黑龙江省部分玉米杂交种的综合评价

doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2021.04.007

黑龙江省部分玉米杂交种的综合评价

冯艳飞^,, 杨威, 任国鑫, 邓杰, 李文龙, 高树仁^,

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,163319,黑龙江大庆

Comprehensive Evaluation of Some Maize Hybrids in Heilongjiang Province

Feng Yanfei^,, Yang Wei, Ren Guoxin, Deng Jie, Li Wenlong, Gao Shuren^,

College of Agriculture, Heilongjiang Bayi Agricultural University/Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Modern Agricultural Cultivation Technology and Crop Germplasm Improvement, Daqing 163319, Heilongjiang, China

通讯作者: 高树仁,研究方向为玉米遗传育种,E-mail：gaoshr107@126.com

收稿日期: 2021-01-23 修回日期: 2021-05-13 网络出版日期: 2021-06-30

基金资助:

黑龙江省农垦总局重点科研计划项目(HKKY190102-02)
黑龙江省外国专家项目“利用玉米单倍体技术进行种质资源创新”(G2020016)

Received: 2021-01-23 Revised: 2021-05-13 Online: 2021-06-30

作者简介 About authors

冯艳飞,研究方向为玉米遗传育种,E-mail：F2022973046@163.com

摘要

玉米杂交种的综合评价是新品种选育、审定和推广的重要依据。以黑龙江省种植的部分玉米杂交种为试验材料,测定其产量（14%含水量）、籽粒含水量、容重、秃尖长、出籽率、轴粗/穗粗、百粒重和穗长8个性状,采用灰色关联度法对28个供试玉米杂交种的8个性状进行综合评价。结果表明,德美亚3号、先玉696和先玉335加权关联度排在前3位,综合表现好。

关键词： 玉米; 灰色关联度; 综合评价

Abstract

Comprehensive evaluation of maize hybrids are an important basis for the breeding, certification, and popularization of new varieties. In this experiment, some maize hybrids planted in Heilongjiang province were used as experimental materials. Eight characteristics were measured such as yield (14% water content), grain water content, unit weight, bald tip length, cone rate of seed, axle diameter/ear diameter, 100-grain weight, and ear length using the grey correlation method to evaluate the tested 28 maize hybrids. The results showed that the first three of the weighted correlation degree of maize hybrids were Demeiya 3, Xianyu 696 and Xianyu 335, which had the excellent comprehensive performance.

Keywords： Maize; Grey relational grade; Comprehensive evaluation

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本文引用格式

冯艳飞, 杨威, 任国鑫, 邓杰, 李文龙, 高树仁. 黑龙江省部分玉米杂交种的综合评价. 作物杂志, 2021, 37(4): 46-50 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2021.04.007

Feng Yanfei, Yang Wei, Ren Guoxin, Deng Jie, Li Wenlong, Gao Shuren. Comprehensive Evaluation of Some Maize Hybrids in Heilongjiang Province. Crops, 2021, 37(4): 46-50 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2021.04.007

玉米是我国种植面积最大的旱田作物,2020年种植面积达4133万hm²（6.2亿亩）,产量约2600亿kg,仅次于水稻。黑龙江省玉米种植面积超过600万hm²（9000万亩）,居于全国榜首^[1]。玉米作为重要的粮食、饲料及工业原料,在黑龙江省农业生产中占有举足轻重的地位^[2]。

传统上对玉米品种的综合评价主要采用产量比较试验^[3],除各试验点对产量结果进行方差分析外,供试品种排序和品种的综合评价均未进行深入统计分析^[4]。一般增产潜力大的杂交玉米组合往往稳产性相对较差,单独以产量为标准进行品种评价是有局限性的,所以还要对杂交种多个性状指标进行综合分析和评价才更具有可靠性和客观性^[5]。

灰色关联度分析法是根据因素之间发展趋势的相似或相异程度,亦即“灰色关联度”,来衡量因素间关联程度的一种方法^[6]。由于灰色关联度分析法简单好用,已被广泛应用于植物品种评价及农艺性状相关研究^[7]。赵倩等^[8]应用灰色关联度分析法对参加2003-2004年山东省高肥乙组区域试验的11个小麦新品种（系）的13个主要性状进行了综合评价,表明依据品种（系）的灰色关联度顺序所进行的综合评价与品种（系）的实际表现一致。卓德众等^[9]应用灰色关联度分析法对河南省濮阳农业科学研究所1995年玉米产量比较试验的调查结果进行综合定量分析,较全面地分析评价了各个组合的综合表现及各性状的作用与关系,提高了试验的全面性、系统性和可行性,为鉴定和培育玉米新品种提供了科学依据。

