(貴州大學農學院，貴陽 550025)

玉米是中國的第一大糧食作物，在我國農業(yè)生產和國家糧食安全中具有舉足輕重的作用[1-2]。近年來研究表明，選育耐密型品種，合理的種植密度是提高玉米產量的主要途徑[3]。前人研究指出，耐密型品種是緊湊型品種的進一步發(fā)展，是一個與時俱進的概念[5-6]。蘇方宏[7]認為，玉米的耐密性是指一個玉米品種所具有的在較大密度水平下有較高的單株生產力，利用耐密系數可以客觀評價品種耐密性。影響玉米機械收獲質量的指標很多，包括株高、倒伏率、倒折率、空稈率和籽粒含水量等。謝瑞芝等[8]認為，影響機械收粒質量的主要因素是籽粒水分含量，隨著籽粒含水率的增加，籽粒損失率、破碎率和雜質率明顯上升。柳楓賀等[9]研究表明，籽粒含水率與機收時籽粒破碎率、損失率和雜質率顯著相關，籽粒含水率越高，機收籽粒破碎率和雜質率越高。趙明等[10]到美國實地考察，美國玉米品種植株整齊、耐密植、單株生產力高，抗倒、抗病蟲，播種到成熟期天數在110～120 d左右，為機械化收獲創(chuàng)造了條件。在貴州進行玉米新品種引種和選育較多，但鮮見針對耐密植宜機收品種的鑒選及相關研究。為此，本研究以20個玉米品種為試驗材料，探明各品種增密后農藝性狀、機收性狀和產量性狀的差異，采用主成分分析和相關分析篩選出主要評價指標，再對其進行模糊數學隸屬函數分析，從而進行綜合評價，初步篩選出適宜貴州省種植的耐密植宜機收春玉米品種，以期為貴州春玉米耐密宜機收品種的選用及玉米高產、高效栽培提供依據和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年在貴州省遵義市播州區(qū)池坪(27°13′N，106°17′E)進行，該地區(qū)屬中亞熱帶季風性濕潤氣候，全年平均氣溫為14.9 ℃，無霜期291 d，降雨量1 035.7 mm。供試土壤0～20 cm平均有機質含量26.23 g/kg，堿解氮80.50 mg/kg，全磷17.52 mg/kg，速效磷23.74 mg/kg，速效鉀226 mg/kg。

1.2 試驗材料

以20個玉米品種(組合)作為參試材料(表1)。

表1 參試品種(組合)

編號 品種編號 品種1先玉117111仲玉3號2渝單8號12粒收1號3正紅6號13金玉3064筑黃127/S0214筑黃99M/215珍禾9915黔單16號6愛農00116靖單12號7正紅43117靖玉1號8金玉93218鄭單9589靖豐1819金玉83810榮玉151020新中玉801

1.3 試驗設計

采用裂區(qū)設計，密度為主區(qū)，設2個密度(5.25萬株/hm2和6.75萬株/hm2)，品種為副區(qū)，20個玉米品種(如表1)，3次重復。小區(qū)面積20 m2，采用寬窄行種植，寬行距80 cm，窄行距40 cm。以600 kg/hm2的復合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)作為基肥，在拔節(jié)期和抽雄吐絲期分別以150 kg/hm2和225 kg/hm2的尿素進行追肥，其他管理同當地大田管理。

1.4 測定項目與方法

吐絲期后20 d測量各品種的株高和穗位高，收獲期調查各品種的倒伏率。每個小區(qū)先選取10個代表性果穗進行考種，測定各品種的穗粒數和千粒重。然后采用收獲機雷沃谷神RG 40直收籽粒，并測定籽粒的含水率、雜質率和破碎率。

應用隸屬函數法對不同玉米品種進行綜合性評價[11]，篩選出耐密植宜機收品種。公式如下：

式中：X為各品種的某一指標測定值；Xmax、Xmin分別代表供試品種該指標中的最大值和最小值。

1.5 數據統計與分析

采用Excel 2010軟件進行數據計算和作圖，用DPSv 7.05軟件和SPSS 19.0軟件進行數據的統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同種植密度對春玉米主要農藝性狀的影響

