山東省23個小麥品種產(chǎn)量、品質及養(yǎng)分利用效率的差異分析

袁園園 董 貝 張翼博 盧緒鵬 李 銘 曹銘鑫 張榮亭

（山東省濟南市農(nóng)業(yè)科學研究院科研處，濟南 250316）

小麥是我國主要糧食作物，產(chǎn)量約占全國糧食總產(chǎn)量的20%左右[1]。據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016年全國小麥播種面積為2420萬hm2，單位面積產(chǎn)量為5327.4kg/hm2，全年小麥總產(chǎn)量為1.29億t。山東省是我國小麥第二大主產(chǎn)區(qū)，2016年全省小麥播種面積約383萬hm2，年產(chǎn)量約為2340萬t，平均單產(chǎn)為6121.20kg/hm2。因此，在種植面積和總產(chǎn)量上，山東省分別約占全國的15.83%和18.14%；在平均單產(chǎn)上，山東省是全國小麥平均單產(chǎn)的1.15倍，也是單產(chǎn)最高的省份[2]。

小麥單產(chǎn)的提高與品種更新息息相關。1985-1994年間，我國小麥遺傳改良對提高產(chǎn)量的貢獻率高達30.9%，每次品種更新可提高10%左右的產(chǎn)量[3]。Y.Zhou等[4]研究發(fā)現(xiàn)，山東省1960-2000年間小麥產(chǎn)量潛力的提高主要依賴穗粒數(shù)、粒重和收獲指數(shù)的增加。Y.G.Xiao等[5]研究認為單位面積粒數(shù)的增加是山東省1969-2006年育成小麥品種產(chǎn)量潛力提高的主要原因。宋健民等[6]研究發(fā)現(xiàn)山東省1999-2010年間審定的小麥品種每m2穗數(shù)接近600穗、穗粒數(shù)40粒、粒重40mg以上，但是品質狀況較差，各品質指標不協(xié)調。隨著人們生活水平的提高，人們對小麥加工品質的要求越來越高，但我國小麥加工品質相對較差，相關研究也相對較少[7]。氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率反映了小麥吸收的單位養(yǎng)分轉化為子粒產(chǎn)量的能力[8]，小麥在養(yǎng)分利用效率方面存在廣泛的基因型差異，選育并推廣營養(yǎng)高效型品種，可在保持高產(chǎn)的前提下，有效降低化肥用量[9]。本課題前期試驗[10]表明，山農(nóng)24、泰農(nóng)18、山農(nóng)32和山農(nóng)29是氮磷營養(yǎng)高效型小麥品種，它們在氮利用效率、磷利用效率和產(chǎn)量3個指標上均比對照品種濟麥22高出10%以上。但缺乏對山東省已育成小麥品種進行氮、磷和鉀綜合養(yǎng)分利用效率的系統(tǒng)評價，以及養(yǎng)分利用效率與產(chǎn)量和品質性狀之間的相關性研究。

本研究以山東省近年來育成的23個小麥品種為材料，連續(xù)2年對7個產(chǎn)量性狀、5個品質性狀及6個養(yǎng)分利用效率性狀進行調查和測定，以明確品種之間的差異，探討產(chǎn)量、品質及養(yǎng)分利用效率之間的相關性，為小麥育種及品種推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料試驗材料為2006-2016年10年間山東省育成的23個品種，其中2006年、2008年和2010年審定的品種均有2個，2011年、2012年、2013年和2014年審定的品種分別有4個、1個、2個和3個，2016年審定的品種有7個（表1）。以濟麥22為對照品種。

1.2 試驗設計試驗在山東省濟南市長清區(qū)稼禾園農(nóng)作物新品種展示示范場實施，地力均勻一致，分2年進行，播種和收獲的時間分別為：2015年10月18日至2016年6月8日、2016年10月14日至2017年6月3日。每品種播種300m2，用鄆農(nóng)2BJK-6小麥寬幅精量播種機統(tǒng)一播種，按照每667m218萬基本苗確定播種量。常規(guī)田間管理。

表1 山東省23個小麥品種

1.3 性狀調查與測定產(chǎn)量性狀包括株高、穗長、可育小穗數(shù)、不育小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和單位面積產(chǎn)量7個性狀。小麥成熟后收獲前隨機取20個單株測定株高、穗長、可育小穗數(shù)、不育小穗數(shù)和穗粒數(shù)，并計算平均值。成熟后人工收割，用脫粒機脫粒，稱小區(qū)產(chǎn)量，計算單位面積產(chǎn)量。各品種隨機取500粒用1/1000天平測定千粒重，3次重復。

