河北主要生態(tài)區(qū)玉米新品種產(chǎn)量穩(wěn)定性評價

鄭麗珍， 張大效， 馬亮亮， 高 楠， 陶勇生， 段會軍

(河北農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院/華北作物種質資源教育部重點實驗室/國家玉米改良中心 河北分中心， 河北 保定 071001)

玉米(ZeamaysL.)是河北省種植面積最大的作物，其中夏玉米播種面積約為240萬hm2[1]。由于河北省各地區(qū)生態(tài)條件差異大，不同生態(tài)條件對夏玉米品種要求不同，因而夏玉米品種的穩(wěn)產(chǎn)性必須適合不同的生態(tài)條件。隨著環(huán)境氣候條件逐漸惡劣，玉米等作物面臨著各種各樣的脅迫，對糧食生產(chǎn)穩(wěn)定性產(chǎn)生巨大的威脅[2]。玉米新品種的推廣在玉米增產(chǎn)總額中占40%[3]，因此提高玉米產(chǎn)量穩(wěn)定性對糧食安全生產(chǎn)具有重要意義，即提高作物產(chǎn)量穩(wěn)定性就是增加糧食生產(chǎn)的穩(wěn)定性[4]。玉米產(chǎn)量穩(wěn)定性主要通過其產(chǎn)量性狀如禿尖長、行粒數(shù)、穗行數(shù)、穗粗和產(chǎn)量等性狀的穩(wěn)定性體現(xiàn)[5]。LATA等[6]研究表明，玉米籽粒產(chǎn)量易受環(huán)境影響，百粒重對環(huán)境的穩(wěn)定性較好。劉艷俠等[7]研究認為，產(chǎn)量穩(wěn)定性與百粒重、穗粒數(shù)、粒重的穩(wěn)定性呈顯著或極顯著正相關的關系。MATIN等[8]研究發(fā)現(xiàn)，玉米產(chǎn)量的穩(wěn)定性與穗長和百粒重的穩(wěn)定性關系密切。玉米產(chǎn)量穩(wěn)定性是一個綜合指標，隸屬函數(shù)法是作物生產(chǎn)中較為常用的一種評價方法，能較全面地對作物的穩(wěn)定性進行綜合全面評價，避免了使用單一指標評價的片面性[9]。隸屬函數(shù)法對玉米產(chǎn)量性狀構成要素進行評價能夠把品種產(chǎn)量及其穩(wěn)定性結合起來作為綜合指標，進而更能準確反映玉米品種的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)性。河北省生態(tài)環(huán)境復雜，為篩選適應河北省不同生態(tài)類型區(qū)的夏玉米品種，解決不同生態(tài)條件夏玉米適宜品種較少的突出問題，研究選擇近年通過國審、冀審及河北周邊省份審定的部分玉米新品種在河北不同生態(tài)區(qū)進行田間試驗，分析不同品種在各生態(tài)區(qū)的適應性和穩(wěn)產(chǎn)性，以期為河北省夏玉米產(chǎn)量的進一步提高提供理論指導。

1材料與方法

1.1材料

參試夏玉米品種為近年國審、冀審及河北周邊省(市)審定的部分玉米新品種，共18個(表1)。參試品種目前在河北省均有較大面積種植。

1.2試驗區(qū)概況

河北省各地區(qū)生態(tài)條件差異大，主要包括山前平原區(qū)、黑龍港區(qū)和冀東平原區(qū)，試驗安排在3個生態(tài)區(qū)4個試驗點。山前平原區(qū)包括保定、石家莊、邯鄲和邢臺等部分地區(qū)，該生態(tài)區(qū)地勢平坦、光熱條件好，雨熱同季，耕地自然質量較高，土質為潮褐土，選擇其中的石家莊辛集(試驗點代號R1)和新樂(試驗點代號R2)作為試驗點。黑龍港區(qū)地處河北省東南部，包括滄州、衡水市的全部，邢臺、邯鄲、保定和廊坊的部分地區(qū)，是低洼易澇鹽堿危害的低產(chǎn)區(qū)，光熱充足、熱量資源豐富，具有高光溫生產(chǎn)潛力，土質為沙壤土，選擇其中的邯鄲(試驗點代號R3)作為試驗點。冀東平原區(qū)包括唐山、秦皇島和廊坊北部等地區(qū)，該生態(tài)區(qū)背山臨海，地形復雜，地方氣候多樣，具有冬干、夏濕、降水集中且分布不均的特點，土質為砂礓黑土，夏玉米生長期熱量資源相對不足[10]，選擇其中的唐山玉田(試驗點代號R4)作為試驗點。

