陜西中等肥力水田小麥主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)分析

摘要：以11個小麥（Triticum aestivum L.）品種（系）試驗結(jié)果為依據(jù)，對8個主要農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀進行灰色關(guān)聯(lián)度和相關(guān)性分析，以期為陜西中等肥力水田小麥育種提供參考。結(jié)果表明，最高莖數(shù)、產(chǎn)量、有效穗數(shù)、千粒重、每穗粒數(shù)、穗長變異系數(shù)較大；8個主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度由大到小依次為有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、最高莖數(shù)、基本苗數(shù)、生育期、千粒重、穗長、株高；有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，穗長與產(chǎn)量呈顯著負相關(guān)。結(jié)合該地區(qū)小麥生態(tài)條件特點提出，提高陜西中等肥力水田小麥產(chǎn)量的措施為提高分蘗成穗率；在育種上或栽培措施上提高每穗粒數(shù)；同時注重千粒重、株高和穗長的協(xié)調(diào)。

關(guān)鍵詞：小麥（Triticum aestivum L.）；農(nóng)藝性狀；灰色關(guān)聯(lián)度；相關(guān)分析；變異系數(shù)

中圖分類號：S512.1 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）03-0559-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.03.004

Abstract： To provide a reference for wheat breeding in Shaanxi medium fertility irrigated land， grey correlative degree and correlation analysis between 8 major agronomic traits and yield of 11 wheat varieties were carried out. The results showed that the variation coefficient of the highest tiller number， yield， effective ear number，1 000-grain weight， grain number per ear and ear length were higher than others. The descending order of grey correlation degree between 8 main agronomic characters and yield was as followings： Effective spike numbers was the maximum， then were grain number per spike， maximum tiller numbers， basic seedlings， growth period，1 000-grain weight， spike length， and plant height was the minimum. The effective spike numbers and grain number per spike had significantly positive relationship with yield， but spike length had significantly negative relationship with it. Combining with the characteristics of ecological condition in Shaanxi， measures to improve wheat production in Shaanxi medium fertility irrigated land were put forward as follows， increasing productive tiller rate to ensure suitable effective spike numbers， increasing grain number per spike by breeding or cultivation practices， focusing on the coordination of 1 000-grain weight， ear length and plant height.

Key words：wheat（Triticum aestivum L.）；agronomic traits；grey correlative degree；correlation analysis；coefficient of variation

小麥（Triticum aestivum L.）是世界上重要的糧食作物之一，屬溫敏性作物，其生長發(fā)育對氣候變化比較敏感。隨著氣候變暖，給小麥育種和生產(chǎn)帶來了很大的影響[1，2]。Mba等[3]提出在全球氣候變暖的大背景下，小麥育種必須重新定位。陜西省小麥播種面積113.3萬hm2，占全國小麥播種面積的5%左右[4]。在20世紀末，陜西省小麥育種在全國處于領(lǐng)先地位，培育了一大批適應(yīng)于黃淮海麥區(qū)的骨干小麥品種，如碧螞1號、豐產(chǎn)3號、矮豐3號、小偃6號、陜7859等[5，6]。李振聲[7]提出，近10年來中國與其他小麥生產(chǎn)國都出現(xiàn)了單產(chǎn)增長變緩的趨勢，同時受全球氣候變化的影響，小麥產(chǎn)量的波動加大，小麥育種進入了爬坡階段。因此在新的氣候條件下，重新定位陜西小麥育種策略，不斷提高陜西小麥育種水平已刻不容緩。近年來，有學(xué)者對不同地區(qū)小麥相關(guān)農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)系進行過研究，張麗英等[8]、梁云娟等[9]認為，黃淮小麥農(nóng)藝性狀在人工選育與自然選擇的共同作用下，收獲指數(shù)、單株生物學(xué)產(chǎn)量和穗粒數(shù)對小麥單株粒重有明顯正效應(yīng)，主莖生物學(xué)產(chǎn)量及穗粒數(shù)對產(chǎn)量的影響最大，收獲指數(shù)對產(chǎn)量的影響最??；宋志偉等[10]和蔡建等[11]認為千粒重對產(chǎn)量的作用最大；而王英杰等[12]認為基本苗、有效穗數(shù)和株高對產(chǎn)量影響較大，千粒重、穗長和生育期對產(chǎn)量影響較??；王英杰等[12]和張麗英等[8]都認為生育期對產(chǎn)量有顯著負效應(yīng)。由于地域環(huán)境、氣候條件及小麥品種的差異，其研究結(jié)果不盡相同。何中虎等[6]提出產(chǎn)量構(gòu)成因素的改進潛力在不同地區(qū)有所差異，常規(guī)育種還有不少潛力可挖，只有大力加強這一工作，品種選育才能有所進展。在小麥產(chǎn)量形成過程中，各農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的貢獻大小不同，只有研究清楚各農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量貢獻的主次關(guān)系，才能夠很好地指導(dǎo)今后小麥育種和栽培管理工作。

