贵州春玉米耐密植宜机收品种初步筛选

(贵州大学农学院，贵阳 550025)

玉米是中国的第一大粮食作物，在我国农业生产和国家粮食安全中具有举足轻重的作用[1-2]。近年来研究表明，选育耐密型品种，合理的种植密度是提高玉米产量的主要途径[3]。前人研究指出，耐密型品种是紧凑型品种的进一步发展，是一个与时俱进的概念[5-6]。苏方宏[7]认为，玉米的耐密性是指一个玉米品种所具有的在较大密度水平下有较高的单株生产力，利用耐密系数可以客观评价品种耐密性。影响玉米机械收获质量的指标很多，包括株高、倒伏率、倒折率、空秆率和籽粒含水量等。谢瑞芝等[8]认为，影响机械收粒质量的主要因素是籽粒水分含量，随着籽粒含水率的增加，籽粒损失率、破碎率和杂质率明显上升。柳枫贺等[9]研究表明，籽粒含水率与机收时籽粒破碎率、损失率和杂质率显著相关，籽粒含水率越高，机收籽粒破碎率和杂质率越高。赵明等[10]到美国实地考察，美国玉米品种植株整齐、耐密植、单株生产力高，抗倒、抗病虫，播种到成熟期天数在110～120 d左右，为机械化收获创造了条件。在贵州进行玉米新品种引种和选育较多，但鲜见针对耐密植宜机收品种的鉴选及相关研究。为此，本研究以20个玉米品种为试验材料，探明各品种增密后农艺性状、机收性状和产量性状的差异，采用主成分分析和相关分析筛选出主要评价指标，再对其进行模糊数学隶属函数分析，从而进行综合评价，初步筛选出适宜贵州省种植的耐密植宜机收春玉米品种，以期为贵州春玉米耐密宜机收品种的选用及玉米高产、高效栽培提供依据和参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017年在贵州省遵义市播州区池坪(27°13′N，106°17′E)进行，该地区属中亚热带季风性湿润气候，全年平均气温为14.9 ℃，无霜期291 d，降雨量1 035.7 mm。供试土壤0～20 cm平均有机质含量26.23 g/kg，碱解氮80.50 mg/kg，全磷17.52 mg/kg，速效磷23.74 mg/kg，速效钾226 mg/kg。

1.2 试验材料

以20个玉米品种(组合)作为参试材料(表1)。

表1 参试品种(组合)

编号 品种编号 品种1先玉117111仲玉3号2渝单8号12粒收1号3正红6号13金玉3064筑黄127/S0214筑黄99M/215珍禾9915黔单16号6爱农00116靖单12号7正红43117靖玉1号8金玉93218郑单9589靖丰1819金玉83810荣玉151020新中玉801

1.3 试验设计

采用裂区设计，密度为主区，设2个密度(5.25万株/hm2和6.75万株/hm2)，品种为副区，20个玉米品种(如表1)，3次重复。小区面积20 m2，采用宽窄行种植，宽行距80 cm，窄行距40 cm。以600 kg/hm2的复合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)作为基肥，在拔节期和抽雄吐丝期分别以150 kg/hm2和225 kg/hm2的尿素进行追肥，其他管理同当地大田管理。

1.4 测定项目与方法

吐丝期后20 d测量各品种的株高和穗位高，收获期调查各品种的倒伏率。每个小区先选取10个代表性果穗进行考种，测定各品种的穗粒数和千粒重。然后采用收获机雷沃谷神RG 40直收籽粒，并测定籽粒的含水率、杂质率和破碎率。

应用隶属函数法对不同玉米品种进行综合性评价[11]，筛选出耐密植宜机收品种。公式如下：

式中：X为各品种的某一指标测定值；Xmax、Xmin分别代表供试品种该指标中的最大值和最小值。

1.5 数据统计与分析

采用Excel 2010软件进行数据计算和作图，用DPSv 7.05软件和SPSS 19.0软件进行数据的统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同种植密度对春玉米主要农艺性状的影响

合适的株高和穗位高有利于进行机械化收获。由表2看出，在低、高密度下，各品种的平均株高分别是268.4 cm和260.9 cm，且先玉1171的株高在不同密度下均达到最高，分别为317.8 cm和318.3 cm，其次是金玉306，与其余品种差异达到显著水平。穗位最高的是金玉306，分别为141.9 cm和148.6 cm。而筑黄99 M/21的株高和穗位高在不同密度下均表现最低。且随着密度的增加，先玉1171、筑黄127/S 02、金玉306、筑黄99 M/21、靖玉1号和金玉838的株高均增大，其余品种表现出下降趋势。而先玉1171、仲玉3号、粒收1号、金玉306、筑黄99 M/21、靖单12号、靖玉1号、郑单958和金玉838的穗位高均增加，其余品种表现下降趋势。

