安徽省小麥區(qū)試品種產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的相關(guān)分析

馬慶 張玉坤 劉興舟 王勖 楊杰

摘要：揭示安徽省淮北地區(qū)產(chǎn)量構(gòu)成因素對產(chǎn)量的影響，為小麥高產(chǎn)品種選育和大田生產(chǎn)提供參考依據(jù)。對2014—2019年度參加安徽省小麥區(qū)試半冬性組的284個(gè)品種產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果顯示，產(chǎn)量的變異系數(shù)最大，產(chǎn)量構(gòu)成因素的變異系數(shù)由大到小為穗粒數(shù)、穗數(shù)、千粒重；相關(guān)性分析表明，產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)程度由強(qiáng)到弱為穗粒數(shù)、千粒重、穗數(shù)；通徑分析結(jié)果顯示，產(chǎn)量構(gòu)成因素對產(chǎn)量的直接貢獻(xiàn)都比較大，貢獻(xiàn)由大到小為穗粒數(shù)、穗數(shù)、千粒重；產(chǎn)量構(gòu)成三因素均與產(chǎn)量呈極顯著二次曲線關(guān)系，且在適宜范圍內(nèi)有利于產(chǎn)量的提高。根據(jù)分析結(jié)果和安徽淮北地區(qū)的生態(tài)條件，在合理控制穗數(shù)群體的基礎(chǔ)上，增加穗粒數(shù)、穩(wěn)定提高千粒重是獲得小麥高產(chǎn)的關(guān)鍵。在產(chǎn)量水平9000 kg/hm2以上的高產(chǎn)育種和大田生產(chǎn)中，目前最佳的產(chǎn)量因素構(gòu)成為：穗數(shù)600萬～ 675萬穗/hm2，穗粒數(shù)35粒以上，千粒重41～47 g。

關(guān)鍵詞：小麥；產(chǎn)量；產(chǎn)量構(gòu)成因素；相關(guān)分析；穗粒數(shù)

中圖分類號：S512.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A論文編號：cjas20191200320

Correlation Between Yield and Its Components of Wheat Varieties in Regional Trials of Anhui

Ma Qing， Zhang Yukun， Liu Xingzhou， Wang Xu， Yang Jie

（Suzhou Academy of Agricultural Sciences， Suzhou 234000， Anhui， China）

Abstract： The paper aims to reveal the influence of yield components on yield in Huaibei area of Anhui Province and provide reference for high-yield wheat breeding and field production. The correlations between yield and yield components of 284 wheat varieties in Anhui Provincial regional trial of semi-winter group from 2014 to 2019 were analyzed. The results showed that the yield variation coefficient was the largest and the variation coefficient of yield components followed the order of grains per spike> spikes> 1000-grain weight. Correlation analysis showed that wheat yield had an extremely significant and positive correlation with yield components， and the correlation degree was grains per spike> 1000-grain weight> spikes. The path analysis showed that the direct contribution of the yield components to yield was large， following an order of grains per spike> spikes> 1000- grain weight. The three yield components which had an extremely significant conic relation with yield were beneficial to the yield increase in an appropriate range. According to the analysis results and the ecological conditions in Huaibei area， increasing the number of grains per spike and steadily improving 1000-grain weight are the keys to high yield of wheat on the basis of proper controlling the number of spikes. In the high-yield breeding and field production with wheat yield more than 9000 kg/hm2， the best yield components should be 6000000 spikes/hm2to 6750000 spikes/hm2， more than 35 grains per spike and the 1000-grain weight from 41 g to 47 g.

