文山州10個(gè)雜交玉米組合主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性和通徑分析

王紹斌，錢(qián)雙宏，蔡世昆，李正潤(rùn)，朱漢勇，唐麗敏，楊童舒

（文山州農(nóng)業(yè)科學(xué)院，云南文山 663000）

隨著我國(guó)人口數(shù)量的增長(zhǎng)，對(duì)糧食的需求量也越來(lái)越大，而糧食是國(guó)家安全的根基，與社會(huì)穩(wěn)定緊密相關(guān)[1-2]，是全社會(huì)關(guān)注焦點(diǎn)。與農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的玉米單產(chǎn)水平還相對(duì)偏低，因此在玉米單產(chǎn)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?xiàng)l件較差，土壤肥力較低，水土流失較多，頻繁的自然災(zāi)害及玉米種植技術(shù)相對(duì)落后，文山州玉米單產(chǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于我國(guó)玉米產(chǎn)量的平均水平[5]。隨著農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整和耕地面積的減少，選育適宜文山種植的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玉米新品種具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)促進(jìn)文山州玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展和保障糧食安全具有重要作用。

近年來(lái)，關(guān)于主要農(nóng)藝性狀對(duì)玉米產(chǎn)量的影響已有大量研究報(bào)道，但因研究地點(diǎn)、氣候、品種材料等不同，試驗(yàn)結(jié)論也不盡相同。如孟靜嬌等運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)保山市2016年玉米品種聯(lián)合體區(qū)域試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)玉米穗長(zhǎng)、穗粗、百粒質(zhì)量、出籽率、倒伏率、株高、雙穗率等農(nóng)藝性狀是玉米產(chǎn)量和品種優(yōu)劣的重要影響因子和評(píng)價(jià)指標(biāo)[6]。李洪等采用相關(guān)性分析、通徑分析和主成分分析等方法對(duì)14份玉米雜交組合9 個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行比較和評(píng)價(jià)，結(jié)果表明玉米品種選育時(shí)，應(yīng)選擇穗部禿尖較短、果穗較粗且果穗行數(shù)較多的組合，同時(shí)重視千粒質(zhì)量性狀的選擇，協(xié)調(diào)各性狀之間的相互關(guān)系，可以很大程度上選出優(yōu)異的雜交組合[7]。梁曉玲等運(yùn)用相關(guān)分析和通徑分析的方法分析玉米的主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)玉米千粒質(zhì)量能正向促進(jìn)籽粒產(chǎn)量增加，提高玉米出籽率也能促進(jìn)產(chǎn)量增加，而且應(yīng)兼顧其他性狀之間的相互關(guān)系，宜選擇穗長(zhǎng)較長(zhǎng)、穗粗較粗的玉米新組合[8]。魯珊等研究表明，要增加玉米產(chǎn)量，增加穗千粒質(zhì)量，應(yīng)適當(dāng)選擇穗長(zhǎng)較長(zhǎng)、行粒數(shù)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(guò)通徑分析研究指出要提高玉米產(chǎn)量宜選擇玉米穗較長(zhǎng)、出籽率較高的品種[10]。錢(qián)雙宏等通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果的多元分析，得出要選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玉米品種，應(yīng)根據(jù)育種目標(biāo)選取主要性狀，同時(shí)注意與其他性狀間的關(guān)聯(lián)[11]。研究玉米農(nóng)藝性狀的相互關(guān)系及其對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成的影響，能為育種中有效性狀的選擇改良提供科學(xué)依據(jù)。

本研究采用自育雜交玉米新組合進(jìn)行品種比較試驗(yàn)，通過(guò)調(diào)查玉米雜交組合的生育期、植株性狀、適應(yīng)性、抗逆性及果穗性狀，并進(jìn)行主要農(nóng)藝性狀與籽粒產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)分析，綜合評(píng)判雜交玉米組合的優(yōu)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(shí)為文山雜交玉米新品種的選育改良和推廣應(yīng)用提供參考，從而帶動(dòng)文山玉米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)材料為文山州農(nóng)業(yè)科學(xué)院自主選育的10個(gè)玉米雜交組合：文測(cè)試10 號(hào)（WCS-10）、文測(cè)試11 號(hào)（WCS-11）、文測(cè)試12 號(hào)（WCS-12）、文測(cè)試13 號(hào)（WCS-13）、文測(cè)試14 號(hào)（WCS-14）、文測(cè)試15 號(hào)（WCS-15）、文測(cè)試16 號(hào)（WCS-16）、文測(cè)試17 號(hào)（WCS-17）、文測(cè)試18 號(hào)（WCS-18）、文測(cè)試19 號(hào)（WCS-19），對(duì)照品種為海禾2號(hào)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2020年在文山州農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧作所的試驗(yàn)基地（位于追栗街鎮(zhèn)松樹(shù)坪村）進(jìn)行。試驗(yàn)地海拔1 290 m，地處104°39'E，23°30'N，為緩坡臺(tái)地，排灌方便，土壤為紅壤土，有機(jī)質(zhì)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(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，5行區(qū)，每小區(qū)面積20 m2，行長(zhǎng)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(shè)不少于4行的保護(hù)行。田間管理按當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)進(jìn)行，各項(xiàng)栽培管理措施一致。

