机收玉米籽粒破损率与农艺性状的关联分析

魏常敏，周文伟，许卫猛，邢永锋，张传量，宋万友，李桂芝

(周口市农业科学院，河南周口 466000)

玉米是重要的粮食作物，营养丰富，具有较高的饲用和工业价值[1]。随着城镇化进程的加快，玉米籽粒直收是玉米机械化生产发展的必然趋势。但目前玉米机械化程度远低于其他作物，尤其是机械化籽粒收获还处于较低水平[2，3]。玉米在机械化收获过程中，破损率高，会增加玉米干燥、储存和加工的困难，增加成本[2，4]。机械损伤的玉米籽粒，会在较短的时间内发生霉变，给食用其产品的人类、家禽带来严重影响，重则造成急性中毒、细胞癌变[5]。玉米机械粒收的质量指标主要包括籽粒破碎率、杂质率和产量损失率，这三个指标共同决定玉米品种是否适合机械化收获[6]。目前机收籽粒的研究主要集中在收获时的籽粒含水量[7，8]，对籽粒破损率的报道较少。本文以2018年国家黄淮海玉米区域试验机收组品种为试验材料，对收获时籽粒破损率与产量、田间农艺性状(株高、穗位、倒折率、倒伏率、空秆率)、穗部性状(穗长、秃尖长、百粒质量)和收获时籽粒性状(籽粒杂质率、籽粒含水量、籽粒脱落率、果穗脱落率)的关联性进行分析，旨在明确该地区玉米收获时籽粒破损率与主要农艺性状的关系，为改良和选育适合本地区种植、籽粒破损率低的优良机收品种提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

2018年黄淮海夏玉米组区域试验机收组品种14个(含对照)：渭玉1838、万盛106、先玉1867、豫红301、登海527、德科501、中研985、京农科738、保玉703、晟玉188、九和玉1号、陕单650、存玉629、郑单958(CK)。

1.2 试验设计

共31个试验点，分布在河南、河北、山东、安徽、江苏、陕西、山西、湖北8个省份。其中小区试验点17个，试验采用随机区组设计，3次重复，小区面积 20 m2，行数 5 行，行距60 cm，行长6 m，适期收获；机收性状试验点14个，随机区组设计，2次重复，12行区，小区面积180 m2，贴茬播种，行距根据机械化操作确定(一般行距60 cm，行长25 m)，实收中间8行(面积120 m2)，机播、机收籽粒，播种后110 d收获。小区试验点和机收试验点种植密度均为7.5万株/hm2，各试点播种期同当地生产实际，田间管理同大田。

1.3 数据分析

利用Microsoft Excel 2007进行数据统计，DPS9.5进行灰色关联度[9]和相关分析。

2 结果与分析

2.1 参试品种的表现

14个参试品种的表型值见表1。14个参试品种的产量平均值为9516.0 kg/hm2，变异范围8979.0～9948.0 kg/hm2；籽粒杂质率平均值为2.82%，变异范围2.05%～3.47%；果穗脱落率平均值为0.24%；籽粒脱落率平均值为12.70%；籽粒含水量平均值为26.96%，变异范围24.70%～31.20%；籽粒破损率平均值为6.46%，变异范围4.78%～10.87%。株高、穗位平均值分别为258.93、88.07 cm；倒伏率、倒折率平均值分别为2.13%和1.19%；空秆率平均值为0.92%；穗长、秃尖长平均值分别为17.52、1.19 cm；百粒质量平均值为32.53 g。

各性状的变异系数差异较大，表现为倒折率>倒伏率>空秆率>果穗脱落率>秃尖长>籽粒破损率>籽粒脱落率>籽粒杂质率>穗位>百粒质量>株高>籽粒含水量>穗长>产量，倒伏率和倒折率变异系数较大，分别为92.36%、93.58%，籽粒含水量、穗长和产量变异系数较小，分别为5.74%、4.04%和3.26%，籽粒破损率居中，为26.60%。