近年来,玉米机械化生产和商品品质日益受到重视,对玉米杂交种的评价也发生了相应变化,郭晓霞等^[10]研究发现,轴细、穗短粗、籽粒含水率低和脱水速度快的玉米种质更适宜机械化收获。本试验对28个玉米杂交种的籽粒产量、籽粒含水量、容重、秃尖长、出籽率、轴粗/穗粗、百粒重和穗长8个重要农艺性状进行测定,利用灰色关联度法综合评价杂交种的优劣,旨在为玉米杂交种的选育、比较试验和推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试玉米杂交种共28个,分别是中单103、中试6323、龙214、ZH08、ZH04、ZH02、ZH01、龙单81、龙313、龙410、农265、黑283、黑285、农266、黑3104、克334、克436、克044、农1412、先玉335、誉成1号、先玉696、鑫鑫1号、垦单10、德美亚3号、克玉15、德美亚1号和龙辐玉5号,均由黑龙江八一农垦大学玉米育种课题组提供。

1.2 试验方法

1.2.1 试验地基本情况试验于2019年在黑龙江八一农垦大学试验实习基地（大庆绿丰园）进行,该地平均海拔146m,属于典型的北温带亚干旱季风气候,年降水量400~500mm。前茬作物为玉米,常规垄作种植。土壤为盐化草甸土,pH 8.1左右。

1.2.2 试验设计及取样采用随机区组设计,小区面积13m²,4行区,3次重复,行长5m,行距0.65m,株距0.25m,每行20穴,每穴保苗1株。播种时将玉米专用复合肥作为底肥一次性施入,施肥量450kg/hm²,在玉米拔节期中耕培垄时追施尿素225kg/hm²,其他田间管理均同当地大田生产。成熟后统一收获,每个小区随机选取10个果穗,称重并折算成14%含水量的产量;测定10个果穗的农艺性状,取3次重复平均值进行分析。

1.3 灰色关联度法分析

1.3.1 无量纲化处理首先将产量、籽粒含水量、容重、秃尖长、出籽率、轴粗/穗粗、百粒重和穗长分别标为X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₆、X₇和X₈。

对新品种的各性状值进行无量纲化处理,采用初值化方法,即X_i数值分别去除X₀（X₀为理想品种,理想品种的各个农艺性状是由各供试材料的最优农艺性状组成）,计算公式：X′_i(k)=[X_i(k)/X₀]。式中,X_i(k)为试验数据,X₀为同一性状的理想品种数值,X′_i(k)为试验数据无量纲化处理后的结果^[11]。

1.3.2 求取绝对差值求出X(0)与X(i)各对应点的绝对差值,计算公式为Δi(k)=|X0(k)-Xi(k)|（k=1,2,...27;i=1,2,...9）^[12]。

1.3.3 求取关联系数计算公式：ψi(k)=[ $\frac{\min}{i} \frac{\min}{k}$ |X₀(k)-X_i(k)|+λ $\frac{\max}{i} \frac{\max}{k}$ |X₀(k)-X_i(k)]/[|X₀(k)-X_i(k)+λ $\frac{\max}{i} \frac{\max}{k}$ |X₀(k)-X_i(k)]。式中：ψi(k)为X₀与X_i在第k点的关联系数,λ为分辨系数,取λ=0.5。 $\frac{\min}{i} \frac{\min}{k}$ |X₀(k)-X_i(k)|, $\frac{\max}{i} \frac{\max}{k}$ |X₀(k)-X_i(k)|分别为两极最小绝对差值和最大差值,根据公式可求得供试品种的灰色关联系数^[13]。

1.3.4 确定各个农艺性状权重由于各性状对杂交玉米组合的重要性不同,根据多年的育种经验给予不同权重,见表1。

表1 各农艺性状所占权重

Table 1 The statistic weight of the agronomic traits

项目Item	X₁	X₂	X₃	X₄	X₅	X₆	X₇	X₈
权重系数 Weight coefficient (W_k)	0.30	0.15	0.15	0.10	0.10	0.10	0.05	0.05

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1.3.5 求取加权关联度^[12] 用公式G_i= $\sum_{i=0}^{n} W_{k}$ ψi(k)计算供试杂交种的灰色综合评判值。

