2019—2023年山西省审定玉米品种的农艺·产量及品质性状分析

摘要  为加强山西省玉米品种选育创新性，充分挖掘并利用优质玉米品种资源，以2019—2023年度山西省审定的589份玉米品种为试验材料，对其农艺性状（生育期、总叶片数、株高、穗位高、穗长和出籽率）、产量性状（穗行数、行粒数、百粒重和产量）及品质性状（容重、粗蛋白、粗脂肪和粗淀粉）共14个数量性状进行变异分析、相关性分析以及主成分分析。结果表明，出籽率和粗淀粉含量变异系数分别为1.62%和2.07%，而穗位高、产量及粗脂肪含量变异系数范围在11.82%～13.80%，表明玉米的出籽率和粗淀粉含量可稳定遗传，而穗位高、粗脂肪以及产量仍有较大的选育空间。不同区组间性状表现有所侧重。春播早熟和机收组审定的品种产量均较高。特早熟Ⅰ区审定品种的穗行数呈现显著劣势，但粗蛋白和粗脂肪含量表现突出。复播区审定品种的行粒数呈现显著劣势，但粗淀粉含量整体较高。产量与6个农艺性状、3个产量构成因子以及粗淀粉含量均呈极显著正相关，而与粗蛋白含量呈极显著负相关。主成分分析研究表明，前4项主成分累积贡献率为59.16%，第1主成分反映产量、株高、穗位高和穗长，第2主成分反映粗蛋白和粗淀粉含量，第3主成分反映总叶片数、穗位高和行粒数，第4主成分反映容重和粗脂肪含量。此外，各性状随审定年份的变化趋势研究表明，产量性状总体呈稳步增加的趋势，而品质性状均有不同程度的降低（0.04%～0.97%），且以粗脂肪的下降程度最大，表明今后玉米育种应着重加强粗脂肪含量的提高。该研究为山西省玉米资源性状的改良提供了理论依据。

关键词  农艺性状；产量；品质性状；玉米品种；山西省

中图分类号  S513  文献标识码  A  文章编号  0517-6611（2024）21-0019-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.21.005

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Analysis of Agronomic， Yield and Quality Characters of Maize in Shanxi Province in 2019—2023

SUN Mei-hong1， TIAN Yuan2， ZHANG Hui-yu3

（1. Shanxi Agricultural University， Taiyuan， Shanxi 030000;2. College of Agronomy， Shanxi Agricultural University （Institute of Crop Science）， Taigu，  Shanxi 030800;3. Institute of Wheat Research， Shanxi Agricultural University， Linfen， Shanxi 041000）

Abstract  In order to strengthen the innovation of maize variety breeding in Shanxi Province and fully explore and utilize high-quality maize variety resources， 589 maize varieties approved in Shanxi Province from 2019 to 2023 were taken as experimental materials. The variation， correlation as well as principal component analysis were carried out on 14 quantitative traits of agronomy （growth period， total leaf number， plant height， ear height， ear length and seed yield）， yield （row number per ear， grain number per row， 100 grain weight and yield） as well as quality （bulk density， crude protein， crude fat and crude starch content）. The results showed that the variable coefficients of seed emergence rate and crude starch content were 1.62% and 2.07%， respectively， while the variation coefficients of ear height， yield and crude fat content ranged from 11.82% to 13.80%， indicating that the two traits of maize seed emergence rate and crude starch content could be inherited stably， but there was still a large space for breeding of ear height， crude fat and yield. There was some emphasis on traits among different groups. The yield of early sowing in spring and the varieties examined by the harvesting group were the highest. The number of rows per ear of the approved varieties in special early maturity Ⅰ area showed a significant disadvantage， but the contents of crude protein and crude fat were prominent. The number of row grains of the approved varieties in the reseeding area showed a significant disadvantage， but the crude starch content was higher. The yield was extremely positively correlated with 6 agronomy traits， 3 yield components and crude starch content， but negatively correlated with crude protein content. The results of principal component analysis showed that the cumulative contribution rate of the first four principal components was 59.16%. The first principal component reflected yield， plant height， ear height and ear length. The second principal component reflected crude protein and crude starch content. The third principal component reflected total leaf number， ear height and row number， and the fourth principal component reflected bulk density and crude fat content. In addition， the study on the variation trend of each trait with the year of examination showed that the yield trait showed a steady increase trend， while the quality trait had a different degree of decrease （0.04%-0.97%）， and the decrease degree of crude fat was the largest， indicating that the future maize breeding should focus on strengthening the increase of crude fat content. This study provided a theoretical basis for the improvement of maize resource traits in Shanxi Province.

