狀高度相關，且與產量呈正相關，說明優化株型設計有助于提高產量;籽粒性狀因子（含水量、百粒重）二者呈負相關，表明控制含水量對提高籽粒品質和重量有一定作用；雙穗率、禿尖長與產量呈負相關，對產量不利。玉米產量受多個性狀共同影響，這些相關關系對育種及品種選擇具有參考價值。

2.2籽粒玉米農藝性狀的主成分分析

2.2.1主成分提取為更準確地鑒定分析20 個籽粒玉米品種的14個農藝性狀，采用主成分分析法對其進行降維分析。結果（表5）表明，提取的4個主成分累計貢獻率達 80.081% 。由公因子方差提取可知，解釋原有性狀信息最高的是產量性狀，損失信息僅 5.6% ；其次是株高，損失信息 6.1% ；最低的是空稈率，損失信息 43.5% 。由此可見，提取4個主成分對14個農藝性狀進行綜合評價具有可行性。

2.2.2因子載荷系數為了研究每個原始性狀在主成分分析提取因子中的重要性，采用主成分分析因子載荷系數進行分析（表6）。主成分1中產量的載荷系數最大，其次是單穗粒重、穗長，可將其認為是穗部產量因子；主成分2主要反映穗行數和含水量，可將其命名為籽粒性狀因子；主成分3的出籽率、株高、穗位高的載荷系數大且數值為正，可認為是株型因子；主成分4主要反映禿尖長信息，可命名為禿尖長因子。由此可見，4個主成分因子能夠較好地表征原有的14個性狀信息，尤其是品種篩選過程中的產量性狀得到充分體現。

2.2.3成分矩陣表根據表7主成分分析成分矩陣表，得出4個主成分因子（穗部產量因子、籽粒性狀因子、株型因子、禿尖長因子）的表達式：

2.2.4因子權重分析由因子權重分析（表8）可知，主成分1的權重為 39.501% ，主成分2的權重為 26.689% ，主成分3的權重為 22.264% ，主成分4的權重為 11.546% 。

2.2.5綜合得分為評價20個籽粒玉米品種的綜合表現，對其14個原始性狀進行主成分分析。由表9可知，綜合得分排名前5位的品種依次為山玉8號、惠農單6號、惠農單15、惠農單2號、惠農單3號。同時將產量由高到低進行排序，發現這5個品種同樣位列產量前5，只是排位有所變化。這一結果證實主成分分析法能夠評估籽粒玉米品種的綜合表現。

2.3 品質性狀分析

2.3.1品質性狀鑒定評價經過主成分分析后結合產量排名，對產量排名前4的玉米品種的相關品質性狀進行測定（表10）。惠農單3號粗淀粉含量最低，可能限制其工業加工潛力。惠農單2號容重最高，但粗蛋白質含量最低，粗脂肪含量顯著高于其他品種（ Plt;0.05 ），結合其高容重特性，表明其適用于高能量飼料生產（如畜禽育肥）。惠農單15容重最低，但粗蛋白質、賴氨酸含量均最高，表明其更適合高營養需求場景（如飼料加工）;粗淀粉含量最高，顯著優于其他品種（ Plt;0.05， ，適合淀粉提取及乙醇發酵等工業用途；賴氨酸（賴氨酸是限制性氨基酸）含量最高，較其他品種高 7.0%～10.9% ，符合高蛋白品種的典型特征。對5個品質性狀進行相關性分析（表11）發現，容重與粗蛋白含量呈極顯著負相關，與粗脂肪呈顯著正相關；粗蛋白質含量與賴氨酸含量呈顯著正相關；其余性狀之間的相互關系未達顯著水平。