合適的株高和穗位高有利于進行機械化收獲。由表2看出，在低、高密度下，各品種的平均株高分別是268.4 cm和260.9 cm，且先玉1171的株高在不同密度下均達到最高，分別為317.8 cm和318.3 cm，其次是金玉306，與其余品種差異達到顯著水平。穗位最高的是金玉306，分別為141.9 cm和148.6 cm。而筑黃99 M/21的株高和穗位高在不同密度下均表現最低。且隨著密度的增加，先玉1171、筑黃127/S 02、金玉306、筑黃99 M/21、靖玉1號和金玉838的株高均增大，其余品種表現出下降趨勢。而先玉1171、仲玉3號、粒收1號、金玉306、筑黃99 M/21、靖單12號、靖玉1號、鄭單958和金玉838的穗位高均增加，其余品種表現下降趨勢。

2.2 不同種植密度對春玉米產量及其構成因素的影響

由表3可見，不同種植密度對產量具有明顯的影響，同一種植密度不同品種之間也具有明顯差異。低密度時，產量變化幅度在1 728.45～8 330.86 kg/hm2之間，平均為6 704.32 kg/hm2，新中玉801的產量最高。高密度時，平均產量為7 022.31 kg/hm2，先玉1171產量最高，為9 543.90 kg/hm2。大部分品種的產量隨著密度的增加有一定程度的提高，說明適當提高玉米種植密度可以提高單位面積產量。

不同種植密度下對各品種產量進行差異顯著性分析，如表3所示，低密度時，新中玉801產量最高，其與筑黃127/S 02、渝單8號、粒收1號、正紅6號、金玉932、珍禾99的產量差異達到顯著水平；高密度時，先玉1171產量最高，其與黔單16號、新中玉801、正紅431、靖單12號產量差異不顯著，與其余品種差異達到顯著水平。參試品種在不同種植密度的平均產量多重比較結果表明，先玉1171產量最高，其與金玉932、粒收1號、珍禾99和筑黃99 M/21等產量差異達顯著水平。

表2 不同種植密度對玉米株高和穗位高的影響

品種 5.25萬株/hm2 6.75萬株/hm2 株高(cm)穗位高(cm)株高(cm)穗位高(cm)先玉1171317.8a134.8abc318.3a135.0abc渝單8號263.0de112.4def239.7h110.0efgh正紅6號281.8bcd130.8abcd258.3defgh123.1bcde筑黃127/S02232.0f115.6def245.4gh110.3efgh珍禾99275.4cde127.9abcd260.9defgh115.9defg愛農001263.2de101.0fg259.4defgh98.7gh正紅431264.7de113.6def254.0efgh103.9efgh金玉932282.4bcd116.2cdef276.9cd106.7efgh靖豐18269.2cde107.7ef251.6fgh101.3gh榮玉1510299.4ab105.0efg262.4defgh102.0fgh仲玉3號266.2de115.0def264.9defg123.2bcde粒收1號254.8e100.3fg252.4fgh141.6ab金玉306302.7ab141.9a303.1ab148.6a筑黃99M/21163.6g59.8h181.8j75.9i黔單16號290.0bc137.6ab275.7cde134.7abcd靖單12號273.8cde121.0bcde272.9cdef129.2bcd靖玉1號282.0bcd119.4bcdef292.7bc121.0cdef鄭單958232.4f88.5g209.0i94.0h金玉838285.3bcd122.9bcde289.8bc139.9abc新中玉801268.4cde115.6def249.3gh109.1efgh

注：數值后不同小寫字母表示同一處理下，各品種間在0.05水平差異顯著。下同。

表3 不同種植密度對春玉米產量及其構成因素的影響

品種 5.25萬株/hm2 6.75萬株/hm2 千粒重(g)穗粒數(粒)產量(kg/hm2)千粒重(g)穗粒數(粒)產量(kg/hm2)先玉1171320.3efg664.5a7797.2abc309.7bcd619.6ab9543.9a渝單8號326.1def569.8bcde6387.0bcde328.1abcd550.1bcde7057.6cdefg正紅6號277.0g658.0a6017.0cde280.9d608.4abc7463.0bcdef筑黃127/S02339.6bcdef477.9fg6412.0bcde328.8abcd448.6fg6359.3efg珍禾99362.9abcde469.6g5318.7e361.2ab514.0def6261.6efg愛農001329.7cdef568.9bcde7933.9ab311.6bcd512.2def6564.5defg正紅431375.7abcd530.4cdefg7508.0abc355.1ab518.1def8311.0abcd金玉932379.5abc490.0efg5508.3de355.8ab527.7cdef7240.2bcdef靖豐18372.2abcd480.7fg7681.0abc281.3d447.8fg6416.4efg榮玉1510404.0a575.1bcd7858.4ab334.2abc532.8cdef7311.5bcdef仲玉3號333.0cdef566.5bcde6839.8abcde330.8abcd547.6bcde7322.5bcdef粒收1號331.0cdef604.9abc6355.4bcde312.3bcd447.3fg5432.3g金玉306384.3ab487.7efg6584.4abcde371.3a491.8efg7789.0bcdef筑黃99M/21233.3h288.2h1728.5f222.8e345.1h1842.3h黔單16號297.0fg554.3bcdef7641.9abc298.3cd574.5bcde8865.3ab靖單12號379.5abc571.9bcde7047.2abcde356.0ab552.0bcde7977.2abcde靖玉1號391.4a506.0defg6854.2abcde336.2abc591.8abcd6797.2cdefg鄭單958371.1abcd508.6defg7057.0abcde326.9abcd410.6gh6037.7fg金玉838278.8g634.4ab7225.8abcd313.1bcd662.5a7417.4bcdef新中玉801366.7abcde675.9a8330.9a338.6abc556.0bcde8436.5abc