2 结果与分析

2.1 农艺性状的F值

供试杂交种农艺性状的方差分析见表2,28个杂交种间各农艺性状均达到极显著水平。

表2 杂交种间各农艺性状的F值

Table 2 The F-values of agronomic traits among hybrids

项目Item	X₁	X₂	X₃	X₄	X₅	X₆	X₇	X₈
F值F-value	1.85^**	1.85^**	3.70^**	4.70^**	2.71^**	10.93^**	2.05^**	2.07^**

“^**”表示在0.01水平上的显著性

“^**”indicate significance at 0.01 level

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2.2 农艺性状

供试杂交种各农艺性状见表3,其中理想品种的农艺性状是由供试杂交种的最优农艺性状组成,理想品种的产量（X₁）由先玉696提供,籽粒含水量（X₂）和容重（X₃）由德美亚1号提供,秃尖长（X₄）由德美亚3号提供,出籽率（X₅）由ZH01提供,穗轴/穗粗（X₆）由东266提供,百粒重（X₇）由龙单81提供,穗长（X₈）由中试6323提供。

表3 供试材料农艺性状

Table 3 The agronomic traits of tested materials

杂交种Hybrid	X₁ (kg)	X₂ (%)	X₃ (g/L)	X₄ (cm)	X₅ (%)	X₆	X₇ (g)	X₈ (cm)
理想品种Ideal variety	7.75	23.42	711.67	0.47	89.49	0.47	45.10	27.10
中单103 Zhongdan 103	5.81	29.29	613.33	2.65	81.89	0.54	35.27	23.42
中试6323 Zhongshi 6323	7.18	32.60	620.50	1.51	85.98	0.58	39.36	27.10
先玉335 Xianyu 335	6.69	30.41	655.00	1.13	82.49	0.51	38.03	25.88
龙214 Long 214	5.61	31.68	636.67	0.92	77.37	0.51	30.77	22.21
誉成1号Yucheng 1	5.25	35.82	639.33	1.26	79.01	0.57	41.17	24.74
先玉696 Xianyu 696	7.75	32.27	644.67	0.83	82.32	0.49	42.15	25.63
ZH08	5.47	32.58	645.33	2.19	75.07	0.62	39.96	22.53
ZH04	6.51	33.42	633.33	1.66	84.35	0.58	33.01	23.69
ZH02	4.32	34.28	621.33	1.74	78.22	0.71	30.72	22.56
ZH01	5.74	30.83	633.33	1.03	89.49	0.71	35.28	23.51
龙单81 Longdan 81	6.70	32.62	634.67	1.05	75.84	0.78	45.10	25.45
龙313 Long 313	6.46	31.97	603.67	2.04	79.98	0.55	35.57	23.25
鑫鑫1号Xinxin 1	5.66	32.68	639.67	1.90	79.28	0.76	41.11	26.85
龙410 Long 410	5.75	31.73	620.33	1.59	79.94	0.54	39.90	22.47
杂交种Hybrid	X₁ (kg)	X₂ (%)	X₃ (g/L)	X₄ (cm)	X₅ (%)	X₆	X₇ (g)	X₈ (cm)
东265 Dong 265	5.02	30.22	658.00	1.86	81.55	0.54	43.22	24.83
黑283 Hei 283	6.70	30.90	629.00	1.58	79.85	0.58	37.15	23.42
黑285 Hei 285	5.82	32.72	636.00	1.20	79.87	0.56	40.18	25.02
垦单10 Kendan 10	6.24	30.08	645.00	2.11	80.13	0.61	38.32	24.00
东266 Dong 266	5.02	32.44	629.67	2.11	85.60	0.47	29.81	21.08
黑3104 Hei 3104	5.94	30.04	671.67	1.30	83.22	0.52	35.98	23.17
德美亚3号Demeiya 3	6.07	25.48	658.33	0.47	82.92	0.55	41.53	24.51
克334 Ke 334	4.88	25.90	673.50	3.23	86.69	0.65	35.40	24.25
克436 Ke 436	6.11	26.43	653.00	2.22	81.26	0.61	41.61	26.21
克玉15 Keyu 15	5.72	26.30	659.00	1.39	81.78	0.56	33.12	22.45
克044 Ke 044	4.77	24.84	690.67	2.01	80.31	0.58	36.95	23.69
德美亚1号Demeiya 1	5.01	23.42	711.67	1.13	83.54	0.56	31.86	21.78
东1412 Dong 1412	6.03	29.73	614.33	2.07	70.35	0.55	31.90	23.93
龙辐玉5号Longfuyu 5	4.67	32.64	607.33	2.11	65.25	0.62	34.04	22.49

