玉米收获期籽粒含水量与穗部性状的关联分析

邓 杰， 孙丽芳， 王 霞， 于 洋2， 侯立龙， 裴童童， 高树仁

(1.黑龙江八一农垦大学农学院/黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室， 黑龙江 大庆 163319; 2.黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所， 哈尔滨 150086)

玉米是我国的第一大粮食作物，其营养丰富，市场容量大，是重要的食物来源之一，其价值和发展前景难以估计。黑龙江省作为我国北方春玉米种植区，2017年玉米种植面积达到全国的10.54%，总产量为6 018.8 万t。在黑龙江省，尤其是机械化种植模式的黑龙江垦区，因气候寒冷，全年无霜期短，籽粒水分和产量相矛盾的问题表现最为突出。未来大规模机械化是收获方式的趋势[1]，机械收获一般要求籽粒含水量低于25%，玉米籽粒完全成熟收获期最适含水量为23%～24%，而北方春玉米收获籽粒的含水量一般在30%～40%[2]，玉米籽粒含水量过高会给玉米机械化收获、干燥、储存、运输及加工带来困难、增加成本[3-5]，籽粒收获含水量高已成为限制我国北方春玉米可持续发展的重要障碍因素之一。研究表明，玉米收获籽粒含水率主要由生理成熟前后籽粒的脱水速率控制，该性状是可遗传的，并且品种间具有明显差异，脱水速率与苞叶、穗轴、轴粗、籽粒特征及果穗大小等农艺性状相关[6-9]，弄清籽粒含水量与主要农艺性状的关系对选育收获期籽粒含水量低或脱水速度快的品种具有指导作用。

前人在研究对籽粒含水量影响的因素时，多集中在种植时期、种植密度、苞叶大小(数量)及籽粒大小上，如冯鹏等研究结果表明，多数品种收获籽粒含水量受种植密度影响[10]；张林等认为，苞叶长和粒宽对籽粒含水量影响较大[11]；李璐璐等研究表明，适当减少苞叶层数有利于籽粒脱水[12]；刘思奇等认为，籽粒含水量与苞叶含水量达极显著正相关[13]；李凤海等研究表明，穗位较高有助于籽粒快速脱水[14]。对于果穗性状与籽粒含水量关系的研究少有报道。本研究采用相关分析和灰色关联度分析2种方法，利用黑龙江龙科种业集团有限公司提供的35份国外玉米品系为试验材料，对收获籽粒含水量与穗部性状的关系进行分析，旨在找出影响籽粒含水量的主要穗部性状，为改良和选育适合本地种植的、收获期籽粒含水量低的优良品种提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为35份生育期一致的国外玉米品系，由黑龙江龙科种业集团有限公司提供，具体见表1。

1.2 试验基地

试验于2017年在黑龙江八一农垦大学实习基地(大庆绿丰园)进行，前茬作物为玉米，常规垄作种植。海拔146 m，该区属于典型的北温带亚干旱季风气候区，降水400～500 mm。土壤为盐化草甸区，pH=8.1。

