张召星，肖春华*，邹楠，杨文杰，侯慧杰,王克如，王玉华，杨小霞

（1石河子大学农学院/新疆兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆 石河子832003；2中国农业科学院作物科学研宄所/农业部作物生理生态重点实验室，北京100081；3新疆生产建设兵团第四师七十一团，新疆 新源835801）

玉米品种高产稳产的综合评价研究

张召星1，肖春华1*，邹楠1，杨文杰1，侯慧杰1,王克如2，王玉华3，杨小霞3

（1石河子大学农学院/新疆兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆 石河子832003；2中国农业科学院作物科学研宄所/农业部作物生理生态重点实验室，北京100081；3新疆生产建设兵团第四师七十一团，新疆 新源835801）

为了有效筛选出适合新疆新源地区种植的具有优良果穗性状的高产稳产玉米品种，客观地评价不同品种的适应性，本研究以国内产量表现优良的20个高产品种为材料，以当地主要推广的品种登海8883（CK）为对照，采用最小显著差法，变异系数法，高稳系数法对玉米品种高产稳产适应性进行评价，将其穗部性状与产量做相关性分析，综合上述评价结果将品种进行聚类分析，明确适应性好的品种产量构成因素。结果显示：1）20个品种间产量存在显著差异，5个品种产量明显高于对照品种，登海218和迪卡517表现出较好的适应性和高产性；2）变异系数小的是银玉123、登海119和登海8883，高稳系数大的是登海218、迪卡(DK)517和陕单628，且和产量呈极显著正相关，标准差(S)、变异系数（CV）与高稳系数（HSC）成显著负相关；平均产量（）、最小显著差法(LSD)、S、CV估测的产量稳定性综合评价品种与高稳系数法评价的结果一致；3）聚类分析结果显示，适应性较好的品种果穗的穗长、穗行数和百粒重性状优良，对玉米单株产量起决定作用。结论：结合果穗性状、各评价参数及产量聚类分析的结果，筛选出具有优良性状的高产稳产品种为登海218、DK517，其产量远超登海8883（CK）和其他玉米品种，高产性好，适合在新疆新源地区种植。

玉米；品种；高稳系数法；相关分析；聚类分析

玉米是目前世界上产量最高的谷类粮食作物，也是重要的饲料及工业原料，在国民经济中具有举足轻重的战略地位[1-2]。我国的玉米种植面积和总产仅次于美国，由于我国人均耕地面积有限，提高单产已成为玉米品种选育的重点。据有关部门的研究推算，玉米新品种的推广利用在玉米增产总额中发挥40%的作用[1]。新疆拥有丰富的光热资源和良好的灌溉条件，是研究玉米高产的理想场所，与国外玉米产量相比，新疆玉米单产还有较大的差距，但也说明新疆玉米产量增产空间大。因此，筛选适合新疆种植的玉米品种，对新疆玉米生产具有重要的指导意义。

1978年，Francis提出利用变异系数法对品种的稳定性进行评价[3]。但一个指标并不能综合又准确地反映出品种高产稳产性，之后国内学者相继提出鉴定品种高产稳产性的方法，如俞世蓉[4]提出的稳定性参数，金文林等[5]和Yan等[6]提出的秩次分析法，文献[7-10]根据非参数度量的基本原理，应用秩次变量和非参数统计变量计算高产性、稳产性指数，以此来对作物品种的稳定性和适应性进行评估。但是对何种方法更适宜玉米区域试验未见系统研究的报道，而且上述方法和参数都存在一定的局限性，不能很好的将玉米的高产、稳产性联系在一起，而温振民等[11]提出的高稳系数（HSC）法能够将玉米的产量水平和稳产性结合起来，作为一个综合性指标以简便、科学和准确地反映玉米品种是否高产稳产。

本研究旨在把国内产量表现较优的玉米品种引进新疆，通过高稳系数法简便有效筛选出适合当地种植且高产稳产性较好的品种，以期为提高我国玉米单产，为新源地区玉米品种的适应性种植提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验地点

试验于2016年在新疆新源地区开展。试验点经纬度及光热资源信息见表1。

表1 测点经纬度及光热资源信息Tab.1 Latitude and longitude and resource information of field measurement points