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2.3 关联系数

理想品种与供试杂交种之间的关联系数见表4。关联系数值越接近理想品种则该品种越好,中试6323的产量（X₁）最接近理想品种,克044的籽粒含水量（X₂）和容重（X₃）最接近理想品种,东265的百粒重（X₇）最接近理想品种。

表4 理想品种与供试品种之间农艺性状的关联系数

Table 4 The correlation coefficients of agronomic traits between tested varieties and ideal variety

杂交种Hybrid	X₁	X₂	X₃	X₄	X₅	X₆	X₇	X₈
中单103 Zhongdan 103	0.9214	0.9214	0.9551	0.3876	0.9719	0.9517	0.9309	0.9558
中试6323 Zhongshi 6323	0.9756	0.8822	0.9582	0.5702	0.9868	0.9262	0.9585	1.0000
先玉335 Xianyu 335	0.9555	0.9077	0.9736	0.6765	0.9741	0.9718	0.9493	0.9849
龙214 Long 214	0.9140	0.8928	0.9654	0.7541	0.9559	0.9718	0.9024	0.9421
誉成1号Yucheng 1	0.9010	0.8472	0.9665	0.6359	0.9616	0.9324	0.9712	0.9712
先玉696 Xianyu 696	1.0000	0.8860	0.9689	0.7931	0.9734	0.9857	0.9782	0.9819
ZH08	0.9089	0.8825	0.9692	0.4452	0.9480	0.9020	0.9626	0.9457
ZH04	0.9483	0.8730	0.9639	0.5370	0.9808	0.9262	0.9163	0.9589
ZH02	0.8690	0.8636	0.9586	0.5208	0.9589	0.8519	0.9020	0.9460
ZH01	0.9188	0.9027	0.9639	0.7113	1.0000	0.8519	0.9310	0.9568
龙单81 Longdan 81	0.9559	0.8820	0.9645	0.7041	0.9506	0.8166	1.0000	0.9797
龙313 Long 313	0.9464	0.8894	0.9509	0.4678	0.9651	0.9452	0.9329	0.9538
鑫鑫1号 Xinxin 1	0.9159	0.8813	0.9667	0.4911	0.9626	0.8263	0.9708	0.9969
龙410 Long 410	0.9192	0.8922	0.9581	0.5520	0.9649	0.9517	0.9622	0.9450
东265 Dong 265	0.8929	0.9100	0.9750	0.4982	0.9707	0.9517	0.9860	0.9723
黑283 Hei 283	0.9559	0.9019	0.9619	0.5542	0.9646	0.9262	0.9434	0.9558
黑285 Hei 285	0.9218	0.8809	0.9651	0.6540	0.9647	0.9388	0.9642	0.9745
垦单10 Kendan 10	0.9378	0.9117	0.9691	0.4570	0.9656	0.9079	0.9513	0.9625
东266 Dong 266	0.8929	0.8840	0.9622	0.4570	0.9854	1.0000	0.8965	0.9297
黑3104 Hei 3104	0.9263	0.9122	0.9812	0.6244	0.9767	0.9650	0.9356	0.9529
德美亚3号Demeiya 3	0.9312	0.9709	0.9751	1.0000	0.9756	0.9452	0.9737	0.9685
克334 Ke 334	0.8880	0.9652	0.9821	0.3333	0.9895	0.8846	0.9317	0.9654
克436 Ke 436	0.9328	0.9581	0.9727	0.4409	0.9696	0.9079	0.9743	0.9889
克玉15 Keyu 15	0.9181	0.9598	0.9754	0.6000	0.9715	0.9388	0.9170	0.9448
克044 Ke 044	0.8842	0.9798	0.9901	0.4726	0.9662	0.9262	0.9420	0.9589
德美亚1号Demeiya 1	0.8925	1.0000	1.0000	0.6765	0.9779	0.9388	0.9091	0.9373
东1412 Dong 1412	0.9297	0.9160	0.9555	0.4631	0.9321	0.9452	0.9094	0.9617
龙辐玉5号Longfuyu 5	0.8808	0.8818	0.9524	0.4570	0.9155	0.9020	0.9229	0.9452

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2.4 加权关联度及综合评价

根据灰色关联分析的原理可知加权关联度值越接近理想品种,该杂交种综合性能越优良。从表5可知,徳美亚3号关联度最大（Gi=0.9605）,其次是先玉696（Gi=0.9515）,ZH02最小（Gi=0.8596）。

