文山州10个杂交玉米组合主要农艺性状与产量的相关性和通径分析

王绍斌 钱双宏 蔡世昆 李正润 朱汉勇 唐丽敏 杨童舒

摘 要 研究玉米农艺性状的相互关系及其对产量构成的影响，可为育种中有效性状的选择改良提供科学依据，对杂交玉米新品种的选育具有重要推动作用。以文山州农业科学院自主选育的10个玉米杂交组合为对象，采用随机区组试验，调查各组合的生育期、植株性状、适应性、抗逆性及果穗性状等指标，对主要农艺性状与产量进行相关和通径分析。结果：相关分析表明，参试组合主要农艺性状的遗传多样性丰富，品种间存在较大差异;玉米籽粒产量与穗粗（r=0.697**）、单穗粒质量（r=0.736**）呈极显著正相关，与株高（r=0.555*）、百粒质量（r=0.600*）呈显著正相关;通径分析表明，单穗粒质量对籽粒产量的直接通径系数为0.698，表明单穗粒质量对产量的提高作用最大。试验结果表明，选育高产玉米杂交种时，应尽量选择单穗粒质量大和穗粗较粗的品种，并且要兼顾百粒重、穗行数、行粒数、生育期、出籽率和穗长等性状间的相互影响，综合考虑。

关键词 杂交玉米组合;农艺性状;产量;相关性分析;通径分析

中图分类号：S513 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.15.041

随着我国人口数量的增长，对粮食的需求量也越来越大，而粮食是国家安全的根基，与社会稳定紧密相关[1-2]，是全社会关注焦点。与农业发达国家相比，我国的玉米单产水平还相对偏低，因此在玉米单产提高方面尚有较大潜力[3-4]。文山州玉米主要种植在海拔800～1 800 m的坡地和山地，由于地理条件较差，土壤肥力较低，水土流失较多，频繁的自然灾害及玉米种植技术相对落后，文山州玉米单产远远低于我国玉米产量的平均水平[5]。随着农业种植结构的调整和耕地面积的减少，选育适宜文山种植的高产优质玉米新品种具有重要的现实意义，对促进文山州玉米产业发展和保障粮食安全具有重要作用。

近年来，关于主要农艺性状对玉米产量的影响已有大量研究报道，但因研究地点、气候、品种材料等不同，试验结论也不尽相同。如孟静娇等运用统计方法对保山市2016年玉米品种联合体区域试验结果进行综合分析，发现玉米穗长、穗粗、百粒质量、出籽率、倒伏率、株高、双穗率等农艺性状是玉米产量和品种优劣的重要影响因子和评价指标[6]。李洪等采用相关性分析、通径分析和主成分分析等方法对14份玉米杂交组合9个农艺性状进行比较和评价，结果表明玉米品种选育时，应选择穗部秃尖较短、果穗较粗且果穗行数较多的组合，同时重视千粒质量性状的选择，协调各性状之间的相互关系，可以很大程度上选出优异的杂交组合[7]。梁晓玲等运用相关分析和通径分析的方法分析玉米的主要农艺性状与产量的关系，发现玉米千粒质量能正向促进籽粒产量增加，提高玉米出籽率也能促进产量增加，而且应兼顾其他性状之间的相互关系，宜选择穗长较长、穗粗较粗的玉米新组合[8]。鲁珊等研究表明，要增加玉米产量，增加穗千粒质量，应适当选择穗长较长、行粒数较多、秃尖短及穗粗较粗的玉米杂交新组合[9]。吕莹莹等通过通径分析研究指出要提高玉米产量宜选择玉米穗较长、出籽率较高的品种[10]。钱双宏等通过试验结果的多元分析，得出要选育高产优质玉米品种，应根据育种目标选取主要性状，同时注意与其他性状间的关联[11]。研究玉米农艺性状的相互关系及其对产量构成的影响，能为育种中有效性状的选择改良提供科学依据。

