玉米农艺性状的多尺度关联分析与综合分类研究

doi:10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2025-0006

摘要/Abstract

摘要：

为系统评价玉米品种农艺性状的综合表现，本研究以2011—2023年参加安徽省夏玉米区域试验的（高密度组）玉米品种为研究对象，测定株高、穗位高、穗长、穗粗、秃尖长、千粒重、产量等13项关键农艺性状，通过多维度统计分析方法构建综合评价体系。首先利用相关性分析揭示性状间关联性，结果表明产量与穗粗、行粒数呈极显著正相关(r=0.869、r=0.836)，与穗长、出籽率呈显著正相关(r=0.626、r=0.573)，与秃尖长呈显著负相关(r=-0.558)。进一步采用主成分分析提取出5个主成分（累计贡献率达87.96%），分别反映产量潜力、形态特征和抗逆性，构建主成分综合评价模型。基于聚类分析将品种划分为高产稳产型（Ⅰ类）及适应性广型（II类）。结合灰色关联度分析量化各性状与理想品种的关联度（关联序：产量>穗行数>穗长>穗粗>生育期），筛选出综合表现最优年份的品种2023年、2017年、2019年（关联度>0.82）。本研究通过多方法融合建立了玉米品种农艺性状评价模型，为品种选育与生产推广提供理论依据。

Abstract:

In order to systematically evaluate the comprehensive performance of the agronomic traits of maize varieties, this study took the maize varieties (in the high-density group) participating in the summer maize regional trials in Anhui Province from 2011 to 2023 as the research objects. Thirteen key agronomic traits, including plant height, ear height, ear length, ear diameter, bald tip length, 1000-grain weight, and yield, were measured, and a comprehensive evaluation system was constructed through multi-dimensional statistical analysis methods. Firstly, correlation analysis was used to reveal the correlations among traits. The results showed that the yield had an extremely significant positive correlation with the ear diameter and the number of grains per row (r=0.869, (r=0.836), a significant positive correlation with the ear length and the grain yield rate (r=0.626, (r=0.573), and a significant negative correlation with the bald tip length (r=-0.558). Furthermore, principal component analysis was adopted to extract five principal components (with a cumulative contribution rate of 87.96%), which respectively reflected the yield potential, morphological characteristics, and stress resistance, and a comprehensive evaluation model of principal components was constructed. Based on cluster analysis, the varieties were divided into high-yield and stable-yield type (Type I) and wide-adaptability type (Type II). Combined with the grey relational analysis, the relational degrees of various traits with the ideal variety were quantified (relational order: yield > number of rows per ear > ear length > ear diameter > growth period), and the varieties in the years with the best comprehensive performance, namely 2023, 2017, and 2019 (relational degree > 0.82), were screened out. Through the integration of multiple methods, this study established an evaluation model for the agronomic traits of maize varieties, providing a theoretical basis for variety breeding and production promotion.

Key words: corn, correlation analysis, principal component analysis, cluster analysis, grey correlation analysis

中图分类号:

S-3农业科学研究、试验

付华, 李猛, 刘兴舟, 马桂美, 王培, 张建, 周言虎. 玉米农艺性状的多尺度关联分析与综合分类研究[J]. 农学学报, 2026, 16(5): 1-7.

FU Hua, LI Meng, LIU Xingzhou, MA Guimei, WANG Pei, ZHANG Jian, ZHOU Yanhu. Research on Multi-Scale Correlation Analysis and Comprehensive Classification of Maize Agronomic Traits[J]. Journal of Agriculture, 2026, 16(5): 1-7.

