甜玉米品质评价指标的筛选及分类

张雪彪，闫建宾，王瑞钢，张沛敏，王俊花，庞旭，梁海英

（山西省农业科学院高粱研究所，山西晋中030600）

我国是甜玉米生产和消费大国，至2013年，我国甜玉米种植面积超过33.3万hm2，占全球甜玉米种植面积的25%[1]。近年来，随着绿色健康食品和物流业的快速发展，甜玉米消费市场正逐步扩大[2-3]。随着我国社会经济的快速发展，甜玉米品质日益受到关注，对甜玉米品质的需求也更加严格[4-6]。因此，对甜玉米品质指标进行研究，选择合适的评价指标显得尤为重要[7-10]。

本研究在前人对甜玉米品质评价指标探索的基础上[11-13]，以35个甜玉米品种为试材，对生育期、株高、穗位高、果穗长度、果穗粗、行粒数、鲜百粒质量、可溶性固形物和皮渣率等9项指标进行系统研究，筛选出适宜的甜玉米品质评价指标[14-15]，为甜玉米品质评价提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

试验品种为已通过审定的35个甜玉米品种（表1）。

1.2 方法

试验于2018年在山西省农业科学院高粱研究所修文试验基地开展，该地区土壤为壤土，地势平坦，管理水平中等，玉米播种前施用除草剂，生育期内人工除草以控制杂草生长，试验期间水肥统一管理。4月30日播种，种植密度为5.25万株/hm2。小区长20 m、宽3.8 m。采用随机区组排列，设3次重复。

表1 35个参试甜玉米品种

1.3 测定指标及方法

生育期测定为从出苗开始到适采期结束。在适采期，每个品种每小区随机测量10株甜玉米的株高与穗位高，并取平均值。同时，在适采期，每个品种每小区随机选取10个果穗测定果穗长度、果穗粗、行粒数、鲜百粒质量，并取其平均值。

选取各品种果穗分别取粒榨汁，采用手持高精度甜度计测定可溶性固形物含量，并取其平均值。选取的果穗按照通用的方法[16]测定皮渣率。

1.4 统计分析

试验数据采用SPSS和Excel软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 甜玉米品质评价指标的统计结果

表2 甜玉米品质指标的变异情况分析

从表2可以看出，生育期、果穗长度、果穗粗、行粒数和鲜百粒质量的变化范围比较小，变异系数分别为7.7%、6.6%、4.5%、7.8%和9.5%，表明甜玉米品种间这些指标的差异较小；株高、穗位高、可溶性固形物含量和皮渣率的范围较大，变异系数分别高达10.9%、19.9%、30.6%和25.0%，表明甜玉米品种间这些指标的差异均很大。将各指标进行总体分布的假设检验，结果表明，9项品质指标全部服从正态分布，χ2值均≤11.07（f＝5，α＝0.05的χ2临界值）（图1）。

2.2 甜玉米品质评价指标间的关系分析

各项指标中，除株高和穗位高外，其余7项指标之间无明显相关关系（表3），表明选取的各项指标互相独立，能作为甜玉米品质的评价指标；株高和穗位高之间呈极显著正相关，相关系数为0.847 3，表明穗位高随株高的增长而增加。通过对株高和穗位高的回归分析，表明株高和穗位高之间存在极显著的线性关系（图2）。2项指标可互相预测，结合实际考虑，选用穗位高指标作为甜玉米品质的评价指标。

表3 甜玉米品质指标之间的相关性

2.3 甜玉米品质评价指标的选择

8项甜玉米品质指标数据采用中位数聚类法，Euclidean距离进行系统聚类。从图3可以看出，行粒数与鲜百粒质量，果穗粗与皮渣率距离最近；其次是果穗长度和可溶性固形物含量，再者为生育期和穗位高。依据聚类结果，可将甜玉米品质指标分为3类，第1类行粒数和鲜百粒质量，为适口性指标；第2类果穗粗、皮渣率、果穗长度和可溶性固形物含量，为甜度指标；第3类生育期和穗位高，为熟期指标。

对选定的甜玉米品质指标进行因子分析，抽取方式采用主成分法，旋转方法采用最大平衡值法。结果表明，Sig值＜0.05，前3个因子的方差累计贡献率均大于15%，为主因子，共表达了64.08%的总体信息量（表4）。

表4 8项指标的因子分析结果

因子1的累计贡献率为25.25%，主要指标为生育期和穗位高，定义为熟期因子；因子2的累计贡献率为23.62%，主要指标为可溶性固形物含量和果穗长度，定义为甜度因子；因子3的累计贡献率为15.21%，主要指标为鲜百粒质量和皮渣率，定义为适口性因子。2项熟期因子指标中，生育期的权重大于穗位高，故保留生育期指标。在甜度因子的指标中，可溶性固形物含量的权重大于果穗长度，故保留可溶性固形物含量指标。相应地，在适口性因子的2项指标中，保留鲜百粒质量指标。由此确定，甜玉米品质评价指标由生育期、可溶性固形物含量和鲜百粒质量3项指标组成，分别代表熟期、甜度和适口性。

2.4 甜玉米品质评价分析

以选定的生育期、可溶性固形物含量和鲜百粒质量为参数，采用K-均值法进行迭代聚类分析，35个测定样品可分为3个大类，分类后样品的数量分布及指标如表5和图4所示。

表5 甜玉米品质评价分类

从表5和图4可以看出，第1类样品生育期短，平均值为75 d，鲜百粒质量最大，表明籽粒较大，适口性好，可溶性固形物含量较高。其品质特点为早熟、甜度好、适口性好，包含10个品种；第2类样品生育期较长，平均值为86 d，鲜百粒质量中等、可溶性固形物含量低，其品质特点为为晚熟、普甜、适口性一般，包含19个品种；第3类样品生育期中等，平均值为79.5 d，鲜百粒质量最小，可溶性固形物含量最高，其品质特点为中熟、粒小、甜度高，包含6个品种。

3 结论与讨论

本研究所选择的甜玉米品种间生育期、株高、穗位高、果穗长度、果穗粗、行粒数、鲜百粒质量、可溶性固形物含量和皮渣率各项指标均服从正态分布；生育期、果穗长度、果穗粗、行粒数和鲜百粒质量的差异较小，株高、穗位高、可溶性固形物含量和皮渣率的差异较大；株高与穗位高呈极显著正相关，其他指标相互独立。

研究最终确定生育期、鲜百粒质量和可溶性固形物含量为甜玉米品质评价指标，分别代表熟期、适口性和甜度。从分类后的3类甜玉米品种来看，不同品质间生育期、可溶性固形物变异程度相对较大，但鲜百粒质量变化相对较小。用该3项指标可将甜玉米品种分为早熟、甜度好、适口性好，晚熟、普甜、适口性一般，中熟、粒小、甜度高3类。

甜玉米品质性状需要各项指标综合考量[17-21]，本试验通过对甜玉米品质进行分类，可为甜玉米育种提供参考。因此，研究甜玉米品质分类具有一定的实际意义。