研究小麥農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量內(nèi)在聯(lián)系通常采用相關(guān)分析、多元回歸分析、通徑分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析等方法。由于影響小麥產(chǎn)量的諸多因素間的關(guān)系一般具有隱含性且影響程度高低不同，回歸分析、通徑分析和相關(guān)分析難以評價多個性狀與產(chǎn)量的動態(tài)關(guān)系。而灰色系統(tǒng)關(guān)聯(lián)理論是從系統(tǒng)內(nèi)諸多因素中確定主要因素進行優(yōu)勢對比的一種理論，是指系統(tǒng)內(nèi)部主要因素隨時間而變化的同步程度，定量反映了系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，是動態(tài)過程發(fā)展態(tài)勢的量化比較分析[13]?；疑到y(tǒng)關(guān)聯(lián)分析就是對系統(tǒng)行為特征量P白化因子的量化作用分析。關(guān)聯(lián)分析不同于回歸分析等其他分析之點在于關(guān)聯(lián)分析是因子間發(fā)展態(tài)勢的分析，是以定性分析為基礎(chǔ)的定理分析，是注重基本態(tài)勢的、全過程的、宏觀的和影響性質(zhì)的分析[14]。

近年來，隨著陜西省農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，糧食產(chǎn)業(yè)沒有受到應(yīng)有的重視，種植面積和地力都在下降，小麥種植以中等肥力為主，為了提高小麥產(chǎn)量，各育種單位在氣候變暖的大背景下選育了一批高產(chǎn)、抗病、優(yōu)質(zhì)小麥新品種（系），且不同品種（系）農(nóng)藝性狀表現(xiàn)出明顯差異。因此，本試驗選擇2012-2013年陜西省水地中肥組種植的11個小麥品種（系），采用灰色關(guān)聯(lián)分析和相關(guān)分析相結(jié)合的方法對其主要農(nóng)藝性狀間及其與產(chǎn)量性狀之間的內(nèi)在關(guān)系進行分析，從而確定影響產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，為陜西省和相似生態(tài)環(huán)境下的小麥育種策略與實踐提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

根據(jù)試驗要求，選用2012-2013年陜西省水田中肥A組和C組參試的26個小麥品種（系）中的11個代表品種（系）為試驗材料，分別為ZA03、ZA04、ZA05、ZA07、ZA09、ZC02、ZC03、ZC06、ZC09、ZC10、ZC13，由陜西省農(nóng)作物新品種引進示范園提供。2012年和2013年在西北農(nóng)林科技大學(xué)西區(qū)試驗田種植。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，小區(qū)行長1.5 m，行距0.25 m，播量300粒/m2，每小區(qū)種植10行，重復(fù)3次。田間管理與記載采用國家區(qū)域試驗標準[15]。

1.2 農(nóng)藝性狀記載

出苗期（11月18日）、返青期（3月16日）、成熟期（6月24日）分別統(tǒng)計1 m雙行基本苗總數(shù)、最高總莖數(shù)和有效穗數(shù)，折算成每666.7 m2的基本苗數(shù)、最高莖數(shù)、有效穗數(shù)。成熟期記錄小麥生育期，取中間行10株測定株高、穗長、穗粒數(shù)，其平均值為該品種農(nóng)藝性狀的測定值。收獲每小區(qū)中間6行，面積2.25 m2，脫粒、晾曬、稱重計產(chǎn)，同時測定千粒重。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

變異系數(shù)分析參照張勇躍等[16]的分析方法。計算公式為CV=Si/X×100%，式中X為某一農(nóng)藝性狀的平均值，Si為標準差，CV為變異系數(shù)。

灰色關(guān)聯(lián)分析參照鄧聚龍[17]的方法，把11個參試小麥品種的9個農(nóng)藝性狀作為一個灰色系統(tǒng)。以產(chǎn)量作為參考序列X0，其他各性狀作為比較序列Xi[基本苗數(shù)（X1）、最高莖數(shù)（X2）、有效穗數(shù)（X3）、株高（X4）、千粒重（X5）、生育期（X6）、穗粒數(shù)（X7）、穗長（X8）]，分析小麥各農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)系數(shù)及關(guān)聯(lián)度，判斷各性狀對產(chǎn)量的影響程度。由于各性狀因素量綱不一致，首先將原始數(shù)據(jù)按下列公式進行標準化。

數(shù)據(jù)處理及相關(guān)分析采用Microsoft Excel 2003和DPS 7.05軟件進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 變異系數(shù)分析

