2011—2020年河南省审定玉米品种产量及相关性状演变分析

王令涛, 刘海静, 刘桂珍

(河南省种子站， 郑州 450046)

玉米具有产量高、增产潜力大、适应性强、用途广泛等特点，在国家粮食安全和国民经济发展中起着重要作用。2011—2020年河南省玉米种植面积330万hm2左右，总产量200亿kg左右[1-3]，种植面积和总产占全国的十分之一。河南的畜牧养殖业、工业加工、食品加工和能源等行业对优质原料玉米刚性需求旺盛，导致玉米总产量在全省粮食总产中的比例，以每年0.39%的速度递增，增速居三大粮食作物之首。但是，由于种植业结构调整影响，以及2010年以后河南玉米单产低于全国平均水平，生产效益减少，导致2016年以后玉米种植面积有所下降[1-3]。近年来，河南玉米品种正处于更新换代的过渡时期，随着育种的发展，为进一步提高育种水平，明确育种目标，对当前审定品种的产量及相关农艺性状进行演变分析显得尤为重要，明确促进产量提升的关键因素，对今后玉米持续发展、改善并提高生产效益具有重要意义。本研究通过对2011—2020年河南省审定普通玉米品种的相关性状进行分析，总结产量及相关农艺性状变化趋势，希望能为河南省玉米品种的选育和筛选提供参考，提高玉米品种的竞争力。

1 材料与方法

1.1 材 料

2011—2020年河南省审定的普通玉米品种共247个，适宜在河南省各地区推广种植。数据来源于河南省主要农作物品种审定委员会2011—2020年会议审定公告以及河南省品种利用面积统计。

1.2 方 法

以通过审定的玉米品种以及当前推广种植的品种为研究对象，统计分析审定品种的产量和相关的种植密度、生育期、叶片数、株高、穗位高、穗位系数、穗长、穗粗、穗行数、行粒数、千粒重、出籽率等13个农艺性状。各性状值、相关分析、通径分析通过Excel软件和SPSS Statistics 17.0软件完成。

2 结果与分析

2.1 2011—2020年河南省审定玉米品种主要性状分析

根据河南省主要农作物品种审定委员会的审定公告，分析了2011—2020年河南省审定的普通玉米品种产量及相关农艺性状的演变情况(表1、图1)。从表1可以看出，近年来河南省审定的不同玉米品种间产量及相关农艺性状变异幅度不大，所有性状的变异系数均在9%以内，仅有产量、密度、穗位高、穗位系数、穗行数、千粒重的变异幅度稍大，而且多数性状的偏度为负值，表明近年来河南省审定的玉米品种产量在逐步提高的同时，不同品种的各性状值与对照相当，多数品种的产量低于产量均值。近10年审定品种的平均密度为6.81万株·hm-2，而6.75万株·hm-2密度组别审定的品种数量最多(表2)，由此可知，多数审定品种的适宜种植密度为6.75万株·hm-2左右。

由图1可以看出，尽管近年来河南省审定的玉米品种在行粒数、株高等性状上演变趋势并不明显，叶片数、穗粗、出籽率、穗位高等呈现下降趋势，但审定品种的产量水平稳步提升，与密度、生育期、穗长、穗行数、千粒重的演变趋势一致，线性拟合结果表明平均每年提高160.8 kg·hm-2，这充分说明玉米增产的潜力是多种农艺性状综合协调的结果。年际间区域试验的栽培管理措施基本相同，而品种不同年份间的产量波动明显，可见河南多样化的生态气候以及逐渐增加的高温、干旱等极端天气[4]，对玉米生产有较大的影响。

图1 河南省近年审定玉米品种产量及相关农艺性状演变趋势Fig.1 Evolution trend of yield and related agronomic traits of maize approved in He’nan province in recent years