2.2 不同种植密度对春玉米产量及其构成因素的影响

由表3可见，不同种植密度对产量具有明显的影响，同一种植密度不同品种之间也具有明显差异。低密度时，产量变化幅度在1 728.45～8 330.86 kg/hm2之间，平均为6 704.32 kg/hm2，新中玉801的产量最高。高密度时，平均产量为7 022.31 kg/hm2，先玉1171产量最高，为9 543.90 kg/hm2。大部分品种的产量随着密度的增加有一定程度的提高，说明适当提高玉米种植密度可以提高单位面积产量。

不同种植密度下对各品种产量进行差异显著性分析，如表3所示，低密度时，新中玉801产量最高，其与筑黄127/S 02、渝单8号、粒收1号、正红6号、金玉932、珍禾99的产量差异达到显著水平；高密度时，先玉1171产量最高，其与黔单16号、新中玉801、正红431、靖单12号产量差异不显著，与其余品种差异达到显著水平。参试品种在不同种植密度的平均产量多重比较结果表明，先玉1171产量最高，其与金玉932、粒收1号、珍禾99和筑黄99 M/21等产量差异达显著水平。

表2 不同种植密度对玉米株高和穗位高的影响

品种 5.25万株/hm2 6.75万株/hm2 株高(cm)穗位高(cm)株高(cm)穗位高(cm)先玉1171317.8a134.8abc318.3a135.0abc渝单8号263.0de112.4def239.7h110.0efgh正红6号281.8bcd130.8abcd258.3defgh123.1bcde筑黄127/S02232.0f115.6def245.4gh110.3efgh珍禾99275.4cde127.9abcd260.9defgh115.9defg爱农001263.2de101.0fg259.4defgh98.7gh正红431264.7de113.6def254.0efgh103.9efgh金玉932282.4bcd116.2cdef276.9cd106.7efgh靖丰18269.2cde107.7ef251.6fgh101.3gh荣玉1510299.4ab105.0efg262.4defgh102.0fgh仲玉3号266.2de115.0def264.9defg123.2bcde粒收1号254.8e100.3fg252.4fgh141.6ab金玉306302.7ab141.9a303.1ab148.6a筑黄99M/21163.6g59.8h181.8j75.9i黔单16号290.0bc137.6ab275.7cde134.7abcd靖单12号273.8cde121.0bcde272.9cdef129.2bcd靖玉1号282.0bcd119.4bcdef292.7bc121.0cdef郑单958232.4f88.5g209.0i94.0h金玉838285.3bcd122.9bcde289.8bc139.9abc新中玉801268.4cde115.6def249.3gh109.1efgh

注：数值后不同小写字母表示同一处理下，各品种间在0.05水平差异显著。下同。

表3 不同种植密度对春玉米产量及其构成因素的影响

品种 5.25万株/hm2 6.75万株/hm2 千粒重(g)穗粒数(粒)产量(kg/hm2)千粒重(g)穗粒数(粒)产量(kg/hm2)先玉1171320.3efg664.5a7797.2abc309.7bcd619.6ab9543.9a渝单8号326.1def569.8bcde6387.0bcde328.1abcd550.1bcde7057.6cdefg正红6号277.0g658.0a6017.0cde280.9d608.4abc7463.0bcdef筑黄127/S02339.6bcdef477.9fg6412.0bcde328.8abcd448.6fg6359.3efg珍禾99362.9abcde469.6g5318.7e361.2ab514.0def6261.6efg爱农001329.7cdef568.9bcde7933.9ab311.6bcd512.2def6564.5defg正红431375.7abcd530.4cdefg7508.0abc355.1ab518.1def8311.0abcd金玉932379.5abc490.0efg5508.3de355.8ab527.7cdef7240.2bcdef靖丰18372.2abcd480.7fg7681.0abc281.3d447.8fg6416.4efg荣玉1510404.0a575.1bcd7858.4ab334.2abc532.8cdef7311.5bcdef仲玉3号333.0cdef566.5bcde6839.8abcde330.8abcd547.6bcde7322.5bcdef粒收1号331.0cdef604.9abc6355.4bcde312.3bcd447.3fg5432.3g金玉306384.3ab487.7efg6584.4abcde371.3a491.8efg7789.0bcdef筑黄99M/21233.3h288.2h1728.5f222.8e345.1h1842.3h黔单16号297.0fg554.3bcdef7641.9abc298.3cd574.5bcde8865.3ab靖单12号379.5abc571.9bcde7047.2abcde356.0ab552.0bcde7977.2abcde靖玉1号391.4a506.0defg6854.2abcde336.2abc591.8abcd6797.2cdefg郑单958371.1abcd508.6defg7057.0abcde326.9abcd410.6gh6037.7fg金玉838278.8g634.4ab7225.8abcd313.1bcd662.5a7417.4bcdef新中玉801366.7abcde675.9a8330.9a338.6abc556.0bcde8436.5abc