小麥性狀是由基因與環(huán)境共同控制調(diào)節(jié)的，從遺傳育種角度上講，某一性狀的變異程度越大，則該性狀的遺傳力越小，對其選擇的效果也越差。參試小麥品種（系）各主要農(nóng)藝性的最大值、最小值、極差、平均值、標準差和變異系數(shù)如表1所示。由表1可知，參試小麥品種（系）各主要農(nóng)藝性狀存在豐富的變異，變異系數(shù)最大的是每穗粒數(shù)（21.86%），最小的是生育期（0.63%），其他各性狀的變異系數(shù)差異明顯。所有性狀變異系數(shù)由大到小依次為每穗粒數(shù)、產(chǎn)量、穗長、有效穗數(shù)、千粒重、最高莖數(shù)、株高、基本苗數(shù)、生育期。其中最高莖數(shù)、產(chǎn)量、有效穗數(shù)、千粒重、每穗粒數(shù)、穗長的變異系數(shù)都超過11%，說明這幾個農(nóng)藝性狀受環(huán)境影響較大或是不同的育種單位在對這幾個農(nóng)藝性狀的選擇上差異較大，小麥傳統(tǒng)育種在這幾個性狀方面還有很大的提升空間。

2.2 參試品種（系）各主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)分析

將小麥各性狀指標數(shù)據(jù)代入公式（1），得到標準化的性狀指標值，具體見表2。利用標準化數(shù)據(jù)求出參考數(shù)列X0與比較數(shù)列Xi的絕對差值，其中二級最小絕對差為0.003 4，二級最大絕對差為3.368 7，將這2個數(shù)值及？籽=0.5代入公式（2）求得關(guān)聯(lián)系數(shù)。關(guān)聯(lián)度是關(guān)聯(lián)系數(shù)的算術(shù)平均值，將關(guān)聯(lián)系數(shù)代入公式（3）中，得到各因素與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度，如表3所示。從表3灰色關(guān)聯(lián)度結(jié)果可知，各農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度由大到小依次為有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、最高莖數(shù)、基本苗數(shù)、生育期、千粒重、穗長、株高。各農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)度均大于0.6，說明各農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)系均較密切。產(chǎn)量構(gòu)成因素中有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度分別為0.798 1、0.748 3和0.714 8，其大小分別排在第1、2、6位；最高莖數(shù)、基本苗數(shù)和生育期與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度分別為0.748 1、0.738 1和0.720 4，分別排在第3、4、5位；排在最后的是穗長和株高，關(guān)聯(lián)度為0.656 6和0.646 6。由此說明，影響該地區(qū)小麥產(chǎn)量的主要因素依次是有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、最高莖數(shù)、基本苗數(shù)、生育期和千粒重，影響作用最小的是穗長和株高。

2.3 參試品種（系）各主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性

參試品種（系）各主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)如表4所示。與產(chǎn)量相關(guān)的8個主要農(nóng)藝性狀中，有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、最高莖數(shù)和生育期與產(chǎn)量均呈正相關(guān)，其對產(chǎn)量影響程度大小排序為有效穗數(shù)（0.688 8）、每穗粒數(shù)（0.620 3）、最高莖數(shù)（0.515 9）、生育期（0.368 0）。穗長、株高、千粒重和基本苗數(shù)與產(chǎn)量均呈負相關(guān)，其中穗長與產(chǎn)量的負相關(guān)（-0.653 4）達顯著水平。穗長與每穗粒數(shù)和基本苗數(shù)呈不顯著正相關(guān)，與其他各農(nóng)藝性狀均呈負相關(guān)，其中穗長與有效穗數(shù)的負相關(guān)（-0.817 6）達極顯著水平，與最高莖數(shù)的負相關(guān)（-0.609 3）達顯著水平。每穗粒數(shù)與株高和千粒重呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.616 3、-0.728 8。生育期與各農(nóng)藝性狀相關(guān)性均不顯著。千粒重與株高達極顯著正相關(guān)（0.733 9）。有效穗數(shù)與最高莖數(shù)呈極顯著正相關(guān)（0.811 8）。基本苗數(shù)與其他各性狀相關(guān)性均不顯著。