本研究采用自育杂交玉米新组合进行品种比较试验，通过调查玉米杂交组合的生育期、植株性状、适应性、抗逆性及果穗性状，并进行主要农艺性状与籽粒产量的关联分析，综合评判杂交玉米组合的优越性，减少品种选择盲目性，旨在提高新品种选育的效率，同时为文山杂交玉米新品种的选育改良和推广应用提供参考，从而带动文山玉米产业的发展。

1  材料与方法

1.1  供试材料

试验材料为文山州农业科学院自主选育的10个玉米杂交组合：文测试10号（WCS-10）、文测试11号（WCS-11）、文测试12号（WCS-12）、文测试13号（WCS-13）、文测试14号（WCS-14）、文测试15号（WCS-15）、文测试16号（WCS-16）、文测试17号（WCS-17）、文测试18号（WCS-18）、文测试19号（WCS-19），對照品种为海禾2号。

1.2  试验设计

试验于2020年在文山州农业科学院粮作所的试验基地（位于追栗街镇松树坪村）进行。试验地海拔 1 290 m，地处104°39′E，23°30′N，为缓坡台地，排灌方便，土壤为红壤土，有机质含量为26.33 g·kg-1，碱解氮含量114.14 mg·kg-1，有效磷含量26.47 mg·kg-1，有效钾含量130.55 mg·kg-1，pH值为6.59。前茬为冬闲地。试验采取随机区组设计，3次重复，5行区，每小区面积20 m2，行长4 m，行间距0.8 m，等行株距种植，每行种植12塘，共24株。双株留苗，每667 m2保苗4 000株，四周设不少于4行的保护行。田间管理按当地大田生产进行，各项栽培管理措施一致。

1.3  调查项目

出苗后及时观察并记载苗情，定期察看田间苗长势。植株生长期间，适时调查记载各杂交组合的生育期、主要农艺性状及病虫害发生情况。收获时每小区取10个正常生长的果穗，风干后，测定穗长、穗粗、轴粗、秃尖长、穗行数、行粒数、百粒质量等指标，结果取平均值。收获时，每小区取中间 3 行，按照水分含量（14%）折算产量，各性状的调查参照《玉米种质资源描述规范和数据标准》[12]执行。

1.4  数据统计分析

采用Excel 2010软件进行试验数据处理，并利用DPS 7.50软件进行相关分析和通径分析[13]。

2  结果与分析

2.1  参试玉米组合的产量比较

由表1可知，所有参试组合中，WCS-10、WCS-11、WCS-12、WCS-13、WCS-14、WCS-15、WCS-16、WCS-18、WCS-19组合的667 m2产量均高于对照品种海禾2号（CK），其产量变幅在661.81～841.72 kg，增幅范围3.7%～31.8%;只有WCS-17的产量低于对照，667 m2产量较对照减少20.94 kg，减产3.3%;WCS-19的产量最高，为841.72 kg，极显著高于其他品种（组合）;WCS-14、WCS-13的667 m2產量为750.75、745.93 kg，极显著高于WCS-16、WCS-10、海禾2号（CK）和WCS-17，而WCS-14显著高于WCS-11;WCS-18显著高于WCS-16、WCS-10、海禾2号（CK）和WCS-17，与CK、WCS-17的产量差异达极显著;WCS-15、WCS-11显著高于CK，二者极显著高于WCS-17;WCS-16、WCS-10和WCS-12产量均高于对照，但达不到显著水平。

2.2  参试玉米组合主要农艺性状的变异性比较

由表2可知，供试材料各农艺性状的变异系数变幅在1.50%～233.95%，排在前三位的是倒折率（233.95%）、倒伏率（102.41%）和秃尖长（87.59%），说明这3项农艺性状在品种间变异较大，选择潜力较大，易通过改良得到改善，变异系数小的性状则相反;其余性状的变异系数均在11.00%以下，由大到小排序为百粒质量>穗行数>穗位高>籽粒产量>单穗粒质量>穗长>株高>行粒数>生育期>穗粗>单株有效穗>出籽率。

