不同玉米新组合性状比较研究

肖国中, 石小江, 赵志坚, 张琼, 肖峰, 刘燕, 庞兆良, 彭春, 杨小明, 徐成, 王恒震, 曾健强, 张剑波, 蒋勇军, 唐玲玲, 秦伟

农学学报. 2023, 13(11): 12-16

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农学学报 ›› 2023, Vol. 13 ›› Issue (11) : 12-16. DOI: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2023-0135
农艺科学 生理生化

不同玉米新组合性状比较研究

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A Comparative Study on New Combination Traits in Different Maize Varieties

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摘要

为了筛选出适宜在湖南地区进行生产示范推广的玉米品种，以‘洛玉1号’为对照，对‘湘农玉36号’、‘湘农玉40号’、‘湘农玉42号、‘湘农玉两优1号’和‘湘农玉两优2号’等5个品种的生育期、田间抗性和产量性状进行调查分析，筛选出最优品种，为下一步区域试验打下基础。并通过对农艺性状与产量的相关性分析，得出了影响产量的显著因素。试验结果表明：各品种生育期均在107~110 d之间，其中‘湘农玉36号’病虫害发生率低，无明显倒伏，产量为9.9 t/hm2，较对照品种高51%，为参试品种最高，综合分析为最优品种，可以进行下一步区域试验。在农艺性状与产量的相关性分析中，影响产量的因素从强到弱排序为：穗长>百粒重>穗位高，其中穗长与产量呈极显著正相关，百粒重与产量呈显著正相关，而穗行数对产量有弱负相关影响，因此在玉米新品种选育的过程中应综合选择穗长长，百粒重高，穗行数少的品种。

Abstract

In order to screen out the maize varieties suitable for production, demonstration and promotion in Hunan area, the growth period, field resistance and yield traits of five varieties, including ‘Xiangnong Yu No. 36’, ‘Xiangnong Yu No. 40’, ‘Xiangnong Yu No. 42’, ‘Xiangnong Yu Liangyou No. 1’ and ‘Xiangnong Yu Liangyou No. 2’, were investigated and analyzed in this experiment. The optimal varieties were screened out, which laid the foundation for the next regional experiment. Through the correlation analysis of agronomic traits and yield, significant factors affecting yield were obtained. The test results showed that the growth period of all varieties was between 107-110 d. The incidence of diseases and pests in ‘Xiangnongyu No. 36’ was low, with no obvious lodging. The yield was 9.9 t/hm2, and 51% higher than that of the control variety, which was the highest among the tested varieties. It was considered as the optimal variety after comprehensive analysis, which could be used for the next regional test. In the correlation analysis between agronomic traits and yield, the factors affecting yield were sorted from strong to weak: panicle length> 100-grain weight> high-panicle position, among which panicle length was extremely positively correlated with yield, 100-grain weight was significantly positively correlated with yield, and panicle row number had a weak negative correlation with yield. Therefore, in the process of breeding new maize varieties, varieties with long panicle length, high 100-grain weight and low panicle row number should be comprehensively selected.

关键词

玉米 / 品种 / 筛选 / 产量 / 抗病性

Key words

corn / variety / screening / yield / disease resistance

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肖国中 , 石小江 , 赵志坚 , 张琼 , 肖峰 , 刘燕 , 庞兆良 , 彭春 , 杨小明 , 徐成 , 王恒震 , 曾健强 , 张剑波 , 蒋勇军 , 唐玲玲 , 秦伟. 不同玉米新组合性状比较研究. 农学学报. 2023, 13(11): 12-16 https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2023-0135
XIAO Guozhong , SHI Xiaojiang , ZHAO Zhijian , ZHANG Qiong , XIAO Feng , LIU Yan , PANG Zhaoliang , PENG Chun , YANG Xiaoming , XU Cheng , WANG Hengzhen , ZENG Jianqiang , ZHANG Jianbo , JIANG Yongjun , TANG Lingling , QIN Wei. A Comparative Study on New Combination Traits in Different Maize Varieties. Journal of Agriculture. 2023, 13(11): 12-16 https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2023-0135

