基于隶属函数法的粮饲兼用型玉米新品种综合评价

邹成林, 林琼湘, 黄开健, 翟瑞宁, 杨 萌, 黄爱花, 莫润秀, 韦新兴, 黄艳芬

（1.广西壮族自治区农业科学院玉米研究所, 南宁 530007；2.都安瑶族自治县工业信息化和商务局, 广西 都安 530700）

粮饲兼用型玉米（Zea maysL.）是指既可作为普通玉米, 在成熟期收获子粒, 作为粮食或饲料, 也可作为青贮玉米, 在乳熟至蜡熟期收获全株, 制作青贮饲料[1］。近年来随着国家对农业领域供给侧结构性改革的深入推进, 特别是 “粮改饲” 和 “草牧业” 项目的持续开展, 粮饲兼用型玉米在其中所发挥的作用越来越重要, 发展前景非常广阔。粮饲兼用型玉米不仅有力保障了国家粮食安全, 同时又满足了国家对规模化和标准化牛、羊养殖场的需求, 对有效促进中国畜牧业的快速发展具有十分重要的作用[2-4］。

在如何评价粮饲兼用型玉米品种优良性方面, 学者们开展了较多研究。李莉等[5］研究认为新疆粮饲兼用型玉米若以生物产量利用为目的应选择叶片数较多、株高较高的品种, 若以收获子粒为目的应选择茎杆较粗、果穗综合性状较好的品种。刘晓等[6］认为选用绿叶多且重、茎重且粗、果穗产量优和株高相对偏高的玉米品种有利于获得高产, 同时筛选出适合在河南省推广种植的粮饲兼用型玉米品种京科青贮932 和伟科106。陈云梅等[7］对6 个粮饲兼用玉米品种产量、农艺性状、营养吸收和经济效益进行了研究, 推荐盛农3 号为贵州省黔西县山地粮饲兼用型玉米主推品种。焦金龙等[8］比较了20 个粮饲兼用玉米品种（系）的农艺性状和产能, 筛选出了适宜在西南地区推广种植的品种太平洋98 和川青8 号。黄晓等[9］对引进的9 个普通玉米品种进行比较试验, 筛选出了适合广西玉林市种植的粮饲兼用玉米品种正大808 和钻卡巴巴。

上述研究对如何筛选适合当地种植的粮饲兼用型玉米品种提供了参考依据, 筛选的优良品种极大地促进了当地养殖产业的快速发展。目前广西各地缺乏适合当地种植的粮饲兼用型玉米品种, 群众盲目选择导致玉米产量和品质降低[10, 11］, 严重限制了广西玉米与养殖产业的协同发展。都安瑶族自治县作为广西 “粮改饲” 项目的先行示范县, 政府大力支持实施的 “贷牛还牛” 和 “贷羊还羊” 产业扶贫模式使养殖业发展迅猛, 迫切需要优良粮饲兼用型玉米品种与之相适应[12］。为解决都安瑶族自治县优良粮饲兼用型玉米品种缺乏的问题, 本研究拟以广西近几年审定的具有青贮玉米潜质的12 个普通玉米品种为试验材料, 在该县开展粮饲兼用型玉米品种比较试验研究, 测定玉米品种的农艺性状、子粒产量、全株生物产量和品质性状等, 采用隶属函数法综合评价各参试品种的综合表现, 以期筛选出适合在都安瑶族自治县种植的粮饲兼用型玉米品种。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试品种共12 个, 分别为桂单6203、兆玉215、桂单6206、桂单666、桂单671、桂单660、桂单669、桂 单673、桂 单6205、桂 单6208、桂 单668 和 桂 单162, 均由广西壮族自治区农业科学院玉米研究所选育和提供。

1.2 试验设计

试验于2021年2月28日至7月13日在广西河池市都安瑶族自治县保安乡古良村进行, 东经107°51′47″, 北纬24°06′02″。采取随机区组设计, 每个小区6 行, 面积4.2 m×10.0 m, 行距70 cm, 株距50 cm, 单行双株种植, 密度为3 811 株/hm2, 每个品种设3 个重复。2 月28 日进行直播, 每穴播种3～4 粒, 3 月18 日三叶期进行间苗, 每穴留2 株, 6 月20 日乳熟期至腊熟期子粒乳线达1/3～1/2 时测定农艺性状、全株生物产量及品质性状, 7 月13 日成熟期时收获果穗, 测定子粒产量。按照当地水平进行田间管理, 注意防涝防旱, 做好病虫害防治等工作。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 农艺性状及产量 在乳熟期至腊熟期, 每个小区收获中间2 行, 从根部往上约5 cm 处砍断植株, 称全株鲜重, 换算成每公顷全株生物产量；同时选取具有代表性的10 株植株进行株高和穗位高的测定, 计算平均值。在成熟期, 每个小区收获剩余中间2行的果穗, 脱粒晒干后称重, 折算成14%含水量的子粒质量, 然后换算成每公顷子粒产量；同时从中选取具有代表性的10 个果穗进行穗长、穗粗、行数、行粒数和百粒重的测定, 计算平均值。