2.3  农艺性状与产量的相关分析

由表3可知，参加组合的主要农艺性状与籽粒产量的相关系数由小到大排列为秃尖长<倒折率<倒伏率<穗长<行粒数<出籽率<穗位高<生育期<穗行数<单株有效穗<株高<百粒质量<穗粗<单穗粒质量;玉米籽粒产量与穗粗（r=0.697**）、单穗粒质量（r=0.736**）呈极显著正相关;籽粒产量与株高（r=0.555*）、百粒质量（r=0.600*）都呈显著正相关;籽粒产量与穗长、生育期、单株有效穗、出籽率、穗行数、行粒数、穗位高都呈正相关，但达不到显著水平;籽粒产量与秃尖长、倒折率、倒伏率呈负相关，但达不到显著水平。比较各项农艺性状，发现玉米单穗粒质量与穗行数（r=0.592*）、穗粗（r=0.655*）呈显著正相关;单株有效穗与穗位高（r=0.623*）、行粒数（r=0.553*）、生育期（r=0.553*）呈显著正相关;出籽率与株高（r=-0.527*）、倒伏率（r=-0.698**）、倒折率（r= -0.671*）呈显著负相关;百粒质量与秃尖长（r= -0.606*）呈显著负相关，穗行数与穗粗（r=0.807**）呈极显著正相关，秃尖长与株高（r=-0.592*）呈显著负相关，倒折率与倒伏率（r=0.751**）呈极显著正相关。结果表明，选育玉米杂交组合时，应注重选择单穗粒质量大、穗粗较粗的品种，并且兼顾百粒质量、穗行数、生育期、行粒数、出籽率和穗长等性状间的相互关系。

2.4  参试组合农艺性状的通径分析

如表4所示，对因变量玉米产量（Y）正态分布检验可知：Shapiro-Wilk统计量为0.935，其显著水平P=0.461>0.05，表明玉米产量服从正态分布，满足进行逐步回归分析和通径分析的条件。玉米籽粒产量为因变量，以玉米生育期（X1）、株高（X2）、穗位高（X3）、倒伏率（X4）、倒折率（X5）、穗长（X6）、穗粗（X7）、秃尖长（X8）、穗行数（X9）、行粒数（X10）、百粒质量（X11）、出籽率（X12）、单株有效穗（X13）和单穗粒质量（X14）性状为自变量做逐步回归分析，得到线性回归方程：

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

各回归系数显著性检验结果表明（见表5），单穗粒质量和倒折率的回归系数达显著水平（P<0.05），剔除差异不显著的变量，从而得出最优回归方程：

Y=93.391-88.667X5+2.614X14  （2）

通径分析可知，玉米单穗粒质量（X14）与籽粒产量的相关系数为0.736，直接通径系数为0.698，决定系数为0.228，表明单穗粒质量直接促进玉米产量，由此表明玉米产量增加很大程度上依赖于单穗粒质量的增加，该结果与相关分析的结果相同。

3  小结与讨论

高产是玉米的主要育种目标之一。玉米产量是由多基因控制，受多种因素影响[14]，是育种家最为关注的焦点，因此找出影响产量的主导因子，将对玉米育种工作具有重要意义[15]。本研究对10个玉米杂交组合主要农艺性状进行分析，有利于了解各性状间的相互关系，有利于育种过程中对目标性状的选择。本试验结果显示：参试的10个玉米品种（组合）每667 m2产量范围在617.53～841.72 kg，较对照增产-3.3%～31.8%，其中6个杂交组合的产量显著高于对照（海禾2号）（P<0.01）。15个主要农艺性状变异系数在1.50%～233.95%，排在前三位的是倒折率（233.95%）、倒伏率（102.41%）和秃尖长（87.59%），说明这几项农艺性状在玉米品种间存在丰富的遗传多样性。