Keywords： Wheat； Yield； Yield Components； Correlation Analysis； Grains per Spike

0引言

安徽省淮北地區(qū)地處黃淮平原，擁有豐富的光、溫、水資源，土地肥沃[1]，屬于黃淮南片冬小麥生態(tài)區(qū)。常年小麥種植面積167萬hm2以上，占全省小麥種植面積的70%左右[2-3]，是安徽省重要的商品糧種植基地和儲存基地，一定程度上保障著全省人口的糧食安全[4]。近年來隨著人口增長、人均耕地面積不斷減少以及極端天氣的時(shí)常出現(xiàn)，糧食供給面臨著嚴(yán)峻考驗(yàn)[5]，持續(xù)提高小麥單產(chǎn)潛力是保障小麥產(chǎn)量穩(wěn)定增長和國家糧食安全的有效途徑。小麥產(chǎn)量水平是產(chǎn)量構(gòu)成三因素（單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重相乘積）影響的結(jié)果，前人就產(chǎn)量構(gòu)成因素的變化與產(chǎn)量的關(guān)系進(jìn)行了廣泛的研究，馮家春等[6]、張中州等[7]、任文斌等[8]、Zhao[9]等認(rèn)為產(chǎn)量的進(jìn)一步提高主要依賴穗粒數(shù)的增加。而趙倩等[10]、張潔等[11]、劉朝輝等[12]認(rèn)為單位面積穗數(shù)對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)起主要作用。本研究以參加2014—2019年度安徽省小麥品種區(qū)域試驗(yàn)半冬性組的284個(gè)小麥品種為材料，就產(chǎn)量構(gòu)成三因素對產(chǎn)量的影響進(jìn)行分析，旨在為安徽省淮北地區(qū)小麥高產(chǎn)育種和高產(chǎn)栽培措施提供參考信息。

1資料與方法

1.1數(shù)據(jù)資料來源

數(shù)據(jù)資料來源于2014—2019年安徽省小麥品種區(qū)域試驗(yàn)結(jié)果匯總，涉及小麥品種區(qū)試半冬性組共計(jì)284份。

1.2數(shù)據(jù)資料分析方法

采用Excel和SPSS Statistics 19軟件，進(jìn)行小麥產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成三因素之間簡單相關(guān)分析，產(chǎn)量構(gòu)成三因素對產(chǎn)量影響的通徑分析及多元回歸分析，產(chǎn)量構(gòu)成因素分別對產(chǎn)量影響的二次曲線分析以及產(chǎn)量構(gòu)成三因素之間的二次曲線分析[13]。

2結(jié)果與分析

2.1產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素統(tǒng)計(jì)參數(shù)分析

由表1可知，產(chǎn)量的變異系數(shù)最大，說明不同區(qū)試品種的產(chǎn)量水平仍有較大差距。在產(chǎn)量構(gòu)成三因素中穗粒數(shù)變異系數(shù)最大，穗數(shù)變異系數(shù)次之，千粒重的變異系數(shù)最小，說明育種者在選育小麥品種時(shí)對穗粒數(shù)的選擇范圍比較寬松，而對千粒重的選擇則是在較高水平上達(dá)到相對穩(wěn)定。

2.2產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的相關(guān)性分析

由表2相關(guān)性分析結(jié)果可知，產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成三要素均呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)程度由強(qiáng)到弱為穗粒數(shù)、千粒重、穗數(shù)，說明產(chǎn)量構(gòu)成三因素對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)都比較大。在高產(chǎn)品種選育中，通過增加穗粒數(shù)來提高產(chǎn)量水平較提高穗數(shù)和千粒重更易獲得小麥高產(chǎn)。產(chǎn)量構(gòu)成三因素之間相關(guān)性數(shù)據(jù)表明，穗粒數(shù)與穗數(shù)相關(guān)程度最高，呈極顯著負(fù)相關(guān)（r12=-0.457**），穗粒數(shù)與千粒重也呈極顯著負(fù)相關(guān)（r23=-0.226**），穗數(shù)與千粒重呈顯著正相關(guān)（r13=0.126*）。表明產(chǎn)量構(gòu)成因素中穗粒數(shù)與穗數(shù)、穗粒數(shù)與千粒重之間存在明顯的相互制約關(guān)系，穗粒數(shù)的增加會導(dǎo)致穗數(shù)和千粒重的降低，因此在高產(chǎn)育種中要協(xié)調(diào)產(chǎn)量三要素，尤其是要協(xié)調(diào)穗數(shù)和穗粒數(shù)。在大田生產(chǎn)中要重視普施拔節(jié)孕穗肥，在合理控制群體大小的基礎(chǔ)上，減少小花退化、增加穗粒數(shù)從而獲得小麥高產(chǎn)。在高產(chǎn)選育中要注重選擇成穗較高且多花多實(shí)的育種材料，同時(shí)注重對千粒重的選擇。

2.3產(chǎn)量構(gòu)成因素對產(chǎn)量的多元回歸分析

以穗數(shù)（X1）、穗粒數(shù)（X2）、千粒重（X3）為自變量，產(chǎn)量Y為因變量，進(jìn)行多元回歸分析，采用逐步代入回歸方程的方法，直到建立最優(yōu)多元回歸方程為止（表3），決定系數(shù)R2=0.933，說明區(qū)試品種產(chǎn)量構(gòu)成三因素對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)起主要作用。由產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的線性回歸關(guān)系（表4），可建立最優(yōu)多元回歸方程，如式（1）。

