全 文 ：中国生态农业学报 2011年 9月 第 19卷 第 5期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Sep. 2011, 19(5): 1229−1236 育种科学与技术


* 国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2010CB951500)资助
** 通讯作者: 徐萍(1963~), 女, 工程师, 研究方向为节水农业, E-mail: xuping@sjziam.ac.cn; 杨引福(1963~), 男, 副教授, 研究方向为玉
米遗传育种, E-mail: yinfuyang@163.com
王敏(1987~), 女, 硕士研究生, 从事玉米遗传育种研究。E-mail: win_87713@yahoo.com.cn
收稿日期: 2011-03-26 接受日期: 2011-06-13
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2011.01229
黄淮海地区夏玉米农艺性状与产量的通径分析*
王 敏 1,2 徐 萍 2** 刘新江 3 张正斌 2 杨引福 1**
(1. 西北农林科技大学农学院 杨凌 712100; 2. 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心
石家庄 050022; 3. 陕西省渭南市种子管理站 渭南 714000)
摘 要 为应对当前黄淮海地区农业用水紧缺的情况, 选育和推广高水分利用率的高产夏玉米品种是一项重
要措施。本试验采用完全随机设计, 对黄淮海区域 11个主推夏玉米品种在灌溉 1水条件下的农艺性状、产量
和水分利用率进行通径分析与主成分分析, 结果表明: “滑丰 8号”、“蠡玉 18”、“浚单 20”和“冀玉 3号”的产量
均超过 10 000 kg·hm−2, 且这 4个品种的水分利用率均在 3.0 kg·m−3以上, 属于水分利用率高的超高产品种; “源
申 213”和“中科 11”产量超过 9 000 kg·hm−2, 其水分利用率也均大于 2.7 kg·m−3, 属水分利用率较高的高产品种;
“浚单 18”、“登海 662”、“冀农 1号”和“登海超级玉米”产量均超过 8 000 kg·hm−2, 其水分利用率在 2.3~2.7 kg·m−3
之间, 属稳产品种。主成分分析及综合评价排名的结果表明, “冀玉 3号”、“蠡玉 18”、“滑丰 8号”和“浚单 20”
4 个品种综合表现优异, 可以作为抗旱节水高产品种在黄淮海地区大面积推广。通径分析结果表明, 7 个主要
农艺性状对产量的综合效应排名为: 芯重＞百粒重＞行粒数＞秃尖长度＞粒长＞棒长＞行数。芯重、行粒数
和百粒重对产量的直接正效应最大, 秃尖长度对产量的直接负效应最大。以上结果为黄淮地区抗旱节水高产
玉米品种选育和推广提供了重要信息。
关键词 黄淮海平原 夏玉米 通径分析 主成分分析 农艺性状 水分利用率 产量
中图分类号: S331 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2011)05-1229-08
Path analysis of summer maize agronomic traits and yield in the
Huang-Huai-Hai Plain
WANG Min1,2, XU Ping2, LIU Xin-Jiang3, ZHANG Zheng-Bin2, YANG Yin-Fu1
(1. College of Agronomy, Northwest A & F University, Yangling 712100, China; 2. Center for Agricultural Resources
Research, Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences, Shijiazhuang 050022, China;
3. Weinan City Seed Management Station, Shaanxi Province, Weinan 714000, China)
Abstract The increasing water shortage in the agricultural sector in the Huang-Huai-Hai Plain (3HP) necessitates the selection
and growing of more summer maize varieties with high yield and water use efficiency (WUE). A total of 11 hybrid maize varieties
(commonly grown in the 3HP) were selected and planted in a random design and water-saving condition. The crops were irrigated
only once at seeding stage. The agronomic traits, WUE and yield of the crops were analyzed via path coefficient and principal
component analysis. The results showed that the yields of “Huafeng 8”, “Liyu 18”, “Jundan 20” and “Jiyu 3” exceeded 10 000
kg·hm−2 with WUE greater than 3.0 kg·m−3. This set of crops belonged to high WUE and super-high-yield type hybrid maize vari-
ety. Yields of “Yuanshen 213” and “Zhongke 11” were greater than 9 000 kg·hm−2 with WUE of at least 2.7 kg·m−3, this set of
crops belonged to high WUE and high-yield type hybrid maize variety. The yields of “Jundan 18”, “Denghai 662”, “Jinong 1” and
“Denghaichaoji” were higher than 8 000 kg·hm−2 with WUE of 2.3~2.7 kg·m−3, and which belonged to the stable-yield type hybrid
maize variety. Principal component analysis showed that “Jiyu 3”, “Liyu 18”, “Huafeng 8” and “Jundan 20” were excellent varie-
ties in terms of drought-resistance, water-saving and high-yield traits, and should therefore be widely cultivated in the study area
of 3HP. Also based on path analysis, the comprehensive effects of 7 main agronomic traits on yield ranked as follows: core weight
1230 中国生态农业学报 2011 第 19卷