1.1.2 试验材料

参试品种20个（表2），包括农华123、迪卡（DK）517、辽单 588、登海 119、登海 1733、登海 113、登海218、锦华 150、陕单 636、陕单 628、登海 8883、科玉188、泰安 1602、德隆（DL）1101、银玉 137、银玉 274、银玉123、银玉 369、银玉 119、银玉439，以当地推广的登海8883作对照。

表2 玉米区试品种编号、名称以及供种单位信息Tab.2 Maize varieties number，name and unit for information

1.2 方法

1.2.1 试验设计

试验采用随机区组设计，3次重复，采用70 cm+40 cm宽窄行，地膜覆盖于窄行种植，宽行为机械中耕、追肥、开沟作业区，每个品种种植12行，行长 132 m，宽 0.53 m，各小区面积 69.96 m2，种植密度12万株/hm2，按设计好的株距机播，地头由人工点播，两侧均设置18膜保护行。

1.2.2 田间管理

前茬作物（玉米）收获后于秋季结合翻耕施入腐熟羊粪75000 kg/hm2、三料过磷酸钙375 kg/hm2、尿素150 kg/hm2、硫酸钾150 kg/hm2。播种时，施用磷酸二铵 75 kg/hm2、尿素 75 kg/hm2；在 8片叶期（拨节至大口期）施用尿素375 kg/hm2、硫酸钾 75 kg/hm2；在吐丝期后15-20 d，人工穴施尿素 225 kg/hm2。中耕除草3次，播种后1周进行第1次中耕，出苗显行后进行第2次中耕，初次灌水前进行第3次中耕，从大喇叭口期开始根据墒情每隔7-10 d灌水1次直到生理成熟，平均每次灌水量900-1200 m3/hm2。

1.2.2 调查项目

1.2.2.1玉米生育进程记载

记录播种期、出苗期、拔节期、抽雄期、吐丝期、乳熟期、收获期，并测量和记录抽雄期株高、叶位、绿叶片数、叶长、叶宽等生理指标。

1.2.2.2产量测定与考种

收获前各小区中间3行随机取20个果穗，进行室内考种，测定果穗性状，计算出籽率，用PM-8188型谷物水分测定仪测定籽粒含水率，重复3次，取其平均值。每个处理测定实收产量和百粒重，重复3次，取其平均值并折成14%含水量。

1.2.3 数据处理方法

采用Excel 2003和SPSS 19对所得数据进行数据分析。

（1）常规方法：以各参试品种的产量较对照的增产量度量品种的丰产性；以最小显著差法（LSD法）估计品种差异性；采用Francis变异系数[3]估算品种的稳定性。

（2）高稳系数法：采用温振民等的高稳系数（HSCi）法[11]评价品种的高产稳产性，综合上述评价结果采用系统聚类法对参试品种进行聚类分析[12]。

高稳系数计算公式：

式(2)中HSCi为第i个参试品种的高稳系数为每个品种的平均产量，Si为标准差为对照产量。

2 结果与分析

2.1 不同玉米品种高产稳产性比较

2016年试验田玉米的产量结果（表3）显示：在地力水平一致，田间管理相同，同一密度下登海218产量最高，在参试的20个品种中，有5个品种的产量明显高于CK。

不同方法评估玉米的稳产、高产性的分析结果（表3）表明：根据平均产量（）、最小显著差法(LSD)、标准差（S）、变异系数（CV）估测的产量稳定性综合评价品种与高稳系数法评价的结果一致，登海218、DK517、陕单628的产量水平与高稳系数法所得结果一样，但是由于标准差、变异系数的不同，其排序也不相同。CV反映的是单位均值的离散程度，CV值越小，品种静态稳定性越好。由HSC值大小排列顺序和X及比对照增产百分数的排列顺序来看，两者基本一致，但并不完全相同，这也说明HSC值可综合反映出玉米品种的高产性和稳产性，对品种的评价是全面且准确的。

表3 不同玉米品种的产量及稳定性参数计算结果Tab.3 Calculation results of yield and stability parameters of different maize varieties

