甜玉米品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的篩選及分類

張雪彪，閆建賓，王瑞鋼，張沛敏，王俊花，龐旭，梁海英

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所，山西晉中030600）

我國(guó)是甜玉米生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，至2013年，我國(guó)甜玉米種植面積超過33.3萬hm2，占全球甜玉米種植面積的25%[1]。近年來，隨著綠色健康食品和物流業(yè)的快速發(fā)展，甜玉米消費(fèi)市場(chǎng)正逐步擴(kuò)大[2-3]。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，甜玉米品質(zhì)日益受到關(guān)注，對(duì)甜玉米品質(zhì)的需求也更加嚴(yán)格[4-6]。因此，對(duì)甜玉米品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行研究，選擇合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)顯得尤為重要[7-10]。

本研究在前人對(duì)甜玉米品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)探索的基礎(chǔ)上[11-13]，以35個(gè)甜玉米品種為試材，對(duì)生育期、株高、穗位高、果穗長(zhǎng)度、果穗粗、行粒數(shù)、鮮百粒質(zhì)量、可溶性固形物和皮渣率等9項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)研究，篩選出適宜的甜玉米品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)[14-15]，為甜玉米品質(zhì)評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

試驗(yàn)品種為已通過審定的35個(gè)甜玉米品種（表1）。

1.2 方法

試驗(yàn)于2018年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所修文試驗(yàn)基地開展，該地區(qū)土壤為壤土，地勢(shì)平坦，管理水平中等，玉米播種前施用除草劑，生育期內(nèi)人工除草以控制雜草生長(zhǎng)，試驗(yàn)期間水肥統(tǒng)一管理。4月30日播種，種植密度為5.25萬株/hm2。小區(qū)長(zhǎng)20 m、寬3.8 m。采用隨機(jī)區(qū)組排列，設(shè)3次重復(fù)。

表1 35個(gè)參試甜玉米品種

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

生育期測(cè)定為從出苗開始到適采期結(jié)束。在適采期，每個(gè)品種每小區(qū)隨機(jī)測(cè)量10株甜玉米的株高與穗位高，并取平均值。同時(shí)，在適采期，每個(gè)品種每小區(qū)隨機(jī)選取10個(gè)果穗測(cè)定果穗長(zhǎng)度、果穗粗、行粒數(shù)、鮮百粒質(zhì)量，并取其平均值。

選取各品種果穗分別取粒榨汁，采用手持高精度甜度計(jì)測(cè)定可溶性固形物含量，并取其平均值。選取的果穗按照通用的方法[16]測(cè)定皮渣率。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS和Excel軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 甜玉米品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表2 甜玉米品質(zhì)指標(biāo)的變異情況分析

從表2可以看出，生育期、果穗長(zhǎng)度、果穗粗、行粒數(shù)和鮮百粒質(zhì)量的變化范圍比較小，變異系數(shù)分別為7.7%、6.6%、4.5%、7.8%和9.5%，表明甜玉米品種間這些指標(biāo)的差異較小；株高、穗位高、可溶性固形物含量和皮渣率的范圍較大，變異系數(shù)分別高達(dá)10.9%、19.9%、30.6%和25.0%，表明甜玉米品種間這些指標(biāo)的差異均很大。將各指標(biāo)進(jìn)行總體分布的假設(shè)檢驗(yàn)，結(jié)果表明，9項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)全部服從正態(tài)分布，χ2值均≤11.07（f＝5，α＝0.05的χ2臨界值）（圖1）。

2.2 甜玉米品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)間的關(guān)系分析

各項(xiàng)指標(biāo)中，除株高和穗位高外，其余7項(xiàng)指標(biāo)之間無明顯相關(guān)關(guān)系（表3），表明選取的各項(xiàng)指標(biāo)互相獨(dú)立，能作為甜玉米品質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)；株高和穗位高之間呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.847 3，表明穗位高隨株高的增長(zhǎng)而增加。通過對(duì)株高和穗位高的回歸分析，表明株高和穗位高之間存在極顯著的線性關(guān)系（圖2）。2項(xiàng)指標(biāo)可互相預(yù)測(cè)，結(jié)合實(shí)際考慮，選用穗位高指標(biāo)作為甜玉米品質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表3 甜玉米品質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性

