張春艷，吳榮華，莊克章，齊孝峰，李新新，李 靜

(臨沂市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東臨沂 276012)

玉米不僅是世界上重要的糧食和工業(yè)原料作物，也是重要的飼料及經(jīng)濟(jì)作物，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有戰(zhàn)略性地位[1，2]。玉米作為我國(guó)第一大秋糧作物，其產(chǎn)量高低影響到國(guó)家糧食安全和畜牧業(yè)的健康發(fā)展[3]。

魯南地區(qū)位于山東南部，包括日照、臨沂、棗莊、濟(jì)寧和菏澤5市，降水豐沛，熱量資源豐富，夏季高溫多雨[4，5]，是山東省主要玉米種植區(qū)之一，常年玉米種植面積約133萬(wàn)公頃，面積大、總產(chǎn)高。由于自然環(huán)境和人為因素，品種具有明顯地域性，因此必須對(duì)引進(jìn)品種進(jìn)行鑒定和綜合評(píng)價(jià)[6]。品種適應(yīng)性對(duì)玉米產(chǎn)量具有重要作用，除特殊年份受非自然因素影響外，氣候條件對(duì)玉米產(chǎn)量影響較大，甚至起著決定性作用[7，8]，因此應(yīng)該根據(jù)魯南地區(qū)氣候條件，選擇種植適應(yīng)性好的玉米品種。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在山東省臨沂市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)田進(jìn)行(118°26′92″N，35°10′83″E)。當(dāng)?shù)貙倥瘻貛Ъ撅L(fēng)氣候，常年降水量840 mm左右，無(wú)霜期200 d 以上。土壤為潮土，前茬小麥，0～20 cm耕層土壤含全氮127.6 mg/kg、全磷14.25 mg/kg、速效鉀 135 mg/kg、有機(jī)質(zhì)119 mg/kg。

1.2 供試材料

試驗(yàn)材料為魯南地區(qū)主要種植的鄭單985、登海606、農(nóng)大372等21個(gè)品種(表1)。

表1 供試的玉米品種

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，每小區(qū)5行，行長(zhǎng)6.67 m，行距0.6 m，密度67 500株/hm2。2018年6月10日播種，播種前結(jié)合整地施用艷陽(yáng)天復(fù)合肥(15-15-15)750 kg/hm2，大喇叭口期施用尿素(含N46%)150 kg/hm2，3葉展時(shí)噴施玉米苗后除草劑，病蟲害防控按照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)大田進(jìn)行。

收獲時(shí)隨機(jī)取10株考種，測(cè)定株高、穗位高、穗長(zhǎng)、穗粗、禿尖長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重，于收獲后脫粒測(cè)產(chǎn)，并計(jì)算玉米出籽率。成熟后取中間3行測(cè)產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行相關(guān)性分析和主成分分析。計(jì)算公式[9，10]如下：

隸屬函數(shù)值：

Di=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)(i=1,2,3,…,n)

(1)

式中：Xi—第i個(gè)因子的得分值；Xmin—第i個(gè)因子得分值最小值；Xmax—第i個(gè)因子得分值最大值。

權(quán)重：

(2)

式中：Wi—第i個(gè)因子在所有公因子中的重要程度；Pi—各品種第i個(gè)因子貢獻(xiàn)率。

綜合評(píng)價(jià)：

(3)

式中：D—不同玉米品種綜合評(píng)價(jià)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 生育期

21個(gè)供試玉米品種生育期為99～111 d，偉科702生育期最長(zhǎng)為111 d，魯單9066生育期最短為99 d，21個(gè)玉米品種在魯南地區(qū)均能正常成熟(表2)。

表2 21個(gè)玉米品種的生育期

2.2 農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量

玉米各性狀間有著密切的關(guān)系，明確其間的關(guān)系對(duì)玉米品種的選育具有重要意義[11]。

對(duì)21個(gè)品種性狀進(jìn)行比較，株高、穗位最高的是創(chuàng)玉358，分別為306 cm和124 cm，登海618株高、穗位最低，分別為238 cm和75 cm；偉科702的穗長(zhǎng)和禿尖長(zhǎng)最長(zhǎng)，分別為21.2 cm和1.8 cm；穗粗最粗的是良玉99，為62.5 cm；穗行數(shù)各品種間差異不大，魯單9066行粒數(shù)最大，為38.7粒；出籽率最高的是迪卡517，為89.3%，其次為金博士509、登海618、鄭單309；百粒重最大是登海618，為37.9 g。產(chǎn)量超過(guò)10 000 kg/hm2的玉米品種由高到低依次為先玉047、聯(lián)創(chuàng)808、偉科702、農(nóng)大372、浚單20、金博士509、登海618、鄭單958、良玉99、迪卡517(表3)。

