玉米品種區域試驗產量及性狀主成分分析*

唐麗敏，錢雙宏，李正潤，蔡世昆，朱漢勇，王紹斌

（文山州農業科學院，云南 文山 663000）

玉米是種植范圍最廣的禾本科作物，用途廣泛，已成為我國最重要的糧經飼兼用作物，也是文山州主要糧食作物之一[1]。目前文山優質玉米品種覆蓋率沒有超過70%，畝產量僅為300 kg左右，低于全省平均水平，遠遠低于全國平均水平。高溫高濕導致文山玉米灰斑病多發，抗病品種選育及推廣迫在眉睫。聯合體區域試驗容量大，審定渠道寬，為小區域適宜品種特別審定開通綠色通道，推進了種業發展[2]。

近年來，采用不同的分析方法或多種統計方法相結合來分析和評判區域試驗結果的準確性、可靠性和合理性。趙玉環等運用了模糊綜合評價法對新品種進行了定量的評價，鑒定出4個綜合評價較高的新品種[3]。范志霞等利用聯合方差和聚類分析將參試的10個品種分成了4個大類，同時分析了品種穩定性[4]。陳洪梅等運用灰色綜合評判法分析云南省玉米區域試驗 (南部組 ) 的試驗精確度，結果顯示出該組區試整體水平較高，試驗誤差控制得較好，有3個品種的灰色評判為1級[5]。邵根成、鄭躍進等應用灰色多維關聯度分析確定了各參試品種的綜合評判值，從而來提高玉米新品種的鑒定效率[6～7]。賈新文等運用方差分析和灰色關聯度分析區域試驗結果，發現與方差分析相比灰色關聯度綜合評判考察的性狀更多，標準更加嚴格，對農業生產更有利[8]。劉建新等發現主成分分析法是一種新渠道，能較好的鑒定與篩選玉米區域試驗的品種，并取得較可靠的分析結果[9]。孟靜嬌等聯合運用統計方法對玉米區域試驗結果進行綜合分析。云南省保山市2016年玉米品種聯合體區域試驗結果發現，以產量為主的同時，玉米的穗長、穗粗、百粒重、出籽率等果穗性狀，灰斑病、倒伏率等抗性及株高、雙穗率等農藝性狀均是玉米產量和品種優劣的主要影響因子和重要評價指標[10]。

通過方差分析和主成分分析綜合分析文山試點2019年禾樸農業玉米品種聯合體區域試驗結果，對玉米新品種(組合)的豐產性、穩產性、適應性、抗病性等農藝性狀綜合評判，為玉米品種的選育改良和推廣應用提供參考，帶動文山玉米產業的發展。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗地點設在文山市追栗街鎮松樹坪村，海拔1 290 m，緩坡臺地，紅壤土，前茬為冬閑。

1.2 試驗材料

參試品種源于2019年禾樸農業玉米品種聯合體區域試驗品種（組合），包括海禾2號（CK）、文單007、禾樸107、禾樸596、布單339、宣玉1536、宣玉1511、慧玉2號、慧玉6511和點谷6號。

1.3 試驗設計

采取隨機區組設計，3次重復，小區面積20 m2，長5 m，寬4 m，每小區設5行，等行距種植，每行種植12塘，雙株留苗為24株，每公頃保苗密度6萬株，四周設不少于4行保護行。田間管理按當地大田生產水平進行，各項栽培管理措施一致。

1.4 測定項目與方法

出苗后及時觀察并記載苗情，定期查看田間幼苗長勢。植株生長期間，適時調查記載各生育時期及農藝性狀（株型、株高、穗位高等）和病蟲害（灰斑病、大斑病、穗腐病、紋枯病等）發生情況。實收中間3行（面積12 m2）及時測定鮮果穗重，記錄實收果穗數和株數，取樣10穗后期室內考種（測定穗長、穗行數、行粒數、穗粗、禿尖長、百粒重、出籽率、單株產量等）。將果穗樣本風干脫粒后，以14%標準水分的籽粒干重折算出小區產量及每公頃產量。具體調查記載時間、項目、標準和方法依照區域試驗方案嚴格進行。

1.5 統計分析

采用Excel 2010進行數據處理，利用SPSS20.0進行方差分析和主成分分析。

2 結果與分析

2.1 抗逆性分析（表1）

表1 各參試品種抗逆性比較表

除點谷6號與海禾2號（CK）外，其余品種抗倒伏性均為優良。除海禾2號（CK）外，其他參試品種對小斑病、穗腐病、莖腐病、絲黑穗病及螟蟲為害等均達到高抗水平。布單339、宣玉1536、慧玉2號和文單007綜合抗病性均達到1級，禾樸596、慧玉6511、點谷6號也達到抗病水平，海禾2號（CK）和宣玉1511抗病性一般。

2.2 各品種產量比較（表2）

除文單007外，各參試品種產量均顯著或極顯著高于海禾2號（CK），每公頃產量10 272.71～14 025.26 kg。產量由高至低依次為布單339＞禾樸596＞宣玉1536＞點谷6號＞慧玉2號＞慧玉6511＞宣玉1511＞文單007＞海禾2號（CK），各處理比海禾2號（CK）分別增產5.36%～36.53%。

方差分析結果顯示，品種間產量差異極顯著，區組間差異顯著。各品種平均數多重比較，布單339產量極顯著高于除禾樸596以外的其他品種；禾樸596產量極顯著高于慧玉6511、宣玉1511、文單007和海禾2號（CK），顯著高于宣玉1536、點谷6號和慧玉2號。而文單007和海禾2號（CK）產量最低，極顯著低于其他品種。