Key words  Agronomic traits;Yield;Quality character;Maize varieties;Shanxi Province

基金项目  农作物综合利用重点县项目（1410252023CCS00076）；山西省基础研究计划项目（202203021212424）。

作者简介  孙美红（1970—），女，山西太谷人，副研究员，从事科研管理和技术推广研究。*通信作者，助理研究员，博士，从事种质创新与作物栽培研究。

收稿日期  2024-06-27；修回日期  2024-07-02

玉米作为山西省的主要粮食作物，其播种面积、单产和总产量均居首位。山西省统计年鉴显示，2022年度玉米播种面积和产量分别达181.4万hm2和1 021.1万t，分别占全省粮食作物播种面积和产量的58%和70%［1］，两者均呈稳步增长趋势。然而，山西省地处黄土高原，地形、气候复杂多变，导致区域内各地玉米种植生态区分布多样化。种子是农业的芯片，是粮食生产的源头。为推动山西省玉米产业发展，育种工作者需选育与不同生态区相适应的玉米品种。

数量性状作为资源育种利用的基础，在种质资源高效筛选、鉴定及评价方面发挥重要作用。玉米的农艺性状、产量性状及品质性状均属于数量性状，这些性状受多个基因的控制，同时也能反映环境差异［2］。钱春荣等［3］在东北和华北不同玉米生态区的研究表明，东北地区由于受热量资源限制，仅中早熟品种因其生育期较长，可通过自我调节对热量资源不足做出适应而正常成熟且可提高产量。韩学琴等［4］为发掘青贮玉米品种的生产潜能及其在滇南区域的适应性，选取在生产上推广示范较为广泛的25个品种为材料，相关性和主成分等统计分析方法表明，青贮玉米的生物产量与株高和绿叶数等农艺性状呈极显著正相关，并采用灰色关联度法筛选出适应该区域3个综合排名较高的优良品种。随着农业生产质量和生产要求的不断提升，对玉米品质的要求也愈发严格。玉米品质由多个指标决定，不同指标反映了玉米籽粒的不同品质，根据GB 1353—2018《玉米》中对玉米质量的要求［5］，容重为玉米的定等指标，粗蛋白、粗脂肪、淀粉是玉米营养品质的重要指标［6］。近年来，有学者通过宏观分析玉米品质，为玉米育种工作者提供了提质新目标。武海丽等［7］分析2003—2012 年山西省审定玉米品种的品质性状发现，容重和粗淀粉含量与玉米产量间存在同向性，而粗蛋白和粗脂肪含量等受遗传基因控制作用强，因此需加强专用型玉米品种选育。王美霞等［8］通过分析2013年来山西省审定玉米品种的品质，表明提高粗脂肪含量仍是今后玉米育种的重要目标。

近年来，有不少学者通过对新审定玉米品种的品质性状进行相关分析研究为育种工作者提供新思路，但农艺性状等作为资源育种利用的基础，在种质资源鉴定筛选方面同样发挥重要作用［9］。鉴于此，笔者以山西省2019—2023年内审定的不同生态区组的589个玉米品种为试验材料，对农艺性状、产量性状、品质性状及其间的联系进行分析，旨在为山西省不同玉米生态区组玉米品种选育提供理论参考。