1.3.2 营养品质 在乳熟期至腊熟期, 每个品种选择一个小区, 从收获的全株玉米中随机选取3 株烘干粉碎, 测定淀粉和粗蛋白质的含量。粗蛋白质含量采用凯氏定氮法测定；淀粉含量使用购买自生工生物工程（上海）股份有限公司的淀粉含量试剂盒, 通过比色法测定。

1.3.3 隶属函数值 参照翟新秘等[13］及张士龙等[14］的方法进行隶属函数值的计算。先求出各指标在不同品种中的具体隶属函数值（Xu）。据研究, 本试验所选指标与玉米品种综合表现均呈正相关[15-18］, 因此用如下公式进行计算。

式中,X为各品种某指标的测定值,Xmax和Xmin分别为所有品种该指标的最大值和最小值。然后根据各指标的变异系数（CV）占所有指标变异系数之和的比例来确定各指标所占的权重, 计算每个自交系的综合隶属函数值, 通过综合隶属函数值对各参试品种的综合表现进行打分。

1.4 数据统计与分析

采用Excel 2007 软件整理数据、计算各项指标及隶属函数值。用DPS 16.05 软件进行方差分析和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 参试玉米品种的农艺性状

由表1 可知, 穗部性状方面, 桂单671 具有最长的穗长和最多的行粒数, 第二粗的果穗以及比较适宜的穗行数, 各穗部性状表现较好, 是理想的果穗类型。桂单673 穗长最短, 行粒数最少, 果穗也较细, 穗部性状整体表现较差。其他品种在穗部各性状指标上表现不一, 如桂单6206 穗粗排第一, 但穗长和行粒数排名靠后；在穗长上排名第二的桂单669, 在穗粗和行粒数上表现并不突出。株高和穗位高方面, 排在前三的分别为桂单6203、桂单666 和桂单6208, 其中桂单6203 在株高方面除与桂单666 无显著差异外, 均显著高于其他品种, 在穗位高方面则显著高于其他所有品种。各品种子粒百粒重范围为34.20～40.09 g, 其中桂单671、桂单6203 和桂单6206排名前三, 显著高于其他品种。

表1 参试玉米品种的农艺性状

2.2 参试玉米品种的产量和品质

由表2可知, 12个参试品种在产量方面存在较大的差异。子粒产量变化范围在7 958～10 908 kg/hm2, 桂单671 最高, 显著高于其他11 个品种；兆玉215 排名第二, 显著高于除桂单671 外的其他10 个品种；较低的为桂单668、桂单162、桂单673 和桂单660, 它们间无显著差异, 显著低于其他8 个品种。全株生物产量变化范围在37 065～49 965 kg/hm2, 最高的为桂单671, 其与兆玉215 和桂单162 无显著差异, 但显著高于其他9 个品种；排名第二的为兆玉215, 显著高于桂单6205、桂单6206、桂单668 和桂单673, 与其他7 个品种均无显著差异；桂单673 最低, 与桂单668 无显著差异, 显著低于其他10 个品种。各参试品种品质方面的差异不大, 淀粉含量变化范围为32.0%～36.6%, 均大于30%, 最高的为桂单6208, 其次为兆玉215 和桂单671；粗蛋白质含量变化范围为7.2%～9.8%, 最高的为桂单671 和桂单6203, 均为9.8%, 含量最低的为桂单6206。

表2 参试玉米品种的产量和品质

2.3 参试玉米品种各项指标间的相关性

将产量、品质和农艺性状各指标间进行双变量的Pearson 分析, 结果如表3 所示。子粒产量与穗粗和百粒重呈极显著正相关, 与全株生物产量、淀粉含量、穗长和行粒数呈显著正相关, 与粗蛋白质含量、行数、株高和穗位高无显著相关。全株生物产量与行粒数呈极显著正相关, 与淀粉含量、穗长、株高和穗位高呈显著正相关, 与粗蛋白质含量、穗粗、行数和百粒重无显著相关。与子粒产量和全株生物产量均达到显著或极显著相关的性状指标有淀粉含量、穗长和行粒数, 说明淀粉含量、穗长和行粒数能同时影响玉米的子粒产量和全株生物产量。另外, 株高与穗位高、穗粗与百粒重间均呈极显著正相关。

表3 产量、品质和农艺性状间的相关系数

2.4 参试玉米品种的隶属函数法评价

选取子粒产量、全株生物产量以及与两项指标均达到显著或极显著相关的淀粉含量、穗长和行粒数共5 个指标, 通过隶属函数法将这5 个指标换算成相对值, 然后通过变异系数确定各项指标所占的权重, 再将各项指标的相对值乘以权重, 相加得到最终的隶属函数值, 通过隶属函数值对各参试品种进行综合评价。由表4 可知, 参试品种综合表现得分由高到低依次为桂单671、兆玉215、桂单669、桂单6208、桂单666、桂单6205、桂单660、桂单6203、桂单6206、桂单162、桂单668、桂单673。其中, 综合得分最高的是桂单671, 隶属函数值高达0.986, 远高于其他品种, 说明桂单671 的综合表现十分突出。