品种产量的高低取决于产量构成因素。低密度时，新中玉801穗粒数最多，荣玉1510千粒重最重，为403.98 g。高密度时，金玉838穗粒数最多，千粒重最高的是金玉306，为371.3 g，最低的是筑黄99 M/21，且增密后同一品种千粒重普遍表现出降低的趋势。

2.3 不同种植密度对春玉米机收性状的影响

由表4可以看出，收获时低密度下同一品种的籽粒含水率普遍高于高密度，不同密度下籽粒含水率均表现较低的品种是先玉1171、正红6号和仲玉3号，符合机械化籽粒直收标准。在低密度下，籽粒含水率最低的品种是先玉1171和正红6号，均为26.92%，籽粒含水率的变化幅度为26.92%～37.40%，平均籽粒含水率为31.81%，籽粒含水率低于平均含水率的品种有先玉1171、正红6号、郑单958、爱农001、金玉838、仲玉3号、金玉306、金玉932、靖玉1号和新中玉801，其余品种的籽粒含水率均高于平均水平。高密度时，正红6号的籽粒含水率最低，为24.83%，各品种的平均籽粒含水率为29.71%,籽粒含水率低于平均含水率的品种有先玉1171、渝单8号、正红6号等。

籽粒杂质率、破碎率和倒伏率是评价玉米籽粒机械收获质量的主要指标，国标中规定籽粒杂质率≤3%、破碎率≤5%。由表4可以看出，在高密度下，同一品种的籽粒杂质率普遍高于低密度。低密度时，粒收1号含杂率最低，为1.36%，而筑黄99 M/21、郑单958、靖单12号的含杂率较高，其余品种的籽粒杂质率均符合国标(GB/T-21961-2008)规定(≤3%)。高密度下，正红6号杂质率最低，为1.63%，符合国标规定的品种有郑单958、靖单12号、黔单16号、新中玉801、渝单8号、金玉306、仲玉3号和筑黄127/S 02。低、高密度下，籽粒含杂率均符合国标规定的是新中玉801、黔单16号、金玉306、仲玉3号、正红6号、筑黄127/S 02和渝单8号。

表4 不同种植密度对各品种机收性状的影响

品种 5.25万株/hm2 6.75万株/hm2 籽粒含水率(%)杂质率(%)破碎率(%)倒伏率(%)籽粒含水率(%)杂质率(%)破碎率(%)倒伏率(%)先玉117126.921.486.282.5626.74 3.397.893.89渝单8号32.451.698.346.1326.80 2.187.467.63正红6号26.921.968.0423.0324.83 1.6313.4925.00筑黄127/S0232.382.319.6318.8929.68 2.9512.0720.59珍禾9935.222.579.2517.9930.90 3.869.3323.39爱农00128.621.476.510.4031.00 3.617.586.37正红43137.402.3313.620.3235.25 4.5016.980.69金玉93231.052.597.8253.1731.53 3.1012.0155.60靖丰1833.652.946.3023.4832.43 4.008.7631.96荣玉151033.052.3112.0317.9429.93 5.3916.7918.18仲玉3号30.602.386.830.3926.75 2.357.100.64粒收1号32.181.369.262.1433.93 3.4513.406.43金玉30630.822.199.487.1428.80 2.218.598.66筑黄99M/2137.027.548.2215.7829.83 4.159.9216.82黔单16号33.071.888.694.6829.90 1.959.866.21靖单12号33.703.0812.233.5531.98 1.9219.654.43靖玉1号31.701.898.1028.7929.53 3.2511.3530.85郑单95827.223.825.320.8527.28 1.8611.171.35金玉83830.572.067.180.7527.90 3.277.401.21新中玉80131.731.957.910.5229.28 2.136.501.15