表5 品种的综合评价值

Table 5 The comprehensive evaluation values of varieties

杂交种 Hybrid	加权关联度 Weighted correlation value	排名 Ranking
德美亚3号Demeiya 3	0.9605	1
先玉696 Xianyu 696	0.9515	2
先玉335 Xianyu 335	0.9278	3
德美亚1号Demeiya 1	0.9194	4
中试6323 Zhongshi 6323	0.9150	5
龙214 Long 214	0.9133	6
黑3104 Hei 3104	0.9129	7
克玉15 Keyu 15	0.9098	8
龙单81 Longdan 81	0.9098	9
ZH01	0.9063	10
黑285 Hei 285	0.9061	11
黑283 Hei 283	0.9058	12
克436 Ke 436	0.8994	13
ZH04	0.8982	14
龙410 Long 410	0.8955	15
誉成1号Yucheng 1	0.8925	16
克044 Ke 044	0.8923	17
垦单10 Kendan 10	0.8922	18
龙313 Long 313	0.8921	19
东农265 Dongnong 265	0.8906	20
东农1412 Dongnong 1412	0.8872	21
中单103 Zhongdan103	0.8834	22
东农266 Dongnong 266	0.8803	23
鑫鑫1号Xinxin 1	0.8784	24
ZH08	0.8754	25
克334 Ke 334	0.8741	26
龙辐玉5号Longfuyu 5	0.8602	27
ZH02	0.8596	28

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3 讨论

合理确定杂交种的主要性状及各性状的权重系数对准确评价杂交组合的综合表现相当重要。由于各地生态条件不同,影响杂交种玉米优劣的主要性状及各性状的相对重要程度不同^[13]。宫万明等^[14]研究发现,生育期适宜条件下,产量与穗长、出籽率和百粒重等关系最密切。王黎明等^[15]研究发现产量较高的品种不一定综合性状优,也就是说高产品种不一定就是稳产型品种。宋继娟等^[16]研究发现,玉米的6个穗部性状中秃尖长的年度间波动幅度最大,其次是穗重和穗粒重,产量变异系数为16.3%,说明秃尖长严重影响玉米的稳产性。黑龙江省位于中国东北部,因气候寒冷,全年无霜期短,使果穗和籽粒脱水困难,严重影响了玉米质量。因此玉米育种的目标不仅要提高产量,还要降低收获期籽粒含水量,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^[17]。车海先等^[18]研究发现籽粒中含水量是影响容重的因素,籽粒含水量越低的样品,容重越大,玉米质量越优。对轴粗和穗粗单独进行分析不能直观体现杂交种的优劣,轴粗占穗粗的比例不仅影响玉米产量^[19],而且与籽粒脱水速率的关系十分密切^[20],因此选择轴粗与穗粗的比值对玉米杂交种进行评价更为准确。本文各农艺性状所占权重是育种专家根据黑龙江地区多年的生产实际和育种经验确定的,从而保证了对黑龙江省部分玉米杂交种综合评价的准确性和合理性。

本文采用灰色关联度分析法综合评价黑龙江省部分玉米杂交种综合表现与各性状的作用关系,克服了单靠产量性状评价品种的弊端,可以在很大程度上反映出综合因素变化的态势,能更加全面、准确地对品种进行综合评价。从试验结果看,在黑龙江省大面积种植的杂交种德美亚3号、先玉696和先玉335综合评价分别排在前3位,说明利用灰色关联度法进行品种综合评价的结果和实际表现是一致的,同时,也说明试验选取的性状及权重能够反映出品种的表现。从结果还可看出,国内选育的杂交种在籽粒含水量、出籽率和容重等方面存在一定差异。

4 结论

参试玉米杂交种的综合评价排名是德美亚3号>先玉696>先玉335>德美亚1号>中试6323>龙214>黑3104>克玉15>龙单81>ZH01>黑285>黑283>克436>ZH04>龙410>誉成1号>克044>肯单10>龙313>东农265>东农1412>中单103>东农266>鑫鑫1号>ZH08>克334>龙辐玉5号>ZH02。其中德美亚3号加权关联度最接近理想品种,说明其综合性能最为优良,其次是先玉696和先玉335。

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

[1]

张铁强, 王翊, 王任杰, 等.

黑龙江垦区玉米种植概况

东北农业大学学报, 2017(18):38-41.