1.3 調(diào)查項(xiàng)目

出苗后及時(shí)觀察并記載苗情，定期察看田間苗長(zhǎng)勢(shì)。植株生長(zhǎng)期間，適時(shí)調(diào)查記載各雜交組合的生育期、主要農(nóng)藝性狀及病蟲(chóng)害發(fā)生情況。收獲時(shí)每小區(qū)取10 個(gè)正常生長(zhǎng)的果穗，風(fēng)干后，測(cè)定穗長(zhǎng)、穗粗、軸粗、禿尖長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量等指標(biāo)，結(jié)果取平均值。收獲時(shí)，每小區(qū)取中間3 行，按照水分含量（14%）折算產(chǎn)量，各性狀的調(diào)查參照《玉米種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[12]執(zhí)行。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2010 軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，并利用DPS 7.50軟件進(jìn)行相關(guān)分析和通徑分析[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試玉米組合的產(chǎn)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(chǎn)量均高于對(duì)照品種海禾2 號(hào)(CK)，其產(chǎn)量變幅在661.81～841.72 kg，增幅范圍3.7%～31.8%；只有WCS-17 的產(chǎn)量低于對(duì)照，667 m2產(chǎn)量較對(duì)照減少20.94 kg，減產(chǎn)3.3%；WCS-19的產(chǎn)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(chǎn)量為750.75、745.93 kg，極顯著高于WCS-16、WCS-10、海禾2 號(hào)（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(hào)（CK）和WCS-17，與CK、WCS-17 的產(chǎn)量差異達(dá)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(chǎn)量均高于對(duì)照，但達(dá)不到顯著水平。

表1 參試玉米組合的產(chǎn)量比較及排名

2.2 參試玉米組合主要農(nóng)藝性狀的變異性比較

由表2可知，供試材料各農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)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(zhǎng)（87.59%），說(shuō)明這3 項(xiàng)農(nóng)藝性狀在品種間變異較大，選擇潛力較大，易通過(guò)改良得到改善，變異系數(shù)小的性狀則相反；其余性狀的變異系數(shù)均在11.00%以下，由大到小排序?yàn)榘倭Ｙ|(zhì)量＞穗行數(shù)＞穗位高＞籽粒產(chǎn)量＞單穗粒質(zhì)量＞穗長(zhǎng)＞株高＞行粒數(shù)＞生育期＞穗粗＞單株有效穗＞出籽率。

表2 參試玉米組合主要農(nóng)藝性狀的變異性比較

2.3 農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)分析

由表3可知，參加組合的主要農(nóng)藝性狀與籽粒產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)由小到大排列為禿尖長(zhǎng)＜倒折率＜倒伏率＜穗長(zhǎng)＜行粒數(shù)＜出籽率＜穗位高＜生育期＜穗行數(shù)＜單株有效穗＜株高＜百粒質(zhì)量＜穗粗＜單穗粒質(zhì)量；玉米籽粒產(chǎn)量與穗粗（r＝0.697**）、單穗粒質(zhì)量（r＝0.736**）呈極顯著正相關(guān)；籽粒產(chǎn)量與株高(r＝0.555*)、百粒質(zhì)量(r＝0.600*)都呈顯著正相關(guān)；籽粒產(chǎn)量與穗長(zhǎng)、生育期、單株有效穗、出籽率、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗位高都呈正相關(guān)，但達(dá)不到顯著水平；籽粒產(chǎn)量與禿尖長(zhǎng)、倒折率、倒伏率呈負(fù)相關(guān)，但達(dá)不到顯著水平。比較各項(xiàng)農(nóng)藝性狀，發(fā)現(xiàn)玉米單穗粒質(zhì)量與穗行數(shù)（r＝0.592*）、穗粗（r＝0.655*）呈顯著正相關(guān)；單株有效穗與穗位高（r＝0.623*）、行粒數(shù)（r＝0.553*）、生育期（r＝0.553*）呈顯著正相關(guān)；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(fù)相關(guān)；百粒質(zhì)量與禿尖長(zhǎng)（r＝-0.606*）呈顯著負(fù)相關(guān)，穗行數(shù)與穗粗（r＝0.807**）呈極顯著正相關(guān)，禿尖長(zhǎng)與株高（r＝-0.592*）呈顯著負(fù)相關(guān)，倒折率與倒伏率（r＝0.751**）呈極顯著正相關(guān)。結(jié)果表明，選育玉米雜交組合時(shí)，應(yīng)注重選擇單穗粒質(zhì)量大、穗粗較粗的品種，并且兼顧百粒質(zhì)量、穗行數(shù)、生育期、行粒數(shù)、出籽率和穗長(zhǎng)等性狀間的相互關(guān)系。

