河北主要生态区玉米新品种产量稳定性评价

郑丽珍， 张大效， 马亮亮， 高 楠， 陶勇生， 段会军

(河北农业大学 农学院/华北作物种质资源教育部重点实验室/国家玉米改良中心 河北分中心， 河北 保定 071001)

玉米(ZeamaysL.)是河北省种植面积最大的作物，其中夏玉米播种面积约为240万hm2[1]。由于河北省各地区生态条件差异大，不同生态条件对夏玉米品种要求不同，因而夏玉米品种的稳产性必须适合不同的生态条件。随着环境气候条件逐渐恶劣，玉米等作物面临着各种各样的胁迫，对粮食生产稳定性产生巨大的威胁[2]。玉米新品种的推广在玉米增产总额中占40%[3]，因此提高玉米产量稳定性对粮食安全生产具有重要意义，即提高作物产量稳定性就是增加粮食生产的稳定性[4]。玉米产量稳定性主要通过其产量性状如秃尖长、行粒数、穗行数、穗粗和产量等性状的稳定性体现[5]。LATA等[6]研究表明，玉米籽粒产量易受环境影响，百粒重对环境的稳定性较好。刘艳侠等[7]研究认为，产量稳定性与百粒重、穗粒数、粒重的稳定性呈显著或极显著正相关的关系。MATIN等[8]研究发现，玉米产量的稳定性与穗长和百粒重的稳定性关系密切。玉米产量稳定性是一个综合指标，隶属函数法是作物生产中较为常用的一种评价方法，能较全面地对作物的稳定性进行综合全面评价，避免了使用单一指标评价的片面性[9]。隶属函数法对玉米产量性状构成要素进行评价能够把品种产量及其稳定性结合起来作为综合指标，进而更能准确反映玉米品种的高产、稳产性。河北省生态环境复杂，为筛选适应河北省不同生态类型区的夏玉米品种，解决不同生态条件夏玉米适宜品种较少的突出问题，研究选择近年通过国审、冀审及河北周边省份审定的部分玉米新品种在河北不同生态区进行田间试验，分析不同品种在各生态区的适应性和稳产性，以期为河北省夏玉米产量的进一步提高提供理论指导。

1材料与方法

1.1材料

参试夏玉米品种为近年国审、冀审及河北周边省(市)审定的部分玉米新品种，共18个(表1)。参试品种目前在河北省均有较大面积种植。

1.2试验区概况

河北省各地区生态条件差异大，主要包括山前平原区、黑龙港区和冀东平原区，试验安排在3个生态区4个试验点。山前平原区包括保定、石家庄、邯郸和邢台等部分地区，该生态区地势平坦、光热条件好，雨热同季，耕地自然质量较高，土质为潮褐土，选择其中的石家庄辛集(试验点代号R1)和新乐(试验点代号R2)作为试验点。黑龙港区地处河北省东南部，包括沧州、衡水市的全部，邢台、邯郸、保定和廊坊的部分地区，是低洼易涝盐碱危害的低产区，光热充足、热量资源丰富，具有高光温生产潜力，土质为沙壤土，选择其中的邯郸(试验点代号R3)作为试验点。冀东平原区包括唐山、秦皇岛和廊坊北部等地区，该生态区背山临海，地形复杂，地方气候多样，具有冬干、夏湿、降水集中且分布不均的特点，土质为砂礓黑土，夏玉米生长期热量资源相对不足[10]，选择其中的唐山玉田(试验点代号R4)作为试验点。

表1 供试品种及来源

1.3试验设计

试验于2018年5月中下旬分别在河北省3个生态区4个试验点进行。结合玉米品种生育期与试验点生态条件，以18个玉米品种或其中部分品种为试验对象，以郑单958为对照，按随机区组设计进行品种适应性及产量稳定性鉴定，每个品种为一个处理，每处理3次重复，小区面积 24 m2，每小区播种5行，行、株距分别为60 cm和30 cm，折合密度为5 000株/667m2。

1.4测定指标

玉米成熟期每小区选取2行玉米果穗收获，自然风干后随机挑选10穗用于测定产量性状，包括穗长、穗粗、穗行数、行粒数、秃尖长、穗重、粒重、轴重、百粒重和轴粗。测定小区玉米产量。

1.5稳定性评价

采用Excel 2007和SPSS 19.0对数据进行整理、计算和统计分析。应用模糊数学隶属函数法对不同玉米品种成熟期的稳定性进行评价[11]。

隶属函数值(Uij)=(Xi j-Xi,min)/(Xi,max-Xi,min)

(1)

若玉米性状与产量为负相关，则用反隶属函数值进行计算：

Uij=1-(Xi j-Xi,min)/(Xi,max-Xi,min)

(2)

式中，Ui j为第j个品种对于第i性状的隶属函数值，Xi j为第j个品种的第i性状测定值，Xi,min和Xi,max分别为全部品种第i性状测定值的最小值和最大值。隶属函数平均值越大，稳定性越强。