對回歸方程以及各自變量進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果表明變量X與Y之間存在極顯著線性回歸關(guān)系（F=1309.100**），且穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重的偏回歸系數(shù)均達(dá)到極顯著水平（b1=13.468**，b2=254.597**，b3= 175.379**）。由多元回歸方程可得出，在其他產(chǎn)量因素相對保持不變的情況下，穗粒數(shù)每增加1個(gè)單位（1粒），產(chǎn)量將增加254.597個(gè)單位（kg）；穗數(shù)每增加1個(gè)單位（1萬穗），產(chǎn)量將增加13.648個(gè)單位（kg）；千粒重每增加1個(gè)單位（1 g），產(chǎn)量將增加175.379個(gè)單位（kg）[14]。結(jié)果表明，穗粒數(shù)對于產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大，所以在大田生產(chǎn)當(dāng)中，可以通過適當(dāng)?shù)脑耘啻胧┨岣咝』ńY(jié)實(shí)率、增加穗粒數(shù)，從而使小麥較易獲得高產(chǎn)。

2.4產(chǎn)量構(gòu)成因素對產(chǎn)量的通徑系數(shù)

通徑分析是將簡單相關(guān)系數(shù)分解為直接作用和間接作用[15-16]。由表5可知，產(chǎn)量三因素與產(chǎn)量的簡單相關(guān)系數(shù)大小為穗粒數(shù)（r2Y=0.455）>千粒重（r3Y=0.429）>穗數(shù)（r1Y=0.387），而產(chǎn)量三因素與產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)大小為穗粒數(shù)（P2Y=0.914）>穗數(shù)（P1Y=0.736）>千粒重（P3Y= 0.543），兩者有較大不同，通徑分析較相關(guān)分析能更準(zhǔn)確地反映出各產(chǎn)量構(gòu)成因素對產(chǎn)量的作用和影響[17]。直接通徑系數(shù)結(jié)果表明，穗粒數(shù)對產(chǎn)量的直接作用最大，穗數(shù)與千粒重對產(chǎn)量的直接作用也較大，說明在高產(chǎn)育種中要加強(qiáng)對多花多實(shí)育種材料的選育，同時(shí)要協(xié)調(diào)好產(chǎn)量三因素，使之能平穩(wěn)增長，從而提高產(chǎn)量水平。由間接通徑系數(shù)可知，穗數(shù)通過穗粒數(shù)對產(chǎn)量的負(fù)向作用最大（P2Yr12=-0.418），穗粒數(shù)通過穗數(shù)對產(chǎn)量的負(fù)向作用也較大（P1Yr12=-0.336），千粒重通過穗粒數(shù)和穗粒數(shù)通過千粒重對產(chǎn)量都有一定負(fù)向作用（P2Yr23=-0.207，P3Yr23=-0.123）。穗數(shù)通過千粒重和千粒重通過穗數(shù)對產(chǎn)量均為正向作用，但作用較?。≒3Yr13=0.068，P1Yr13=0.093）。表明產(chǎn)量構(gòu)成三因素中，穗粒數(shù)和穗數(shù)的相互制約作用最大，千粒重和穗粒數(shù)之間也有一定的制約作用，穗數(shù)和千粒重之間的作用不明顯。說明在高產(chǎn)育種中，在多穗型的基礎(chǔ)上，可選擇多花多實(shí)的較大穗，增加穗粒數(shù)、提高千粒重，從而提高產(chǎn)量水平。

