王英成， 蘆光新， 鄧 暉， 蔣漢元， 姚世庭， 黨 寧，李 欣， 黃彩霞， 趙麗蓉， 王志慧

(1. 青海大學(xué)， 青海 西寧 810016； 2. 青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院， 青海 西寧 810016； 3. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所， 北京 100081； 4. 青海省大通豐收農(nóng)牧科技有限公司， 青海 大通 810100)

青海省是生態(tài)文明建設(shè)的先行區(qū)，同時(shí)也是我國西北地區(qū)“糧改飼”和“草牧業(yè)”的試點(diǎn)區(qū)。青海省玉米常年栽培面積2.70×104hm2以上，主要分布在青海東部農(nóng)業(yè)區(qū)。近年來，隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和農(nóng)區(qū)草牧業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)“種、養(yǎng)、加”聯(lián)合發(fā)展提供了契機(jī)，形成了農(nóng)畜聯(lián)動(dòng)、草畜結(jié)合的良性循環(huán)發(fā)展體系。規(guī)?；B(yǎng)殖和牛、羊數(shù)量的增加，帶動(dòng)了飼草產(chǎn)業(yè)青貯飼用玉米的發(fā)展，增加青貯飼用玉米種植面積和規(guī)模勢在必行，因此引進(jìn)和篩選適于當(dāng)?shù)厣L的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益好的青貯玉米品種是擺在人們面前的首要任務(wù)。

到目前為止，在青海高寒地區(qū)青貯飼用玉米的引種、篩選和種植方面取得了一些進(jìn)展。李春喜等[6]認(rèn)為青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)無灌溉條件的旱地面積約占總耕地面積的80%，其中年均溫5℃以上的旱地面積約占30%，這類土地適宜種植青貯玉米，收獲鮮草用于發(fā)展畜牧業(yè)。賀晨邦等[7]從青海省外引進(jìn)了4個(gè)青貯飼用玉米品種(‘沈單16號(hào)’、‘紀(jì)元8號(hào)’、‘金凱3號(hào)’、‘漯玉336’)，分別在西寧、湟源、烏蘭、德令哈等地區(qū)進(jìn)行了試驗(yàn)鑒定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)群體中的‘紀(jì)元8號(hào)’、‘金凱3號(hào)’、‘漯玉336’和較高產(chǎn)群體中‘沈單16號(hào)’綜合性狀表現(xiàn)較好；閆慧穎等[8]在海拔2 040 m的青海旱地引種‘豫玉22號(hào)’、‘金穗3號(hào)’、‘金凱3號(hào)’進(jìn)行比較試驗(yàn)，‘豫玉22號(hào)’綜合性狀表現(xiàn)突出，適合在青海旱地推廣種植。魏竇興等[9]發(fā)現(xiàn)青貯飼用玉米能在高寒的柴達(dá)木地區(qū)種植，且能獲得高產(chǎn)。李春喜[10]等研究認(rèn)為在高寒牧區(qū)通過覆膜的方式進(jìn)行青貯玉米種植是可行的，且還可通過增加種植密度來獲得飼料高產(chǎn)。以往在選擇適宜高寒地區(qū)種植的青貯玉米品種的報(bào)道中，篩選方法僅依靠個(gè)別指標(biāo)進(jìn)行評(píng)判的較多，而現(xiàn)已有研究[11-18]證明，在農(nóng)作物品種進(jìn)行品比試驗(yàn)中，采用多指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)判，可以克服單指標(biāo)評(píng)價(jià)的弊端，主成分分析法在品種的篩選中更具科學(xué)性和準(zhǔn)確性。本研究本著豐富高寒地區(qū)飼用玉米種類及優(yōu)化飼草產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式的目的，對(duì)引進(jìn)的16個(gè)青貯玉米品種農(nóng)藝性狀進(jìn)行綜合分析，旨在篩選出適合在西寧地區(qū)種植的高產(chǎn)、適應(yīng)性好的青貯玉米品種，以期為當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)的青貯玉米提供技術(shù)支撐，促進(jìn)草牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 供試品種