不同种植密度下各品种的籽粒破碎率均高于国标标准(GB/T-21961-2008)(≤5%)，同一品种的籽粒破损率在高密度下普遍高于低密度。低、高种植密度下，按破碎率≤8%的粮食烘干收储企业三级粮标准(GB 1353-2009)，破损率符合三级粮标准的品种有先玉1171、新中玉801、金玉838、爱农001和仲玉3号。

在不同密度水平下，倒伏率均表现较高的有金玉932、靖玉1号、靖丰18、筑黄127/S02，倒伏率相对较低的有新中玉801、正红431、仲玉3号、郑单958、金玉838和先玉1171。

2.4 对主要农艺性状、产量及机收指标进行主成分分析

主成分分析是将多个指标进行组合，转化为少数几个综合指标的统计分析方法，从而达到简化的目的[12]。本研究对增密后20个春玉米品种的农艺性状、机收性状和产量性状方面综合考虑，选取了株高、产量、籽粒含水率和倒伏率等9个指标进行因子主成分分析，根据累积贡献率≥80%的原则取主成分，共提取了4个主成分(表5、表6)，其中第一主成分的特征值为3.559，贡献率为39.540%，对应特征向量中主要表现在株高、产量和穗粒数方面，相关系数分别为0.895、0.882和0.856。第二主成分的特征值为1.879，贡献率为20.880%。数量较大的是籽粒含水率和破碎率，相关系数分别为0.804和0.649。第三主成分的特征值为1.031，贡献率为11.450%。对应的特征向量中主要表现在倒伏率，相关系数为0.767。第四主成分的特征值为0.845，贡献率为9.385%，数量较大的性状是杂质率，相关系数为0.575。以上4个主成分的累积贡献率达到81.254%，基本包含了所测指标的全部信息量。

2.5 采用模糊数学隶属函数法对品种进行综合评价

综合主成分分析结果，在第一主成分下选择株高，第二主成分下选择籽粒含水率，第三主成分下选择倒伏率，第四主成分下选择杂质率，4个主要指标，采用模糊数学隶属函数法进行数据分析，隶属函数平均值(D值)反应参试品种综合性状的优劣，平均值越大，说明品种综合性状越好。通过相关性分析，由表7可知，产量与株高呈极显著正相关关系，采用隶属函数公式

表5 主成分提取分析

主成分特征值贡献率(%)累积贡献率(%)13.55939.54039.54021.87920.88060.41931.03111.45071.86940.8459.38581.25450.6417.12588.37960.5385.98194.36070.3063.39697.75680.1501.66699.42290.0520.578100.000

表6 各因子载荷矩阵

指标 主成分ⅠⅡⅢⅣ穗粒数 0.856-0.078 0.163 0.154千粒重 0.570 0.499-0.178-0.281株高 0.895 0.214 0.216 0.209穗位高 0.816-0.028-0.173 0.135籽粒含水率(%)-0.287 0.804-0.167 0.204杂质率(%)-0.412 0.573 0.286 0.575破碎率(%)-0.059 0.649-0.437-0.301倒伏率(%) 0.035 0.410 0.767-0.465产量 0.882 0.118-0.083 0.028

表8 春玉米品种各指标的隶属函数值及综合评价

品种株高(cm)籽粒含水率(%)倒伏率(%)杂质率(%)综合评价值排序先玉11711.0000.817 0.9410.531 0.822 1渝单8号0.4240.811 0.8730.853 0.740 7正红6号0.5611.000 0.5571.000 0.779 4筑黄127/S020.4660.535 0.6370.647 0.571 14珍禾990.5790.417 0.5860.407 0.497 15爱农0010.5690.408 0.8960.473 0.586 11正红4310.5290.000 0.9990.237 0.441 18金玉9320.6970.357 0.0000.608 0.415 20靖丰180.5110.271 0.4300.369 0.395 19荣玉15100.5910.511 0.6810.000 0.446 13仲玉3号0.6090.815 1.0000.808 0.808 2粒收1号0.5170.127 0.8950.516 0.514 16金玉3060.8890.619 0.8540.845 0.801 3筑黄99M/210.0000.520 1.0120.328 0.465 17黔单16号0.6880.513 0.8990.914 0.753 6靖单12号0.6670.314 0.9310.921 0.708 10靖玉1号0.8120.549 0.4500.568 0.595 12郑单9580.1990.765 0.9870.938 0.722 9金玉8380.7910.705 0.9900.563 0.762 5新中玉8010.4950.573 0.9910.867 0.731 8