2.2 2011—2020年河南省审定玉米品种数量和密度分析

由表2可知，从2018年开始审定的品种数量明显增多，主要是由于2016年开始增设玉米品种审定绿色通道、联合体等渠道，导致品种数量快速增加。2013年和2019年分别取消了5.25万株·hm-2、6万株·hm-2密度的审定组别，2012年和2019年增加了7.5万株·hm-2和8.25万株·hm-2密度组，而不同密度组别审定的品种数量6.75万株·hm-2组最多，6万株·hm-2组和7.5万株·hm-2组也较多，但7.5万株·hm-2组品种数量多于6万株·hm-2组，说明随着生产的发展和玉米育种水平的提高，玉米品种的种植密度不断提升。随着密度的增加，5.25万株·hm-2密度组至 7.5万株·hm-1组的增产比逐渐减小(表3)，7.5万株·hm-2组的密度较6.75万株·hm-2组明显增加，但产量未发生明显变化。说明在当前育种水平条件下，种植密度是制约玉米产量提高的主要因素，生产中多数品种的最适宜种植密度是6万～6.75万株·hm-2。8.25万株·hm-2密度组产量较6.75万株·hm-2和7.5万株·hm-2组明显提升，是由于8.25万株·hm-2密度组是新设置机收品种组，对参试品种的要求更高，尤其是抗倒性等要求更严格，仅有少数品种通过审定。

表2 2011—2020年河南省不同密度组别审定玉米品种数量统计

表3 2011—2020年河南省不同密度组别审定玉米品种产量统计

2.3 主要性状间的相关性分析

分析247个品种产量与农艺性状的相关性(表4)，进一步明确各农艺性状与产量的关系。结果表明，各性状与产量的相关系数由大到小依次为生育期>穗长>密度>穗行数>千粒重>株高>行粒数>穗粗>叶片数>穗位高>出籽率>穗位系数，其中生育期、穗长、密度、穗行数、千粒重与产量呈极显著正相关，穗粗、叶片数、穗位高、出籽率、穗位系数与产量呈显著负相关，株高、行粒数与产量的相关性不显著。分析相关系数的显著水平发现，玉米产量三要素中密度(穗数)、穗行数(穗粒数)、千粒重与247个品种产量的相关性较高，而行粒数(穗粒数)与产量的相关性不高。

表4 2011—2020年河南省审定玉米品种的主要农艺性状相关分析

2.4 产量影响因素的通径分析

由于玉米产量受多种因素影响，且不同性状之间还存在相互作用，导致相关系数的大小不能完全反映各性状对产量贡献的重要性，因此要进一步分析其对产量构成的重要性，对产量和主要农艺性状进行通径分析，以研究各性状对产量的贡献效应。

以产量为主变量，其他性状为自变量，进行通径分析，估算各性状对产量的直接影响效应。通过Kolmogorov-Smirnov Test大样本检测模型[5]，对产量进行检验，结果表明产量(Y)服从正态分布。因此，对密度(X1)、生育期(X2)、叶片数(X3)、株高(X4)、穗位高(X5)、穗位系数(X6)、穗长(X7)、穗粗(X8)、穗行数(X9)、行粒数(X10)、千粒重(X11)、出籽率(X12)与产量(Y)进行逐步回归分析。随着自变量被引入回归方程，回归方程的相关系数R和决策系数R2逐步增大(表5)，可知逐步引入的自变量对产量(Y)的促进效应逐渐增加。

表5 回归系数及模型

由表5中标准系数(直接通径系数)可知，6个性状对产量的直接作用大小为：生育期(X2)>密度(X1)>穗行数(X9)>行粒数(X10)>千粒重(X11)>穗长(X7)，生育期和密度的直接通径系数最大，相关系数也较大，说明生育期和密度对产量的贡献作用最大，因此提高种植密度和千粒重，增加穗行数和行粒数，延长生育期对提高玉米产量具有直接的显著作用。