图/表 6

参考文献 23

[1]	王俊花, 闫建宾, 王瑞钢. 基于主成分、聚类和灰色关联度分析的超甜玉米杂交组合综合评价[J]. 南方农业学报, 2020, 51(5):1108-1114.
[2]	程昕昕, 吴翔, 熊风, 等. 子粒发育过程中糖分转化量对Sh2甜玉米种子活力的影响[J]. 玉米科学, 2019, 27(5):81-86.
[3]	张振良, 黄小兰, 薛林, 等. 基于主成分分析和聚类分析的甜糯玉米新组合育种潜力评价[J]. 江西农业学报, 2019, 31(2):19-25.
[4]	贺礼英, 尹成杰, 黄守程, 等. 菜用大豆主要农艺性状的相关性、聚类及主成分分析[J]. 浙江农业学报, 2018, 30(1):50-57. doi: 10.3969/j.issn.1004-1524.2018.01.07
[5]	杜世坤, 赵宝勰, 赵振宁, 等. 间作用大豆亲本的相关性、主成分及聚类分析[J]. 分子植物育种, 2022, 20(1):266-275.
[6]	李晔, 郑瑛, 陈荣丽, 等. 93份甜玉米种质材料的相关性与聚类分析[J]. 分子植物育种, 2021, 19(2):647-655.
[7]	付华, 李猛, 刘兴舟, 等. 2011-2021年安徽省区域试验高密度组参试玉米品种产量及相关性状演变分析[J]. 农业工程, 2023, 13(10):128-133.
[8]	张中伟, 杨海龙, 付俊, 等. 基于主成分分析和聚类分析的玉米品种的综合评价[J]. 农业科技通讯, 2022(6):30-35.
[9]	周玉芝, 段会军, 周进宝, 等. 河北省玉米品种农艺性状聚类分析[J]. 玉米科学, 2005, 13(4):56-59.
[10]	刘宝林. 在役输气管道对其上方土壤温度及玉米产量和农艺性状的影响[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2016.
[11]	裴志超, 佟国香, 周继华, 等. 北京市甜玉米新品种形态产量和品质指标差异及其相关性分析[J]. 中国种业, 2018(8):46-51.
[12]	李楠楠, 杜晓宇, 韩玉林, 等. 中国四大冬小麦主产区品种农艺性状的综合性分析[J]. 种子, 2021, 40(12):94-101.
[13]	王平喜, 周一帆, 索秋生, 等. 基于玉米永久性F2群体株型性状的灰色关联度分析及通径分析[J]. 河南科技学院学报(自然科学版), 2022, 50(6):1-6.
[14]	田龙, 韩媛芬, 丁维汉. 陕西省玉米品种农艺性状与产量相关性研究[J]. 陕西农林科学, 2017, 63(6):1-4.
[15]	谭静, 陈洪梅, 韩学莉, 等. 玉米杂交种产量与产量构成因素的相关和通径分析[J]. 华北农学报, 2009(S2):155-158. doi: 10.7668/hbnxb.2009.S2.034
[16]	李志华, 王玉文, 李会霞, 等. 27个玉米杂交种比较试验[J]. 山西农业科学, 2012(8):825-828.
[17]	朱正梅, 赵军华, 楼肖成, 等. 浙江省区试中42个普通玉米农艺性状与产量的通径分析[J]. 浙江农业科学, 2015(9):1366-1367,1489.
[18]	张正, 董春林, 杨睿, 等. 不同类型玉米品种产量与穗部性状的相关性分析[J]. 中国种业, 2022(2):80-84.
[19]	陈冰洁, 吕莹莹, 张恩盈, 等. 鲜食型糯玉米新品种主要农艺性状的相关和主成分分析[J]. 山东农业科学, 2017, 49(7):16-20.
[20]	魏常敏, 周文伟, 许卫猛, 等. 基于主成分和灰色关联度分析的鲜食糯玉米组合综合评价[J]. 贵州农业科学, 2020, 48(7):9-13.
[21]	张先亮, 吴占清, 霍治邦, 等. 西瓜新品种的灰色关联度多维综合评估[J]. 山西农业科学, 2014, 42(10):1067-1070.
[22]	叶梅荣, 周玉丽, 黄守程, 等. 不同产地马齿苋中矿质元素含量相关性分析[J]. 安徽科技学院学报, 2019, 33(2):24-28.
[23]	杨婷婷, 崔金凤, 吴文革, 等. 21个杂交水稻品种主要农艺性状与产量的灰色关联度分析[J]. 安徽科技学院学报, 2015, 29(3):1-5.

性质	最大值	最小值	极差	平均值	标准差	变异系数/%
生育期/d	104.59	97.90	6.69	100.19	1.81	1.80
株高/cm	278.60	240.84	37.77	260.19	8.34	3.20
穗位高/cm	104.74	86.93	17.80	98.92	5.18	5.23
穗长/cm	17.71	15.06	2.65	16.79	0.71	4.23
穗粗/cm	4.94	4.53	0.41	4.73	0.14	2.96
秃尖/cm	0.96	0.59	0.37	0.76	0.13	17.11
穗行数/行	19.05	14.53	4.52	15.66	1.05	6.70
行粒数/粒	34.15	28.60	5.54	31.82	1.66	5.22
出籽率/%	88.36	84.04	4.33	87.13	1.23	1.41
千粒重/g	356.35	303.02	53.34	329.08	18.06	5.49
空秆率/%	4.50	0.27	4.23	1.34	1.20	89.55
倒伏（折）率/%	5.87	0.17	5.70	2.17	1.68	77.42
产量/(kg/hm2)	10325.1	7198.95	3126.15	8707.8	66.17	0.76