品種產量的高低取決于產量構成因素。低密度時，新中玉801穗粒數最多，榮玉1510千粒重最重，為403.98 g。高密度時，金玉838穗粒數最多，千粒重最高的是金玉306，為371.3 g，最低的是筑黃99 M/21，且增密后同一品種千粒重普遍表現出降低的趨勢。

2.3 不同種植密度對春玉米機收性狀的影響

由表4可以看出，收獲時低密度下同一品種的籽粒含水率普遍高于高密度，不同密度下籽粒含水率均表現較低的品種是先玉1171、正紅6號和仲玉3號，符合機械化籽粒直收標準。在低密度下，籽粒含水率最低的品種是先玉1171和正紅6號，均為26.92%，籽粒含水率的變化幅度為26.92%～37.40%，平均籽粒含水率為31.81%，籽粒含水率低于平均含水率的品種有先玉1171、正紅6號、鄭單958、愛農001、金玉838、仲玉3號、金玉306、金玉932、靖玉1號和新中玉801，其余品種的籽粒含水率均高于平均水平。高密度時，正紅6號的籽粒含水率最低，為24.83%，各品種的平均籽粒含水率為29.71%,籽粒含水率低于平均含水率的品種有先玉1171、渝單8號、正紅6號等。

籽粒雜質率、破碎率和倒伏率是評價玉米籽粒機械收獲質量的主要指標，國標中規(guī)定籽粒雜質率≤3%、破碎率≤5%。由表4可以看出，在高密度下，同一品種的籽粒雜質率普遍高于低密度。低密度時，粒收1號含雜率最低，為1.36%，而筑黃99 M/21、鄭單958、靖單12號的含雜率較高，其余品種的籽粒雜質率均符合國標(GB/T-21961-2008)規(guī)定(≤3%)。高密度下，正紅6號雜質率最低，為1.63%，符合國標規(guī)定的品種有鄭單958、靖單12號、黔單16號、新中玉801、渝單8號、金玉306、仲玉3號和筑黃127/S 02。低、高密度下，籽粒含雜率均符合國標規(guī)定的是新中玉801、黔單16號、金玉306、仲玉3號、正紅6號、筑黃127/S 02和渝單8號。

表4 不同種植密度對各品種機收性狀的影響

品種 5.25萬株/hm2 6.75萬株/hm2 籽粒含水率(%)雜質率(%)破碎率(%)倒伏率(%)籽粒含水率(%)雜質率(%)破碎率(%)倒伏率(%)先玉117126.921.486.282.5626.74 3.397.893.89渝單8號32.451.698.346.1326.80 2.187.467.63正紅6號26.921.968.0423.0324.83 1.6313.4925.00筑黃127/S0232.382.319.6318.8929.68 2.9512.0720.59珍禾9935.222.579.2517.9930.90 3.869.3323.39愛農00128.621.476.510.4031.00 3.617.586.37正紅43137.402.3313.620.3235.25 4.5016.980.69金玉93231.052.597.8253.1731.53 3.1012.0155.60靖豐1833.652.946.3023.4832.43 4.008.7631.96榮玉151033.052.3112.0317.9429.93 5.3916.7918.18仲玉3號30.602.386.830.3926.75 2.357.100.64粒收1號32.181.369.262.1433.93 3.4513.406.43金玉30630.822.199.487.1428.80 2.218.598.66筑黃99M/2137.027.548.2215.7829.83 4.159.9216.82黔單16號33.071.888.694.6829.90 1.959.866.21靖單12號33.703.0812.233.5531.98 1.9219.654.43靖玉1號31.701.898.1028.7929.53 3.2511.3530.85鄭單95827.223.825.320.8527.28 1.8611.171.35金玉83830.572.067.180.7527.90 3.277.401.21新中玉80131.731.957.910.5229.28 2.136.501.15