表7 各指标的相关系数矩阵

指标 穗粒数千粒重株高穗位高籽粒含水率杂质率破损率倒伏率产量穗粒数1千粒重0.291株高0.75**0.49*1穗位高0.58**0.360.77**1籽粒含水率-0.360.2-0.08-0.141杂质率-0.23-0.12-0.08-0.380.52*1破碎率-0.070.23-0.06-0.030.40.171倒伏率0.040.150.2-0.110.130.150.091产量0.76**0.55**0.75**0.56**-0.14-0.290.04-0.021

注：“*”表示p<0.05；“**”表示p<0.01。

计算其函数值，而产量与籽粒含水量、杂质率、倒伏率均为负相关关系，故采用反隶属函数公式计算其函数值。结果(表8)表明，在所有品种中，先玉1171表现最好，平均隶属函数值为0.822，其次是仲玉3号、金玉306、正红6号、金玉838、黔单16号、渝单8号和新中玉801，表现较差的是金玉932、靖丰18和筑黄99 M/21。

3 讨 论

提高种植密度是现代农业生产中提高玉米单产的重要措施之一[3]，但随着密度的增加，玉米密植群体内单株间的相互竞争不可避免的被强化[13]，使植株冠层及根系生长发育均受到限制，植株倾向于更高的株高、更细的茎秆以争夺更多的光能辐射等资源，这往往导致了能量与营养的分散，单株产量降低，从而限制产量的提高[14]。而通过增加植株数量来补偿下降的单株产量，最终实现群体产量的提升，这在很多研究中得到共识[15]。本研究通过在不同种植密度下，对20个玉米品种各性状指标进行分析，研究表明，相对于低密度而言，穗粒数减少，千粒重普遍降低；玉米品种产量大部分在高密度下表现出增产趋势，如黔单16号、正红6号、金玉838、金玉932和先玉1171等。也有一部分参试品种在高密度条件下表现出减产，如爱农001、粒收1号和郑单958等，说明该部分品种在该地区更适合在低密度下种植，通过增加株数不能弥补下降的单株产量，从而导致减产。其中粒收1号和郑单958在北方玉米主产区表现较好，而在贵州进行种植，不同密度下综合表现均较差，可能是由于该地区土壤、光照和温度等资源的限制。

籽粒含水率、破碎率和杂质率是衡量机收质量的重要指标，有研究发现，玉米籽粒含水率与破碎率、杂质率呈极显著正相关，在一定范围内，随着籽粒含水率的增加，破碎率和杂质率增加[16]，这与本研究的结果基本相符。研究通过对20个品种机收时籽粒含水率和破碎率的测定，结果表明，高密度时，籽粒平均含水率为29.71%，远高于18%～23%这一国外普遍认为的最佳含水率收获指标。籽粒破碎率为11.07%，也大于国标(≤5%)要求，籽粒破碎率总体随籽粒含水率的升高呈增大趋势。

模糊数学隶属函数法在作物的抗旱性、耐盐性和耐热性等方面的研究颇多，结合主成分分析，通过将多指标归纳为少数几个主成分进行分析，避免了单一指标评价的片面性，从而对作物进行综合评价[17-19]。本研究通过因子主成分和相关性分析，将株高、籽粒含水率和千粒重等9个指标归纳为4个主成分，再利用隶属函数法进行综合评价，初步筛选出了8个耐密植宜机收品种，使结果更趋于科学和合理。

4 结 论

利用主成分分析、相关性分析和隶属函数法对贵州春玉米耐密植宜机收品种进行初步筛选，避免了单一指标评价的片面性，使得耐密植宜机收品种的筛选更趋于科学和合理。通过因子主成分分析，发现株高、穗位高、籽粒含水率、杂质率、千粒重等9个指标被归纳为4个主成分，累积贡献率达81.254%，基本代表了9个指标的全部信息。

通过对20个玉米品种的各个指标进行综合评价，从而筛选出表现较好的耐密植宜机收春玉米品种。综合分析可知，表现较好的品种依次是先玉1171、仲玉3号、金玉306、正红6号，金玉838，黔单16号、渝单8号和新中玉801。