從甘肅、吉林、黑龍江等地引進(jìn)‘正泰1號(hào)’、‘正德303’、‘安早10’、‘高玉2300’、‘五谷705’、‘五谷704’、‘翔玉998’、‘龍高L2’、‘禾田 3號(hào)’、‘利合228’、‘鐵研53’、‘五谷703’、‘優(yōu)迪919’、‘利合328’、‘五谷702’、‘翔玉198’等16個(gè)青貯玉米品種。

1.2 試驗(yàn)地概況

大通縣位于青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)北部，地處北緯 36°43′～37°23′，東徑 100°51′～101°56′之間，南北寬85 km，東西長95 km公里，總面積3 090 km2，境內(nèi)海拔2 280～4 622 m；屬典型大陸性氣候，晝夜溫差較大，冬季漫長而寒冷，夏季短暫而涼爽，年平均氣溫2.8℃～5.1℃。太陽輻射強(qiáng)，光能資源豐富，年平均日照時(shí)數(shù)2 530～2 605 h；降雨集中于7—9月份，年均降雨量為508 mm；無霜期短，80～120 d，冰雹、霜凍、雨澇等自然災(zāi)害頻繁，在很大程度上限制了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，特別是種植業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)排列，3個(gè)區(qū)組，每個(gè)區(qū)組內(nèi)設(shè)16個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為12 m2，共設(shè)48個(gè)小區(qū)。每個(gè)小區(qū)行長6.0 m，行寬2.0 m，行距0.4 m，株距0.4 m，共 6行。具體采用雙壟地膜覆蓋技術(shù)，用寬1.2 m的地膜全地面覆膜，穴播，每穴2～3粒，播深 3～5 cm。進(jìn)入大喇叭口期，追施壯稈增穗肥，每6.67×102m2追施尿素15～20 kg。

1.4 測定指標(biāo)及方法

1.4.1農(nóng)藝性狀測定 每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10 株玉米用塔尺測定株高(cm)、游標(biāo)卡尺測定莖粗(cm)，同時(shí)統(tǒng)計(jì)每株玉米的葉數(shù)、果穗數(shù)、穗長(cm)、穗粗(cm)、穗行數(shù)、行粒數(shù)、單穗重(kg)、苞片數(shù)。

1.4.2含水量測定 將每個(gè)小區(qū)青貯玉米從地面刈割后將其全部粉碎，四分法取50 g左右的新鮮樣品，重復(fù)3次，為保證水分不損失，裝于信封袋后及時(shí)稱重，帶回實(shí)驗(yàn)室后置于105℃的烘箱殺青2 h，然后65℃烘至恒重，稱重。

(1) 針對(duì)于平面形狀類似于正方形，且平面的長度和寬度尺寸太大，所處地質(zhì)條件很差的基坑工程，如果采用內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)體系，需設(shè)置較多立柱，導(dǎo)致水平支撐構(gòu)件斷面增大、自重增大和施工工期加長；如采用不設(shè)內(nèi)支撐的懸臂支護(hù)樁或者樁錨體系，由于地質(zhì)條件較差，且工程周邊存在在建建筑，導(dǎo)致工程無法實(shí)施。采用明挖順筑與蓋挖逆筑的盆式開挖法施工時(shí)，以車站結(jié)構(gòu)板在水平向的整體剛度取代水平支撐體系，以及主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行逆作法施工，既減少了工程量，又節(jié)省了施工工期，同時(shí)還為土方開挖和材料運(yùn)輸提供了空曠空間。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用DPS 6.55和SPSS 20.0分別進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。對(duì)選取的13個(gè)農(nóng)藝性狀作單因素方差分析，并采用Duncan法進(jìn)行多重比較；對(duì)13個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)性分析和主成分分析。