表2 穗部性状平均值及F值

品系X1/cmX2/cmX3/cmX4/cmX5X6X7/gX8/gX9/(g·L-1)X0/%LK704-13.174.5121.842.7116.2736.0038.5035.63675.0028.07LK705-22.804.5618.871.9317.7339.0740.1722.06665.0025.81LK709-32.415.0319.181.2415.9343.0344.6033.24630.3329.02LK710-42.475.0218.891.0517.2042.1345.8330.74622.6731.99LK713-52.705.0718.321.7218.9338.7351.5030.79674.0030.59LK715-62.374.8519.081.2218.4037.3748.6736.67646.3331.68LK717-73.644.6819.571.1815.8737.9043.2334.57625.0032.54LK721-82.734.9519.351.0217.3339.7350.8334.57596.0032.78LK722-92.755.0417.851.4316.4737.1354.6730.87623.6732.74LK727-102.544.9418.040.9116.8038.1047.1734.26628.3332.93LK735-112.735.0319.700.7716.3339.7355.8338.17651.0033.82LK736-122.915.1518.951.3619.1337.9762.0030.89627.3332.32LK7132.694.7319.681.7916.8737.4736.2033.00632.0029.49LK7142.715.0218.591.7516.4736.2037.3335.14693.3328.74LK7152.744.6319.781.4215.6738.6352.8329.07636.0029.61LK7162.524.7820.081.3313.5340.2052.1738.32650.3328.03LK7172.444.6719.291.1214.7342.3335.6730.06646.6724.49LK7182.564.8819.781.8715.5336.6043.0036.76646.3330.90LK7202.314.5818.330.8615.1339.9331.5029.50629.6726.87LK7212.874.7419.671.9420.0738.8341.8322.01628.6726.28LK7222.634.3119.061.7215.7335.0735.6723.07664.3325.94LK7232.714.3719.351.7316.6036.1031.8325.86662.0025.28LK7242.624.6220.261.2617.6736.2349.8334.66650.3333.08LK7262.664.3421.231.5817.1039.6732.3323.42653.3323.97LK7272.284.7119.701.1215.6741.7735.6730.31610.0029.19LK7282.404.7318.940.9615.4738.7341.5033.49632.6729.73LK7292.674.9318.941.4217.4736.9035.1733.24616.3329.99LK7302.724.9518.821.5815.6036.9759.3734.06612.0030.48LK7313.424.8220.071.7516.0035.5751.8336.47645.6731.63LK7332.414.5518.271.0517.4734.1038.2333.12635.0034.47LK7342.845.1018.501.2219.2036.1356.8733.04610.0034.11LK7352.725.0218.081.0716.6736.5353.3336.46635.0032.23LK7362.624.5319.881.0115.9336.0045.9033.76629.0033.20LK7372.814.8417.461.1817.0032.7059.1731.53595.6735.24LK7392.714.8519.781.5317.7336.6359.8336.07647.6735.77F值1.015.15**2.03**2.44**3.94**1.73*5.98**7.09**1.215.43**

注：“**”为0.01水平上极显著差异，“*”为0.05水平上极显著差异，下同。

表1 供试玉米品种

编号 测试品种 编号 测试品种 编号 测试品种 1LK704-113LK71325LK7272LK705-214LK71426LK7283LK709-315LK71527LK7294LK710-416LK71628LK7305LK713-517LK71729LK7316LK715-618LK71830LK7337LK717-719LK72031LK7348LK721-820LK72132LK7359LK722-921LK72233LK73610LK727-1022LK72334LK73711LK735-1123LK72435LK73912LK736-1224LK726

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计，小区面积13 m2，4行区，3次重复，行长5 m，行距0.65 m，株距0.25 m，每行20穴，每穴保苗1株。播种时使用玉米专用复合肥作为底肥一次性施入450 kg·hm-2，在玉米拔节期中耕培垄时追施尿素225 kg·hm-2，其他田间管理均同当地大田生产。

1.4 测定项目

成熟后统一收获，每个品种随机选取10个果穗，测定穗部性状轴粗(X1)、穗粗(X2)、穗长(X3)、秃尖(X4)、穗行数(X5)、行粒数(X6)、轴重(X7)、百粒重(X8)、容重(X9)，收获期籽粒含水量(g)用日本KETT谷物水分测定仪PM-8818 A测定。

1.5 分析方法

利用SPSS 20.0软件进行方差分析及多元相关分析，利用DPS 7.05软件进行灰色关联分析。

ξi(k)= (Δmin+ζΔmax)/(Δi(k)+ζΔmax)

(1)

(2)

2 结果与分析

2.1 参试品种各性状的表现及方差分析

各供试材料考种数据的平均值见表2。由表2可知，含水量最高的品系是LK 739，为35.77%，含水量最低的是LK 726，为23.97%。轴粗的差异区间为2.28～3.64 cm，穗粗为4.31～5.10 cm，穗长为17.85～21.84 cm，秃尖为0.77～2.71 cm，穗行数为13.53～20.07，行粒数为32.70～43.03，轴重为31.50～62.00 g，百粒重为22.01～38.32 g，容重为596.00～693.33 g·L-1。

对供试材料穗部性状数据进行方差分析，由F值可得，穗粗、穗长、秃尖、穗行数、轴重、百粒重及籽粒含水量在不同品系间达到极显著差异水平，行粒数达到显著差异水平，说明这7个性状在不同品系间真实存在差异。轴粗和容重没有显著差异。进一步对上述7个性状与收获期籽粒含水量进行相关分析。