不同種植密度下各品種的籽粒破碎率均高于國標標準(GB/T-21961-2008)(≤5%)，同一品種的籽粒破損率在高密度下普遍高于低密度。低、高種植密度下，按破碎率≤8%的糧食烘干收儲企業(yè)三級糧標準(GB 1353-2009)，破損率符合三級糧標準的品種有先玉1171、新中玉801、金玉838、愛農001和仲玉3號。

在不同密度水平下，倒伏率均表現較高的有金玉932、靖玉1號、靖豐18、筑黃127/S02，倒伏率相對較低的有新中玉801、正紅431、仲玉3號、鄭單958、金玉838和先玉1171。

2.4 對主要農藝性狀、產量及機收指標進行主成分分析

主成分分析是將多個指標進行組合，轉化為少數幾個綜合指標的統計分析方法，從而達到簡化的目的[12]。本研究對增密后20個春玉米品種的農藝性狀、機收性狀和產量性狀方面綜合考慮，選取了株高、產量、籽粒含水率和倒伏率等9個指標進行因子主成分分析，根據累積貢獻率≥80%的原則取主成分，共提取了4個主成分(表5、表6)，其中第一主成分的特征值為3.559，貢獻率為39.540%，對應特征向量中主要表現在株高、產量和穗粒數方面，相關系數分別為0.895、0.882和0.856。第二主成分的特征值為1.879，貢獻率為20.880%。數量較大的是籽粒含水率和破碎率，相關系數分別為0.804和0.649。第三主成分的特征值為1.031，貢獻率為11.450%。對應的特征向量中主要表現在倒伏率，相關系數為0.767。第四主成分的特征值為0.845，貢獻率為9.385%，數量較大的性狀是雜質率，相關系數為0.575。以上4個主成分的累積貢獻率達到81.254%，基本包含了所測指標的全部信息量。

2.5 采用模糊數學隸屬函數法對品種進行綜合評價

綜合主成分分析結果，在第一主成分下選擇株高，第二主成分下選擇籽粒含水率，第三主成分下選擇倒伏率，第四主成分下選擇雜質率，4個主要指標，采用模糊數學隸屬函數法進行數據分析，隸屬函數平均值(D值)反應參試品種綜合性狀的優(yōu)劣，平均值越大，說明品種綜合性狀越好。通過相關性分析，由表7可知，產量與株高呈極顯著正相關關系，采用隸屬函數公式

表5 主成分提取分析

主成分特征值貢獻率(%)累積貢獻率(%)13.55939.54039.54021.87920.88060.41931.03111.45071.86940.8459.38581.25450.6417.12588.37960.5385.98194.36070.3063.39697.75680.1501.66699.42290.0520.578100.000

表6 各因子載荷矩陣

指標 主成分ⅠⅡⅢⅣ穗粒數 0.856-0.078 0.163 0.154千粒重 0.570 0.499-0.178-0.281株高 0.895 0.214 0.216 0.209穗位高 0.816-0.028-0.173 0.135籽粒含水率(%)-0.287 0.804-0.167 0.204雜質率(%)-0.412 0.573 0.286 0.575破碎率(%)-0.059 0.649-0.437-0.301倒伏率(%) 0.035 0.410 0.767-0.465產量 0.882 0.118-0.083 0.028

表8 春玉米品種各指標的隸屬函數值及綜合評價

品種株高(cm)籽粒含水率(%)倒伏率(%)雜質率(%)綜合評價值排序先玉11711.0000.817 0.9410.531 0.822 1渝單8號0.4240.811 0.8730.853 0.740 7正紅6號0.5611.000 0.5571.000 0.779 4筑黃127/S020.4660.535 0.6370.647 0.571 14珍禾990.5790.417 0.5860.407 0.497 15愛農0010.5690.408 0.8960.473 0.586 11正紅4310.5290.000 0.9990.237 0.441 18金玉9320.6970.357 0.0000.608 0.415 20靖豐180.5110.271 0.4300.369 0.395 19榮玉15100.5910.511 0.6810.000 0.446 13仲玉3號0.6090.815 1.0000.808 0.808 2粒收1號0.5170.127 0.8950.516 0.514 16金玉3060.8890.619 0.8540.845 0.801 3筑黃99M/210.0000.520 1.0120.328 0.465 17黔單16號0.6880.513 0.8990.914 0.753 6靖單12號0.6670.314 0.9310.921 0.708 10靖玉1號0.8120.549 0.4500.568 0.595 12鄭單9580.1990.765 0.9870.938 0.722 9金玉8380.7910.705 0.9900.563 0.762 5新中玉8010.4950.573 0.9910.867 0.731 8