2 結(jié)果分析

2.1 不同品種農(nóng)藝性狀比較

采用方差分析，對(duì)引進(jìn)的16個(gè)青貯玉米品種的農(nóng)藝性狀進(jìn)行比較，結(jié)果表明(表1)16個(gè)品種的農(nóng)藝性狀存在一定的顯著性差異(P<0.05)。株高在213.43～332.70 cm之間，以‘五谷704’最高，‘安早10’最低；莖粗在2.07～3.04 cm之間，以‘禾田3號(hào)’最粗，‘安早10’最細(xì)；葉片數(shù)在11.70～14.27之間，以‘五谷704’最多，‘五谷703’最少；果穗個(gè)數(shù)在1.90～2.63之間，以‘龍高L2’最多，‘優(yōu)迪919’最少；莖重在0.57～1.27 kg之間，以‘五谷704’最重，‘安早10’最輕；葉重在0.10～0.27 kg之間，以‘五谷704’最重，‘高玉2300’最輕；單株總重在0.71～1.54 kg之間，以‘五谷704’最重，‘安早10’最輕；穗行數(shù)在16.90～16.27之間，‘安早10’數(shù)量最多，‘五谷703’數(shù)量最少；行粒數(shù)在41.33～31.03之間，以‘五谷702’數(shù)量最多，‘安早10’數(shù)量最少；單穗重在0.24～0.15之間，以‘安早10’單穗最重，‘優(yōu)迪919’單穗最輕；穗長在22.40～15.50 cm之間，以‘正德303’最長，‘安早10’最短；穗粗在4.73～3.23 cm之間，以‘安早10’最粗，‘優(yōu)迪919’最細(xì)；苞片數(shù)在11.37～5.63之間，以‘安早10’最多，‘五谷705’最少。

2.2 農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析

對(duì)13個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)(表2)：株高與莖粗顯著正相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.09；與葉數(shù)、莖重、葉重、單株總重、行粒數(shù)、穗長極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)分別為0.34，0.41，0.37，0.46，0.29，0.42；與果穗數(shù)顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.11；與單穗重、穗粗、苞片數(shù)極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為0.28，0.41，0.22。莖粗與果穗數(shù)、莖重、葉重、單株總重、行粒數(shù)、穗長極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為0.12，0.39，0.16，0.40，0.15，0.16；莖粗與苞片數(shù)顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.10。葉數(shù)與行粒數(shù)顯著正相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.11；與果穗數(shù)、莖重、葉重、單株總重、穗長極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為0.14，0.28，0.45，0.33，0.35；與苞片數(shù)極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為0.15。

果穗數(shù)與單株總重顯著正相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.11；與莖重、單穗重、穗粗極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為0.12，0.18，0.14；與行粒數(shù)極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為0.13。莖重與葉重、行粒數(shù)、單株總重、穗長極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為0.57，0.99，0.30，0.41；與單穗重顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.11；與苞片數(shù)極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為0.27。葉重與單株總重、行粒數(shù)、穗長極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為0.70，0.16，0.33；與苞片數(shù)顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.13。

單株總重與行粒數(shù)、穗長極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為0.27，0.43；與單穗重顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.13；與穗粗、苞片數(shù)極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為0.22，0.27。穗行數(shù)與單穗重、穗粗顯著正相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.09，0.12；與苞片數(shù)極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為0.26；行粒數(shù)與穗長極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為0.58；與穗粗、苞片數(shù)極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為0.26，0.29。

表1 16個(gè)品種農(nóng)藝性狀比較Table 1 Comparison of agronomic characters of 16 maize varieties

注：表中數(shù)據(jù)表示采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)

Note:Data in the table are represented by mean±standard error,different letters in the same column mean significant difference (P<0.05)

單穗重與穗長顯著正相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.10；與穗粗極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為0.81。穗長與穗粗、苞片數(shù)極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為0.16，0.39。穗粗與苞片數(shù)顯著正相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.10。

2.3 農(nóng)藝性狀的主成分分析

主成分分析是將多指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)，其中每個(gè)主成分都能反映原始變量的大部分信息[19]。在本研究中，通過SPSS 20.0對(duì)16個(gè)品種青貯玉米進(jìn)行主成分分析，并對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行KMO和Bartlett檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，Bartlett球形檢驗(yàn)的顯著性P值為0，小于0.05，說明數(shù)據(jù)適合做因子分析(表3)。

對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析(表4)發(fā)現(xiàn)，前5個(gè)主成分的特征值均大于1，其累積總貢獻(xiàn)率為73.90%，累積貢獻(xiàn)率分別為30.79%，45.42%，56.29%，65.38%，73.90%。