表1 供試品種及來源

1.3試驗設計

試驗于2018年5月中下旬分別在河北省3個生態(tài)區(qū)4個試驗點進行。結合玉米品種生育期與試驗點生態(tài)條件，以18個玉米品種或其中部分品種為試驗對象，以鄭單958為對照，按隨機區(qū)組設計進行品種適應性及產(chǎn)量穩(wěn)定性鑒定，每個品種為一個處理，每處理3次重復，小區(qū)面積 24 m2，每小區(qū)播種5行，行、株距分別為60 cm和30 cm，折合密度為5 000株/667m2。

1.4測定指標

玉米成熟期每小區(qū)選取2行玉米果穗收獲，自然風干后隨機挑選10穗用于測定產(chǎn)量性狀，包括穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、禿尖長、穗重、粒重、軸重、百粒重和軸粗。測定小區(qū)玉米產(chǎn)量。

1.5穩(wěn)定性評價

采用Excel 2007和SPSS 19.0對數(shù)據(jù)進行整理、計算和統(tǒng)計分析。應用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法對不同玉米品種成熟期的穩(wěn)定性進行評價[11]。

隸屬函數(shù)值(Uij)=(Xi j-Xi,min)/(Xi,max-Xi,min)

(1)

若玉米性狀與產(chǎn)量為負相關，則用反隸屬函數(shù)值進行計算：

Uij=1-(Xi j-Xi,min)/(Xi,max-Xi,min)

(2)

式中，Ui j為第j個品種對于第i性狀的隸屬函數(shù)值，Xi j為第j個品種的第i性狀測定值，Xi,min和Xi,max分別為全部品種第i性狀測定值的最小值和最大值。隸屬函數(shù)平均值越大，穩(wěn)定性越強。

2結果與分析

2.1玉米產(chǎn)量性狀評價

從表2看出，穗長、穗粗和行粒數(shù)的變異范圍較大，而軸重的變異范圍較小。方差分析顯示，產(chǎn)量性狀遺傳均來源于基因型變異，遺傳率均大于50%，變異范圍為68%～89%，表明產(chǎn)量性狀可作為玉米穩(wěn)定性評價。

從參試品種產(chǎn)量水平看，山前平原區(qū)新樂試驗點洰豐1518的產(chǎn)量低于對照(鄭單958)，豐德存玉10的產(chǎn)量與對照相同，其余品種產(chǎn)量均高于對照，排在前5位的分別是華農(nóng)887、明科玉33、先玉047、京科968和MC817，產(chǎn)量水平在866.67～983.33 kg/667m2；辛集試驗點農(nóng)大372與鄭單958產(chǎn)量相當，其余品種均低于鄭單958，排在前5位分別是農(nóng)大372、鄭單958、裕豐105、先玉1140、華農(nóng)138、LS838及先玉047，產(chǎn)量水平在933.33～983.33 kg/667m2。黑龍港區(qū)邯鄲試驗點產(chǎn)量排在前5位分別是明科玉33、京科968、豐德存玉10、華農(nóng)887和先玉1140，產(chǎn)量水平在850.00～1 016.67 kg/667m2。冀東平原區(qū)玉田試驗點排在前5的是京科968、先玉1360、蠡玉86、蠡玉57和鄭單958，產(chǎn)量水平在716.67～883.33 kg/667m2。

表2 3個生態(tài)環(huán)境18個參試玉米品種的產(chǎn)量性狀

2.2玉米品種產(chǎn)量的穩(wěn)定性評價

從表3可知，山前平原區(qū)新樂試驗點玉米產(chǎn)量性狀平均隸屬函數(shù)值排在前5位的分別是華農(nóng)887(0.75)、先玉047(0.73)、明科玉33(0.72)、京科968(0.71)、先玉1140(0.64)。結合品種產(chǎn)量看，這5個品種的產(chǎn)量除先玉1140外其余均排在前5位，隸屬函數(shù)值排序和產(chǎn)量排序基本一致。說明華農(nóng)887、先玉047、明科玉33和京科986在山前平原區(qū)新樂地區(qū)的穩(wěn)定性強，綜合性狀好。