表7 各指標的相關系數矩陣

指標 穗粒數千粒重株高穗位高籽粒含水率雜質率破損率倒伏率產量穗粒數1千粒重0.291株高0.75**0.49*1穗位高0.58**0.360.77**1籽粒含水率-0.360.2-0.08-0.141雜質率-0.23-0.12-0.08-0.380.52*1破碎率-0.070.23-0.06-0.030.40.171倒伏率0.040.150.2-0.110.130.150.091產量0.76**0.55**0.75**0.56**-0.14-0.290.04-0.021

注：“*”表示p<0.05；“**”表示p<0.01。

計算其函數值，而產量與籽粒含水量、雜質率、倒伏率均為負相關關系，故采用反隸屬函數公式計算其函數值。結果(表8)表明，在所有品種中，先玉1171表現最好，平均隸屬函數值為0.822，其次是仲玉3號、金玉306、正紅6號、金玉838、黔單16號、渝單8號和新中玉801，表現較差的是金玉932、靖豐18和筑黃99 M/21。

3 討 論

提高種植密度是現代農業(yè)生產中提高玉米單產的重要措施之一[3]，但隨著密度的增加，玉米密植群體內單株間的相互競爭不可避免的被強化[13]，使植株冠層及根系生長發(fā)育均受到限制，植株傾向于更高的株高、更細的莖稈以爭奪更多的光能輻射等資源，這往往導致了能量與營養(yǎng)的分散，單株產量降低，從而限制產量的提高[14]。而通過增加植株數量來補償下降的單株產量，最終實現群體產量的提升，這在很多研究中得到共識[15]。本研究通過在不同種植密度下，對20個玉米品種各性狀指標進行分析，研究表明，相對于低密度而言，穗粒數減少，千粒重普遍降低；玉米品種產量大部分在高密度下表現出增產趨勢，如黔單16號、正紅6號、金玉838、金玉932和先玉1171等。也有一部分參試品種在高密度條件下表現出減產，如愛農001、粒收1號和鄭單958等，說明該部分品種在該地區(qū)更適合在低密度下種植，通過增加株數不能彌補下降的單株產量，從而導致減產。其中粒收1號和鄭單958在北方玉米主產區(qū)表現較好，而在貴州進行種植，不同密度下綜合表現均較差，可能是由于該地區(qū)土壤、光照和溫度等資源的限制。

籽粒含水率、破碎率和雜質率是衡量機收質量的重要指標，有研究發(fā)現，玉米籽粒含水率與破碎率、雜質率呈極顯著正相關，在一定范圍內，隨著籽粒含水率的增加，破碎率和雜質率增加[16]，這與本研究的結果基本相符。研究通過對20個品種機收時籽粒含水率和破碎率的測定，結果表明，高密度時，籽粒平均含水率為29.71%，遠高于18%～23%這一國外普遍認為的最佳含水率收獲指標。籽粒破碎率為11.07%，也大于國標(≤5%)要求，籽粒破碎率總體隨籽粒含水率的升高呈增大趨勢。

模糊數學隸屬函數法在作物的抗旱性、耐鹽性和耐熱性等方面的研究頗多，結合主成分分析，通過將多指標歸納為少數幾個主成分進行分析，避免了單一指標評價的片面性，從而對作物進行綜合評價[17-19]。本研究通過因子主成分和相關性分析，將株高、籽粒含水率和千粒重等9個指標歸納為4個主成分，再利用隸屬函數法進行綜合評價，初步篩選出了8個耐密植宜機收品種，使結果更趨于科學和合理。

4 結 論

利用主成分分析、相關性分析和隸屬函數法對貴州春玉米耐密植宜機收品種進行初步篩選，避免了單一指標評價的片面性，使得耐密植宜機收品種的篩選更趨于科學和合理。通過因子主成分分析，發(fā)現株高、穗位高、籽粒含水率、雜質率、千粒重等9個指標被歸納為4個主成分，累積貢獻率達81.254%，基本代表了9個指標的全部信息。

通過對20個玉米品種的各個指標進行綜合評價，從而篩選出表現較好的耐密植宜機收春玉米品種。綜合分析可知，表現較好的品種依次是先玉1171、仲玉3號、金玉306、正紅6號，金玉838，黔單16號、渝單8號和新中玉801。