不同類型玉米品種產量與穗部性狀的相關性分析

張 正 董春林 楊 睿 常建忠 張彥琴 曹改萍

（1 山西農業大學山西有機旱作農業研究院，太原 030031；2 黃土高原東部旱作節水技術國家地方聯合工程實驗室，太原 030031；3 有機旱作山西省重點實驗室，太原 030031；4 山西省農業種子總站，太原 030006）

玉米是世界第一大糧食作物，在保障糧食安全中起到重要作用；在食品、工業、飼料等方面也具有廣泛應用價值。自2016 年8 月15 日起施行《主要農作物品種審定辦法》以來，玉米品種數量急劇增加并呈井噴之勢。2016-2020 年通過國家審定的玉米新品種分別有34 個、171 個、631 個、547 個和802 個。玉米豐產性與穩產性是決定玉米品種優劣的重要指標，穩產性可以通過選擇適當推廣區域來規避風險，豐產性只能通過選育高產品種來實現。

玉米產量主要由有效穗數、穗粒數和百粒重3個因素決定，密度增加玉米穗粒數和百粒重減小[1]。佟屏亞等[2]、鄭迎霞等[3]、堅天才等[4]、豐光等[5]、鄭偉等[6]和李宏志等[7]研究發現，玉米產量隨密度增加而呈先減小后增加的二次線性曲線變化趨勢。劉學銳等[8]、賀囡囡等[9]和郭瑩等[10]研究發現產量隨密度增加而增加。王鐵固等[11]研究表明，玉米產量隨著種植密度的增加而降低。金兵兵等[12]以10 份不同基因型玉米為材料，研究不同密度處理下不同玉米品種農藝性狀及產量的變化，結果表明產量隨密度增加先升高后降低，穗長、穗粗、百粒重和單穗重隨種植密度增加而降低。劉興舟等[13]以緊湊型玉米品種弘大216 和半緊湊型玉米品種墾豐101 為試驗材料，研究果穗各性狀間的協調關系，結果表明產量均隨著密度增加呈現先增加后減少的趨勢，行粒數、穗長均和產量呈極顯著相關，禿尖長與產量呈顯著相關；弘大216 穗行數與產量呈極顯著相關，墾豐101 千粒重與產量呈極顯著相關。徐磊等[14]對12 份玉米雜交組合的主要農藝性狀進行多元統計分析，研究發現單穗粒重、出籽率與穗行數可以解釋93.2%的玉米產量變異。任洪雷等[15]對74 個玉米雜交種材料的產量與主要農藝性狀進行逐步回歸分析和通徑分析，研究發現出籽率、百粒重、生育期、穗長和穗行數是影響玉米產量的主要因素。

在玉米新品種鑒定和選育過程中，面對巨大的組合數量對每一個組合進行全方位準確分析難度較大。本研究通過對不同類型品種在不同種植密度下穗部性狀與產量的相關性分析，研究穗部性狀對產量的影響，以期可以通過穗部性狀對玉米的產量進行預判，從而為新品種穗選過程提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料選用3 份不同種植密度代表性品種作為試驗材料，天農9 號（適宜種植密度3500 株/667m2）、太玉339（適宜種植密度4500 株/667m2）和太玉803 號（適宜種植密度5500 株/667m2）。

1.2 試驗設計試驗地點在山西農業大學東陽基地，試驗設置3 個密度，分別為4000 株/667m2、5000 株/667m2和6000 株/667m2。試驗采用隨機排列，3 次重復，小區面積20m2，行長8m，行寬0.5m，步道1m。前茬播種玉米。2020 年5 月15 日采用人工播種，播種后田間管理與大田相同。

1.3 測定指標與方法玉米收獲時，取中間兩行測產。取10 穗玉米考種，其單穗平均值與測產兩行單穗平均值相同，測量（計算）出籽率（PGR，Produced grain rate）、籽粒含水量（GMC，Grain moisture content）、單穗粒重（GWPS，Grain weight per spike）、百粒重（100-GW，100-grain weight）、穗長（EL，Ear length）、穗粗（ED，Ear diameter）、穗行數（RPE，Rows per ear）、行粒數（GPR，Grains per row，）、禿尖長（BL，Bald length）、有效穗長（EEL，Effective ear length），有效穗長=穗長-禿尖長。