性质	最大值	最小值	极差	平均值	标准差	变异系数/%
生育期/d	104.59	97.90	6.69	100.19	1.81	1.80
株高/cm	278.60	240.84	37.77	260.19	8.34	3.20
穗位高/cm	104.74	86.93	17.80	98.92	5.18	5.23
穗长/cm	17.71	15.06	2.65	16.79	0.71	4.23
穗粗/cm	4.94	4.53	0.41	4.73	0.14	2.96
秃尖/cm	0.96	0.59	0.37	0.76	0.13	17.11
穗行数/行	19.05	14.53	4.52	15.66	1.05	6.70
行粒数/粒	34.15	28.60	5.54	31.82	1.66	5.22
出籽率/%	88.36	84.04	4.33	87.13	1.23	1.41
千粒重/g	356.35	303.02	53.34	329.08	18.06	5.49
空秆率/%	4.50	0.27	4.23	1.34	1.20	89.55
倒伏（折）率/%	5.87	0.17	5.70	2.17	1.68	77.42
产量/(kg/hm2)	10325.1	7198.95	3126.15	8707.8	66.17	0.76

	生育期/d	株高	穗位高/cm	穗长	穗粗/cm	秃尖/cm	穗行数/行	行粒数/粒	出籽率/%	千粒重/g	空秆率/%	倒伏（折）率/%
株高	-0.439
穗位高	-0.061	0.382
穗长	-0.047	0.377	0.212
穗粗	0.181	0.059	0.184	0.380
秃尖	-0.120	-0.063	-0.190	-0.385	-0.656^*
穗行数	-0.218	0.039	0.396	0.308	0.002	-0.360
行粒数	-0.029	0.187	0.126	0.430	0.820^**	-0.291	-0.309
出籽率	0.169	-0.071	0.004	-0.116	0.618^*	-0.271	-0.611^*	0.696^**
千粒重	0.524	0.020	0.274	0.528	0.403	-0.608^*	0.429	-0.014	-0.158
空秆率	0.560^*	-0.363	-0.130	-0.349	-0.191	-0.354	0.125	-0.617^*	-0.157	0.461
倒伏（折）率	-0.162	0.048	0.614^*	-0.333	-0.072	0.006	0.070	-0.116	0.217	-0.143	0.059
产量	0.175	0.230	0.399	0.626^*	0.869^**	-0.558^*	0.029	0.836^**	0.573^*	0.423	-0.348	0.005

	生育期/d	株高	穗位高/cm	穗长	穗粗/cm	秃尖/cm	穗行数/行	行粒数/粒	出籽率/%	千粒重/g	空秆率/%	倒伏（折）率/%
株高	-0.439
穗位高	-0.061	0.382
穗长	-0.047	0.377	0.212
穗粗	0.181	0.059	0.184	0.380
秃尖	-0.120	-0.063	-0.190	-0.385	-0.656^*
穗行数	-0.218	0.039	0.396	0.308	0.002	-0.360
行粒数	-0.029	0.187	0.126	0.430	0.820^**	-0.291	-0.309
出籽率	0.169	-0.071	0.004	-0.116	0.618^*	-0.271	-0.611^*	0.696^**
千粒重	0.524	0.020	0.274	0.528	0.403	-0.608^*	0.429	-0.014	-0.158
空秆率	0.560^*	-0.363	-0.130	-0.349	-0.191	-0.354	0.125	-0.617^*	-0.157	0.461
倒伏（折）率	-0.162	0.048	0.614^*	-0.333	-0.072	0.006	0.070	-0.116	0.217	-0.143	0.059
产量	0.175	0.230	0.399	0.626^*	0.869^**	-0.558^*	0.029	0.836^**	0.573^*	0.423	-0.348	0.005

性状名称	主成分1	主成分2	主成分3	主成分4	主成分5
生育期	0.037	-0.485	-0.018	-0.140	1.114
株高	-0.049	-0.063	0.102	0.788	-0.122
穗位高	0.038	0.147	0.731	0.711	0.107
穗长	0.183	0.227	-0.470	0.550	0.135
穗粗	0.940	0.242	0.012	-0.118	0.000
秃尖	-0.598	-0.883	0.000	0.372	0.171
穗行数	-0.273	1.030	0.121	0.077	-0.351
行粒数	0.909	-0.226	-0.119	0.166	-0.093
出籽率	0.913	-0.364	0.241	-0.265	0.005
千粒重	0.044	0.402	-0.084	0.123	0.651
空秆率	-0.275	0.331	0.126	-0.570	0.453
倒伏(折)率	0.054	0.100	0.887	0.164	-0.233
产量	0.818	0.043	0.059	0.296	0.175
特征值	4.193	2.800	2.396	2.090	0.837
贡献率/%	29.948	19.999	17.112	14.927	5.976