> 100-grain weight > row kernel number > bald point length > kernel length > ear length > ear row number. Whereas core weight,
row kernel number and 100-grain weight had the most positive direct effect on yield, bald era length had the most negative effect
on yield. The results of this study laid the basis for the selection and promotion of maize varieties with good traits for
drought-resistance, water-saving and high-yield in the 3HP region.
Key words Huang-Huai-Hai Plain, Summer maize, Path analysis, Principal component analysis, Agronomic traits, Water use
efficiency, Yield
(Received Mar. 26, 2011; accepted Jun. 13, 2011)
玉米是重要的食用和饲料作物, 其种植面积和
产量在我国仅次于水稻, 位居第二, 保证玉米的稳
产和高产是保证我国粮食安全的重要任务。
黄淮海地区是我国最大的冬小麦−夏玉米轮作带,
第二大玉米主产区, 夏玉米种植面积约占全国玉米
种植总面积的 30%, 产量约占全国总产的 36%。该地
区全年降水主要分布在 6~8 月份, 且空间分布不均,
加上近 30 年来华北地区降水量有逐年减少的趋势,
不能满足冬小麦−夏玉米轮作高产和超高产的水分需
求; 该地区地下水资源超采严重, 地下水位每年下降
1 m多, 靠地下水灌溉的农业难以持续发展[1−2]。
黄淮海地区夏玉米生育期虽然是雨热同步, 相对
有较大的降雨量, 但通常由于前茬小麦耗水量较大,
土壤含水量很少, 同时玉米播种和苗期经常遇到干旱,
另外, 玉米生长的喇叭口期等如遇干旱产量损失严
重。因此, 开展玉米的抗旱节水高产育种和栽培研究,
已经成为黄淮海地区玉米的重要研究方向[3]。针对水
资源不足及农业用水效率低的问题, 除了提高农业灌
溉水利用率之外, 最有效的方法为开发抗旱节水高产
的作物新品种, 提高作物自身的水分利用率[4]。
高产是作物新品种选育的重要指标。玉米单株
籽粒产量是受多基因控制的数量性状。有关夏玉米
农艺性状对产量的影响已有一些报道, 但多数研究
是在水肥充足的条件下, 且所考察的农艺性状也多
有不同[5−8]。对于夏玉米抗旱的研究则主要集中在旱
地玉米抗旱形态、生理生化指标及栽培方式方面 ,
对节水灌溉条件下玉米产量与其他农艺性状之间的
关系少有研究[9−11]。
本试验仅在夏玉米出苗期进行 1 次灌水(600
m3·hm−2), 以后全生育期靠雨养, 对黄淮海地区主推
种植的 11个国审和省审玉米品种的产量要素和水分
利用效率等性状进行差异比较、通径分析和主成分
分析, 以揭示节水灌溉条件下夏玉米农艺性状对其
产量的影响和相关性, 为黄淮海夏玉米区抗旱节水
优质玉米品种的选育和推广提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
11个供试材料均为黄淮海地区广泛种植的主推
夏玉米品种, 其中国审品种有: “农乐 988”、 “中科
11”、“登海 662”、“浚单 20”、“浚单 18”和“登海超
级玉米”; 省审品种有: “冀玉 3号”、 “蠡玉 18”、 “冀
农 1 号”、“源申 213”和“滑丰 8 号”。所选材料包括
早熟和中熟型品种, 生育期在 94~110 d, 株型均为
紧凑和半紧凑型。
1.2 方法
试验在中国科学院栾城农业生态系统试验站
(简称栾城试验站)进行。2010年 6月 10日点播, 采
用完全随机设计, 每个品种设 1 个处理 2 个重复。
因为前茬小麦后期干旱, 土壤含水量少, 因此在夏
玉米出苗期进行 1 次灌水(600 m3·hm−2), 同时施用
尿素, 尿素用量 300 kg·hm−2。由于供试品种中, 除
“浚单 18”的适宜种植密度较小, 为 52 500~57 000
株·hm−2 外, 其余品种的适宜种植密度均为 60 000
株·hm−2左右, 因此为了使供试品种较好地体现其产
量潜力, 所有品种均采用统一处理, 行距 65 cm, 株
距 25 cm, 种植密度约为 60 000株·hm−2。至成熟时
每小区取样 2 m2, 收获 12株进行考种测产。
1.3 数据采集
收获前测量株高(X1, cm)和穗位高(X2, cm)。待所
取样品自然风干后, 从每个重复中取 3 株玉米进行
考种, 分别记录生物产量(X3, g)、棒重(X4, g)、棒长
(X5, cm)、行数(X6)、行粒数(X7)、穗周长(X8, cm)、
穗直径(X9, cm)、穗周长/穗直径(X10)、粒长(X11, cm)、
粒宽(X12, cm)、轴直径(X13, cm)、百粒重(X14, cm)、
芯重 (X15, cm)、秃尖长度 (X16, cm)和产量 (Y,
kg·hm−2)。产量(kg·hm−2)=[每株棒的籽粒重(g·hm−2)]/
1 000×60 000(株·hm−2)。按每株 1穗、60 000株·hm−2
计算水分利用率, 水分利用率=产量(kg)/(灌溉量+降
雨量)(m3)。
华北夏玉米全生育期降水主要集中在 7 月、8 月
和 9月, 而从播种到出苗(6月份)的需水量为 12.0 mm,
灌浆到成熟(9月份)的需水量为 87.1 mm[12]。
由栾城试验站降水情况(表 1)可知, 该年份夏玉
米苗期干旱, 因此浇出苗水 1水, 中后期降雨较多, 未
进行灌溉。全生育期降水 283.1 mm, 较该地区年平均
降水量 276.5 mm稍高, 属于普通降水年份。栾城试验
站全年气温稳定通过 10 ℃的活动积温为 3 930 ℃。
第 5期 王 敏等: 黄淮海地区夏玉米农艺性状与产量的通径分析 1231