2结果与分析

2.1玉米产量性状评价

从表2看出，穗长、穗粗和行粒数的变异范围较大，而轴重的变异范围较小。方差分析显示，产量性状遗传均来源于基因型变异，遗传率均大于50%，变异范围为68%～89%，表明产量性状可作为玉米稳定性评价。

从参试品种产量水平看，山前平原区新乐试验点洰丰1518的产量低于对照(郑单958)，丰德存玉10的产量与对照相同，其余品种产量均高于对照，排在前5位的分别是华农887、明科玉33、先玉047、京科968和MC817，产量水平在866.67～983.33 kg/667m2；辛集试验点农大372与郑单958产量相当，其余品种均低于郑单958，排在前5位分别是农大372、郑单958、裕丰105、先玉1140、华农138、LS838及先玉047，产量水平在933.33～983.33 kg/667m2。黑龙港区邯郸试验点产量排在前5位分别是明科玉33、京科968、丰德存玉10、华农887和先玉1140，产量水平在850.00～1 016.67 kg/667m2。冀东平原区玉田试验点排在前5的是京科968、先玉1360、蠡玉86、蠡玉57和郑单958，产量水平在716.67～883.33 kg/667m2。

表2 3个生态环境18个参试玉米品种的产量性状

2.2玉米品种产量的稳定性评价

从表3可知，山前平原区新乐试验点玉米产量性状平均隶属函数值排在前5位的分别是华农887(0.75)、先玉047(0.73)、明科玉33(0.72)、京科968(0.71)、先玉1140(0.64)。结合品种产量看，这5个品种的产量除先玉1140外其余均排在前5位，隶属函数值排序和产量排序基本一致。说明华农887、先玉047、明科玉33和京科986在山前平原区新乐地区的稳定性强，综合性状好。

山前平原区辛集试验点玉米隶属函数值排在前5位的分别是郑单958(0.73)、裕丰105(0.67)、先玉1140(0.67)、先玉047(0.63)、京科968和农大372(隶属函数值均为0.62)。农大372产量排第1位，属函数值排序第4，产量高且较稳定，其余几个品种与产量排序大体一致，稳定性较好。

黑龙港区邯郸试验点玉米隶属函数值排在前5位的分别是京科968(0.79)、华农138(0.73)、Ls838(0.66)、裕丰105(0.59)和农大372(0.57)。5个品种中只有京科968产量排名在前5位，说明京科968在黑龙港区邯郸地区产量高，而且稳定性好。华农138、Ls838及裕丰105在黑龙港区虽然稳定性好，但产量偏低。

表3 3个生态环境18个玉米品种的隶属函数值

注：表中“-”表示该数据缺失。

Note: “-”means data loss.

冀东平原区玉田试验点玉米隶属函数值排在前5位的分别是京科968(0.71)、先玉1360(0.65)、蠡玉86(0.49)、蠡玉57和郑单958(两品种均为0.48)，与产量排序一致，说明5个品种在冀东平原区表现稳定且产量高，适应性较强。

3结论与讨论

利用产量性状隶属函数法进行产量稳定性评价，能综合评价作物产量的稳定性，在玉米及其他作物的稳定性评价中已有广泛应用[12-14]。根据隶属函数值法分析原理，性状平均隶属函数值越大，稳定性越好[15]。研究通过隶属函数值法分析河北省不同生态区夏玉米品种的稳定性，明确河北省各生态区适宜的夏玉米品种。结果表明，山前平原区新乐试验点鉴选出较稳定的玉米品种分别是华农887、明科玉33、先玉047、京科968，其隶属函数值分别为0.75、0.73、0.72、0.71，产量在866.67～983.33 kg/667m2；辛集试验点鉴选出适宜推广的玉米品种分别郑单958、裕丰105、先玉1140、先玉047、京科968和农大372，其隶属函数值分别为0.73、0.67、0.67、0.63、0.62和0.62，产量在933.33～983.33 kg/667m2；黑龙港区邯郸试验点筛选出较稳定的玉米品种有京科968，隶属函数值为0.79,产量为900 kg/667m2；冀东平原区玉田地区适宜推广种植的玉米品种分别是京科968、先玉1360、蠡玉86、郑单958和蠡玉57，其隶属函数值分别为0.71、0.65、0.49、0.48和0.48，产量在716.67～883.33 kg/667m2。研究明确了河北省不同生态类型区适宜夏玉米品种，解决了夏玉米品种少的突出问题，对促进河北夏玉米产量进一步提高具有现实意义。

研究表明，玉米隶属函数值排序与其产量高低顺序存在一定差异，说明同一品种在不同生态区因环境、气候等生态条件的影响，其稳定性有差异。因此不同地区在选择稳产高产品种时，不仅要考虑品种本身的遗传特性，还要结合当地的实际生态环境条件，合理选择各项评价指标，提高分析的准确性，从而选择出高产、稳产的品种。