表2 農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis of agronomic characters

注：**表示在0.01水平上極顯著相關(guān)，*表示在0.05水平上顯著相關(guān)

Note:** Indicates a significant correlation at the level of 0.01,* indicates a significant correlation at the level of 0.05

表3 KMO和Bartlett的檢驗(yàn)Table 3 KMO and Bartlett tests

通過主成分分析得到的主成分矩陣(表5)顯示了各性狀在5個(gè)主成分中的權(quán)重系數(shù)，用此數(shù)除以該成分的特征值的平方根，得到該特征值的特征向量值；得到的特征向量值乘以標(biāo)準(zhǔn)化(x1，x2，x3......x13)的數(shù)據(jù)，最后得到主成分因子F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)5的表達(dá)式和5個(gè)因子得分及綜合得分F(表6)：

F1=0.44x1+0.61x2+0.59x3+......+2.64x13；

F2=0.12x1+0.14x2-0.22x3+......+46.96x13；

F3=0.14x1+0.19x2-0.04x3+......+30.63x13；

F4=-0.06x1-0.14x2+0.29x3+......-40.71x13；

F5=0.04x1+0.10x2-0.09x3+......-55.13x13；

F=F1+F2+F3+F4+F5

表4 初始特征值和提取的主成分貢獻(xiàn)率Table 4 Initial eigenvalues and extracted principal component contribution rate

青貯玉米農(nóng)藝性狀主成分矩陣(表5)中顯示了各性狀在5個(gè)主成分中的權(quán)重系數(shù)，主成分1中單株總重、莖重、株高和葉重的權(quán)重系數(shù)較大(特征向量約平均在0.78)，可以解析為生物產(chǎn)量因子；主成分2中單穗重、穗粗的權(quán)重系數(shù)較大(特征向量約平均在0.82)，可以解析為籽實(shí)產(chǎn)量因子；主成分4中株高、葉數(shù)、莖粗的權(quán)重系數(shù)較大(特征向量約平均在0.44)，可以解析為植株特征因子；主成分3中苞片數(shù)、行粒數(shù)、穗長的權(quán)重系數(shù)較大(特征向量約平均在0.52)；主成分5中穗行數(shù)、行粒數(shù)、果穗數(shù)的權(quán)重系數(shù)較大(特征向量約平均在0.45)，兩者可以解析為果穗特征因子。

表5 主成分矩陣Table 5 Principal component matrix

因此，由表6可知，16個(gè)青貯玉米主成分分析得分高低順序依次為：‘翔玉998’>‘優(yōu)迪919’>‘五谷703’>‘翔玉198’>‘高玉2300’>‘鐵研53’>‘禾田3號(hào)’>‘五谷702’>‘五谷704’>‘安早10’>‘五谷705’>‘利合328’>‘正德303’>‘利合228’>‘正泰1號(hào)’>‘龍高L2’。綜合得分在10以上的品種高低順序依次為‘翔玉998’、‘優(yōu)迪919’、‘五谷703’、‘翔玉198’、‘高玉2300’、‘鐵研53’。

2.4 16個(gè)青貯玉米品種含水量分析

采用方差分析對(duì)引進(jìn)的16個(gè)青貯玉米品種進(jìn)行含水量分析，結(jié)果表明(表7)：不同品種含水量存在顯著差異(P<0.05)，品種含水量高低次序?yàn)椋骸F研53’>‘正德303’>‘翔玉998’>‘五谷705’>‘優(yōu)迪919’>‘利合328’>‘龍高L2’>‘禾田3號(hào)’>‘五谷704’>‘安早10’>‘高玉2300’>‘五谷702’>‘正泰1號(hào)’>‘利合228’>‘五谷703’>‘翔玉198’，其中‘鐵研53’含水量最高，達(dá)72.01%，‘利合228’含水量最低，為59.42%。

表6 得分因子矩陣Table 6 Scoring factor matrix

表7 不同品種含水量比較Table 7 Comparison of water content of different varieties

注：‘五谷703’和‘翔玉198’因樣品丟失，沒有測含水量

Note:‘Wugu 703’ and ‘Xiangyu 198’ did not measure water content due to sample loss