2.2 、S、CV与HSC的相关性分析

为了进一步说明 HSC法对品种的高产稳定性估算的准确性，本研究对供试品种的与HSC进行相关分析，由表4可见：平均产量与HSC呈极显著相关，S、CV与HSC呈显著负相关。这说明高稳系数不仅可以反映其稳定性还可以反映其高产性。

表4 平均产量、S、CV与HSC的相关性分析Tab.4 Correlation analysis of average yield，S，CVandHSC

2.3 玉米果穗主要性状与产量的相关分析

由上述可知高稳系数法是评价玉米品种的简便、实用准确的方法，但不能反映品种的农艺性状，为了探究高产稳产的品种产量构成时，需要将玉米果穗主要性状与产量做相关性分析。由表5可见：各性状与产量的相关性由大到小依次是单穗粒重＞行粒数＞穗长＞百粒重＞穗行数＞行粒数＞含水量＞穗粗＞出籽率＞秃尖。其中穗长、单穗重与产量呈极显著相关；穗行数、百粒重呈显著相关。这说明在选择玉米品种时，更应该注重穗长、穗行数和百粒重的效应。同时，穗粗与行粒数、穗长呈负相关；出籽率与行粒数、穗长、秃尖呈负相关，与穗粗呈显著相关；含水量与穗行数、行粒数、穗长呈正相关，与穗粗、单穗粒重呈极显著正相关，与出籽率极显著负相关。由此可见，在对各性状的选择时，应结合生产实践具体分析。

表5 玉米果穗主要性状与产量的相关分析Tab.5 Correlation analysis on main characters and yield of maize ear

2.4 玉米丰产、稳产性参数及产量聚类分析

将各高产、稳产性参数及产量进行聚类分析。采用系统聚类的组间连接法，度量标准选择欧式距离。综合上述评价结果，明确适应性好的品种产量构成因素，筛选出适合新疆新源地区种植的高产品种类群。

2.4.1 不同适应性品种类群的划分

20个品种平均组间连接的树状图（图1）显示，通过树状图可以非常直观地看出整个聚类过程和结果。

根据遵循分类聚合类别数在3-8，且各类包含的对象数目尽可能接近的原则，将供试品种划分为3类比较合理。第一类有4个品种；第二类有10个品种；第三类有6个品种。

图1 20个品种平均组间连接的树状图Fig.1 Dendrogram of average group connectivity between 20 breeds

2.4.2 不同适应性品种类群的农艺性状分析

结合玉米果穗主要性状与产量的相关性，对不同方法评估玉米的稳定性、高产性的指标聚类分析，结果（表 6）显示：

第一类包括4个品种，登海218、登海1733、DK517、DL1101，这类品种HSC值大，S、CV值最大，具有优良的果穗性状，低含水量、高出籽率，穗长、穗行数和百粒重的效应值高，此类品种划分为高产稳产性品种。

第二类包括 10个品种，陕单 628、陕单 636、农华 123、登海 8883、登海 119、锦华 150、银玉 119、银玉 369、银玉 439、科玉 188，这类品种HSC值居中，大部分果穗性状均表现在中间，但秃尖较长，百粒重较低，严重影响产量的增高，属于中间型品种，高产稳产性欠佳。

第三类包括6个品种，登海113、银玉274、银玉137、银玉 123、辽单 588、泰安 16002，这类品种HSC值偏小，S、CV值最小，果穗性状较其它两类表现不优，秃尖长，籽粒含水量高，出籽率低，属于高产稳产性差的品种。