利用FOSS InfratecTM1241的近紅外谷物分析儀測定蛋白質含量、淀粉含量、濕度、濕面筋含量和沉降指數(shù)5個品質性狀。

養(yǎng)分利用效率指標包括子粒氮含量、子粒磷含量、子粒鉀含量、子粒氮利用效率、子粒磷利用效率和子粒鉀利用效率6個性狀。子粒氮含量采用微量凱氏定氮法，利用KDY-9820型凱氏定氮儀測定。子粒磷含量用釩鉬酸銨顯色法[9]，用Lambda UV/VIS Specterometer分光光度計測定。子粒鉀含量利用FP640型火焰光度計測定[10]。子粒含養(yǎng)量的倒數(shù)為子粒養(yǎng)分利用效率。

1.4 數(shù)據(jù)處理利用Excel計算平均值、標準差、變異系數(shù)等，利用SPSS 19.0軟件進行方差分析，計算相關系數(shù)。

2 結果與分析

2.1 基因型和年份對小麥產(chǎn)量、品質和養(yǎng)分利用效率的影響由表1可知，在產(chǎn)量相關性狀上，品種間在株高、穗長、可育小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和單位面積產(chǎn)量6個性狀上的差異均達到極顯著水平（P≤0.01），只有株高和單位面積產(chǎn)量在不同年份之間的差異達到極顯著水平（P≤0.001），其他5個性狀在年份之間的差異不顯著。在品質性狀上，蛋白質含量、濕度、淀粉含量、濕面筋含量和沉降值在品種間和不同年份間的差異均不顯著。在養(yǎng)分利用效率性狀上，子粒含氮量、子粒含磷量、子粒含鉀量、子粒氮利用效率、子粒磷利用效率和子粒鉀利用效率在品種間和不同年份間的差異均達到顯著水平（P≤0.05）。說明品種間在產(chǎn)量和養(yǎng)分利用效率相關性狀上的差異明顯，不同年份對株高、單位面積產(chǎn)量以及氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率的影響較大。

表1 測定性狀的基因型和環(huán)境效應的方差分析

2.2 不同品種在產(chǎn)量、品質和養(yǎng)分利用效率性狀上的差異由表2可知，不同品種在7個產(chǎn)量相關性狀上的變異系數(shù)在4.74%～74.83%之間，其中單位面積產(chǎn)量的變異系數(shù)最小，不育小穗數(shù)的變異系數(shù)最大。連續(xù)2年單產(chǎn)平均為7997.17kg/hm2，株高平均為73.71cm，穗長平均為9.25cm，穗粒數(shù)平均47.07粒，千粒重平均44.00g。在5個品質性狀的變異系數(shù)在1.28%～6.76%之間，其中，蛋白質含量平均為13.98%，濕面筋含量平均為34.55%。在6個養(yǎng)分效率性狀方面，子粒氮含量和氮利用效率性狀的變異系數(shù)較小，分別為6.87%和6.76%，子粒磷含量、鉀含量、磷利用效率和鉀利用效率的變異系數(shù)較大，在18.17%～23.04%之間。子粒氮含量、磷含量和鉀含量平均分別為26.75g/kg、2.98g/kg和3.74g/kg，子粒氮、磷和鉀利用效率平均分別為0.04g/kg、0.36g/kg和 0.29kg/g。

2.3 產(chǎn)量、品質及養(yǎng)分利用效率性狀間的相關性利用23個小麥品種2年18個測定性狀的平均值進行相關性分析（表3），只有20.9%（32/153×100%=20.9%）的測定性狀在P≤0.05水平上表現(xiàn)相關性顯著。

產(chǎn)量性狀上，株高與穗長、株高與不育小穗數(shù)之間存在顯著相關關系（P≤0.05），穗長與可育小穗數(shù)、可育小穗數(shù)與穗粒數(shù)之間存在極顯著正相關關系（P≤0.01），不育小穗數(shù)與穗粒數(shù)之間存在極顯著的負相關關系。品質性狀上，蛋白質含量與濕面筋含量、沉降指數(shù)之間，濕面筋含量與沉降指數(shù)之間存在極顯著正相關關系；而淀粉含量與蛋白質含量之間存在極顯著負相關關系，與濕面筋含量之間存在顯著負相關關系。養(yǎng)分利用效率性狀上，子粒鉀含量與子粒磷含量之間、子粒鉀利用效率與子粒磷利用效率之間存在極顯著正相關關系，而子粒鉀利用效率與子粒磷含量存在極顯著負相關關系，說明小麥對磷、鉀元素具有協(xié)同吸收效應。

