SPSS 软件因子法在青贮玉米自交系筛选中的应用

邹 菲，朱雪峰，李惠智，魏欣彤，海 林，李丹丹，孟海波

（1.呼伦贝尔市农业科学研究所，内蒙古 扎兰屯 162650；2.东北农业大学，黑龙江 哈尔滨 150000；3.北京东方园林环境股份有限公司，北京 100015）

青贮玉米与一般普通（籽粒）玉米相比具有生物产量高、纤维品质好、持绿性好、干物质含量在28%～35%、水分含量适中、适宜用厌氧发酵的方法进行封闭青贮的特点。玉米青贮料营养丰富、气味芳香、消化率较高、鲜样中粗蛋白含量高，同时还含有丰富的糖类。

对玉米自交系品质进行分析，可筛选出优质自交系。王芳等[1]对玉米全株的品质含量指标蛋白质、淀粉、中性洗涤纤维及酸性洗涤纤维进行评价，筛选高蛋白、高淀粉、低纤维的青贮玉米自交系。石平等[2]对中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、可溶性糖和粗蛋白4 个品质性状进行了鉴定、评价和相关性分析，结果表明，玉米自交系各品质性状变异较大，各性状自交系间差异均达极显著水平。白琪林等[3]研究发现，影响玉米秸秆品质的性状依次是干物质体外消化率、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、可溶性糖、酸性木质素、粗蛋白和粗脂肪含量。冯勇等[4]研究认为，从现有的优良自交系材料中也可筛选出适宜作青贮饲料用的种质。

近年来，内蒙古呼伦贝尔地区青贮玉米的种植面积逐年扩大，在有效缓解禁牧后饲草料短缺问题的同时，也给种植户带来了显著的经济效益。然而，目前呼伦贝尔地区仍存在青贮玉米种质资源缺乏、基础狭窄、重要性状遗传规律研究不足、杂交模式模糊等问题，导致品种选育、资源评价的进程严重滞后，因此，选育出一批适宜呼伦贝尔地区种植的青贮玉米种质资源，已成为当前重要的研究课题。本研究基于因子分析法对114 份青贮玉米自交系进行综合评价，以期为青贮玉米品种选育提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

114 份供试青贮玉米材料为呼伦贝尔市农业科学研究所玉米研究室自主选育自交系和外引自交系。

1.2 试验方法

试验于2018—2019年在内蒙古自治区呼伦贝尔市农业科学研究所中和试验田（47°40′N，122°36′E）进行。试验田位于扎兰屯市中和镇，年均日照时数2 600～2 800 h，年均积温2 100～2 350 ℃，年均降水量450～530 mm，玉米生长季降雨量为320～380 mm，生育期积温为2 250 ℃，生育期日照时数为1 380 h，试验地前茬作物为大豆，土壤为暗棕壤土。

供试材料随机排列，单行区种植，行长5 m，行距65 cm，株距20 cm，底肥为225.0 kg/hm2、K2SO4（0-0-50）75.0 kg/hm2，大喇叭口期追施尿素225.0 kg/hm2。

1.3 品质性状测定

在籽粒乳线位置1/2 时从基部收割5 株玉米秸秆，收获切短（3～5 cm）后在105 ℃温度下杀青45 min 后风干，用锤式粉碎机粉碎，过380 μm 网筛，供品质分析使用。

采用近红外漫反射光谱法测定秸秆样品的中性洗涤纤维30 h 消化率、淀粉消化率、粗蛋白、粗脂肪、淀粉、总可消化养分、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量品质指标，结果以干基（%）表示，使用仪器为Foss NIR System 5000 近红外反射光谱仪。

1.4 统计分析

采用Excel 2016 、DPS 7.05 及SPSS 23.0 统计软件对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 青贮玉米自交系品质性状描述与相关分析

114 份青贮玉米自交系的品质性状描述见表1，品质性状相关分析见表2。由表1 可知，淀粉含量的变异系数最大，为29.43%，极差为29.5%；其次为粗脂肪含量和淀粉消化率，变异系数分别为16.75%和15.44%。中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维30 h 消化率和粗蛋白含量的变异系数差别不大，分别为11.35%、10.36%、9.62%和9.50%，总可消化养分变异系数最小，为3.70%。说明青贮玉米自交系品质性状存在很大差异，变异范围广，选择潜力大，通过育种途径改良青贮玉米品质性状是可行的[5]。

表1 青贮玉米自交系品质性状的描述性统计分析 单位：%

由表2 可知，粗蛋白和中性洗涤纤维之间呈极显著正相关（P＜0.01），相关系数为0.93；粗脂肪、淀粉和总可消化养分与酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维和粗蛋白呈极显著负相关（P＜0.01）；中性洗涤纤维30 h 消化率与中性洗涤纤维呈极显著负相关（P＜0.01），与淀粉和总可消化养分呈极显著正相关（P＜0.01）；淀粉消化率与淀粉和中性洗涤纤维30 h 消化率呈极显著负相关（P＜0.01）。