表 1 2010年栾城试验站夏玉米全生育期降水情况
Table 1 Precipitation during growth season of summer
maize in Luancheng Agro-Ecosystem Experimental Station of
Chinese Academy of Sciences in 2010 mm
月份 Month
项目 Item
6 7 8 9 10
合计
Total
降水量 Precipitation 2.3 55.0 152.5 68.9 4.4 283.1

1.4 数据分析
对所得数据进行相关分析和通径分析, 考察各
品种的水分利用率, 并对各品种进行综合排名。通
径分析参照杜家菊等[13]的分析方法, 综合排名使用
主成分分析法[14]。
分析软件使用 SPSS Statistics 17.0。
2 结果与分析
2.1 夏玉米品种农艺性状和产量的比较分析
由供试夏玉米品种农艺性状、产量和水分利用
率结果可知(表 2), “滑丰 8号”、“蠡玉 18”、“浚单 20”
和“冀玉 3 号” 4 个品种的产量均在 10 000 kg·hm−2
以上 , 而且这 4 个品种的水分利用率均大于 3.0
kg·m−3, 属于水分利用率高的超高产品种 ; “源申
213”和“中科 11”的产量均在 9 000 kg·hm−2以上, 水
分利用率也均大于 2.7 kg·m−3, 属于水分利用率较高
的高产品种; “浚单 18”、“登海 662”、“冀农 1号”、“登
海超级玉米”和“农乐 988”这 5 个品种的产量也都达
到 8 000 kg·m−3以上, 其水分利用率在 2.3 kg·m−3到
2.7 kg·m−3之间, 属于中产品种。以上 3类品种的产
量和水分利用效率的差异均达极显著水平。
在农艺性状方面, 11 个供试夏玉米品种中高产
和中产品种间生物产量相差较大, 其中“登海超级玉
米”最低, 为 298.33 g, “中科 11”最高, 为 378.33 g。
棒重差别较大, “登海超级玉米”最低, 为 190.00 g,
“中科 11”最高, 为 245.83 g, 相差 55.83 g; 产量较高
的几个品种的棒重均较重 , 除“浚单 20”外均超过
235 g。“农乐 988”的棒长最短, 为 16.75 cm, “登海
662”棒长最长, 为 21.00 cm, 其余品种除“浚单 18”、
“浚单 20”和“中科 11”之外, 均稳定在 18 cm以上。
穗周长最长的“滑丰 8 号”与最短的“冀农 1 号”
之间相差 1.92 cm, 穗周长/穗直径均在 4.0左右; 但
“源申 213”、“登海 662”和“登海超级玉米”的穗周长/
穗直径值较大, 分别为 5.08、5.05和 4.92; 轴直径相
差最大的为“冀玉 3 号”和“登海 662”, 之间相差 0.6
cm。芯重方面, “滑丰 8号”芯重最重, 为 29.02 g, “中
科 11”最轻, 为 18.37 g。对比可以看出, 芯重与产量
有紧密关系。
不同品种百粒重相差较大, “农乐 988”最低, 为
24.44 g, “冀玉 3号”最重, 为 31.48 g; 其中产量和水
分利用效率最高的前 4个品种“滑丰 8号”、“蠡玉 18”、
“浚单 20”和“冀玉 3号”的百粒重均处于较高水平。
从秃尖长度看, 除“滑丰 8 号”外, 产量最高的几
个品种秃尖长度都较小, “登海 662”、“登海超级玉米”
及“农乐 988”的秃尖长度较长, 这应是其产量相对较
低的原因之一, 说明秃尖长度对产量也有明显影响。
2.2 夏玉米产量与农艺性状的多元线性逐步回归
进行产量和其他农艺性状的多元线性逐步回归,
会自动剔除无统计显著性的变量, 以筛选出影响产
量的重要性状, 结果如表 3所示。
由表 3可得回归模型(即回归方程)为:
Y=−529.741+10.076X15−18.348X16+11.877X7+
158.872X11+11.027X14−9.893X5+11.421X6
其中, 方差比 F=57.304, 相关系数 R=0.935, 决
定系数 R2=0.874。
从回归方程可以看出, 这 7 个自变量可以解释
87.4%的因变量变异, 其中芯重(X15)、行粒数(X7)、
粒长(X11)、百粒重(X14)和行数(X6)对产量的作用均为
正, 由其系数可将正效应排序: 粒长>行粒数>行数
>百粒重>芯重; 秃尖长度(X16)、棒长(X5)对产量的作
用为负, 负效应排序为: 秃尖长度>棒长。
2.3 夏玉米农艺性状的相关分析
本研究进一步对以上 7 个主要农艺性状进行相
关分析, 考察这几个主要性状相关关系的强度和方
向。结果见表 4。
表 4 可看出, 行数与行粒数、百粒重分别呈显
著和极显著负相关; 与粒长呈显著正相关。说明行
数越多百粒重越低, 行粒数减少, 粒长增长。行数与
百粒重呈极显著负相关。因此, 控制行数在适宜范
围对百粒重有重要作用。
行粒数与秃尖长度呈显著负相关, 与百粒重、
芯重呈极显著正相关。说明在一定程度上, 行粒数
越多, 秃尖长度就越短, 百粒重、芯重就越重; 且行
粒数与百粒重、芯重的关系更为紧密。
除行数、秃尖长度不显著外, 芯重与其他性状
均呈极显著正相关。说明芯重越重、棒长越长、行
粒数越多、粒长越长、百粒重越重。
秃尖长度与行粒数、百粒重分别呈显著和极
显著负相关 , 与其他几个性状虽呈正相关 , 但均
不显著。说明秃尖长度越长 , 行粒数越少、百粒重
越轻。
2.4 夏玉米农艺性状与产量的通径分析
通过对产量有显著影响的以上 7 个性状的通径
分析, 可以揭示农艺性状对产量的直接通径系数、
间接通径系数和综合效应, 结果如表 5所示。
1232 中国生态农业学报 2011 第 19卷