对15个农艺性状进行相关分析和通径分析，结果发现，玉米籽粒产量与穗粗（r=0.697**）、单穗粒质量（r=0.736**）呈极显著正相关，产量与株高（r=0.555*）、百粒质量（r=0.600*）呈显著正相关，说明单穗粒质量和穗粗对玉米籽粒产量的相关性较高，影响较大。在相关分析基础上，为明确各性状对产量的作用大小进行了通径分析，结果发现单穗粒质量对玉米籽粒产量的直接通径系数为0.698，表明籽粒产量增加很大程度上依赖于单穗粒质量的增加，该结果与梁晓玲等[8]、鲁珊等[9]、周长军等[16]的研究结果一致。各个性状间还存在着复杂的相关关系，直接或间接地影响玉米产量，如玉米单穗粒质量与穗行数、穗粗呈显著正相关;单株有效穗与穗位高、行粒数和生育期呈显著正相关;穗行数与穗粗呈极显著正相关;倒折率与倒伏率呈极显著正相关;出籽率与株高、倒伏率和倒折率都呈显著负相关;百粒质量和秃尖长呈显著负相关等。要选育高产玉米杂交种，应注重单穗粒质量大、穗粗较粗的品种，并要兼顾百粒质量、穗行数、生育期、行粒数、出籽率和穗长等性状间的相互影响，综合考虑。这些农艺性状大多数属于数量性状，除受自身基因型影响外，还受环境（气候、施肥水平、栽培措施、病虫害等）与基因互作效应的影响，因而研究结论不同[17]。此外，进行高产玉米品种选育时，应扩大试验品种类型和数量，并在不同生态环境、年度间和管理措施条件下研究主要农艺性状对产量构成的影响，以期为玉米的高产育种提供更全面的参考依据。

参考文献：

[1]   戴化勇，陈金波.新形势下粮食产销协作模式与机制研究[J].农业经济问题，2021（2）：135-144.

[2]   周天勇，田博.新形势下我国人口与粮食安全战略思考[J].中国经济评论，2021（7）：36-40.

[3]   赵久然，王荣焕.中国玉米生产发展历程，存在问题及对策[J].中国农业科技导报，2013，15（3）：1-6.

[4]   黎茵.种业创新与国家粮食安全——我国种业资源优势及“卡脖子”技术攻关[J].北京交通大学学报（社会科学版），2021，20（3）：108-114.

[5]   朱汉勇，陆玲，王应梅.文山州玉米生产发展的现状和未来[J].西南农业学报，2004（S1）：393-397.

[6]   孟静娇，李琰聪，赵毕昆，等.云南保山玉米品种联合体区域试验结果综合分析[J].南方农业学报，2017，48（10）：1776-1781.

[7]   李洪，王瑞军，王彧超，等.玉米杂交组合主要农艺性状与产量的多重分析[J].中国农学通报，2018，34（22）：31-36.

[8]   梁晓玲，阿布来提，冯国俊，等.玉米杂交种的产量比较及主要农艺性状的相关和通径分析[J].玉米科学，2001，9（1）：16-20.

[9]   魯珊，毛彩云，陆建章，等.玉米杂交种主要农艺性状的相关和通径分析[J].天津农业科学，2018，24（5）：55-57.

[10] 吕莹莹，张萌，沈丹丹，等.玉米区域试验品种产量与穗部性状的相关与通径分析[J].华北农学报，2017，32（S1）：160-165.

[11] 钱双宏，蔡世昆，王序英，等.18个玉米杂交组合主要农艺性状与产量的多元分析[J].天津农业科学，2019，25（11）：22-28.

[12] 石云素.玉米种质资源描述规范和数据标准[M].北京：中国农业出版社，2006.

[13] 唐启义.实用统计分析及其DPS数据处理系统[M].北京：科学出版社，2010.

[14] 郭晓霞，郭玲玲，王凤莲，等.籽粒性状对玉米产量和机收的影响研究进展[J].现代农业科技，2020（2）：4-5，7.

[15] 魏常敏，许卫猛，邢永锋，等.黄淮海糯玉米品种基因型与环境互作效应分析[J].南方农业学报， 2021，52（4）：888-896.

[16] 周长军.黑龙江省联合体试验玉米新品种综合性状评价及与环境互作的分析[J].黑龙江农业科学，2021（11）：1-7.

[17] 李彦丽，马亚怀，胡晓航.不同玉米品种主要农艺性状与产量的相关和通径分析[J].中国糖料，2020，42（4）：30-35.

（责任编辑：易  婧）