表4 玉米品种各指标的隶属函数值及综合评价

3 讨论

玉米品种的综合表现需通过其产量、品质以及相关的农艺性状等多个指标来进行评价[15］。粮饲兼用型玉米品种要同时满足粒用和饲用两方面要求, 因此在评判指标选择上要兼顾普通玉米和青贮玉米的功能。本研究以子粒产量和全株生物产量两个指标为主, 同时测定淀粉和粗蛋白质含量2 个品质性状, 并结合穗长、穗粗、穗行数、行粒数、株高、穗位高和百粒重等农艺性状, 共同评价参试玉米品种在作为粮饲兼用型玉米品种方面的综合表现。本研究表明, 与子粒产量相关性较密切的农艺性状为穗粗、穗长、百粒重和行粒数, 与全株生物产量相关性较密切的农艺性状为行粒数、穗位高、穗长和株高, 这与有关研究[5, 16-18］基本一致。相关结果也为不同类型玉米品种的选择提供了参考, 若以普通玉米为主, 应着重考察果穗比较粗大、穗较长、粒较重和行粒数较多的品种；若以青贮玉米为主, 应选择行粒数较多、穗较长、穗位较高和植株较高的品种。品质方面, 淀粉含量为32.0%～36.6%, 粗蛋白质含量为7.2%～9.8%, 所有品种均高于一般优质青贮玉米品质的要求, 即淀粉含量大于28%和粗蛋白质含量大于7%[19］, 这可能与本研究选用的供试品种均为硬粒型玉米品种有关。同时发现品质指标中淀粉含量与子粒产量和全株生物产量均具有显著相关性, 而粗蛋白质含量与这两个指标相关性均不显著。

筛选优良粮饲兼用型玉米品种, 除了需要测定相关的农艺性状、产量和品质指标外, 还需要运用科学合理的方法来进行综合评价。目前主成分分析、灰色关联度和隶属函数法等方法在综合评价玉米产量、品质和抗性上有较多报道[20-23］。本研究选择其中的隶属函数法对供试粮饲兼用型玉米品种的综合表现打分, 进行定量评价。考虑到一些相关性很小或不相关指标的引进, 不仅增加计算分析的复杂性, 有时还会带来偏差, 甚至导致错误的结果[24］, 在进行隶属函数计算时, 仅筛选与子粒产量和全株生物产量有显著或极显著相关性的指标。综合评价结果表明, 桂单671 表现最好, 隶属函数值高达0.986, 其次为兆玉215、桂单669 和桂单6208, 3 个品种隶属函数值均大于0.6, 分别为0.692、0.656 和0.627。桂单671 子粒产量、全株生物产量和粗蛋白质含量均为最高, 淀粉含量排名第三, 在果穗性状上表现较好, 同时具有比较适宜的株高和穗位高, 因此是非常理想的粮饲兼用型玉米品种。兆玉215 子粒产量和全株生物产量均排名第二, 有较高的淀粉含量, 其他性状上表现中等, 因此也可作为粮饲兼用型玉米品种。桂单669 和桂单6208 各方面表现比较均衡, 可作为备选粮饲兼用型玉米品种。目前桂单671 和兆玉215 均为广西兆和种业有限责任公司重点开发的玉米品种, 本研究综合评价的结果与该品种生产实践的优良表现相符合, 进一步印证了桂单671 和兆玉215 具有良好的适应性、稳定性和高产优质性, 为桂单671 和兆玉215 作为优良粮饲兼用型玉米品种进行大面积推广应用提供了参考依据。

尽管本研究测定了农艺性状、子粒产量、全株生物产量和品质等多个指标, 但并未测定反映玉米植株光合作用的叶面积和绿叶数等叶部性状以及反映青贮玉米品质的另外2 个重要指标即酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量, 因此评价结果存在一定的局限性, 后续将对这些内容开展进一步研究。

4 小结

本研究对12 个具有粮饲兼用型玉米潜力的品种进行了筛选试验, 测定其农艺性状、子粒产量和全株生物产量, 并分析其品质指标, 采用隶属函数法对参试品种的表现进行了综合评价。12 个拟作为粮饲兼用型玉米品种的综合表现得分由高到低依次为桂单671、兆玉215、桂单669、桂单6208、桂单666、桂 单6205、桂 单660、桂 单6203、桂 单6206、桂 单162、桂单668、桂单673, 其中, 桂单671 和兆玉215综合表现优异, 可作为都安瑶族自治县及周边地区首选粮饲兼用型玉米品种进行推广种植。