0 引言

玉米是世界三大粮食作物之一，起源于美洲大陆，属于禾本科玉米作物[1]。16世纪中叶左右，玉米传入中国，17~18世纪开始普及[2]。目前，玉米已成为世界上产量较高、潜力较大的作物，在粮食安全方面也发挥着重要作用。通过对玉米新品种的产量、田间抗性、生育期等性状进行比较，筛选最优品种，有利于指导农业生产和保证国家粮食安全。
现如今，世界上的主要玉米生产国都将玉米的高产稳产当做首要目标[3]。据有关部门统计，近年来中国玉米单产增长迅速，约为6 t/hm2，而美国的单产在20世纪80年代已达到7 t/hm2左右[4]。因此，在未来耕地越来越少的情况下，通过品种改良选育高产品种来提高玉米单产将成为提高粮食总产量的主要途径之一[5]。国内外学者对此也进行了一系列的探索与研究。刘小丹等[6]在‘吉单464’高产品种的研究选育中发现‘吉单464’高产品种在各种试验中均表现出早熟性强、产量高、适应性和品质好、种子产量高、抗逆性好等优点。但该品种仍有较大缺点：植株偏高，易发生大叶斑病。周旭梅等[7]对‘丹玉326’高产优质多抗玉米新品种的研究选育中发现‘丹玉326’高产优质多抗玉米新品种具有高产稳产、优质、多抗、密植抗性等特点。可作为粮饲兼用品种，适宜在活跃积温2800℃以上的东北中晚熟春玉米区种植。张举军等[8]以景泰县当地品种‘先玉335’为对照，从引进的7个玉米品种中筛选出了‘五谷738’品种最适宜当地生产种植，产量高、抗倒伏能力强，可替代‘先玉335’在景泰县试产。国外Kausar[9]在对干旱条件下玉米高产品种的选育中发现，‘Narc2009’和‘巴基斯坦13号’表现最好，产量高，抗旱性强，适合在当地生产。Hussain[10]在巴基斯坦的农业研究所对众多品种进行筛选，得出‘ev-5098’和‘sahiwal-2002’2个品种在德拉伊斯梅尔汗地区有更高的产量性状，适宜在当地推广生产。玉米产量性状是由多个基因控制的数量性状，它是多种农艺性状相互作用、共同影响的结果[11-12]。各性状之间相互关联、相互制约，一个性状的改变会导致其他性状的改变[13]。探讨玉米不同性状对产量的直接影响，对提高玉米产量、培育玉米新品种具有重要意义[14]。农艺性状对玉米产量的影响是近年的研究热点。在农艺性状与产量的相关性上，学者们做了大量的研究。郭莉等[15]对夏播粮饲通用型青贮玉米农艺性状与产量的相关性分析中得出茎粗、果穗重、穗位高等对产量有着极显著且正相关的关系。郝茹雪等[16]对不同春玉米产量与农艺性状的相关性研究中得出产量对穗粒数、千粒重与产量等都达到极显著水平，这与国外Bello[17]的研究结果相近。国外Aman[18]的研究表明株高、穗位高、行粒数有极显著且正相关的关系。Agrama[19]的研究中指出穗粒数是玉米选育中对产量影响最大的因素。
杂交种的不断更新促进了杂种优势的利用，加快了玉米遗传改良的进程，不仅大大提高了产量，而且促进了种业的兴起和繁荣[20]。玉米产量在遗传改良方面仍有很大的提高空间。如何通过遗传改良不断提高中国玉米产量是一个非常有价值的研究课题。而通过农艺性状与产量的相关性分析，能给遗产改良的研究提供一个研究方向。本研究通过对玉米新品种的产量、田间抗性、生育期等农艺性状进行比较，筛选最优品种，拟指导本地农业生产和保证国家粮食安全。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本次试验主要是对‘湘农玉36号’、‘湘农玉40号’、‘湘农玉42号’、‘湘农玉两优1号’、‘湘农玉两优2号’5个品种的相关性状进行考察，以‘洛玉1号’为对照品种进行试验。

1.2 试验设计

本次试验在邵阳市罗市镇台上村展开，试验使用完全随机排列，共3次重复，各品种小区面积22 m2，种植密度为60000株/hm2。

1.3 农艺性状调察

生育期调查：记载品种的播种期、出苗期、抽雄期、吐丝期、收获期。
株高：吐丝后10~30 d，连续取小区内正常的植株10株，测量由地表到雄穗顶端的高度，求其平均值，用cm表示，保留整数。
穗位高：测量株高的同时测量地表最上部果穗着生节的高度，求其平均值，用cm表示，保留整数。
穗长：在成熟期，连续选择10株正常植株，测定穗茎节至穗顶的长度，得到平均值，用cm表示，保留整数。
秃顶长：测量玉米果穗顶部未结籽粒部分的长度，求平均值，以cm表示。
穗行数：数果穗行数，最后求平均数。
行粒数：取果穗长度居中的一行籽粒粒数，最后再求出平均值。
穗粗：游标卡尺测量果穗中间的宽度，以cm表示。
百粒重：随机取出100粒饱满籽粒并称重。
产量：用田间密度和单个果穗籽粒重计算出该品种产量。