表6 各类群玉米穗部性状分析表Tab.6 Analysis of maize ear characters

3 讨论与结论

（1）为了检验品种的适应性，前人一般都采用产量平均数较对照增产的百分数，估算品种增产水平；用标准差、变异系数或者回归系数估算产量的稳定性，人为地把高产性和稳产性分开，而这不利于品种的审定和推广。直到1994年温振民等[11]提出的HSC法才将玉米的产量水平和稳产性相结合，从而简单有效的反应作物区试品种的优劣，后来李发民[13]研究认为HSC值以反应高产性为主，兼顾稳产性，用高稳系数法评价玉米品种高产稳产性是完全可行的。刘海燕[14]也有类似的结论，即HSC值体现了高产是建立在稳产的基础上，从高产、稳产两方面对品种的评价是全面而准确的。本研究通过对供试品种的X、S、CV与HSC进行相关分析，进一步说明HSC法对品种的高产稳定性估算的准确性。表3中高稳系数值大小排列顺序和产量及比对照增产百分数的排列顺序来看，两者基本一致，说明HSC法作为一个综合性指标简便科学、准确地反映玉米品种是否高产稳产，这与前人研究结果一致。但对品种的熟期、抗逆性等田间农艺性状无法鉴定，品种果穗性状间的差异也无从比较，均需结合其他方法综合考虑[15-19]。

（2）通过对各评价参数与产量的聚类分析，将品种划分为三大类群，结合玉米果穗性状与产量的相关性分析，明确了高产稳产品种的产量构成因子，在对各性状的选择时，不仅要注重单穗粒重，还应考虑穗长、穗行数和百粒重的效应，结合生产实践具体分析。本研究中筛选出的优良品种有登海218和DK517，不仅其产量远远超过登海8883（CK）和其他玉米品种，丰产效果较好；同时具有优良的果穗性状，具有进一步增产的潜力，且其对新疆气候和栽培模式有较好的适应性，适合在新疆新源地区种植。

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Comprehensive evaluation of high and stable yield of maize varieties

Zhang Zhaoxing1,Xiao Chunhua1*，Zou Nan1,Yang Wenjie1,Hou Huijie1，Wang Yuhua3,Yang Xiaoxia3
(1 Key Laboratory of Oasis Ecology Agriculture of Xinjiang Construction Crops,Shihezi,Xinjiang 832003,China;2 Chinese Academy of Agricultural Sciences,Key Laboratory of Crop Physiology＆Production Ministry of Agriculture,Beijing 100081,China;3 The Fourth Division of Xinjiang Produntion and Construction Corps,the 71 Division,Xinyuan County,Xinjiang 835801,China)

The purpose of this study is to effectively screen out the high and stable maize varieties with good ear characters suitable to plant in Xinyuan County of Xinjiang,and to evaluate objectively the adaptability of different varieties.In this study,Twenty high yield varieties were tested.The local variety DH8883 was used as control(CK).The adaptability and high and stable yield of the maize varieties and the correlation between the ear characters and the yield were analyzed using least significant difference(LSD),coefficient of variation(CV),and high-stably yielding coefficient(HSC)methods.Based on the above evaluation results,the varieties were analyzed by cluster analysis,and the yield factors of the cultivars with good adaptability were identified.The results were as the follows:1)There were significant differences in the yield among the 20 cultivars,and the yield of the five cultivars was significantly higher than that of the control varieties.DH218 and DK517 showed good adaptability and high yield;2)DH 218,DK517 and Shan Dan 628 had big HSC.The high stability coefficient (HSC)was positively correlated with yield,The standard deviation(SD)and the coefficient of variation(CV)were negatively correlated with HSC.Using the average yield,least significant difference,standard deviation,and coefficient of variation estimated yield stability of varieties and evaluated comprehensively varieties.The results are consistent with those of evaluation using high stability coefficient method.3)Cluster analysis showed that the ear length,ear row number and 100 grain weight were highest incultivars with good adaptability,and these characters had a crucial role in the yield per maize plant.In conclusion,Cultivars DH218 and DK517 have high and stable yield with good characters.The yields of those two cultivars were higher than those of DH8883 and the other maize varieties.Cultivars DH218 and DK517 are suitable for planting in Xinyuan county of Xinjiang.

maize;varieties;High stability cofficient method;correlation analysis;cluster analysis

S513

A

10.13880/j.cnki.65-1174/n.2017.04.006

1007-7383(2017)04-0425-06

2017-02-26

国家自然科学基金项目（31460326）

张召星（1993-），男，硕士研究生，研究方向为作物生长模型与遥感数据耦合应用，e-mail:1505815205@qq.com。

*通信作者：肖春华（1971-），女，教授，从事土壤植物营养研究，e-mail:xiaochunhuaxj@163.com。