山東省近年小麥高產(chǎn)區(qū)試參試品種的產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀分析

黃興蛟，李思同，郭鳳芝，林坤，劉鳳洲，郭凌云

（菏澤市農(nóng)業(yè)科學院，山東 菏澤 274000）

小麥是我國第二大糧食作物，是我國特別是北方人民的主要口糧。山東省是我國小麥生產(chǎn)第二大省，常年種植面積在400×104hm2左右，在全國小麥生產(chǎn)中具有舉足輕重的地位。國內(nèi)學者針對不同麥區(qū)小麥品種農(nóng)藝性狀的演變已經(jīng)做過深入研究［1-13］，但針對近幾年區(qū)試參試品種的研究較少［14-19］，尤其是關于山東省高產(chǎn)區(qū)試參試品種的研究更少［14］，因而需待加強，為今后山東省小麥品種選育提供參考。

關于山東省高產(chǎn)區(qū)試參試品種的研究，趙倩等［14］認為中穗、多穗型品種較易獲得高產(chǎn)，新育成小麥苗頭品種單位面積穗數(shù)相對較高，穗粒數(shù)和千粒重還有進一步提高改良的空間，應進一步加大對穗粒數(shù)、千粒重的選擇力度，盡可能實現(xiàn)產(chǎn)量三因素的最佳協(xié)調(diào)。但該研究所用品種數(shù)量較少，僅為14個，且數(shù)據(jù)為1年試驗結果。為此，本研究對2014—2019年度山東省小麥高產(chǎn)組區(qū)域試驗459個參試品種的產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀進行分析，探討山東省小麥高產(chǎn)育種現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，為今后小麥育種和生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

試驗資料為近6年（2014—2019年）山東省小麥高產(chǎn)組區(qū)域試驗總結報告，共計459個（含對照）品種。參試品種采用完全隨機區(qū)組排列，種植于菏澤農(nóng)業(yè)科學院試驗基地，重復3次。小區(qū)面積13.3 m2，成熟后全部收獲。受氣候環(huán)境影響，年際間結果可能存在一定偏差。田間管理按山東省種子管理總站小麥區(qū)域試驗要求進行，供試小區(qū)周邊種植6行保護區(qū)。

利用Microsoft Excel及DPS軟件進行數(shù)據(jù)相關性分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 參試品種數(shù)量及增產(chǎn)品種比率

圖1A顯示，參試品種數(shù)量逐年增加，2014年最少，為54個，2019年最多，為98個。增產(chǎn)品種比率存在波動性變化，但總體呈下降趨勢（圖1B），其中2016年最低，為55.41%，2017年最高，為70.51%。

圖1 近6年參試品種數(shù)量（A）及增產(chǎn)品種比率（B）

2.2 產(chǎn)量性狀分析

由表1可以看出，參試品種產(chǎn)量變異幅度大，變異系數(shù)為9.67%。產(chǎn)量三要素中，穗粒數(shù)、千粒重變異幅度較小，變異系數(shù)分別為6.18%和5.01%；每公頃穗數(shù)變異幅度較大，變異系數(shù)為10.34%。因此，現(xiàn)階段山東省小麥參試高產(chǎn)品種的產(chǎn)量波動受每公頃穗數(shù)影響較大。

表1 近6年參試品種產(chǎn)量性狀表現(xiàn)

對同一年度參試品種產(chǎn)量性狀進行分析，結果顯示其產(chǎn)量變異幅度較?。ū?）。2019年度變異幅度最大，變異系數(shù)為7.79%，2017年最小，變異系數(shù)為4.71%。產(chǎn)量構成因素變異幅度整體表現(xiàn)為每公頃穗數(shù)＞穗粒數(shù)＞千粒重。

表2 近6年各年度參試品種產(chǎn)量性狀表現(xiàn)

對參試品種產(chǎn)量進行分析發(fā)現(xiàn)，品種產(chǎn)量整體呈下降趨勢（圖2A）。這說明現(xiàn)價段產(chǎn)量受氣候環(huán)境影響較大，產(chǎn)量的變化主要呈現(xiàn)為年際間波動，比如：2016年播種較晚降溫早、2018年倒春寒嚴重，導致2016、2018年產(chǎn)量明顯低于相鄰年份；2017年由于群體過大，后期發(fā)生嚴重倒伏，一定程度上影響到產(chǎn)量。2014年參試品種的平均產(chǎn)量最高，為9 789.7 kg/hm2，2019年次之，為9 419.5 kg/hm2；2018年平均產(chǎn)量最低，為7 523.8 kg/hm2。

從產(chǎn)量分布看（圖2B），2014年參試品種53個，產(chǎn)量在10 500～11 250、9 750～10 500、9 000～9 750 kg/hm2的品種數(shù)分別為2、32、14個，分別占3.77%、60.38%、26.42%。2019年參試品種98個，產(chǎn)量在10 500～11 250、9 750～10 500、9 000～9 750 kg/hm2的品種數(shù)分別為0、33、47個，分別占0、33.67%、47.96%。