品質性狀與產(chǎn)量性狀之間的相關性分析顯示，淀粉含量與不育小穗數(shù)，沉降指數(shù)與單位面積產(chǎn)量之間存在顯著負相關關系。說明小麥子粒的品質與產(chǎn)量性狀在一定程度上呈負相關關系。子粒氮含量與蛋白質含量和沉降指數(shù)存在極顯著正相關關系，與濕面筋含量存在顯著正相關關系；子粒氮利用效率與蛋白質含量、濕面筋含量、沉降指數(shù)存在極顯著負相關關系，淀粉含量與子粒氮利用效率存在顯著正相關關系，說明小麥氮素營養(yǎng)性狀與品質性狀密切相關，子粒氮含量增加可在一定程度上改善子粒品質性狀。不育小穗數(shù)與子粒氮含量之間存在極顯著正相關關系，穗粒數(shù)與子粒氮利用效率之間存在顯著正相關關系。

表2 不同小麥品種在18個測定性狀上的平均表現(xiàn)

表3 測定性狀之間的相關性

2.4 不同品種在產(chǎn)量、品質和養(yǎng)分利用效率性狀上的比較由表4可知，在單位面積產(chǎn)量方面，連續(xù)2年單產(chǎn)超過對照品種濟麥22的品種有8個，分別為山農(nóng)29、儒麥1號、菏麥20、煙農(nóng)999、山農(nóng)23、齊麥2號、良星99和良星77，其中山農(nóng)29、儒麥1號和菏麥20的產(chǎn)量分別高出對照10.34%、8.55%和5.82%。

在品質性狀方面，23個小麥品種連續(xù)2年的蛋白質含量、濕面筋含量和沉降指數(shù)平均值分別為13.98%、34.55%和56.59（表2），在這3個指標上均超出平均水平的品種有7個（表4），分別是濟麥22、山農(nóng) 22、山農(nóng) 24、濟麥 23、山農(nóng) 31、鑫麥 296 和菏麥20，其中山農(nóng)31的蛋白質含量為15.80%，濕面筋含量為39.30%，沉降指數(shù)為65.15，明顯高于其他品種，綜合品質性狀較好。

在氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率方面，23個小麥品種連續(xù)2年子粒氮、磷和鉀利用效率平均分別為0.04kg/g、0.36kg/g和 0.29kg/g（表 2），在這 3個指標上均超出平均水平的小麥品種有7個（表4），分別是山農(nóng) 20、山農(nóng)29、山農(nóng)23、紅地95、煙農(nóng) 173、齊麥2號和登海202。

表4 不同品種在產(chǎn)量、蛋白質含量和養(yǎng)分利用效率上的表現(xiàn)

3 結論

23個小麥品種在產(chǎn)量和養(yǎng)分利用效率相關性狀上的差異明顯，不同年份對株高、單產(chǎn)以及氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率的影響較大。相關性分析發(fā)現(xiàn)，品質與產(chǎn)量性狀在一定程度上呈負相關關系；穗粒數(shù)與子粒氮利用效率、不育小穗數(shù)與子粒氮含量之間分別存在顯著或極顯著正相關關系，濕面筋含量與子粒氮含量之間，蛋白質含量和沉降指數(shù)與子粒氮含量之間分別存在顯著或極顯著正相關關系，說明小麥的氮素營養(yǎng)水平直接影響產(chǎn)量和品質。山農(nóng)29、儒麥1號和菏麥20產(chǎn)量分別比對照濟麥22高10.34%、8.55%和5.82%，為適合本地種植的高產(chǎn)品種；山農(nóng)31在蛋白質含量（15.80%）、濕面筋含量（39.30%）和沉降指數(shù)（65.15）上均明顯高于其他品種，綜合品質性狀較好；山農(nóng)20、山農(nóng)29、山農(nóng)23、紅地95、煙農(nóng)173、齊麥2號和登海202的氮、磷、鉀利用效率均較高。

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