1.4 田间抗性调查

病害发生期调查发病率。所采用的病情分级标准如下。
1级抗(R)：发病率0%~9.9%；
2级中抗(mR)：发病率10%~19.9%；
3级中感(MS)：发病率20%~39.9%；
4级感(S)：发病率>40%。
玉米纹枯病：调查重点部位为果穗以下茎节，记载病情级别；
大小斑病：玉米进入乳熟期时，开始调查，调查重点部位为玉米果穗的上方叶片和下方3叶，根据病害症状描述，逐份材料进行调查并记载病情级别。
玉米穗腐病：在玉米成熟期后进行调查，每个品种选取10个果穗剥去苞叶，逐个调查记载果穗发病级别，计算平均发病级别。
抗虫性的鉴定：于玉米吐丝期初期开始，每5 d调查一次雌穗上的玉米螟幼虫数量，共调查3次。
抗倒伏性的鉴定：在整个生长发育过程中，进行植株倒伏情况的调查。

1.5 统计分析方法

本实验所得数据采用Excel和SPSS数据分析软件[21]进行分析处理。

2 结果分析

2.1 主要农艺性状与产量性状分析

由表1可知，‘湘农玉36号’穗最粗，为46.3 mm，百粒重最大，为28.8 g。
表1 各品种主要农艺性状与产量性状
品种 株高/cm 穗位高/cm 穗长/cm 秃顶长/cm 穗行数/行 行粒数/粒 穗粗/mm 百粒重/g
湘农玉36号 233.4 91.0 20.1 0.4 15.4 37.3 46.3 28.8
湘农玉40号 257.2 108.4 20.1 1.9 14.0 45.7 41.5 24.2
湘农玉42号 239.6 90.0 15.4 0.9 16.0 34.9 43.0 21.8
湘农玉两优1号 247.8 96.4 18.4 1.3 14.4 35.1 43.2 28.7
湘农玉两优2号 223.0 97.8 18.7 0.5 14.0 40.1 42.8 24.5
洛玉1号 194.0 69.8 15.3 0.3 14.7 35.3 41.4 21.1

2.2 生育期与病虫害分析

由表2可知，各品种生育期为107~110 d，播种、出苗时间都一致，其余生育期阶段的生长时间都各不相同，‘湘农玉36号’、‘湘农玉40号’和‘湘农玉两优2号’的抽雄、吐丝都早于对照组‘洛玉一号’。
表2 玉米生育期数据
品种 播种期/（月/日） 出苗期/（月/日） 抽雄期/（月/日） 吐丝期/（月/日） 采收期/（月/日） 生育期/d
湘农玉36号 4月6日 4月15日 6月22日 6月26日 7月23日 109
湘农玉40号 4月6日 4月15日 6月21日 6月25日 7月23日 109
湘农玉41号 4月6日 4月15日 6月23日 6月27日 7月24日 110
湘农玉42号 4月6日 4月15日 6月23日 6月27日 7月22日 108
湘农玉两优1号 4月6日 4月15日 6月24日 6月28日 7月21日 107
湘农玉两优2号 4月6日 4月15日 6月21日 6月26日 7月24日 110
洛玉1号 4月6日 4月15日 6月23日 6月27日 7月23日 109
由表3可知‘湘农玉36号’、‘湘农玉40号’、‘湘农玉两优1号’都有较好抗病性，无明显虫害、无倒伏情况。综合看来‘湘农玉36号’是所有参试品种中抗病性最佳，品种表现最好的品种。
表3 各品种田间抗性水平
品种 大斑病/级 小斑病/级 穗腐病/级 纹枯病/级 茎腐病/级 虫害率/% 倒伏率/%
湘农玉36号 2 1 2 1 1 1 0
湘农玉40号 2 2 2 1 2 2 0
湘农玉42号 3 2 3 2 2 4 1
湘农玉两优1号 2 2 1 2 2 1 0
湘农玉两优2号 3 2 2 2 2 2 0
洛玉1号 3 2 2 1 2 2 0