表2 青贮玉米自交系品质性状相关分析

2.2 品质性状因子提取及总方差解析

由表3 可知，2 个主成分的累积贡献率为73.404%，其中，第一主成分的贡献率为53.251%，对第一主成分贡献最大的是总可消化养分，载荷值为0.960，其次为中性洗涤纤维、粗蛋白、淀粉和粗脂肪，构成了青贮玉米自交系中的营养成分因子；第二主成分的贡献率为20.152%，对第二主成分贡献最大的为中性洗涤纤维30 h 消化率，其载荷值为0.800，其次是淀粉消化率，构成了青贮玉米自交系营养物质的消化率。由此可以看出，影响青贮玉米自交系品质性状依次是：总可消化养分（0.960）、中性洗涤纤维（-0.934）、粗蛋白（-0.922）、淀粉（0.847）、粗脂肪（0.804）、中性洗涤纤维30 h 消化率（0.800）和淀粉消化率（-0.759）。

2.3 品质性状因子得分及综合评价指标函数分析

由表4 因子得分系数矩阵，可以得到因子得分函数：

进一步以因子的方差百分比作为综合评价中因子的权重，进而得到综合评价公式：

表3 青贮玉米自交系品质主成分载荷及提取载荷平方和

表4 因子得分系数矩阵

用此方程计算出综合Y 值，并对114 份供试青贮玉米材料排序评价，得出排名前11 的自交系（表5）。

由表5 可知，综合得分超过1 分，排名前11 的自交系分别为：G117、1459-2S6、15300A-1、17100-2S3、1479、13246、DK269、1785bS3、NYW1501B、1776-2S4和17115bS3。

表5 主成分因子得分及部分自交系排名

由表6、表7 可知，11 个青贮玉米自交系的总可消化养分和粗蛋白含量高，淀粉含量、粗脂肪含量、中性洗涤纤维30 h 消化率较高，淀粉消化率适中，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量低；持绿时间较长、穗位较高、株高和全株叶数适中，综合得分较高，适合作为优良青贮玉米自交系进行杂交育种。

表6 青贮玉米自交系品质性状 单位：%

表7 青贮玉米自交系农艺性状

根据青贮玉米品质分级的国家标准（表8），筛选出的11 份青贮玉米自交系中有9 份符合青贮玉米品质等级的一级标准，有2 份符合青贮玉米品质等级的二级标准，可以在今后培育优质青贮玉米杂交种中加以利用。

表8 青贮玉米品质分级及指标[6] 单位：%

3 讨论与结论

何文铸等[7]运用SPSS 软件的主成分分析法对青贮玉米进行了筛选与评价，结果与实际相符，准确性较高。王英成等[8]通过主成分分析法对16 个青贮玉米品种进行了初步筛选，筛选结果与实际结果相符合。本研究运用SPSS 软件的因子法，对青贮玉米自交系进行了筛选与评价，结果也与实际相符，准确性高，为青贮玉米自交系的筛选提供了科学方法。青贮玉米自交系的选育主要是对玉米的品质性状与农艺性状进行研究。品质性状方面，要求青贮玉米的总可消化养分和粗蛋白含量高。目前，我国主要利用粗蛋白、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量来评价青贮玉米品质，其中粗蛋白提供动物所需的蛋白质，其含量越高，品质越好[9]，总可消化养分是可消化粗蛋白、可消化粗脂肪、可消化粗纤维和可消化无氮浸出物的综合表现指标，是评定青贮玉米饲用价值的重要单位[10]；淀粉含量、粗脂肪含量、中性洗涤纤维30 h消化率较高、淀粉消化率适中、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量低，中性洗涤纤维30 h 消化率与中性洗涤纤维呈极显著负相关，中性洗涤纤维含量越低，可供消化的物质就越多[11]，因此，可通过降低中性洗涤纤维来改善青贮玉米的消化性。农艺性状方面，要求青贮玉米的持绿时间较长、穗位较高、株高和全株叶数适中。青贮玉米的农艺性状和品质性状间存在着一定的相关性，可以通过农艺性状的选择来选择优质的青贮玉米品种；此外，品质性状之间也存在相关性，部分性状可以同时进行选择[12]。

本研究结果表明：G117、1459-2S6、15300A-1、17100-2S3、1479、13246、DK269、1785bS3、NYW1501B、1776-2S4和17115bS3品质优、农艺性状好、综合表现好，其中，有9 份自交系符合青贮玉米品质等级（国家标准）的一级标准、有2 份符合青贮玉米品质等级的二级标准，筛选出的自交系可作为优良青贮玉米资源，用于培育优质青贮玉米杂交种。