3 结论与讨论

3.1 审定玉米品种产量及相关性状的演变

高产是现阶段玉米育种的首要目标，玉米产量是多种农艺性状和环境互作的结果，产量的提高更多地依赖遗传改良[6]，一个或少数几个性状的选择对产量的遗传增益不大，选育高产品种时，应该重点关注产量主导因素，同时要兼顾各种性状的协调作用。分析不同年代普通玉米产量等性状的遗传增益发现，中国玉米产量每年增益值逐渐减小[7-8]，而美国杂交种适应不断增长的种植密度形成明显的产量增益[9]，这与中国2009年以前种植密度逐渐增加，2010—2017年种植密度并未明显增长有关[10]。通径分析结果表明，密度、生育期、穗行数、行粒数、千粒重、穗长对产量具有直接促进作用，密度(穗数)和生育期的直接作用最大，产量三要素中穗粒数(穗行数、行粒数)、千粒重的作用系数也较大，2011—2020年间，除行粒数增长趋势不明显外，密度、生育期、穗行数、千粒重、穗长的演变与产量均呈逐渐增加的趋势，这与柳家友等[11]、税红霞等[12]、顾万荣等[13]、李清超等[14]、贾晓军等[15]的研究结果一致。河南是小麦/玉米一年两熟的耕作制，玉米从种到收获的时间有限，不能大幅延长生育期，在选育高产品种时重点关注密度、穗行数、行粒数、千粒重、穗长这些主要因素，同时还要注重与其他性状的协调性。

提高种植密度是增加产量的重要途径和必然趋势。本研究密度的统计结果偏度为负值(表1)，表明多数品种的适宜密度小于6.81万株·hm-2，6.75万株·hm-2密度组审定的品种数量最多(表2)，6.75万株·hm-2密度组比6万株·hm-2组产量明显提升，而7.5万株·hm-2组产量比6.75万株·hm-2组并未明显增加(表3)，说明当前最适宜的种植密度为6.75万株·hm-2左右，6.75万～7.5万株·hm-2的种植密度依然是河南玉米生产的瓶颈。黄淮海夏玉米区种植密度2005—2009年提升明显，2010—2017年稳定在6.3万株·hm-2左右，2010年后经过近10年的发展，河南玉米的种植密度有所提高，但是与美国8.4万～10.95万株·hm-2的密度存在较大差距[10]，同时，单产仍低于全国平均水平，所以河南玉米的种植密度和产量具有较大的提升空间。

密度压力是植株农艺性状演变的重要原因[16]，特别是近两年，8.25万株·hm-2密度籽粒机收品种通过审定，而且产量较6.75万株·hm-2和7.5万株·hm-2密度明显提高，说明机收品种审定标准的制定，促进了河南玉米品种的发展，与国外玉米品种相比，这是一个好的开始，但还需要科研人员继续加大高产组合的耐密选择压力，努力提高所选育品种的高密逆境抗性。

3.2 河南玉米品种存在的问题及发展方向

从2015年开始，推广面积6.67万hm2以上的品种数量和种植面积急剧下降，而在2011—2019年间0.67～6.67万hm2的品种数量和推广面积总体呈上升趋势， 33.3万hm2以上的品种逐渐较少，尤其是从2018年开始已经连续两年没有超过33.3万hm2的品种(表6)。从推广的主栽品种类型来看，稀植大穗型品种逐步减少，耐密型品种呈现持续上升趋势[17]。

表6 2011—2019年河南省推广种植面积“10万亩”以上的品种数量统计

河南处于亚热带向温带过渡的区域，具有东部平原向西部丘陵山地过渡的特征，气候复杂多样，造就了多地区的局部小气候，而且高温、干旱极端天气日益增多，给玉米产量的提升带来不利影响。农业生产不稳定因素和灾害性天气对品种适应性要求更高，在今后的育种推广工作中，应着重培育耐密性好、适应性强、抗自然灾害的品种。

籽粒机收品种是发展趋势，为了加快机械粒收的推广普及，研究人员提出了“早熟换水分、密植获高产”的技术措施，早熟品种通常比晚熟品种耐密性好，利于保持后期站秆的同时加快籽粒脱水。近些年玉米品种更新换代过程中，机收品种的推广处于起步阶段，随着机收主导品种的推广普及，能够显著提高我省玉米的种植密度，同时降低碳排放并增加氮素回收利用[18]，所以应加强耐密机收品种的选育和审定。

我国农业生产进入新的发展阶段，由为满足量的需求、依赖环境资源消耗，向绿色生态可持续、更加注重满足质的需求转变。为满足农业供给侧结构性改革、绿色发展和农业现代化对品种的新要求，品种审定应向区域化和多元化方向发展，在保障产量的同时，品种审定应引导向加强绿色优质、专用类型玉米品种方向发展。