盐城市甜玉米品种区域试验产量及性状主成分分析

姬振蒙，沈业松，殷敏，朱丽，李亚芳，孙扣忠

(盐城市新洋农业试验站，江苏 盐城 224049)

甜玉米是普通玉米的一种胚乳突变体，为玉米属甜质型亚种[1]，相较于普通玉米，甜玉米不仅口感爽嫩、甘甜[2]，具有更高的营养价值[3]，还能带来更高的经济效益[4]。随着社会的发展和居民收入的增加，甜玉米已成为江苏的优势特色产业，在优化种植结构，改善民众膳食和帮助农民致富方面发挥了极其重要的作用[5]。江苏省自2007年至2014年鲜食玉米种植面积已由原来的2万hm2发展到8万hm2以上，而盐城市鲜食玉米种植面积占比32%[6]。截至2015年，江苏省鲜食玉米种植面积更是接近14万hm2，其中鲜食甜玉米占比10%[5]。但是，我国现有的甜玉米品种存在适应性差等问题[7]，针对当地气候条件筛选合适的品种尤为重要。盐城市新洋农业试验站科技人员，长期承担国家东南玉米区试试验和江苏省玉米区试试验。现将2022年国家北方(黄淮海)甜玉米组联合体区试试验，在该试点参试的14个甜玉米品种(含对照)结果汇报如下。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验在江苏省盐城市新洋农业试验站试验田进行。土质为砂壤土，地势平坦，肥力中等，前茬冬闲并提供绿肥。

1.2 试验材料

试验用种由2022年国家北方(黄淮海)甜玉米组联合体提供。甜玉米品种包括中农大甜413(CK)、粤甜3211、粤甜43号、荆恒甜19号、京科甜909、金银131、碧莹808、亨甜329、亨白甜328、亨甜99、金冠2054、斯达甜240、皇金翠7号和亨甜302。

1.3 试验设计

采取随机区组设计，3次重复，小区面积24 m2，6行区，行距60 cm，667 m2播种3 500株，四周设不少于4行的保护行。为确保全苗，将土地整理平整，随后划行并带水播种，每穴点播3～4粒甜玉米种子，然后覆上地膜，全苗后剔除弱苗。田间管理按照当地大田生产水平进行，各项栽培管理措施一致。

1.4 测定项目与方法

出苗后及时观察并记载苗情，定期察看幼苗长势。植株生长期间，适时调查记载各生育时期及农艺性状(株型、株高、穗位高等)和病虫害(灰斑病、大斑病、穗腐病和纹枯病等)发生情况。实收中间四行(面积16 m2)，及时测定带苞叶鲜穗重，记录实收果穗数，取样10穗后室内考种(测定穗长、穗行数、行粒数、穗粗、秃尖长、百粒重、出籽率、单株产量等)。根据带苞叶鲜重折算小区鲜重和每公顷产量。

1.5 统计分析

采用Excel 2016进行数据统计，并利用SPSS24.0进行方差分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 抗逆性分析

如表1所示，2022年参试品种在抗倒伏性状上表现优异，14个参试品种均未出现倒伏。在玉米病害中，发现常见的玉米病害，包括小斑病、穗腐病、茎腐病、丝黑穗病等均表现为高抗水平。在玉米虫害调查中，玉米田常见的玉米螟发生率极低。综上，14个参试品种对于常见玉米病害以及倒伏情况在2022年盐城试点均表现为高抗。

表1 甜玉米抗性Table 1 Resistance of sweet corn

2.2 各品种产量比较

如表2所示，13个参试品种产量均显著高于中农大甜413(CK)，为8 125.0～11 916.7 kg·hm-2，产量在10 000 kg·hm-2以上的品种有粤甜3211、京科甜909和粤甜43号；产量在9 000～10 000 kg·hm-2的品种包括亨甜302、皇金翠7号、斯达甜240、金冠2054和亨甜99；产量在8 000～9 000 kg·hm-2以下的品种包括亨白甜328、荆恒甜19号、金银131、亨甜329和碧莹808。相比于中农大甜413(CK)，13个参试品种分别增产5.90%～35.84%。

表2 各参试品种产量Table 2 Yield of each variety tested

方差分析结果显示，品种间产量差异显著。粤甜3211产量极显著高于其他参试品种；粤甜43号产量极显著高于除粤甜3211、京科甜909外的其他参试品种。而中农大甜413(CK)产量最低，极显著低于其他参试品种。