2.5產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的二次曲線關(guān)系

2.5.1穗數(shù)與產(chǎn)量的關(guān)系由圖1可知，在穗數(shù)范圍內(nèi)，穗數(shù)與產(chǎn)量呈二次拋物線關(guān)系（R2=0.287**），產(chǎn)量隨著單位面積穗數(shù)的增加呈先增加后降低的趨勢，擬合方程為Y=-0.102X2+137.5X-37719。由擬合方程可知，理論最大產(chǎn)量為8446.5 kg/hm2，低于實(shí)際產(chǎn)量最大值，對應(yīng)的理論穗數(shù)為672萬穗/hm2，較接近實(shí)際穗數(shù)。區(qū)試中產(chǎn)量超過9000 kg/hm2的高產(chǎn)品種，穗數(shù)的適宜范圍在600萬～675萬穗/hm2，說明此群體是較為理想的小麥穗數(shù)群體，在此基礎(chǔ)上小麥更易獲得高產(chǎn)，應(yīng)是單位面積穗數(shù)與穗粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)所致。在群體較小時(shí)，穗數(shù)增加的產(chǎn)量增益效應(yīng)對產(chǎn)量起主導(dǎo)作用，故產(chǎn)量能持續(xù)增長，到最高點(diǎn)后，穗數(shù)的增益效應(yīng)彌補(bǔ)不了穗粒數(shù)減少對產(chǎn)量的減益效應(yīng)，且隨著穗數(shù)的進(jìn)一步增加，加大了品種后期倒伏和病蟲害危害的風(fēng)險(xiǎn)，易導(dǎo)致小麥減產(chǎn)。

2.5.2穗粒數(shù)與產(chǎn)量的關(guān)系由圖2可知，在穗粒數(shù)范圍內(nèi)，穗粒數(shù)與產(chǎn)量呈二次曲線關(guān)系（R2=0.338**），擬合方程為Y=24.67X2-1528X+31250。產(chǎn)量隨著穗粒數(shù)的增加呈先遞減后遞增的趨勢，該方程的產(chǎn)量最小值為7566.0 kg，對應(yīng)理論穗粒數(shù)為31粒，與實(shí)際最低產(chǎn)量有差異，但穗粒數(shù)接近實(shí)際產(chǎn)量的穗粒數(shù)。此后產(chǎn)量隨著穗粒數(shù)的增加而逐步提高，當(dāng)穗粒數(shù)在40粒左右時(shí)，實(shí)際產(chǎn)量普遍接近最大值，而獲得9000 kg/hm2以上的較高產(chǎn)的品種的穗粒數(shù)適宜范圍在35粒以上。由相關(guān)分析可知，穗粒數(shù)的增加會導(dǎo)致單位面積穗數(shù)和千粒重的降低，這應(yīng)是穗粒數(shù)在前期增加而產(chǎn)量呈下降趨勢的主要原因，而之后產(chǎn)量逐漸增加說明此時(shí)穗粒數(shù)對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)起主要作用，因而產(chǎn)量能持續(xù)增長。在高產(chǎn)育種中，要使產(chǎn)量能進(jìn)一步提高，增加穗粒數(shù)是關(guān)鍵。

2.5.3千粒重與產(chǎn)量的關(guān)系由圖3可知，千粒重與產(chǎn)量也呈二次曲線關(guān)系（R2=0.192**），擬合方程為Y=-7.233X2+755.3X-10945，產(chǎn)量基本隨著千粒重的增大而增加，產(chǎn)量最高值為9810.0 kg/hm2，對應(yīng)千粒重為47 g。隨著千粒重的進(jìn)一步增加，產(chǎn)量反而呈下降趨勢，分析其原因，是千粒重和穗粒數(shù)存在極顯著負(fù)相關(guān)，千粒重達(dá)到一定值時(shí)，穗粒數(shù)減少產(chǎn)生的減益效果顯著。區(qū)試中很少有千粒重超過50 g的品種，而獲得9000 kg/hm2以上的較高產(chǎn)的區(qū)試品種的千粒重適宜范圍41～47 g，這表明千粒重并不是越高越好。在高產(chǎn)育種中要協(xié)調(diào)好穗粒數(shù)和千粒重的關(guān)系，使其平穩(wěn)增長從而提高小麥產(chǎn)量水平。

2.5.4產(chǎn)量構(gòu)成因素之間的二次曲線關(guān)系在穗數(shù)范圍內(nèi)，穗粒數(shù)隨著穗數(shù)的增加有下降趨勢，穗數(shù)與穗粒數(shù)呈極顯著二次拋物線關(guān)系（R2=0.288**）（圖4），曲線方程為Y=-0.0003X2+0.325X-59.888。剛開始下降比較平緩，當(dāng)穗數(shù)超過675萬穗/hm2，隨著穗數(shù)的進(jìn)一步增加，曲線呈陡峭下降狀，說明此時(shí)穗數(shù)的增加會導(dǎo)致穗粒數(shù)嚴(yán)重下降。

