玉米品种区域试验产量及性状主成分分析*

唐丽敏，钱双宏，李正润，蔡世昆，朱汉勇，王绍斌

（文山州农业科学院，云南 文山 663000）

玉米是种植范围最广的禾本科作物，用途广泛，已成为我国最重要的粮经饲兼用作物，也是文山州主要粮食作物之一[1]。目前文山优质玉米品种覆盖率没有超过70%，亩产量仅为300 kg左右，低于全省平均水平，远远低于全国平均水平。高温高湿导致文山玉米灰斑病多发，抗病品种选育及推广迫在眉睫。联合体区域试验容量大，审定渠道宽，为小区域适宜品种特别审定开通绿色通道，推进了种业发展[2]。

近年来，采用不同的分析方法或多种统计方法相结合来分析和评判区域试验结果的准确性、可靠性和合理性。赵玉环等运用了模糊综合评价法对新品种进行了定量的评价，鉴定出4个综合评价较高的新品种[3]。范志霞等利用联合方差和聚类分析将参试的10个品种分成了4个大类，同时分析了品种稳定性[4]。陈洪梅等运用灰色综合评判法分析云南省玉米区域试验 (南部组 ) 的试验精确度，结果显示出该组区试整体水平较高，试验误差控制得较好，有3个品种的灰色评判为1级[5]。邵根成、郑跃进等应用灰色多维关联度分析确定了各参试品种的综合评判值，从而来提高玉米新品种的鉴定效率[6～7]。贾新文等运用方差分析和灰色关联度分析区域试验结果，发现与方差分析相比灰色关联度综合评判考察的性状更多，标准更加严格，对农业生产更有利[8]。刘建新等发现主成分分析法是一种新渠道，能较好的鉴定与筛选玉米区域试验的品种，并取得较可靠的分析结果[9]。孟静娇等联合运用统计方法对玉米区域试验结果进行综合分析。云南省保山市2016年玉米品种联合体区域试验结果发现，以产量为主的同时，玉米的穗长、穗粗、百粒重、出籽率等果穗性状，灰斑病、倒伏率等抗性及株高、双穗率等农艺性状均是玉米产量和品种优劣的主要影响因子和重要评价指标[10]。

通过方差分析和主成分分析综合分析文山试点2019年禾朴农业玉米品种联合体区域试验结果，对玉米新品种(组合)的丰产性、稳产性、适应性、抗病性等农艺性状综合评判，为玉米品种的选育改良和推广应用提供参考，带动文山玉米产业的发展。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验地点设在文山市追栗街镇松树坪村，海拔1 290 m，缓坡台地，红壤土，前茬为冬闲。

1.2 试验材料

参试品种源于2019年禾朴农业玉米品种联合体区域试验品种（组合），包括海禾2号（CK）、文单007、禾朴107、禾朴596、布单339、宣玉1536、宣玉1511、慧玉2号、慧玉6511和点谷6号。

1.3 试验设计

采取随机区组设计，3次重复，小区面积20 m2，长5 m，宽4 m，每小区设5行，等行距种植，每行种植12塘，双株留苗为24株，每公顷保苗密度6万株，四周设不少于4行保护行。田间管理按当地大田生产水平进行，各项栽培管理措施一致。

1.4 测定项目与方法

出苗后及时观察并记载苗情，定期查看田间幼苗长势。植株生长期间，适时调查记载各生育时期及农艺性状（株型、株高、穗位高等）和病虫害（灰斑病、大斑病、穗腐病、纹枯病等）发生情况。实收中间3行（面积12 m2）及时测定鲜果穗重，记录实收果穗数和株数，取样10穗后期室内考种（测定穗长、穗行数、行粒数、穗粗、秃尖长、百粒重、出籽率、单株产量等）。将果穗样本风干脱粒后，以14%标准水分的籽粒干重折算出小区产量及每公顷产量。具体调查记载时间、项目、标准和方法依照区域试验方案严格进行。

1.5 统计分析

采用Excel 2010进行数据处理，利用SPSS20.0进行方差分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 抗逆性分析（表1）

表1 各参试品种抗逆性比较表

除点谷6号与海禾2号（CK）外，其余品种抗倒伏性均为优良。除海禾2号（CK）外，其他参试品种对小斑病、穗腐病、茎腐病、丝黑穗病及螟虫为害等均达到高抗水平。布单339、宣玉1536、慧玉2号和文单007综合抗病性均达到1级，禾朴596、慧玉6511、点谷6号也达到抗病水平，海禾2号（CK）和宣玉1511抗病性一般。

2.2 各品种产量比较（表2）

除文单007外，各参试品种产量均显著或极显著高于海禾2号（CK），每公顷产量10 272.71～14 025.26 kg。产量由高至低依次为布单339＞禾朴596＞宣玉1536＞点谷6号＞慧玉2号＞慧玉6511＞宣玉1511＞文单007＞海禾2号（CK），各处理比海禾2号（CK）分别增产5.36%～36.53%。

方差分析结果显示，品种间产量差异极显著，区组间差异显著。各品种平均数多重比较，布单339产量极显著高于除禾朴596以外的其他品种；禾朴596产量极显著高于慧玉6511、宣玉1511、文单007和海禾2号（CK），显著高于宣玉1536、点谷6号和慧玉2号。而文单007和海禾2号（CK）产量最低，极显著低于其他品种。

