文山州10個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 錢雙宏 蔡世昆 李正潤 朱漢勇 唐麗敏 楊童舒

摘 要 研究玉米農(nóng)藝性狀的相互關(guān)系及其對產(chǎn)量構(gòu)成的影響，可為育種中有效性狀的選擇改良提供科學(xué)依據(jù)，對雜交玉米新品種的選育具有重要推動作用。以文山州農(nóng)業(yè)科學(xué)院自主選育的10個玉米雜交組合為對象，采用隨機(jī)區(qū)組試驗，調(diào)查各組合的生育期、植株性狀、適應(yīng)性、抗逆性及果穗性狀等指標(biāo)，對主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)和通徑分析。結(jié)果：相關(guān)分析表明，參試組合主要農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性豐富，品種間存在較大差異;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)，與株高（r=0.555*）、百粒質(zhì)量（r=0.600*）呈顯著正相關(guān);通徑分析表明，單穗粒質(zhì)量對籽粒產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0.698，表明單穗粒質(zhì)量對產(chǎn)量的提高作用最大。試驗結(jié)果表明，選育高產(chǎn)玉米雜交種時，應(yīng)盡量選擇單穗粒質(zhì)量大和穗粗較粗的品種，并且要兼顧百粒重、穗行數(shù)、行粒數(shù)、生育期、出籽率和穗長等性狀間的相互影響，綜合考慮。

關(guān)鍵詞 雜交玉米組合;農(nóng)藝性狀;產(chǎn)量;相關(guān)性分析;通徑分析

中圖分類號：S513 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.15.041

隨著我國人口數(shù)量的增長，對糧食的需求量也越來越大，而糧食是國家安全的根基，與社會穩(wěn)定緊密相關(guān)[1-2]，是全社會關(guān)注焦點(diǎn)。與農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，我國的玉米單產(chǎn)水平還相對偏低，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，由于地理條件較差，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)相對落后，文山州玉米單產(chǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于我國玉米產(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，關(guān)于主要農(nóng)藝性狀對玉米產(chǎn)量的影響已有大量研究報道，但因研究地點(diǎn)、氣候、品種材料等不同，試驗結(jié)論也不盡相同。如孟靜嬌等運(yùn)用統(tǒng)計方法對保山市2016年玉米品種聯(lián)合體區(qū)域試驗結(jié)果進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)玉米穗長、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價指標(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14份玉米雜交組合9個農(nóng)藝性狀進(jìn)行比較和評價，結(jié)果表明玉米品種選育時，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，宜選擇穗長較長、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)選擇穗長較長、行粒數(shù)較多、禿尖短及穗粗較粗的玉米雜交新組合[9]。呂瑩瑩等通過通徑分析研究指出要提高玉米產(chǎn)量宜選擇玉米穗較長、出籽率較高的品種[10]。錢雙宏等通過試驗結(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，通過調(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

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

1.2 ?試驗設(shè)計

試驗于2020年在文山州農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧作所的試驗基地（位于追栗街鎮(zhèn)松樹坪村）進(jìn)行。試驗地海拔 1 290 m，地處104°39′E，23°30′N，為緩坡臺地，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。試驗采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，5行區(qū)，每小區(qū)面積20 m2，行長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，各項栽培管理措施一致。

1.3 ?調(diào)查項目

出苗后及時觀察并記載苗情，定期察看田間苗長勢。植株生長期間，適時調(diào)查記載各雜交組合的生育期、主要農(nóng)藝性狀及病蟲害發(fā)生情況。收獲時每小區(qū)取10個正常生長的果穗，風(fēng)干后，測定穗長、穗粗、軸粗、禿尖長、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，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)計分析

采用Excel 2010軟件進(jìn)行試驗數(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)量均高于對照品種海禾2號（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)量低于對照，667 m2產(chǎn)量較對照減少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（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（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)量均高于對照，但達(dá)不到顯著水平。

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（87.59%），說明這3項農(nóng)藝性狀在品種間變異較大，選擇潛力較大，易通過改良得到改善，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，由大到小排序為百粒質(zhì)量>穗行數(shù)>穗位高>籽粒產(chǎn)量>單穗粒質(zhì)量>穗長>株高>行粒數(shù)>生育期>穗粗>單株有效穗>出籽率。

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<倒折率<倒伏率<穗長<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、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、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（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，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，對因變量玉米產(chǎn)量（Y）正態(tài)分布檢驗可知：Shapiro-Wilk統(tǒng)計量為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（X6）、穗粗（X7）、禿尖長（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：

Y=-2219.623+6.892X1+0.453X2+0.317X3-21.999X5+36.945X6-39.526X8+4.968X9-13.409X10+18.082X12+0.807X14 （1）

各回歸系數(shù)顯著性檢驗結(jié)果表明（見表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：

Y=93.391-88.667X5+2.614X14 ?（2）

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，將對玉米育種工作具有重要意義[15]。本研究對10個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，有利于育種過程中對目標(biāo)性狀的選擇。本試驗結(jié)果顯示：參試的10個玉米品種（組合）每667 m2產(chǎn)量范圍在617.53～841.72 kg，較對照增產(chǎn)-3.3%～31.8%，其中6個雜交組合的產(chǎn)量顯著高于對照（海禾2號）（P<0.01）。15個主要農(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（87.59%），說明這幾項農(nóng)藝性狀在玉米品種間存在豐富的遺傳多樣性。

對15個農(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)，說明單穗粒質(zhì)量和穗粗對玉米籽粒產(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]、周長軍等[16]的研究結(jié)果一致。各個性狀間還存在著復(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，應(yīng)擴(kuò)大試驗品種類型和數(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)。

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（責(zé)任編輯：易 ?婧）