2.3 各品种农艺性状比较

如表3所示，各性状变异系数区间为8.05%～255.22%，其中双穗率变异系数最大为255.22%；其次为空秆率，其变异系数为85.84%；籽粒深度变异系数为65.35%；而单穗重、穗行数和穗位高变异系数在14.95～23.10；其余性状包括株高、成株叶片数、行粒数、秃尖长、穗长和生育期变异系数均在10%以下。

表3 各参试品种农艺性状Table 3 Agronomic traits of each tested variety

2.4 主成分分析

通过主成分分析法可以最大化使用原始数据，把原有数量庞大并且具有相关性的指标进行数学处理，转变为新的数量较少且相互独立或不相关的综合性指标，由此对试验结果进行综合分析[8]。提取4个主成分，其方差贡献率分别为48.951%、15.448%、11.827%和9.281%(表4)，包含了参试品种农艺性状的大部分信息。

表4 各品种农艺性状相关矩阵特征值和贡献率Table 4 Characteristic values and contribution rates of agronomic trait correlation matrix of each variety

根据特征向量≥0.1的原则，第1成分贡献率为48.951%，决定第1主成分大小的因素几乎包含所有性状，其中特征向量数值较大的性状包括成株叶片数、穗位高、单穗重和生育期，其次是穗长、籽粒深度、穗行数和株高等。通过分析可知，第1主成分可以作为甜玉米各项性状的综合指标。第2主成分贡献率为15.448%，其中秃尖长的特征向量值最大，为0.812。秃尖长影响甜玉米的果穗外观和鲜穗等级，因此，第2主成分主要指向玉米品种的品质性状。第3主成分贡献率为11.827%，穗长和行粒数的特征向量值最大，分别为0.478和0.408。在营养水分充足的情况下，穗长和行粒数是玉米产量的重要因素之一，因此，第3主成分指向玉米产量。第4主成分贡献率为9.281%，双穗率和空秆率的特征向量值最大，分别为0.585和0.554(表5)。市场上的鲜食玉米常按照个体售卖，因此，双穗和空秆更代表鲜食甜玉米的经济效益。前4个主成分函数表达式：

表5 参试甜玉米品种各性状主成分分析Table 5 Principal component analysis of each trait of tested sweet corn varieties

Y1=0.248X1+0.358X2+0.169X3+0.229X4+0.371X5+0.195X6+0.365X7+0.299X8+0.309X9+0.134X10+0.316X11+0.343X12；

(1)

Y2=-0.127X1-0.012X2+0.483X3+0.083X4-0.093X5-0.0.654X6-0.142X7+0.288X8-0.401X9+0.746X10+0.220X11+0.052X12；

(2)

Y3=-0.589X1-0.378X2+0.152X3+0.169X4-0.0.224X5+0.343X6+0.162X7+0.084X8+0.243X9+0.073X10+0.401X11-0.182X12；

(3)

Y4=0.159X1+0.077X2+0.525X3+0.554X4-0.170X5+0.183X6-0.205X7+0.163X8-0.220X9-0.388X10-0.189X11-0.144X12。

(4)

分别以4个主成分的贡献率为权重，构建成分综合评价模型公式[9]：Y=0.499y1+0.154y2+0.118y3+0.093y4，其中Y为样本综合得分。14个参试品种的4个主成分得分、综合得分和排序情况如表6所示。各参试品种综合得分存在明显差异，CK排名第11位，综合得分为-0.80，综合得分大于0的参试品种依次为亨白甜328、金冠2054、皇金翠7号、亨甜302、粤甜43号和金银131，说明这6个品种产量高、品质好、综合性状较好，比较适合盐城市种植。

表6 参试材料的综合得分Table 6 Comprehensive scores of the test materials

3 讨论与结论

玉米常见由高温高湿引起的病害，如小斑病[10]、纹枯病[11]、茎腐病[12]、丝黑穗病[13]等，参试品种对这些病害均表现为高抗。除参试品种遗传因素以外，2022年盐城试点少雨，也可能是原因之一。

鲜食甜玉米不同于常规玉米品种。常规玉米品种除满足基本的种植条件以外，最终以产量、抗病以及抗倒伏等性状来评判品种的优劣，而鲜食甜玉米除重视以上性状外，对于色泽、口味、外观等方面同样要求严格[14]。在盐城市试点，参试的13个鲜食甜玉米品种中，产量最高的是粤甜3211；采用主成分分析法，综合品质、产量、经济效益等多方面因素，发现亨白甜328、金冠2054、皇金翠7号和亨甜302等鲜食甜玉米品种，更适合在盐城市沿海地区种植，同时也为育种工作者培育适宜于沿海地区种植的鲜食甜玉米提供参考。