2.3 各品种农艺性状比较（表3）

表3 各参试品种农艺性状比较表

各性状变异系数0.73%～222.2%，其中变异系数＞60%的性状有倒伏率、秃尖长、穗腐病和灰斑病；其余性状变异系数均未超过10%。变异程度较大的性状在不同生态区域、气候环境和栽培条件下受坏境变化的影响较大，可以通过改进品种和栽培措施而进行改良；变异系数较小的性状如百粒重、穗行数、单穗粒重、穗位高、穗长和株高等，也可以通过改变基因连锁关系进行遗传改良。这些改良指标是影响玉米品种果穗品质、产量、抗倒伏性及抗病虫性的关键性因素，是玉米品种在相似生态区域内种植改良后续工作中应注意的重点。

2.4 主成分分析

主成分分析法是在很少损失或不损失原有信息内容的前提条件下，把原来个数特别多并且相关性较大的指标进行适当的数学处理，转变为新的个数少而且相互独立或不相关的综合性指标，从中选取影响较大的几个指标，逐步进行分析的方法。

2.4.1 KMO 和 Bartlett 的检验（表4）

表4 KMO 和 Bartlett 的检验

Bartlett球形度检验结果显示，显著水平小于0.05，说明该数据可以进行主成分分析。

2.4.2 主成分累计贡献率比较（表5）

表5 各品种农艺性状相关矩阵特征值、贡献率比较表

根据主成分对应的特征值大于 1 且主成分累计贡献率≥ 85%的原则，提取前3个主成分，其方差贡献率分别为46.229%、36.945%和10.473%，累计贡献率达93.647%，因此说明这3个主成分包含了玉米农艺性状大部分信息。

2.4.3 各性状主成分分析结果（表6）

表6 参试玉米品种各性状主成分分析结果

根据特向量≥0.1的原则，主成分分析结果显示，第1主成分贡献率为 46.229%，第1主成分中，通过对各个主成分的特征向量和载荷因子分析，决定第1主成分大小的主要是出籽率、生育期、行粒数、穗粗、穗长、百粒重、穗行数、灰斑病和穗腐病因子，载荷因子分别为0.981、0.959、0.796、0.796、0.787、0.762、0.761、0.754、0.754，综合反映品种的经济性状、抗逆性和适应性，因而第1主成分可以作为高产玉米各性状的综合指标。

第2主成分贡献率为36.945%，其中特征向量值最大的是株高、单穗粒重和穗位高，载荷因子分别为0.968、0.922、0.920，其次是行粒数、穗粗、穗长、百粒重和穗行数，直接影响单穗粒重的大小而间接影响整体产量，都属于间接产量的组成因子，由此第2主成分主要指向玉米品种的经济性状。

第3主成分的方差贡献率为10.473%，倒伏率的特征向量值最大，载荷因子为0.850，反映的是抗倒性，指向玉米品种的抗逆性。

由此可知，出籽率、生育期、行粒数、穗粗、穗长、穗行数、百粒重、株高、穗位高、灰斑病、穗腐病和倒伏率依次是参试品种综合评价及产量影响最大的主要性状指标。

3 讨论与结论

（1）高产仍是当今育种的核心目标，一个品种优劣的重要指标仍然是以作物高产与否来衡量[5]，但随全球气候变化及人民生活习惯的改变，对玉米抗逆性、品质和产量的要求越来越高。因此品种区域试验结果在以经济性状分析为主的同时还需要结合适应性、抗倒伏及抗病虫性等综合性评价才更为合理。此次研究深入的分析2019年禾朴玉米品种联合体区域试验结果，通过产量及性状主成分分析更加真实可靠地评价各参试品种，为文山及类似生态区玉米主要农艺性状的选择及品种选育提供科学参考。

（2）试验结合经济性状、适应性、抗倒伏性及抗病虫性来评价玉米品种的优劣，其中经济性状是最主要的影响因素，通过主成分分析发现出籽率、行粒数、穗粗、穗长、穗行数、百粒重直接影响玉米产量，这与韩学坤等研究的提高玉米产量主要因素的结果没有太大差异[11]；同时结果还表明，株高、生育期和倒伏率与产量的高低有相互联系，这与之前的研究结果大体相似[12～14]。文山州玉米灰斑病多发，对抗倒伏性及抗病虫性分析也发现灰斑病和锈病对玉米产量和品种综合评判的影响最大，然后才是大斑病和穗腐病，与陈洪梅等的研究结果较为相似[5]。

田间调查

（3）运用方差分析和主成分分析对试验结果综合评价更为合理，品种评判更加可靠。研究发现，影响玉米产量和品种优劣的重要指标是果穗性状（行粒数、百粒重、出籽率）、抗性（灰斑病、倒伏率）和形态性状（穗位高、株高）。各参试品种中布单339、禾朴596和宣玉1536综合性状最好，可在文山及其他相似区域内扩大示范种植；点谷6号表现出倒伏，建议改良后可继续试验观察；宣玉1511秃尖较长有提高产量的潜力，建议改良后继续试种观察；慧玉6511中抗锈病，建议对锈病重点改良；文单007与对照海禾2号试验中丰产性、抗性较其他参试品种差，不适宜在文山种植和推广。