2.3.2品質性狀單因素方差分析與多重比較為明確產量排名前4籽粒玉米品種的5個品質性狀間的差異特征，對其開展單因素方差分析與多重比較（表12、表13），發現4個品種在5個品質性狀上均存在顯著差異。惠農單2號容重顯著高于其他3個品種，表明該品種更適合加工且更易儲存。惠農單15的粗蛋白質含量最高，與其他3個品種間存在顯著相關性，表明該品種更適合生產飼料和高蛋白產品。惠農單2號的粗脂肪含量最高，與其他3個品種間存在顯著相關性，表明該品種更適用于生產高能量飼料。粗淀粉含量以惠農單15最高，顯著高于其他3個品種，且惠農單2號顯著高于惠農單3號，說明惠農單3號的淀粉和乙醇加工品質相對較差。惠農單15的賴氨酸含量最高，其余依次為惠農單3號、惠農單2號、山玉8號，惠農單15與其余3個品種間差異顯著，但其余3個品種間差異不顯著。

3討論

玉米品種的鑒定與評價是推廣高產玉米品種的關鍵，能有效提升種植效益，降低因品種不良導致的減產風險。本研究對20個玉米新品種的14個農藝性狀進行了描述性統計分析與主成分分析，發現黔西北主推玉米品種的農藝性狀間數據離散性較小，品種間表型差異不大；農藝性狀及品質性狀間存在廣泛的關聯性。采用主成分分析獲得各品種的綜合表現排名，結果顯示，綜合排名前5的品種與產量排名前5的品種一致，說明主成分分析法是一種適用于籽粒玉米品種鑒選的可行方法，這與張向前等的觀點[9]一致。

前人已對玉米農藝性狀開展了大量研究。李清超等的研究結果表明，株高與穗位高呈極顯著正相關，株高和穗位高可能受共同基因和代謝途徑的調控，遺傳基礎相似，表明二者可能受赤霉素信號通路（如 -ZmGA20ox_- 或細胞伸長相關基因的共同調控[10]。本研究中，產量與穗粗、行粒數等穗部性狀呈極顯著正相關性，支持“庫容量決定論”在黔西北山區的適用性[-13]。此外，本研究中禿尖長與行粒數呈顯著負相關，表明籽粒敗育是該地區玉米增產的關鍵限制因素，需通過花期高溫耐受性育種加以優化；容重與粗蛋白含量呈極顯著負相關，揭示了胚乳淀粉積累與蛋白質合成的資源競爭機制[14]，這一矛盾在高容重（ 782.0g/L ）品種惠農單2號與高蛋白（ 10.190% ）品種惠農單15中尤為顯著。結合用途導向的選育策略，建議加工型品種優先考慮容重（如惠農單2號），而飼用品種側重考慮蛋白質含量（如惠農單15）。值得注意的是，本研究未發現容重與淀粉含量的顯著關聯性，與趙海軍的研究結果[15]相悖，可能是由于雜交品種淀粉代謝途徑存在顯性上位效應。張曉芳的研究表明，粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪、賴氨酸含量這4個性狀間兩兩相關，且均達極顯著水平[16]；本研究粗蛋白含量與賴氨酸含量間的相關性達顯著水平，與其研究結果一致，但其余性狀間的相關性與其研究結果不同，可能與研究材料、栽培條件等存在差異有關。主成分分析提取的4個因子（累計貢獻率為 80.081% ）顯示，穗部產量因子（貢獻率為 35.071% ）對綜合評分的權重最大 39.50% ），與張向前等的結論[9]一致。綜合排名前5位的品種與產量前5位重合，驗證了該方法在西南山區品種篩選中的有效性，表明該方法對產量的綜合評價準確且高效。此外，排名前4位的玉米品種的品質性狀間存在顯著差異，因此在選擇品種時，除了考慮產量因素外，還需結合籽粒玉米的用途綜合評估產量性狀與品質性狀。

4結論

通過對籽粒玉米產量相關性狀的主成分分析及品質性狀的相關性分析，明確了產量性狀及品質性狀間的相互關系，并篩選鑒定出綜合表現優異的玉米品種。參試品種山玉8號、惠農單6號、惠農單15、惠農單2號、惠農單3號的綜合表現最優，適合黔西北地區應用推廣。本研究結果可為性狀選擇、育種方向多元化、品種篩選鑒定及應用推廣提供參考。

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