2.2 穗部性状与收获籽粒含水量的相关分析

由表3可知，轴重(0.57)、百粒重(0.54)、穗粗(0.36)、穗行数(0.149)与收获籽粒含水量呈正相关关系，轴重、百粒重及穗粗与收获籽粒含水量呈极显著正相关关系，说明这些性状与收获期籽粒含水量关系密切。穗行数、轴粗与收获籽粒含水量未达到显著相关关系。轴重、百粒重与收获籽粒含水量的相关系数在0.5～0.8之间，表现为中度正相关。穗粗与收获籽粒含水量的相关系数在0.3～0.5之间，表现为低度正相关。行粒数(-0.28)、穗长(-0.2)、秃尖(-0.16)与籽粒含水量呈负相关关系，且相关程度依次减弱。仅行粒数与籽粒含水量呈极显著负相关，穗长与籽粒含水量呈显著负相关，但相关系数均<|0.3|。

表3 穗部性状与籽粒含水量的相关分析

性状穗粗穗长秃尖穗行数行粒数轴重百粒重相关系数0.36**-0.2*-0.160.149-0.28**0.57**0.54**

2.3 穗部性状与收获籽粒含水量的灰色关联分析

通过计算参考数列与比较数列之间的关联系数和关联度，系统中各因素关联系数和关联度越大，则该因素与含水量的相关程度就越高，反之则低。籽粒含水量与各因素的关联度及位次见表4。由表4可知：关联度由高到低排序依次是轴重(0.81)>穗粗(0.79)>百粒重(0.78)>穗行数(0.73)>穗长(0.69)>行粒数(0.68)>秃尖(0.65)。籽粒含水量与轴重的关联度最大，说明轴重与收获籽粒含水量的关系最密切。穗粗、百粒重与收获籽粒含水量的关联度差异很小，穗长、行粒数与收获籽粒含水量的关联度差异不大，秃尖与收获籽粒含水量的关联度排在末位，说明其与籽粒含水量的关联程度小，对籽粒含水量的影响较小。

表4 籽粒含水量与各因素的关联度及位次

性状穗粗穗长秃尖穗行数行粒数轴重百粒重关联度0.790.690.650.730.680.810.78位 次2574613

3 结论与讨论

在以往的农作物性状相关研究中，多集中于植株的各类农艺性状与产量之间的关系研究[15-16]，随着我国生产方式的改变，玉米育种的目标不仅要提高玉米产量，还要降低收获期籽粒含水量，使品种具备适应籽粒直接机械化收获的特征，收获期籽粒含水量过高会严重影响机械化收获。在对影响收获期籽粒含水量的因素研究中，多集中在栽培模式等因素对收获期籽粒含水量的影响方面[17]，本试验采用相关分析和灰色关联分析2种方法研究穗部性状与籽粒含水量的关系。

相关分析是对2个具备相关性的性状进行分析，衡量2个性状间的相关密切程度。相关分析能够判断性状与性状间是正相关或负相关，这是灰色关联分析法不能判断的；灰色关联分析可以在很大程度上减少由于信息不对称带来的损失，并且对数据要求较低，工作量较少。本试验采用相关分析和灰色关联分析2种方法进行分析，克服了其各自的局限性，以便找出影响籽粒含水量的关键穗部性状。

本试验2种分析方法的结果存在共同点和不同点。用相关分析得到对籽粒含水量影响大的性状是轴重、百粒重及穗粗，相关系数达到极显著水平；用灰色关联分析得到的关联度前三位依次是轴重、穗粗及百粒重。共同之处是轴重、穗粗及百粒重都对籽粒含水量影响较大，与籽粒含水量关系最密切的均是轴重，但是穗粗和百粒重与籽粒含水量关系位次有变化。在育种工作中，选育适宜机械粒收品种和鉴定种质资源时，选择果穗大小、百粒重及轴重适中的品种，减少穗部性状对籽粒含水量的提高或削减效应；同时还需考虑不同玉米类型的籽粒含水量与产量、其他性状的关系。