表 2 供试夏玉米品种的农艺性状、产量和水分利用率
Table 2 Agronomic traits yield and water use efficiency of tested summer maize varieties
品种
Variety
株高
Plant height
(cm)
穗位高
Height of
ear (cm)
生物产量
Biological
yield (g)
棒重
Ear weight
(g)
棒长
Ear length
(cm)
行数
Row
number
行粒数
Kernel number
per row
穗周长
Ear perimeter
(cm)
穗直径
Ear diameter
(cm)
滑丰 8号 Huafeng 8 231.67 86.17 350.00 240.00 18.67 16.00 38.67 16.47 3.63
蠡玉 18 Liyu 18 238.17 105.00 372.50 237.50 18.92 15.33 42.17 14.92 3.50
浚单 20 Jundan 20 234.83 108.67 345.00 219.17 17.33 15.67 39.00 15.45 3.50
冀玉 3号 Jiyu 3 237.50 97.33 363.33 242.50 19.17 14.00 41.67 15.50 3.92
源申 213 Yuanshen 213 236.67 104.17 339.00 225.00 18.33 14.67 39.83 15.08 3.03
中科 11 Zhongke 11 234.67 98.17 378.33 245.83 17.42 14.67 40.33 14.67 3.40
浚单 18 Jundan 18 232.67 104.50 314.17 205.00 17.33 16.33 38.33 14.89 3.45
登海 662 Denghai 662 236.67 75.33 310.00 203.33 21.00 16.67 37.83 14.67 2.93
冀农 1号 Jinong 1 233.33 94.67 346.67 212.08 18.17 15.83 38.58 14.55 3.34
登海超级玉米
Denghaichaojiyumi
239.00 86.50 298.33 190.00 19.67 15.33 37.33 14.75 3.02
农乐 988 Nongle 988 234.83 113.33 363.33 202.50 16.75 16.67 38.92 15.21 3.33
品种
Variety
穗周长/直径
Ear perimeter
/diameter
粒长
Length of
kernel (cm)
粒宽
Width of
kernel (cm)
轴直径
Core diameter
(cm)
百粒重
100-grain
weight (g)
芯重
Core
weight (g)
秃尖长度
Length of bald
point (cm)
水分利用率
Water use efficiency
(kg·m−3)
产量
Yield
(kg·hm−2)
滑丰 8号 Huafeng 8 4.57 1.27 0.92 2.08 31.40 29.02 1.67 3.34 11 460.71a
蠡玉 18 Liyu 18 4.26 1.18 0.85 2.00 30.35 23.68 0.67 3.15 10 800.41a
浚单 20 Jundan 20 4.45 1.28 0.93 2.17 29.72 20.90 0.58 3.12 10 724.70a
冀玉 3号 Jiyu 3 3.96 1.18 0.97 2.21 31.48 26.06 0.83 3.02 10 382.40a
源申 213 Yuanshen 213 5.08 1.18 0.87 1.92 30.01 19.55 0.17 2.85 9 774.41b
中科 11 Zhongke 11 4.52 1.20 0.89 1.75 29.28 18.37 0.75 2.73 9 356.40b
浚单 18 Jundan 18 4.37 1.28 0.85 1.88 26.24 21.56 1.58 2.61 8 958.20c
登海 662 Denghai 662 5.05 1.22 0.83 1.60 29.21 25.74 4.67 2.59 8 894.51c
冀农 1号 Jinong 1 4.39 1.22 0.88 1.74 25.09 19.63 1.83 2.54 8 702.96c
登海超级玉米
Denghaichaojiyumi
4.92 1.23 0.84 1.75 29.39 24.54 3.00 2.49 8 536.40c
农乐 988 Nongle 988 4.01 1.23 0.85 2.05 24.44 19.33 3.50 2.34 8 038.70c
不同小写字母表示在 0.01水平上达到极显著差异 Different small letters indicate significant difference at 0.01 level.