表1 14个参试品种各性状的表型值及变异系数

续表1

2.2 收获时籽粒破损率与主要农艺性状的相关分析

从表2可知，株高、穗位、倒伏率、倒折率、空秆率、籽粒杂质率、籽粒脱落率、籽粒含水量与收获时籽粒破损率呈正相关，其中穗位、倒伏率、倒折率与收获时籽粒破损率显著相关，籽粒杂质率和籽粒含水量与籽粒破损率极显著相关，可见籽粒杂质率和籽粒含水量与收获时籽粒破损率关系密切，相互影响较大；穗长、秃尖长、百粒质量、果穗脱落率和产量与收获时籽粒破损率呈负相关，但未达到显著水平。籽粒破损率与穗长、空秆率、秃尖长呈中度相关，相关系数绝对值在0.30～0.40之间。籽粒破损率与株高、籽粒脱落率、产量、百粒质量和果穗脱落率呈现弱相关，相关系数绝对值小于0.20。

表2 籽粒破损率与各性状的相关系数

2.3 收获时籽粒破损率与主要农艺性状的灰色关联分析

从表3可以看出，各因素与收获时籽粒破损率相关程度从大到小依次为：籽粒杂质率、籽粒含水量、穗长、穗位、产量、株高、空秆率、籽粒脱落率、百粒质量、秃尖长、果穗脱落率、倒折率、倒伏率。籽粒杂质率和籽粒含水量与籽粒破损率关联度较大，说明这两个性状与籽粒破损率关系密切；倒伏率和倒折率与籽粒破损率关联度较低，说明该性状对籽粒破损率的影响较小。

表3 收获时籽粒破损率与各因素的关联度

3 讨论与结论

机械化收获籽粒时破损率受到品种特性和收获机械等多因素的影响。有研究表明，籽粒含水率与籽粒破碎率之间呈显著正相关，收获时籽粒含水量是影响籽粒破损率的重要因素之一[10]。本研究以13个机收玉米新品种为材料，通过对产量、田间农艺性状(株高、穗位、倒折率、倒伏率、空秆率)、穗部性状(穗长、秃尖长、百粒质量)、收获时籽粒性状(籽粒杂质率、籽粒含水量、籽粒脱落率、果穗脱落率)进行相关分析和灰色关联分析，结果表明：籽粒杂质率和籽粒含水量与籽粒破损率之间呈极显著正相关，籽粒含水量与籽粒破损率之间呈显著正相关，与前人研究结果一致，但籽粒杂质率和破损率相关性不尽相同[11，12]。

对2个具备相关性的性状进行分析，衡量两者的密切程度，并且能够判断性状间影响是正相关还是负相关，而灰色关联度分析是根据因素之间发展态势的相似或相异程度，来衡量其关联程度，揭示事物动态关联的特征与程度，可以减少因信息部分缺失带来的损失，但不能确定相关性的方向[13，14]。本文采用两种方法分析，以期找到可靠的、稳定的影响籽粒破损率的相关性状。相关分析和灰色关联度分析结果存在异同。比较两种方法得到的相关性位次可以发现，籽粒杂质率、籽粒含水量、空秆率位次均为第一、第二和第七位，2种方法的结果一致，说明籽粒杂质率和籽粒含水量与籽粒破损率关系密切，相互影响较大，而籽粒脱落率对籽粒破损率的影响居中；2种分析方法位次差异较大的是倒伏率、倒折率和产量与籽粒破损率，这可能与两种分析方法理论基础不同有关，相关分析法直接分析两个性状的相关数据得到相关系数，根据临界值判定相关性是否达到显著水平，而灰色关联分析通过模拟发展态势来研究相关性，找到最能解释整体变化趋势的关联系数。本研究中，品种倒伏、倒折影响产量，而产量与籽粒破损率在相关分析中呈负相关，在灰色关联度分析中，综合了这三者因素之间的相互影响，这也可能是倒伏率、倒折率和产量位次差别较大的主要原因。

通过对2018年黄淮海籽粒机收组玉米的籽粒破损率与产量相关性状、农艺性状和机收性状的相关和灰色关联分析，发现机收籽粒玉米的籽粒破损率与收获时籽粒杂质率和籽粒含水量相关性最大，与穗位、穗长、空秆率和籽粒脱落率相关性中等。因此，在机收品种选育时，应优先关注籽粒脱水率，兼顾穗位、穗长和籽粒脱落率等其它农艺性状，特别要关注哪些种质资源表现出果穗的生理成熟和脱水同步进行。