2.3 产量分析

由表4可知，各参试品种的穗长、穗粗、百粒重都高于对照组‘洛玉1号’。而‘湘农玉36号’小区产量是所有品种中最高的。
表4 各品种产量性状
品种 穗长/cm 秃顶长/cm 穗行数/行 行粒数/粒 穗粗/mm 百粒重/g 小区产量/kg
湘农玉36号 20.1 0.4 15.4 37.3 46.3 28.8 22.1
湘农玉40号 20.1 1.9 14.0 45.7 41.5 24.2 20.7
湘农玉42号 15.4 0.9 16.0 34.9 43.0 21.8 16.2
湘农玉两优1号 18.4 1.3 14.4 35.1 43.2 28.7 19.4
湘农玉两优2号 18.7 0.5 14.0 40.1 42.8 24.5 18.3
洛玉1号 15.3 0.3 14.7 35.3 41.4 21.1 14.6
由表5各品种的产量比较可知，各品种产量都高于对照品种。‘湘农玉42号’品种产量仅比对照品种产量高11%，且两者之间差异不显著。‘湘农玉36号’、‘湘农玉40号’、‘湘农玉两优1号’、‘湘农玉两优2号’的产量都与对照品种有着显著差异。其中‘湘农玉两优2号’品种产量最高，高出对照品种产量51%，产量为9.9 t/hm2。
表5 各品种产量比较
品种 小区产量/kg 折合产量/(t/hm²) 比CK±/% 差异比较(0.05) 位次
产量Ⅰ 产量Ⅱ 产量Ⅲ 平均
湘农玉36号 20.3 19.4 21.0 20.2 9.9 51% a 1
湘农玉40号 20.5 21.1 20.3 20.6 9.3 42% a 2
湘农玉两优1号 18.5 19.9 19.5 19.3 8.7 33% a 3
湘农玉两优2号 18.3 18.9 17.6 18.3 8.3 26% ab 4
湘农玉42号 16.6 15.4 16.8 16.3 7.3 11% bc 5
洛玉1号(CK) 15.4 11.1 17.7 14.7 6.6 0.0 c 6

2.4 相关性分析

从表6的相关性分析中可以看出穗长、百粒重、穗位高3个因素对产量影响呈正相关，分别为0.951、0.821、0.71。
表6 农艺性状对产量的相关性分析
项目 株高 穗位高 穗长 秃尖长 穗行数 行粒数 穗粗 百粒重 产量
株高 1
穗位高 0.884* 1
穗长 0.567 0.737 1
秃尖长 0.830* 0.747 0.374 1
穗行数 -0.06 -0.393 -0.467 -0.354 1
行粒数 0.441 0.711 0.661 0.584 -0.619 1
穗粗 0.165 0.064 0.413 -0.367 0.48 -0.281 1
百粒重 0.471 0.425 0.735 0.127 -0.125 -0.001 0.712 1
产量 0.668 0.71 0.951** 0.366 -0.192 0.494 0.605 0.821* 1
注：*在P<0.05（双尾），相关性显著，**在P<0.01级别（双尾），相关性极显著。

3 讨论与结论

3.1 讨论

（1）在相关性分析方面，本次试验中农艺性状与产量相关性分析中由大到小排序为穗长、百粒重、穗位高。穗长对产量的相关性在0.01级别上相关性显著，说明穗长显著影响着产量的提升，是限制玉米产量的重要农艺性状；百粒重对产量的影响在0.05级别上相关性显著，而穗行数与产量呈弱的负相关。因此可以在选育品种时综合选择穗长长，百粒重高，穗行数少的品种。这与前人的研究类似[22]。但这与郭莉等[15]、郝茹雪等[16]的研究结果存在差异，这可能是研究材料、试验地点、时间等因素造成的。
（2）从本次试验中可以看出以‘洛玉1号’为对照，‘湘农玉36号’、‘湘农玉40号’、‘湘农玉42号’、‘湘农玉两优1号’、‘湘农玉两优2号’5个品种里，‘湘农玉36号’不论是在产量还是在抗病性上都远远优于其他4个品种，而‘湘农玉两优1号’的表现就不尽人意，没有太多研究与推广价值。
（3）本次试验得出‘湘农玉36号’是参试品种里最优秀的品种，可以参加下一步的区域试验和生产推广试验。且在农艺性状对产量的相关性分析中，得出了穗长和百粒重对产量都有着显著的影响，穗行数在一定的范围里对产量有一定的负效应，所以在以后的品种选育中，应该综合考虑穗长、百粒重与穗行数的关系，找到一个平衡，以选育出产量更高，品质更好的优质品种。

3.2 结论

‘湘农玉36号’病虫害发生率低，无明显倒伏，穗最粗，为46.3 mm，百粒重最大，为28.8 g，产量为9.9 t/hm2，较对照品种高51%，为参试品种最高，综合分析为最优品种，可以参加下一步的区域试验和生产推广试验。

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为了揭示玉米产量性状对产量影响的相对重要性， 同时分析产量性状间的相互关系， 为高产育种提供理论依据， 通过采用相关分析和通径分析的方法， 研究 13个玉米新组合的穗长、 穗行数、 秃尖、 单穗粒重、 百粒重、 和产量的关系。结果表明： 对产量影响最大的因数是穗行数(0.293)和单穗粒重(0.304)，均达显著水平。可见， 提高穗行数和单穗粒重， 同时降低秃尖并兼顾其他农艺性状是提高玉米产量的有效途径。
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基金

湖南省旱粮产业技术体系湘中试验站。
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