利用Microsoft Excel 2007 整理數據，利用SPSS 19.0 統計分析數據。

2 結果與分析

2.1 產量與穗部性狀相關性

2.1.1 產量與穗部性狀間的相關性分析將27 個小區的10 個農藝性狀和產量（Y，yield）導入SPSS 19.0 進行相關性分析（表1）。10 個農藝性狀與產量的相關系數從大到小依次為為百粒重（0.616）＞單穗粒重（0.556）＞禿尖長（0.542）＞出籽率（0.491），呈極顯著正相關；穗長（0.406）呈顯著正相關；穗粗（0.232）＞行粒數（0.144）＞有效穗長（0.004），呈正相關；籽粒含水量（-0.421）達到顯著負相關水平；穗行數（-0.576）達到極顯著負相關水平。玉米10 個農藝性狀與產量的相關性分析中，有4 個性狀呈極顯著正相關，1 個性狀呈顯著正相關，1 個性狀呈顯著負相關，1 個性狀呈極顯著負相關。

表1 主要農藝性狀與產量的相關分析

2.1.2 產量與穗部性狀間的偏相關性簡單相關分析顯示的是2 個變量間的相關系數，分析的是2 個變量間的線性相關程度。在實際應用中由于受其他變量影響，不能真實反映這2 個變量之間的相關程度。偏相關分析可以固定其他變量，對2 個變量間的真實相關性進行分析。將27 個小區的10 個農藝性狀和產量導入SPSS 19.0，固定其余性狀，對產量與各性狀間進行偏相關分析（表2），相關系數從大到小依次為單穗粒重（0.388）＞出籽率（0.190）＞百粒重（0.152）＞穗長（0.097）＞籽粒含水量（0.023），呈正相關；穗行數（-0.039）＞禿尖長（-0.051）＞有效穗長（-0.056），呈負相關；穗粗（-0.581）＞行粒數（-0.589），顯著負相關。玉米10 個農藝性狀與產量的偏相關性分析中，呈正相關性的有5 個，呈負相關性的有5 個，其中穗粗、行粒數與產量呈顯著負相關。

表2 主要農藝性狀與產量的偏相關分析

2.1.3 穗部性狀間偏相關性固定產量，對穗部各性狀間進行偏相關分析（表3），出籽率與籽粒含水量顯著負相關；籽粒含水量與禿尖長極顯著負相關、與有效穗長極顯著正相關；單穗粒重與百粒重、穗長、行粒數和有效穗長極顯著正相關，與穗粗顯著正相關，與禿尖長顯著負相關；百粒重與行粒數極顯著正相關、與穗長顯著正相關、與穗行數極顯著負相關；穗長與穗粗、行粒數和有效穗長極顯著正相關，與禿尖長極顯著負相關；穗粗與有效穗長極顯著正相關；穗行數與禿尖長極顯著負相關；行粒數與有效穗長極顯著正相關，與禿尖長顯著負相關；禿尖長與有效穗長極顯著負相關。

表3 玉米材料穗部性狀的偏相關系數

2.2 品種間產量與各性狀相關性分析

2.2.1 天農9 號的產量與性狀間的相關性分析將天農9 號10 個農藝性狀和產量導入SPSS 19.0進行相關性分析。左下角為相關性分析結果，右上角為偏相關性分析結果（表4）。10 個農藝性狀與產量的相關系數依次為：穗粗（0.766）＞單穗粒重（0.753）＞百粒重（0.751）＞穗長（0.722）＞有效穗長（0.671），呈顯著正相關；籽粒含水量（0.578）＞行粒數（0.527），呈正相關；出籽率（-0.126）＞穗行數（-0.271）＞禿尖長（-0.496），呈負相關。