近年山東省參試品種的每公頃穗數(shù)總體呈增加趨勢（圖3A），但存在年際間波動性變化。2016年因為播種較晚每公頃穗數(shù)明顯降低，僅為603.75萬，其余年份總體較為穩(wěn)定，表現(xiàn)為2014年較少，為721.50萬，2017年穗數(shù)最多，為816.75萬（群體過大，灌漿后期發(fā)生嚴重倒伏）。

穗粒數(shù)在不同年度間存在波動性變化，總體呈下降趨勢（圖3B）。與每公頃穗數(shù)的變化相對應，2017年因群體過大，不孕穗數(shù)增加，穗粒數(shù)減少，說明穗數(shù)已經(jīng)接近最大限度；2018年倒春寒嚴重，死莖、死穗、不孕穗、缺粒嚴重，穗粒數(shù)降低。

千粒重在不同年度間也存在波動性變化，整體呈減少趨勢（圖3C）。2014年的千粒重最高，平均為49.08g；2017年灌漿后期發(fā)生嚴重倒伏，影響籽粒灌漿，當年千粒重降低，平均為42.15 g。

圖2 近6年參試品種的產(chǎn)量（A）及分布（B）

圖3 近6年小麥參試品種的產(chǎn)量性狀演變

2.3 其它農(nóng)藝性狀分析

對近年參試小麥品種的農(nóng)藝性狀進行分析，結果顯示，最大分蘗數(shù)和分蘗成穗率的變異幅度較大，變異系數(shù)分別為15.42%和9.82%；生育期和容重相對穩(wěn)定，變異幅度較小，變異系數(shù)分別為2.71%和1.58%；株高受氣候環(huán)境影響較大，變異幅度中等，變異系數(shù)為7.56%（表3）。

近6年參試品種的生育期變化不大，播期較晚的年份生育期較短（圖4A）。每公頃最大分蘗數(shù)受品種特性和氣候環(huán)境的雙重影響，總體呈增加趨勢（圖4B），線性擬合結果表明平均每年增加94.09萬個。成穗率呈下降趨勢（圖4C），線性擬合結果表明平均每年降低2.1%。株高受氣候環(huán)境影響較大，不同年度間存在波動性變化，但總體呈降低趨勢（圖4D），線性擬合結果表明平均每年降低1.4 cm。容重變化不大，2014年、2019年容重稍低，其它年度差別不大（圖4E）。

表3 近6年參試品種農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

圖4 近6年參試品種的農(nóng)藝性狀演變

2.4 高產(chǎn)與低產(chǎn)參試品種的產(chǎn)量性狀比較分析

對2014、2019年產(chǎn)量前10位品種和后10位品種的農(nóng)藝性狀進行統(tǒng)計比較，結果（表4）顯示，兩個年度二者的平均產(chǎn)量差異極顯著，相差高達18.54%、31.97%。從產(chǎn)量構成因素看，產(chǎn)量前10位品種的每公頃穗數(shù)較多，二者差異顯著；千粒重稍高，但未達到顯著水平；穗粒數(shù)基本無差異。

從其它農(nóng)藝性狀看，產(chǎn)量前10位品種的最高總莖數(shù)較多，二者差異顯著；株高稍高，但未達到顯著水平；二者生育期、成穗率、容重差異不顯著。表明，每公頃700萬～800萬穗、穗粒數(shù)35粒左右、千粒重45～50 g、株高80 cm左右的品種更容 易實現(xiàn)高產(chǎn)。

表4 2014、2019年產(chǎn)量前10位與后10位參試品種農(nóng)藝性狀比較

2.5 產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的相關性分析

對產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀的相關性進行分析，結果（表5）表明，產(chǎn)量與每公頃穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒重極顯著正相關，相關系數(shù)分別為0.31、0.21和0.20；每公頃穗數(shù)與穗粒數(shù)、千粒重極顯著負相關，相關系數(shù)分別為-0.45、-0.39。

產(chǎn)量與成穗率、株高極顯著正相關，與容重極顯著負相關，與最高總莖數(shù)的相關系數(shù)較低，與生育期不相關。每公頃穗數(shù)與最高總莖數(shù)、成穗率、株高、生育期極顯著正相關，與容重負相關，但相關系數(shù)較小。穗粒數(shù)與株高、生育期極顯著正相關，與最高總莖數(shù)極顯著負相關，與容重、成穗率不顯著負相關。千粒重與最高總莖數(shù)、株高、生育期極顯著負相關，與容重顯著負相關，與成穗率顯著正相關。