表 3 夏玉米产量与农艺性状回归模型系数
Table 3 Regression model coefficients between yield and agronomic traits of summer maize
非标准化系数 Un-standardized coefficient 标准系数 Standardized coefficient 模型
Model B Std. Error Beta t Sig.
变量 Variable −529.741(常量 Constant) 162.622 −3.258 0.002
X15 10.076 2.033 0.387 4.957 0.000
X16 −18.348 3.913 −0.272 −4.689 0.000
X7 11.877 1.974 0.354 6.017 0.000
X11 158.872 82.762 0.103 1.920 0.060
X14 11.027 2.701 0.334 4.082 0.000
X5 −9.893 3.399 −0.155 −2.911 0.005
因变量
产量(Y)
Dependent variable
Yield (Y)
X6 11.421 5.531 0.139 2.065 0.043

表 4 对夏玉米产量有显著影响的主要农艺性状的简单相关性
Table 4 Simple correlation among agronomic traits significantly affecting yield of summer maize

棒长
Ear length
(X5)
行数
Row number
per ear (X6)
行粒数
Kernel number
per row (X7)
粒长
Length of
kernel (X11)
百粒重
100-grain
weight (X14)
芯重
Core weight
(X15)
秃尖长度
Length of
bald point (X16)
棒长 Ear length (X5) 1
行数 Row number per ear (X6) −0.131 1
行粒数 Kernel numer per row (X7) 0.186 −0.250* 1
粒长 Length of kernel (X11) 0.073 0.269* 0.203 1
百粒重 100-grain weight (X14) 0.393** −0.398** 0.355** 0.231 1
芯重 Core weight (X15) 0.390** 0.163 0.395** 0.337** 0.543** 1
秃尖长度 Length of bald point (X16) 0.052 0.195 −0.300* −0.141 −0.363** 0.056 1
*和**分别表示相关性达显著(P<0.05)和极显著(P<0.01) * and ** indicate significant correlation at P < 0.05 and P < 0.01, respectively.

第 5期 王 敏等: 黄淮海地区夏玉米农艺性状与产量的通径分析 1233


表 5 夏玉米农艺性状与产量的通径系数
Table 5 Path coefficients of agronomic traits and yield of summer maize
间接作用 Indirect effect 变量
Variable
综合作用
Comprehensive effect
通径系数(直接作用)
Path coefficient (direct effect) X5 X6 X7 X11 X14 X15 X16 合计 Total
X5 0.168 −0.155 — −0.018 0.066 0.008 0.131 0.151 −0.014 0.323
X6 −0.024 0.139 0.020 — −0.089 0.028 −0.133 0.063 −0.053 −0.163
X7 0.665 0.354 −0.029 −0.035 — 0.021 0.119 0.153 0.082 0.310
X11 0.447 0.103 −0.011 0.037 0.072 — 0.077 0.130 0.038 0.344
X14 0.676 0.334 −0.061 −0.055 0.126 0.024 — 0.210 0.099 0.342
X15 0.690 0.387 −0.060 0.023 0.140 0.035 0.181 — −0.015 0.303
X16 −0.474 −0.272 −0.008 0.027 −0.106 −0.015 −0.121 0.022 — −0.201