2.3 甜玉米品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇

8項(xiàng)甜玉米品質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)采用中位數(shù)聚類法，Euclidean距離進(jìn)行系統(tǒng)聚類。從圖3可以看出，行粒數(shù)與鮮百粒質(zhì)量，果穗粗與皮渣率距離最近；其次是果穗長(zhǎng)度和可溶性固形物含量，再者為生育期和穗位高。依據(jù)聚類結(jié)果，可將甜玉米品質(zhì)指標(biāo)分為3類，第1類行粒數(shù)和鮮百粒質(zhì)量，為適口性指標(biāo)；第2類果穗粗、皮渣率、果穗長(zhǎng)度和可溶性固形物含量，為甜度指標(biāo)；第3類生育期和穗位高，為熟期指標(biāo)。

對(duì)選定的甜玉米品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行因子分析，抽取方式采用主成分法，旋轉(zhuǎn)方法采用最大平衡值法。結(jié)果表明，Sig值＜0.05，前3個(gè)因子的方差累計(jì)貢獻(xiàn)率均大于15%，為主因子，共表達(dá)了64.08%的總體信息量（表4）。

表4 8項(xiàng)指標(biāo)的因子分析結(jié)果

因子1的累計(jì)貢獻(xiàn)率為25.25%，主要指標(biāo)為生育期和穗位高，定義為熟期因子；因子2的累計(jì)貢獻(xiàn)率為23.62%，主要指標(biāo)為可溶性固形物含量和果穗長(zhǎng)度，定義為甜度因子；因子3的累計(jì)貢獻(xiàn)率為15.21%，主要指標(biāo)為鮮百粒質(zhì)量和皮渣率，定義為適口性因子。2項(xiàng)熟期因子指標(biāo)中，生育期的權(quán)重大于穗位高，故保留生育期指標(biāo)。在甜度因子的指標(biāo)中，可溶性固形物含量的權(quán)重大于果穗長(zhǎng)度，故保留可溶性固形物含量指標(biāo)。相應(yīng)地，在適口性因子的2項(xiàng)指標(biāo)中，保留鮮百粒質(zhì)量指標(biāo)。由此確定，甜玉米品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)由生育期、可溶性固形物含量和鮮百粒質(zhì)量3項(xiàng)指標(biāo)組成，分別代表熟期、甜度和適口性。

2.4 甜玉米品質(zhì)評(píng)價(jià)分析

以選定的生育期、可溶性固形物含量和鮮百粒質(zhì)量為參數(shù)，采用K-均值法進(jìn)行迭代聚類分析，35個(gè)測(cè)定樣品可分為3個(gè)大類，分類后樣品的數(shù)量分布及指標(biāo)如表5和圖4所示。

表5 甜玉米品質(zhì)評(píng)價(jià)分類

從表5和圖4可以看出，第1類樣品生育期短，平均值為75 d，鮮百粒質(zhì)量最大，表明籽粒較大，適口性好，可溶性固形物含量較高。其品質(zhì)特點(diǎn)為早熟、甜度好、適口性好，包含10個(gè)品種；第2類樣品生育期較長(zhǎng)，平均值為86 d，鮮百粒質(zhì)量中等、可溶性固形物含量低，其品質(zhì)特點(diǎn)為為晚熟、普甜、適口性一般，包含19個(gè)品種；第3類樣品生育期中等，平均值為79.5 d，鮮百粒質(zhì)量最小，可溶性固形物含量最高，其品質(zhì)特點(diǎn)為中熟、粒小、甜度高，包含6個(gè)品種。

3 結(jié)論與討論

本研究所選擇的甜玉米品種間生育期、株高、穗位高、果穗長(zhǎng)度、果穗粗、行粒數(shù)、鮮百粒質(zhì)量、可溶性固形物含量和皮渣率各項(xiàng)指標(biāo)均服從正態(tài)分布；生育期、果穗長(zhǎng)度、果穗粗、行粒數(shù)和鮮百粒質(zhì)量的差異較小，株高、穗位高、可溶性固形物含量和皮渣率的差異較大；株高與穗位高呈極顯著正相關(guān)，其他指標(biāo)相互獨(dú)立。

研究最終確定生育期、鮮百粒質(zhì)量和可溶性固形物含量為甜玉米品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別代表熟期、適口性和甜度。從分類后的3類甜玉米品種來看，不同品質(zhì)間生育期、可溶性固形物變異程度相對(duì)較大，但鮮百粒質(zhì)量變化相對(duì)較小。用該3項(xiàng)指標(biāo)可將甜玉米品種分為早熟、甜度好、適口性好，晚熟、普甜、適口性一般，中熟、粒小、甜度高3類。

甜玉米品質(zhì)性狀需要各項(xiàng)指標(biāo)綜合考量[17-21]，本試驗(yàn)通過對(duì)甜玉米品質(zhì)進(jìn)行分類，可為甜玉米育種提供參考。因此，研究甜玉米品質(zhì)分類具有一定的實(shí)際意義。