2.3 各品種農藝性狀比較（表3）

表3 各參試品種農藝性狀比較表

各性狀變異系數0.73%～222.2%，其中變異系數＞60%的性狀有倒伏率、禿尖長、穗腐病和灰斑病；其余性狀變異系數均未超過10%。變異程度較大的性狀在不同生態區域、氣候環境和栽培條件下受壞境變化的影響較大，可以通過改進品種和栽培措施而進行改良；變異系數較小的性狀如百粒重、穗行數、單穗粒重、穗位高、穗長和株高等，也可以通過改變基因連鎖關系進行遺傳改良。這些改良指標是影響玉米品種果穗品質、產量、抗倒伏性及抗病蟲性的關鍵性因素，是玉米品種在相似生態區域內種植改良后續工作中應注意的重點。

2.4 主成分分析

主成分分析法是在很少損失或不損失原有信息內容的前提條件下，把原來個數特別多并且相關性較大的指標進行適當的數學處理，轉變為新的個數少而且相互獨立或不相關的綜合性指標，從中選取影響較大的幾個指標，逐步進行分析的方法。

2.4.1 KMO 和 Bartlett 的檢驗（表4）

表4 KMO 和 Bartlett 的檢驗

Bartlett球形度檢驗結果顯示，顯著水平小于0.05，說明該數據可以進行主成分分析。

2.4.2 主成分累計貢獻率比較（表5）

表5 各品種農藝性狀相關矩陣特征值、貢獻率比較表

根據主成分對應的特征值大于 1 且主成分累計貢獻率≥ 85%的原則，提取前3個主成分，其方差貢獻率分別為46.229%、36.945%和10.473%，累計貢獻率達93.647%，因此說明這3個主成分包含了玉米農藝性狀大部分信息。

2.4.3 各性狀主成分分析結果（表6）

表6 參試玉米品種各性狀主成分分析結果

根據特向量≥0.1的原則，主成分分析結果顯示，第1主成分貢獻率為 46.229%，第1主成分中，通過對各個主成分的特征向量和載荷因子分析，決定第1主成分大小的主要是出籽率、生育期、行粒數、穗粗、穗長、百粒重、穗行數、灰斑病和穗腐病因子，載荷因子分別為0.981、0.959、0.796、0.796、0.787、0.762、0.761、0.754、0.754，綜合反映品種的經濟性狀、抗逆性和適應性，因而第1主成分可以作為高產玉米各性狀的綜合指標。

第2主成分貢獻率為36.945%，其中特征向量值最大的是株高、單穗粒重和穗位高，載荷因子分別為0.968、0.922、0.920，其次是行粒數、穗粗、穗長、百粒重和穗行數，直接影響單穗粒重的大小而間接影響整體產量，都屬于間接產量的組成因子，由此第2主成分主要指向玉米品種的經濟性狀。

第3主成分的方差貢獻率為10.473%，倒伏率的特征向量值最大，載荷因子為0.850，反映的是抗倒性，指向玉米品種的抗逆性。

由此可知，出籽率、生育期、行粒數、穗粗、穗長、穗行數、百粒重、株高、穗位高、灰斑病、穗腐病和倒伏率依次是參試品種綜合評價及產量影響最大的主要性狀指標。

3 討論與結論

（1）高產仍是當今育種的核心目標，一個品種優劣的重要指標仍然是以作物高產與否來衡量[5]，但隨全球氣候變化及人民生活習慣的改變，對玉米抗逆性、品質和產量的要求越來越高。因此品種區域試驗結果在以經濟性狀分析為主的同時還需要結合適應性、抗倒伏及抗病蟲性等綜合性評價才更為合理。此次研究深入的分析2019年禾樸玉米品種聯合體區域試驗結果，通過產量及性狀主成分分析更加真實可靠地評價各參試品種，為文山及類似生態區玉米主要農藝性狀的選擇及品種選育提供科學參考。

（2）試驗結合經濟性狀、適應性、抗倒伏性及抗病蟲性來評價玉米品種的優劣，其中經濟性狀是最主要的影響因素，通過主成分分析發現出籽率、行粒數、穗粗、穗長、穗行數、百粒重直接影響玉米產量，這與韓學坤等研究的提高玉米產量主要因素的結果沒有太大差異[11]；同時結果還表明，株高、生育期和倒伏率與產量的高低有相互聯系，這與之前的研究結果大體相似[12～14]。文山州玉米灰斑病多發，對抗倒伏性及抗病蟲性分析也發現灰斑病和銹病對玉米產量和品種綜合評判的影響最大，然后才是大斑病和穗腐病，與陳洪梅等的研究結果較為相似[5]。

田間調查

（3）運用方差分析和主成分分析對試驗結果綜合評價更為合理，品種評判更加可靠。研究發現，影響玉米產量和品種優劣的重要指標是果穗性狀（行粒數、百粒重、出籽率）、抗性（灰斑病、倒伏率）和形態性狀（穗位高、株高）。各參試品種中布單339、禾樸596和宣玉1536綜合性狀最好，可在文山及其他相似區域內擴大示范種植；點谷6號表現出倒伏，建議改良后可繼續試驗觀察；宣玉1511禿尖較長有提高產量的潛力，建議改良后繼續試種觀察；慧玉6511中抗銹病，建議對銹病重點改良；文單007與對照海禾2號試驗中豐產性、抗性較其他參試品種差，不適宜在文山種植和推廣。