表4 天農9 號主要農藝性狀與產量的相關分析

2.2.2 太玉339 的產量與性狀間的相關性分析太玉339 的10 個農藝性狀和產量的相關性分析結果見表5，左下角為相關性分析結果，右上角為偏相關性分析結果。10 個農藝性狀與產量的相關性分別為：禿尖長（0.673）呈顯著正相關；出籽率（0.618）＞穗行數（0.253）＞穗粗（0.141）＞單穗粒重（0.03），呈正相關；穗長（-0.247）＞百粒重（-0.429）＞有效穗長（-0.456）＞行粒數（-0.464）＞籽粒含水量（-0.531），呈負相關。

表5 太玉339 主要農藝性狀與產量的相關分析

2.2.3 太玉803 的產量與性狀間的相關性分析太玉803 的10 個農藝性狀和產量之間的相關系數見表6。左下角為相關性分析結果，右上角為偏相關性分析結果。10 個農藝性狀與產量的相關系數依次為：穗長（0.505）＞穗行數（0.470）＞出籽率（0.459）＞單穗粒重（0.391）＞有效穗長（0.390）＞籽粒含水量（0.183）＞行粒數（0.012），呈正相關；百粒重（-0.056）＞禿尖長（-0.091）＞穗粗（-0.232），呈負相關。

表6 太玉803 主要農藝性狀與產量的相關分析

2.3 不同種植密度下產量與性狀間的相關性分析在不同種植密度下，產量與各性狀間相關系數如表7 所示。在4000 株/667m2密度下，產量與單穗粒重、百粒重和穗長呈極顯著正相關；5000 株/667m2密度下，產量與單穗粒重、百粒重、穗長和行粒數呈極顯著正相關，與籽粒含水量呈極顯著負相關；6000株/667m2密度下，產量與單穗粒重和出籽率呈極顯著正相關。在3 種密度下，單穗粒重與產量的相關系數均呈極顯著正相關；穗長和百粒重在低密度和中密度時與產量呈極顯著正相關，高密度時呈顯著正相關；穗粗在中密度時與產量呈顯著正相關，低密度和高密度時與產量的相關性均不顯著；高密度時出籽率對產量的影響僅次于單穗粒重，高于穗長和百粒重。

表7 不同種植密度下產量與主要農藝性狀的相關分析

3 結論與討論

玉米農藝性狀與產量的相關性分析中，產量與百粒重、單穗粒重、禿尖長及出籽率均呈極顯著正相關（表1）；穗行數與產量呈極顯著負相關。偏相關分析中單穗粒重、出籽率和百粒重相關系數影響較大，但相關性不顯著（表2）。在玉米自交材料與新組合選擇中優先選擇大粒品種更容易豐產，穗行數與產量極顯著負相關也印證了這個結論。禿尖是一個不利性狀，但可以從另一面反應出組合的豐產潛力。

果穗大小最直觀的表現為穗長、穗粗和單穗粒重。相關性分析中穗長與有效穗長相關性系數最大，穗粗與有效穗長相關系數最大，單穗粒重與行粒數相關系數最大（表1）。偏相關性分析中，穗長與有效穗長相關系數最大，穗粗與穗長相關系數最大，單穗粒重與行粒數相關系數最大（表3）。兩次分析結果一致。在果穗穗選時優先選擇長穗組合，更容易出大穗品種。

天農9 號相關性分析中（表4），穗粗、單穗粒重和百粒重對產量影響較大，單穗粒重又與有效穗長、穗長和行粒數呈極顯著正相關，與禿尖長呈極顯著負相關，品種改良時可以從穗粗、百粒重和有效穗長多方面篩選，優先選擇大粒組合。太玉339 產量受禿尖長影響最大，其次是出籽率和穗行數（表5）；出籽率又與禿尖長極顯著正相關，與行粒數極顯著負相關；品種改良時優先考慮穗行數多的組合。太玉803 產量受穗長、穗行數和出籽率影響較大（表6），出籽率與穗行數呈顯著正相關，品種改良時可以從穗長和穗行數方面考慮。

不同種植密度下，單穗粒重是決定產量的主要因素，增加單穗產量是增加產量的最有效途徑，增加百粒重和穗長都反映在增加單穗產量上。中密度時還可通過增加穗行數和提高脫水速率提高產量。高密度時還可通過增大出籽率提高產量。