3 討論

本研究通過主成分分析法對(duì)16個(gè)青貯玉米品種進(jìn)行了初步篩選，篩選結(jié)果與實(shí)際結(jié)果相符合，應(yīng)用主成分分析方法，可以將多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成較少的新的指標(biāo)，這種降維思想為綜合評(píng)價(jià)提供了有力的理論依據(jù)和技術(shù)支持[20]，也為篩選青貯玉米品種提供了更加科學(xué)的方法。通過主成分分析，對(duì)引進(jìn)的16個(gè)青貯玉米品種的株高、莖粗、葉數(shù)、莖重、葉重、總重、穗行數(shù)、行粒數(shù)等13個(gè)性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)，可以轉(zhuǎn)換為生物產(chǎn)量、籽實(shí)產(chǎn)量、果穗特征、植株特征5個(gè)相互獨(dú)立的因子進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)簡單直觀并且能更好的反映實(shí)際。玉米的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量與青貯玉米品質(zhì)對(duì)于指導(dǎo)選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的青貯玉米品種具有重要意義[21]，在青貯玉米選擇中一般要考慮生物產(chǎn)量、淀粉含量、干物質(zhì)含量、消化率、適口性等。但在本研究中，由于因素限制，對(duì)于西寧地區(qū)青貯玉米的篩選僅選用田間農(nóng)藝性狀作為考量指標(biāo)，對(duì)于其品質(zhì)和產(chǎn)量有待后面進(jìn)一步研究。

植株含水量是青貯玉米秸稈收割的重要衡量指標(biāo)[22]。青貯玉米秸稈收割的最適宜含水量為65%～70%，含水量過高會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量虛高，有機(jī)物質(zhì)積累少，青貯期間秸稈易腐爛變質(zhì)，不宜貯存；含水量過低則青貯時(shí)不易壓實(shí)，易引起發(fā)霉變質(zhì)，還會(huì)導(dǎo)致收獲損失和過度產(chǎn)熱，使可發(fā)酵物質(zhì)的數(shù)量減少，影響青貯飼料品質(zhì)[23]。另外，西寧地區(qū)降雨集中在7—9月份，青貯玉米收獲的季節(jié)是雨季，如果不及時(shí)進(jìn)行收割青貯處理，很容易引起腐爛和霉變，因此，玉米植株含水量也是考慮的一個(gè)因素。在本研究中，引進(jìn)的16個(gè)青貯玉米品種在收割時(shí)含水量在72.01%～59.42%之間，達(dá)到西寧市青貯玉米含水量在60%～70%這一標(biāo)準(zhǔn)，說明這些品種均可在西寧地區(qū)正常生長，而‘鐵研53’、‘正德303’、‘翔玉998’、‘五谷705’、‘優(yōu)迪919’含水量分別為72.01 %，70.20%，67.75%，67.05 %，65.80%，這5個(gè)品種含水量處于青貯玉米最適宜含水量之間，說明能夠達(dá)到青貯玉米的收割標(biāo)準(zhǔn)，適宜做青貯飼料加工。

4 結(jié)論

基于對(duì)16個(gè)不同青貯玉米品種農(nóng)藝性狀方差分析、相關(guān)性分析和主成分分析，結(jié)果表明綜合性狀較好且主成分綜合評(píng)分在10分以上的的品種有‘翔玉998’、‘優(yōu)迪919’、‘五谷703’、‘翔玉198’、‘高玉2300’、‘鐵研53’、‘禾田3號(hào)’、‘五谷704’、‘五谷702’這9個(gè)品種。

‘禾田3號(hào)’植株低矮，綠葉數(shù)少；‘五谷704’果穗不飽滿且少；‘五谷702’易引發(fā)玉米葉斑病害，收購風(fēng)險(xiǎn)及種植風(fēng)險(xiǎn)大，不利于大面積引種種植。而‘翔玉998’、‘優(yōu)迪919’、‘五谷703’、‘翔玉198’、‘高玉2300’、‘鐵研53’這6個(gè)品種農(nóng)藝性狀、品質(zhì)等綜合性狀較好，適宜在西寧地區(qū)種植推廣。