2.4 參試組合農(nóng)藝性狀的通徑分析

如表4 所示，對(duì)因變量玉米產(chǎn)量（Y）正態(tài)分布檢驗(yàn)可知：Shapiro-Wilk 統(tǒng)計(jì)量為0.935，其顯著水平P＝0.461＞0.05，表明玉米產(chǎn)量服從正態(tài)分布，滿足進(jìn)行逐步回歸分析和通徑分析的條件。玉米籽粒產(chǎn)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(zhǎng)(X6)、穗粗(X7)、禿尖長(zhǎng)(X8)、穗行數(shù)(X9)、行粒數(shù)(X10)、百粒質(zhì)量(X11)、出籽率(X12)、單株有效穗(X13)和單穗粒質(zhì)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(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果表明（見(jiàn)表5），單穗粒質(zhì)量和倒折率的回歸系數(shù)達(dá)顯著水平（P＜0.05），剔除差異不顯著的變量，從而得出最優(yōu)回歸方程：

表5 玉米籽粒產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的多元線性逐步回歸分析系數(shù)

通徑分析可知，玉米單穗粒質(zhì)量(X14)與籽粒產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)為0.736，直接通徑系數(shù)為0.698，決定系數(shù)為0.228，表明單穗粒質(zhì)量直接促進(jìn)玉米產(chǎn)量，由此表明玉米產(chǎn)量增加很大程度上依賴于單穗粒質(zhì)量的增加，該結(jié)果與相關(guān)分析的結(jié)果相同。

3 小結(jié)與討論

高產(chǎn)是玉米的主要育種目標(biāo)之一。玉米產(chǎn)量是由多基因控制，受多種因素影響[14]，是育種家最為關(guān)注的焦點(diǎn)，因此找出影響產(chǎn)量的主導(dǎo)因子，將對(duì)玉米育種工作具有重要意義[15]。本研究對(duì)10個(gè)玉米雜交組合主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析，有利于了解各性狀間的相互關(guān)系，有利于育種過(guò)程中對(duì)目標(biāo)性狀的選擇。本試驗(yàn)結(jié)果顯示：參試的10個(gè)玉米品種（組合）每667 m2產(chǎn)量范圍在617.53～841.72 kg，較對(duì)照增產(chǎn)-3.3%～31.8%，其中6個(gè)雜交組合的產(chǎn)量顯著高于對(duì)照(海禾2號(hào))（P＜0.01）。15 個(gè)主要 農(nóng)藝性 狀變異 系數(shù)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(zhǎng)（87.59%），說(shuō)明這幾項(xiàng)農(nóng)藝性狀在玉米品種間存在豐富的遺傳多樣性。

對(duì)15 個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)分析和通徑分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，玉米籽粒產(chǎn)量與穗粗（r＝0.697**）、單穗粒質(zhì)量（r＝0.736**）呈極顯著正相關(guān)，產(chǎn)量與株高(r＝0.555*)、百粒質(zhì)量(r＝0.600*)呈顯著正相關(guān)，說(shuō)明單穗粒質(zhì)量和穗粗對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量的相關(guān)性較高，影響較大。在相關(guān)分析基礎(chǔ)上，為明確各性狀對(duì)產(chǎn)量的作用大小進(jìn)行了通徑分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)單穗粒質(zhì)量對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0.698，表明籽粒產(chǎn)量增加很大程度上依賴于單穗粒質(zhì)量的增加，該結(jié)果與梁曉玲等[8]、魯珊等[9]、周長(zhǎng)軍等[16]的研究結(jié)果一致。各個(gè)性狀間還存在著復(fù)雜的相關(guān)關(guān)系，直接或間接地影響玉米產(chǎn)量，如玉米單穗粒質(zhì)量與穗行數(shù)、穗粗呈顯著正相關(guān)；單株有效穗與穗位高、行粒數(shù)和生育期呈顯著正相關(guān)；穗行數(shù)與穗粗呈極顯著正相關(guān)；倒折率與倒伏率呈極顯著正相關(guān)；出籽率與株高、倒伏率和倒折率都呈顯著負(fù)相關(guān)；百粒質(zhì)量和禿尖長(zhǎng)呈顯著負(fù)相關(guān)等。要選育高產(chǎn)玉米雜交種，應(yīng)注重單穗粒質(zhì)量大、穗粗較粗的品種，并要兼顧百粒質(zhì)量、穗行數(shù)、生育期、行粒數(shù)、出籽率和穗長(zhǎng)等性狀間的相互影響，綜合考慮。這些農(nóng)藝性狀大多數(shù)屬于數(shù)量性狀，除受自身基因型影響外，還受環(huán)境（氣候、施肥水平、栽培措施、病蟲(chóng)害等）與基因互作效應(yīng)的影響，因而研究結(jié)論不同[17]。此外，進(jìn)行高產(chǎn)玉米品種選育時(shí)，應(yīng)擴(kuò)大試驗(yàn)品種類(lèi)型和數(shù)量，并在不同生態(tài)環(huán)境、年度間和管理措施條件下研究主要農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成的影響，以期為玉米的高產(chǎn)育種提供更全面的參考依據(jù)。