由表 5 可看出, 芯重对产量的直接正效应最大,
为 0.387; 行粒数和百粒重次之 , 分别为 0.354 和
0.334。说明在不考虑其他性状的影响时, 这 3 个性
状对产量起正效应。芯重通过其他性状的间接效应
总和也为正, 但通过棒长和秃尖长度对产量的间接
效应为负。因此, 在实际育种中, 要选择棒长与芯重
比例合适、秃尖较短的品种。行粒数通过棒长和行
数对产量的间接效应为负, 说明协调好行粒数与棒
长、行数的关系, 可提高行粒数对产量的贡献。
秃尖长度对产量的直接负效应与间接负效应都
最大, 分别为−0.272和−0.201。即秃尖长度是产量减
少的主要原因, 要注意在育种和栽培过程中减少秃
尖的出现。
棒长对产量的直接效应也为负, 为−0.155; 但棒
长通过其他性状对产量的间接效应之和为正, 且远
大于其直接效应, 因此在育种过程中要调节好行粒
数、粒长、百粒重、芯重与棒长的关系, 保证产量。
行数本身对产量的直接效应为正, 但行数通过
行粒数、百粒重和秃尖长度对产量的间接效应为负,
且影响远大于其直接效应和与其他几个性状的间接
效应 ; 行数通过百粒重对产量的间接负效应最大 ,
为−0.133。行粒数对产量的直接效应为正, 间接效应
总和也为正 , 但其通过棒长和行数对产量起负效
应。这说明并不是行数越多产量就越高, 选择行数
与百粒重比例协调、行粒数适中、秃尖短的品种, 是
保证产量的重要方法。
通过正负效应抵消, 可得到 7 个主要农艺性状
对产量的综合效应排列次序为: 芯重>百粒重>行粒
数>秃尖长度>粒长>棒长>行数。
2.5 夏玉米农艺性状与产量的主成分分析
2.5.1 主成分分析
对供试夏玉米品种的农艺性状进行主成分分析,
得到每个主成分值如表 6 所示, 前 5 个主成分的累
积贡献率可解释 11个品种间的 90.875%变异。
表 6 夏玉米农艺性状的主成分值
Table 6 Principal constituent values of agronomic traits of
summer maize
主成分
Principal
合计
Total
解释方差的百分数
Explained variance
percentage (%)
累积
Accumulate
(%)
1 6.448 37.932 37.932
2 3.715 21.854 59.786
3 2.849 16.757 76.543
4 1.349 7.937 84.480
5 1.087 6.395 90.875
6 0.733 4.313 95.188
7 0.409 2.408 97.596
8 0.251 1.475 99.071
9 0.109 0.640 99.711
10 0.049 0.289 100.000

2.5.2 性状主成分载荷
主成分载荷矩阵中, 每个载荷量表示主成分与对
应变量的相关系数。通过主成分载荷矩阵可知每个主
成分分别反映了哪些重要性状变异的信息, 为重要性
状筛选分析提供依据。性状主成分载荷矩阵见表 7。

表 7 夏玉米农艺性状的性状主成分载荷
Table 7 Traits loading on principal components of
agronomic traits of summer maize
主成分 Principal component 性状
Trait 1 2 3 4 5
X1 −0.089 0.513 −0.601 −0.127 0.544
X2 0.478 −0.728 −0.269 −0.069 0.147
X3 0.810 −0.183 −0.249 0.355 −0.148
X4 0.858 0.269 −0.070 0.065 −0.350
X5 −0.369 0.886 0.008 0.086 0.174
X6 −0.619 −0.379 0.478 0.368 0.029
X7 0.821 0.160 −0.444 0.169 0.104
X8 0.539 0.161 0.750 0.000 −0.061
X9 0.855 −0.112 0.310 0.050 0.217
X10 −0.625 0.465 −0.083 −0.346 −0.451
X11 −0.238 −0.436 0.761 −0.377 0.006
X12 0.789 0.123 0.297 −0.256 0.020
X13 0.797 −0.145 0.338 −0.088 0.325
X14 0.431 0.788 0.096 −0.348 −0.041
X15 0.048 0.715 0.609 0.087 0.254
X16 −0.758 0.092 0.243 0.461 0.260