3 小結(jié)與討論

在小麥產(chǎn)量形成過程中，不同農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的貢獻不同，研究清楚它們對產(chǎn)量的依存關(guān)系和貢獻，能夠很好地指導(dǎo)小麥育種工作[18]。小麥的農(nóng)藝性狀是動態(tài)變化的，不同品種、不同栽培管理方式、環(huán)境和氣候條件對農(nóng)藝性狀的影響程度不同。已有學(xué)者對相關(guān)農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)系進行了研究，王英杰等[12]對遼春系列小麥品種（系）的主要農(nóng)藝性狀研究結(jié)果表明，各農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度為基本苗數(shù)>有效穗數(shù)>株高>每穗粒數(shù)>生育期>千粒重>穗長，本試驗結(jié)果與其結(jié)果相似，都顯示出基本苗數(shù)、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)對產(chǎn)量影響較大，基本苗數(shù)直接影響有效穗數(shù)，所以要保證足夠的有效穗數(shù)，一定要先保證相應(yīng)的基本苗數(shù)。相比之下每穗粒數(shù)與有效穗數(shù)需相互協(xié)調(diào)，達到最佳平衡。有效穗數(shù)過高反而會使每穗粒數(shù)下降，從而影響產(chǎn)量的提高。劉寧濤等[18]對東北小麥的研究結(jié)果表明，幾個主要農(nóng)藝性狀中每穗粒數(shù)對產(chǎn)量的貢獻最大。劉素貞等[19]研究顯示強筋小麥雜交后代豐產(chǎn)性的選擇應(yīng)側(cè)重于每穗粒數(shù)的提高。但梁云娟等[9]和劉寧濤等[18]的研究結(jié)果表明，株高對產(chǎn)量的影響大于千粒重與穗長，與本試驗結(jié)果不同，說明產(chǎn)量的提高需要足夠的生物學(xué)產(chǎn)量。吳曉麗等[20]探討了冬小麥主要農(nóng)藝性狀、生理性狀、生物量分配和葉片養(yǎng)分性狀等與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度，其中農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度最低，而且關(guān)聯(lián)順序大小依次為穗長、每穗粒數(shù)和千粒重，與本研究結(jié)果完全不同，這可能是該研究綜合了生理性狀、生物量分配和葉片養(yǎng)分性狀等非農(nóng)藝性狀，弱化了農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的影響，從而導(dǎo)致關(guān)聯(lián)度較低。

本研究對陜西中等肥力水田小麥品種（系）的各主要農(nóng)藝性狀進行了變異、關(guān)聯(lián)度和相關(guān)性分析，變異系數(shù)分析結(jié)果表明，11個小麥品種（系）各主要農(nóng)藝性狀變異系數(shù)由大到小依次為每穗粒數(shù)、產(chǎn)量、穗長、有效穗數(shù)、千粒重、最高莖數(shù)、株高、基本苗數(shù)、生育期。其中最高莖數(shù)、有效穗數(shù)、千粒重、每穗粒數(shù)、穗長的變異系數(shù)均超過11%，說明從栽培角度上講，受環(huán)境條件影響較大的最高莖數(shù)和有效穗數(shù)，通過栽培措施較易改變，也就是說栽培的潛力大，可以通過良種選配和改善栽培措施等方法使這些性狀得到較大程度的提高。千粒重的變異系數(shù)大，說明不同育種單位在大穗、大粒和多穗小麥育種策略上各有側(cè)重。株高、基本苗數(shù)、全生育期變異系數(shù)較小，說明各小麥育種單位在這3個農(nóng)藝性狀的選擇意見上已基本達到一致，也可能是因為通過改善株高、基本苗數(shù)和生育期來提高產(chǎn)量難度較大?；疑P(guān)聯(lián)分析結(jié)果顯示，各主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度由大到小依次為有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、最高莖數(shù)、基本苗數(shù)、生育期、千粒重、穗長、株高。相關(guān)性分析結(jié)果表明，與產(chǎn)量呈正相關(guān)的各農(nóng)藝性狀的相關(guān)系數(shù)由大到小依次為有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、最高莖數(shù)、生育期。說明有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、最高莖數(shù)是影響陜西省中等肥力水田小麥育種的關(guān)鍵因素。有效穗數(shù)和最高莖數(shù)受環(huán)境影響較大，可以通過調(diào)整栽培管理措施，保證小麥分蘗期和成熟期分別達到相當(dāng)?shù)姆痔Y數(shù)和有效穗數(shù)。相關(guān)分析結(jié)果顯示每穗粒數(shù)與株高、千粒重呈顯著負相關(guān)。所以要想提高小麥產(chǎn)量，不能同時提高產(chǎn)量構(gòu)成三要素（有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重），一定要保證千粒重的合適范圍。因此，在小麥高產(chǎn)栽培管理上，采取合理的肥水管理提高分蘗成穗率，保證足夠的有效群體，是小麥高產(chǎn)的前提。但產(chǎn)量因素在不同地區(qū)、不同條件下的相對重要性及其改善潛力不一致，產(chǎn)量的提高取決于產(chǎn)量因素的協(xié)調(diào)發(fā)展。穗長與產(chǎn)量、最高莖數(shù)、有效穗數(shù)的負相關(guān)達顯著或極顯著水平，因此應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實際和生態(tài)條件，使株高和穗長的選擇控制在合理的區(qū)間內(nèi)。

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