表5 產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀的相關性

3 討論

3.1 小麥產(chǎn)量三要素與產(chǎn)量的關系

趙倩等［14］通過對2012—2013年度山東省區(qū)試苗頭品種的研究分析認為，中穗、多穗型品種較易獲得高產(chǎn)，新育成小麥苗頭品種單位面積穗數(shù)相對較高，穗粒數(shù)和千粒重還有進一步提高改良的空間，應加大對穗粒數(shù)、千粒重的選擇力度，盡可能實現(xiàn)產(chǎn)量三因素的最佳協(xié)調(diào)。蔣云等［18］認為，四川省近10年小麥區(qū)試的產(chǎn)量和穗粒數(shù)有明顯增加，千粒重和有效穗數(shù)變化不大，可認為產(chǎn)量的增加主要源于穗粒數(shù)的增加。張運校［19］等認為，育種中首先要重視有效穗數(shù)，同時還需協(xié)調(diào)穗粒數(shù)和千粒重之間的關系，今后小麥品種每公頃有效穗數(shù)應在700.9萬～819.0萬穗之間，在此范圍內(nèi)再重視千粒重，從而實現(xiàn)產(chǎn)量最大化。本研究發(fā)現(xiàn)，近年山東省高產(chǎn)區(qū)試參試品種的產(chǎn)量達到較高水平，產(chǎn)量的變化主要呈現(xiàn)為年際間波動，且受每公頃穗數(shù)的影響較大，受穗粒數(shù)、千粒重的影響較??；每公頃穗數(shù)總體呈增加趨勢，但當前參試品種已經(jīng)接近極限，而穗粒數(shù)、千粒重總體呈降低趨勢。今后小麥產(chǎn)量遺傳改良的重點是保證每公頃穗數(shù)，同時提高穗粒數(shù)和千粒重，保證產(chǎn)量構成因素協(xié)調(diào)。這與趙倩［14］、張運校等［19］的研究結果較為相符，與蔣云等［18］的研究結果不符，其原因可能與所用供試材料來自不同生態(tài)區(qū)有關。

3.2 小麥農(nóng)藝性狀間的關系

趙倩等［14］認為，今后的小麥育種應強化對株高的選擇，選育株高在75～80 cm的高產(chǎn)半矮稈品種。蔣云等［18］認為生育期與千粒重呈顯著負相關，與有效穗數(shù)呈顯著正相關，說明生育期長有利于分蘗成穗，但不利于籽粒干物質(zhì)積累，株高選擇以不易倒伏為原則，無需過多考慮株高對產(chǎn)量的影響。本研究表明，株高80 cm左右的品種更容易實現(xiàn)高產(chǎn)，這與趙倩［14］、蔣云［18］等的研究結果稍有不符；參試品種的生育期變化不大；每公頃最高總莖數(shù)受品種特性和氣候環(huán)境的雙重影響，總體呈平均每年增加94.09萬的趨勢；成穗率呈平均每年降低2.1%的趨勢；株高受氣候環(huán)境的影響較大，不同年份間存在波動性變化，總體呈平均每年降低1.4 cm的趨勢；容重的變化不大。

3.3 小麥產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的相關性

張運校等［19］認為，產(chǎn)量三因素對產(chǎn)量均有正向作用，以有效穗數(shù)對產(chǎn)量的作用最大，其次是千粒重。郭鳳芝等［13］認為，產(chǎn)量與單位面積穗數(shù)極顯著相關，與千粒重明顯相關，與穗粒數(shù)負相關。郭瑞等［4］認為，半冬性小麥品種產(chǎn)量與穗粒數(shù)、千粒重呈正相關，與單位面積穗數(shù)負相關；從直接相關系數(shù)看，產(chǎn)量構成要素對產(chǎn)量的決定系數(shù)大小關系為千粒重＞穗粒數(shù)。本研究表明，產(chǎn)量構成要素對產(chǎn)量的決定系數(shù)大小為每公頃穗數(shù)＞穗粒數(shù)＞千粒重；每公頃穗數(shù)與穗粒數(shù)、千粒重極顯著負相關，表明其增減會顯著影響穗粒數(shù)及千粒重；穗粒數(shù)與千粒重負相關，二者存在相互制約關系。這與張運校等［19］的研究結果相符，與郭鳳芝等［13］的研究結果部分相符，與郭瑞等［4］的研究結果不符。其原因可能與研究樣本及生態(tài)區(qū)域不同有關。

4 結論

近年山東省高產(chǎn)區(qū)試參試品種的產(chǎn)量達到較高水平，產(chǎn)量的變化主要呈現(xiàn)為年際間波動，產(chǎn)量與每公頃穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重極顯著正相關，三者對產(chǎn)量的貢獻關系為每公頃穗數(shù)＞穗粒數(shù)＞千粒重，三者之間的關系是兩兩負相關。每公頃穗數(shù)和最高總莖數(shù)總體呈增加趨勢，而穗粒數(shù)、千粒重和株高總體呈降低趨勢，生育期和容重變化不大。

今后小麥產(chǎn)量遺傳改良的重點是保證每公頃穗數(shù)，同時提高穗粒數(shù)、粒重，保證產(chǎn)量構成因素協(xié)調(diào)。氣候條件的變化要求育成品種有更好的適應性和抗逆性。從產(chǎn)量構成因素看，中多穗品種更適合山東省的氣候和生產(chǎn)條件，選育每公頃穗數(shù)700萬～800萬、穗粒數(shù)35粒左右、千粒重40～50 g、株高80 cm左右的小麥品種更容易實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。