1234 中国生态农业学报 2011 第 19卷


由表 7 可看出, 生物产量(X3)、棒重(X4)、行数
(X6)、行粒数(X7)、直径(X9)、穗周长/直径(X10)、粒
宽(X12)、轴直径(X13)和秃尖长度(X16)在第 1 主成分
载荷较高; 说明第 1 主成分主要解释玉米穗部性状
对产量的作用。穗位高(X2)、棒长(X5)和百粒重(X14)
在第 2主成分的载荷较大; 穗周长(X8)、粒长(X11)和
芯重(X15)在第 3主成分载荷较大。
2.5.3 品种主成分聚类分析
由表 6 可知, 第 1 主成分和第 2 主成分累计可
以解释这些品种 59.8%的表型变异, 因此可利用这 2
个主成分对 11 个供试品种进行聚类分析(图 1)。由
图 1可将 11个供试品种大致划分为 3类, 结合表 1,
可得出:


第 2主成分 Principal component 2

图 1 11个供试夏玉米品种的聚类图
Fig. 1 Cluster of 11 summer maize varieties

第 1类属于在第 1主成分和第 2主成分均占较高
优势的品种: “冀玉 3号”、“蠡玉 18”、“滑丰 8号”和“源
申213”; 这4个品种的水分利用率和产量均表现较高,
且均为河北省审定品种, 具体表现为穗位适中、生物
产量高、棒重较重、棒长较长、行数适中、行粒数较
高、穗直径长、穗周长/直径比例适中、粒宽较宽、
轴直径偏长、百粒重较重和秃尖长度较短。
第 2 类属于在第 1 主成分的优势较大, 第 2 主
成分偏低的品种: “浚单 20”、“浚单 18”、“中科 11”、
“农乐 988”和“冀农 1号”, 其中除“冀农 1号”为河北
省选育品种外, “浚单 20”、“浚单 18”、“中科 11”和“农
乐 988”均为河南省选育, 且均为国审玉米品种, 产
量与水分利用率表现差异较大, 其中“浚单 20”表现
最好。具体表现为: 穗位较高、棒长较短、百粒重
较轻且差异较大、生物产量较高、棒重适中、行数
较少、行粒数较多、穗直径较长、穗周长/直径比例
适中、粒宽适中、轴直径较短、百粒重低和秃尖长
度短。
第 3 类属于在第 2 主成分优势较大, 在第 1 主
成分优势偏低的品种 : “登海超级玉米 ”和 “登海
662”。这 2个品种均为国审玉米品种, 且均由山东登
海种业股份有限公司选育, 其产量和水分利用率差
异不大, 属稳产类型, 在棒长、穗位高和百粒重 3个
方面较占优势, 表现出棒长长, 百粒重较重、穗位低
的优势, 但在第 1 主成分解释的性状方面表现欠佳:
生物产量低、棒重较轻、行数适中、行粒数较少、
穗直径短、穗周长/直径比例较高、粒宽较窄、轴直
径较低和秃尖长度较长。
由此可知, “滑丰 8号”、“蠡玉 18”、“冀玉 3号”
和“源申 213”这 4个河北省审定品种在河北省节水灌
溉条件下有较大优势; “浚单 20”为国审玉米品种, 在
本试验中综合表现很好, 这 5个品种均为可在黄淮海
地区大范围推广的节水高产玉米品种。虽然其他品种
在河北节水灌溉条件下没有发挥产量潜力, 但该试
验对节水灌溉条件下的品种分类效果明显。
2.5.4 品种主成分分析综合排名
根据综合主成分的表达式可以计算出每个品种
的综合主成分, 通过第 1 主成分排名和综合主成分
排名 2个方法来计算排名顺序, 所得结果见表 8。

表 8 供试夏玉米品种的综合排名
Table 8 Comprehensive ranking of tested 11 summer maize varieties
第 1主成分 Principal component 1 综合主成分排名 Comprehensive principal component品种
Variety 成分值 Value 排名 Rank 成分值 Value 排名 Rank
冀玉 3号 Jiyu 3 1.706 1 2.36 1
蠡玉 18 Liyu 18 0.769 2 0.84 3
滑丰 8号 Huafeng 8 0.654 3 1.62 2
中科 11 Zhongke 11 0.540 4 −0.03 5
浚单 20 Jundan 20 0.501 5 0.23 4
源申 213 Yuanshen 213 0.109 6 −0.12 6
农乐 988 Nongle 988 −0.133 7 −0.52 7
冀农 1号 Jinong 1 −0.455 8 −0.96 8
浚单 18 Jundan 18 −0.545 9 −0.98 9
登海超级玉米 Denghaichaojiyumi −1.425 10 −1.36 11
登海 662 Denghai 662 −1.722 11 −1.16 10