表3 21個(gè)玉米品種性狀及產(chǎn)量比較

2.3 玉米果穗主要性狀與產(chǎn)量的相關(guān)分析

在不同的生態(tài)環(huán)境下，各農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量的影響存在一定差異，各個(gè)農(nóng)藝性狀間相互影響的程度也不完全相同[12]。對(duì)21個(gè)玉米品種的產(chǎn)量性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果表明，穗長(zhǎng)與穗粗之間呈負(fù)相關(guān)，禿尖長(zhǎng)與穗長(zhǎng)呈顯著正相關(guān)；出籽率、百粒重與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.601和0.705；產(chǎn)量與穗長(zhǎng)、行粒數(shù)、穗粗、穗行數(shù)和禿尖長(zhǎng)的相關(guān)系數(shù)分別為0.433、0.390、0.342、0.185、-0.147(表4)。

表4 玉米各性狀之間的相關(guān)系數(shù)

2.4 主成分分析及隸屬函數(shù)分析

對(duì)21個(gè)玉米品種的10個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，根據(jù)累積貢獻(xiàn)率≥85%的原則取主成分，將原來(lái)的10個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為5個(gè)新的綜合指標(biāo)，其中5個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率分別為29.799%、18.483%、14.377%、12.543%、10.493%，累積貢獻(xiàn)率為85.695%(表5)。第一成分中主要因子包含產(chǎn)量、出籽率、百粒重，穗粒數(shù)；第二主成分包含穗長(zhǎng)、穗粗、禿尖長(zhǎng)；第三主成分的主要因子是株高、穗位；第四主成分中穗行數(shù)為主因子。根據(jù)貢獻(xiàn)率大小，可知各綜合指標(biāo)的相對(duì)重要程度。前 4個(gè)成分包含的9個(gè)指標(biāo)特征值高，包含的信息量大，在10個(gè)指標(biāo)中的重要程度高。根據(jù)21個(gè)品種的因子得分值，由隸屬函數(shù)公式(1)計(jì)算出各個(gè)品種的隸屬函數(shù)值，然后根據(jù)各因子的貢獻(xiàn)率由公式(2)計(jì)算5個(gè)因子的權(quán)重，分別為：0.348、0.216、0.168、0.146和0.122。由公式(3)計(jì)算出各品種綜合得分，然后根據(jù)綜合得分由高到低進(jìn)行排序(表6)。在21個(gè)供試玉米品種中，偉科702得分最高，為0.779，綜合評(píng)價(jià)排名第一。綜合得分在0.5以上的品種還有迪卡517、聯(lián)創(chuàng)808、先玉047、鄭單309、金博士509、登海618、浚單20、鄭單958、登海605、農(nóng)大372、華美1號(hào)、魯單9066。

表5 成份載荷矩陣

表6 21個(gè)玉米品種的隸屬函數(shù)值及綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

3 討論與結(jié)論

對(duì)于玉米品種的綜合評(píng)價(jià)，因其農(nóng)藝性狀指標(biāo)和產(chǎn)量指標(biāo)多，而且各個(gè)指標(biāo)間又存在著一定的相關(guān)，如果僅根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)其外觀進(jìn)行直接篩選，會(huì)造成一定的片面性。而主成分分析法是各個(gè)主因子互不相關(guān)的指標(biāo)體系，各主成分之間相互獨(dú)立，可以更加科學(xué)準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)每個(gè)引進(jìn)品種對(duì)本生態(tài)區(qū)的適應(yīng)性[13，14]。因此，利用主成分分析法和隸屬函數(shù)法來(lái)評(píng)價(jià)玉米品種的適應(yīng)性，可以避免單一指標(biāo)評(píng)價(jià)的片面性，使得評(píng)價(jià)更趨科學(xué)、合理[15]。

在本試驗(yàn)中，21個(gè)玉米品種在魯南地區(qū)都能正常完成其生育期。根據(jù)21個(gè)玉米品種各性狀的相關(guān)性分析可以明確與玉米產(chǎn)量密切相關(guān)的因子依次是百粒重、出籽率、穗長(zhǎng)、行粒數(shù)、穗行數(shù)。吳榮華等[16]研究認(rèn)為，對(duì)玉米產(chǎn)量影響較大的性狀分別為出籽率、百粒重、行粒數(shù)、穗行數(shù)、穗長(zhǎng)、穗粗。這可能是因?yàn)橛衩灼贩N、試驗(yàn)材料的容量、生產(chǎn)條件和生態(tài)環(huán)境的不同導(dǎo)致的差異。

利用主成分分析和隸屬函數(shù)法對(duì)21個(gè)玉米品種的綜合分析結(jié)果表明：偉科702、迪卡517、聯(lián)創(chuàng)808、先玉047、鄭單309、金博士509、登海618、浚單20、鄭單958、登海605等玉米品種表現(xiàn)較好，可以在魯南地區(qū)推廣種植。

本試驗(yàn)僅對(duì)21個(gè)玉米品種的農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)分析和主成分分析，沒(méi)有考慮玉米品種的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和抗病性等性狀，今后還需要進(jìn)行更深入的研究，使結(jié)論更合理、更科學(xué)。