1  材料与方法

1.1  试验材料

该研究数据来源于山西省农业农村厅网站（https：//nynct.shanxi.gov.cn/）。筛选2019—2023年审定的589个普通玉米的数量性状为研究对象，包括农艺性状（生育期、总叶片数、株高、穗位高、穗长和出籽率）、产量性状（穗行数、行粒数和百粒重3个产量构成因子及籽粒产量）、品质性状（容重、粗蛋白、粗脂肪和粗淀粉含量），同时根据生态区将玉米品种划分为特早熟Ⅰ区、特早熟Ⅱ区、早熟区、中晚熟区、机收组和复播区6个区组，进行年度间和区组间玉米品种数量性状的分析。

1.2  数据统计

采用Microsoft Excel 2010进行常规数据分析；采用SPSS 27.0软件进行统计分析，如变异分析、差异显著性检验（Duncan’s法，P<0.05）、相关性分析（Spearman）及主成分分析；采用Origin 2020软件进行图表绘制。

2  结果与分析

2.1  品种数量结构分析

由表1可知，2019—2023年山西省审定玉米品种的数量呈先增加后降低的趋势，其中2022年审定玉米品种151个，达最高点，是5年内其他年份的1.23～1.91倍。各区组间相比较，中晚熟组审定品种数量在5年均保持最高，占比每年审定总数的43%～50%，其次为复播区。春播早熟区审定品种数量在2022年骤然翻倍是该年度审定数量最高的直接因素。其他3个区组审定玉米品种数量年际间浮动较小。可见，春播中晚熟品种在山西省占据长期主导地位。

2.2  农艺、产量与品质性状多样性分析

由表2可知，3类性状中产量性状的平均变异系数最大，其次为品质性状，农艺性状的平均变异系数最小。其中，粗脂肪、穗位高和产量的变异系数分别为13.80%、11.94%和12.44%，均大于10.00%，变化范围分别在3.03%～7.95%、63.00～145.00 cm和7 752.00～15 552.00 kg/hm2。总叶片数、出籽率、容重和粗淀粉的变异系数分别为4.26%、1.62%、4.55%和2.07%，均小于5.00%，表明玉米品种这4个性状表现较稳定。

2.3  不同区组间农艺、产量与品质性状的差异分析

由表3可知，春播早熟和中晚熟组玉米品种的生育期、总叶片数、株高、穗位高和穗长均显著高于特早熟Ⅰ和特早熟Ⅱ组，同时，生育期、株高、穗位高和穗长显著高于南部复播组，而生育期、总叶片数、株高和穗位高与机收组间无显著差异。春播早熟和中晚熟组较特早熟Ⅰ组和复播组显著提高出籽率达0.80百分点～1.15百分点。就产量构成要素而言，春播早熟、中晚熟、机收和复播组的穗行数范围为16.78～17.12行，较特早熟Ⅰ和特早熟Ⅱ组显著提高6.07%～11.97%。复播组行粒数显著低于其他5个区组，比其他组低3.76%～6.63%。春播早熟和中晚熟组百粒重显著高于其他区组，增幅为4.99%～9.39%。各区组产量为8 943.30～13 493.25 kg/hm2，由高到低排序为春播早熟组>机收组>春播中晚熟组>特早熟Ⅱ组>复播组>特早熟Ⅰ组，且春播早熟组与除机收组外的其他区组间差异达显著水平。就品质性状而言，6个区组间籽粒容重无显著差异。特早熟Ⅰ组粗蛋白和粗脂肪含量均显著高于春播早熟、春播中晚熟、机收和复播组，增幅范围分别达7.25%～8.04%和11.96%～16.40%（除春播特早熟Ⅱ组外）。粗淀粉含量表现为春播早熟组、春播中晚熟组和复播组显著高于特早熟Ⅰ和特早熟Ⅱ组。