第 5期 王 敏等: 黄淮海地区夏玉米农艺性状与产量的通径分析 1235


由表 8结果可得出综合排名较好的 3个品种为:
“冀玉 3 号”、“滑丰 8 号”和“蠡玉 18”。这 3 个品种
不管是用第 1 主成分排名还是用综合主成分排名都
在前 3 位, 只是“滑丰 8 号”与“蠡玉 18”的位置稍有
变动。
结合前面的分析可以看出, 综合排名中产量和
水分利用率均较高的“浚单 20”落后于“冀玉 3 号”和
“中科 11”, 排在第 5位, 说明这 2个品种在其他某些
性状方面优于“浚单 20”; 而“滑丰 8 号”、“蠡玉 18”
和“冀玉 3号”的 2项综合排名均位于前 3名, 且水分
利用率和产量表现均较优秀, 说明这 3 个品种的综
合实力最强。
3 讨论
由以上结果可看出, 行数、行粒数和百粒重对
产量有正效应, 秃尖长度对产量有负效应, 这与王
磊等[15]的研究一致。通径分析结果表明, 并不是行
数越多产量就越高, 在一定程度玉米穗的穗粒数越
多, 可能会对产量起负效应, 这与 Bello等[16]的研究
结果相似。Geetha 等[17]的研究结果显示, 行粒数对
玉米籽粒产量的直接效应最大, 对行粒数进行选择
对提高产量有重要作用; Nemati 等[18]的研究结果认
为穗粒数与产量具最显著相关性, 籽粒厚度与产量
和穗粒数呈显著负相关, 行粒数与粒长也与产量有
直接关系 , 在玉米选育中也应考虑进来 ; Moham-
madi 等 [19]的结果认为百粒重和穗粒数是对产量直
接作用最高的一级变量, 而行粒数、穗长、穗直径
和穗行数属于对产量直接作用较高的二级变量, 且
这 6 个变量与产量的作用均表现为显著。这些结果
与本试验结果部分相似。因此, 在实际育种中, 不仅
要协调好行数、行粒数和百粒重之间的关系, 还要
注意调整种植密度, 保证全生育期内的水分和肥力
供应, 减少秃尖, 才能保证产量。
通径分析显示 , 芯重对产量的直接效应为正 ,
间接效应也为正, 但其通过棒长和秃尖长度对产量
的效应为负, 因此育种过程中不是芯重越重就越好,
要选择芯重与棒长比例合适且秃尖少的玉米品种 ,
有助于提高产量。芯重对产量的直接效应为正, 这
与李国强等 [20]的研究结果稍有不同。在该研究中 ,
芯重与小区产量呈显著负相关。这可能是因为在不
同研究条件下, 由于玉米农艺性状之间的相互影响
及外界环境的变化, 其他农艺性状的变化对芯重、
产量的作用也不同而产生差异。
利用主成分分析进行综合排名得出的结果与产
量排名的结果大致相同, “冀玉 3号”、“滑丰 8号”、
“蠡玉 18”和“浚单 20”始终排在前 4 位, 只是位置稍
有变动; 但“农乐 988”的排名却较产量排名上升了 4
位, 排在“登海超级玉米”、“冀农 1 号”、“浚单 18”
和“登海 662”之前, 这说明在其他性状方面, “农乐
988”相对这几个品种有较强的优势。供试品种的水
分利用率和产量呈简单正相关, 说明提高作物的水
分利用率对提高其在节水灌溉条件下的产量有重要
作用。
4 结论
本试验节水灌溉条件下, 夏玉米的 7 个主要性
状对产量的综合影响排名为: 芯重>百粒重>行粒数
>秃尖长度>粒长>棒长>行数。芯重、行粒数和百粒
重对产量的直接正效应最大, 秃尖长度对产量的直
接负效应最大。因此在节水灌溉条件下选育夏玉米
品种时, 要在协调芯重、棒长和秃尖程度的基础上,
选择棒长较长、行数适中、百粒重较重、芯重适中、
秃尖较少的品种。11个供试品种中, “滑丰 8号”、“蠡
玉 18”、“浚单 20”和“冀玉 3号”的产量均超过 10 000
kg·hm−2, 且其水分利用率均在 3.0 kg·m−3以上, 属于
水分利用率高的超高产品种; “源申 213”和“中科 11”
产量超过 9 000 kg·hm−2, 其水分利用率均大于 2.7
kg·m−3, 属水分利用率较高的高产品种; “浚单 18”、
“登海 662”、“冀农 1号”和“登海超级玉米”产量均超
过 8 000 kg·hm−2, 其水分利用率在 2.3~2.7 kg·m−3之
间, 属稳产品种。主成分分析及综合评价排名显示,
“冀玉 3 号”、 “蠡玉 18”、“滑丰 8 号”和“浚单 20”
综合表现优异, 可作为抗旱节水高产品种在黄淮海
地区大面积推广。
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