山前平原區(qū)辛集試驗點玉米隸屬函數(shù)值排在前5位的分別是鄭單958(0.73)、裕豐105(0.67)、先玉1140(0.67)、先玉047(0.63)、京科968和農(nóng)大372(隸屬函數(shù)值均為0.62)。農(nóng)大372產(chǎn)量排第1位，屬函數(shù)值排序第4，產(chǎn)量高且較穩(wěn)定，其余幾個品種與產(chǎn)量排序大體一致，穩(wěn)定性較好。

黑龍港區(qū)邯鄲試驗點玉米隸屬函數(shù)值排在前5位的分別是京科968(0.79)、華農(nóng)138(0.73)、Ls838(0.66)、裕豐105(0.59)和農(nóng)大372(0.57)。5個品種中只有京科968產(chǎn)量排名在前5位，說明京科968在黑龍港區(qū)邯鄲地區(qū)產(chǎn)量高，而且穩(wěn)定性好。華農(nóng)138、Ls838及裕豐105在黑龍港區(qū)雖然穩(wěn)定性好，但產(chǎn)量偏低。

表3 3個生態(tài)環(huán)境18個玉米品種的隸屬函數(shù)值

注：表中“-”表示該數(shù)據(jù)缺失。

Note: “-”means data loss.

冀東平原區(qū)玉田試驗點玉米隸屬函數(shù)值排在前5位的分別是京科968(0.71)、先玉1360(0.65)、蠡玉86(0.49)、蠡玉57和鄭單958(兩品種均為0.48)，與產(chǎn)量排序一致，說明5個品種在冀東平原區(qū)表現(xiàn)穩(wěn)定且產(chǎn)量高，適應性較強。

3結論與討論

利用產(chǎn)量性狀隸屬函數(shù)法進行產(chǎn)量穩(wěn)定性評價，能綜合評價作物產(chǎn)量的穩(wěn)定性，在玉米及其他作物的穩(wěn)定性評價中已有廣泛應用[12-14]。根據(jù)隸屬函數(shù)值法分析原理，性狀平均隸屬函數(shù)值越大，穩(wěn)定性越好[15]。研究通過隸屬函數(shù)值法分析河北省不同生態(tài)區(qū)夏玉米品種的穩(wěn)定性，明確河北省各生態(tài)區(qū)適宜的夏玉米品種。結果表明，山前平原區(qū)新樂試驗點鑒選出較穩(wěn)定的玉米品種分別是華農(nóng)887、明科玉33、先玉047、京科968，其隸屬函數(shù)值分別為0.75、0.73、0.72、0.71，產(chǎn)量在866.67～983.33 kg/667m2；辛集試驗點鑒選出適宜推廣的玉米品種分別鄭單958、裕豐105、先玉1140、先玉047、京科968和農(nóng)大372，其隸屬函數(shù)值分別為0.73、0.67、0.67、0.63、0.62和0.62，產(chǎn)量在933.33～983.33 kg/667m2；黑龍港區(qū)邯鄲試驗點篩選出較穩(wěn)定的玉米品種有京科968，隸屬函數(shù)值為0.79,產(chǎn)量為900 kg/667m2；冀東平原區(qū)玉田地區(qū)適宜推廣種植的玉米品種分別是京科968、先玉1360、蠡玉86、鄭單958和蠡玉57，其隸屬函數(shù)值分別為0.71、0.65、0.49、0.48和0.48，產(chǎn)量在716.67～883.33 kg/667m2。研究明確了河北省不同生態(tài)類型區(qū)適宜夏玉米品種，解決了夏玉米品種少的突出問題，對促進河北夏玉米產(chǎn)量進一步提高具有現(xiàn)實意義。

研究表明，玉米隸屬函數(shù)值排序與其產(chǎn)量高低順序存在一定差異，說明同一品種在不同生態(tài)區(qū)因環(huán)境、氣候等生態(tài)條件的影響，其穩(wěn)定性有差異。因此不同地區(qū)在選擇穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)品種時，不僅要考慮品種本身的遺傳特性，還要結合當?shù)氐膶嶋H生態(tài)環(huán)境條件，合理選擇各項評價指標，提高分析的準確性，從而選擇出高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的品種。