穗粒數(shù)與千粒重也呈極顯著二次曲線關(guān)系（R2= 0.205**（）圖5），曲線方程為Y=0.082X2-5.756X+141.4。千粒重隨著穗粒數(shù)的增加整體呈下降趨勢，剛開始隨著穗粒數(shù)的增加，千粒重下降坡度大，當(dāng)穗粒數(shù)增加到30粒以后，隨著穗粒數(shù)的進(jìn)一步增加，千粒重下降趨于平穩(wěn)。這表明穗粒數(shù)和千粒重可達(dá)到較高水平的協(xié)調(diào)，在高產(chǎn)育種中，可選育出多花多實(shí)并且千粒重較高的較大穗品種。穗數(shù)與千粒重之間沒有明顯的曲線關(guān)系。

3結(jié)論與討論

由產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成三因素的變異系數(shù)可以看出，區(qū)域試驗(yàn)中品種的產(chǎn)量水平差距較大，表明安徽省淮北地區(qū)小麥高產(chǎn)潛力整體水平仍有較大提高空間。產(chǎn)量三因素在變異系數(shù)上有一定差異，說明在育種策略運(yùn)用上比較靈活，有的偏重于大穗型，有的偏向于多穗型。

由區(qū)試品種產(chǎn)量與產(chǎn)量三因素相關(guān)分析結(jié)果，產(chǎn)量三因素對產(chǎn)量都有極顯著正向作用，相關(guān)程度由強(qiáng)到弱為穗粒數(shù)、千粒重、穗數(shù)。說明在產(chǎn)量構(gòu)成因素中，穗粒數(shù)對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)是最主要的，千粒重、穗數(shù)對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)也較大。通徑分析結(jié)果表明，產(chǎn)量三要素對產(chǎn)量的直接作用都呈極顯著正向作用，其中穗粒數(shù)對產(chǎn)量的作用最大。這與相關(guān)分析的結(jié)果一致。間接通徑作用顯示，穗數(shù)通過穗粒數(shù)對產(chǎn)量的負(fù)向效應(yīng)最大，千粒重通過穗粒數(shù)對產(chǎn)量的負(fù)向效應(yīng)也較大。表明產(chǎn)量構(gòu)成三因素存在明顯的相互制約關(guān)系，一個(gè)產(chǎn)量構(gòu)成因素對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)會受到另外一個(gè)或兩個(gè)產(chǎn)量因素的削減，這其中穗數(shù)與穗粒數(shù)相互制約作用尤為顯著[6，11，16-17]。在安徽淮北地區(qū)高產(chǎn)品種選育中，通過增加穗粒數(shù)來提高產(chǎn)量水平是關(guān)鍵，同時(shí)要協(xié)調(diào)好穗數(shù)和穗粒數(shù)的關(guān)系，一味追求多穗或大穗對于提高產(chǎn)量水平都是不利的，只有產(chǎn)量三要素協(xié)調(diào)才會最終使產(chǎn)量提高。

由產(chǎn)量構(gòu)成三因素對產(chǎn)量的多元回歸分析，說明產(chǎn)量構(gòu)成三因素與產(chǎn)量之間呈極顯著線性回歸關(guān)系。且產(chǎn)量構(gòu)成因素的偏回歸系數(shù)均極顯著，偏回歸系數(shù)表明，對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)由大到小為穗粒數(shù)、穗數(shù)、千粒重，這與通徑分析結(jié)果一致。由此表明建立的多元回歸方程可以用來預(yù)測產(chǎn)量的變化規(guī)律。

玉米作物研究中常用二次曲線關(guān)系反映產(chǎn)量構(gòu)成因素對產(chǎn)量的影響[18-20]，而用二次曲線關(guān)系圖反映小麥產(chǎn)量三因素的變化對產(chǎn)量的影響卻鮮有報(bào)道。本研究表明，區(qū)試品種產(chǎn)量三因素均與產(chǎn)量構(gòu)成極顯著的二次曲線關(guān)系，且在適宜范圍內(nèi)增加相關(guān)產(chǎn)量因素都會使產(chǎn)量增加，這與多元回歸分析和通徑分析結(jié)果一致。穗粒數(shù)與穗數(shù)之間、穗粒數(shù)與千粒重之間也呈極顯著二次拋物線關(guān)系，穗粒數(shù)與穗數(shù)之間存在明顯的相互制約關(guān)系，穗粒數(shù)與千粒重可在較高水平上達(dá)到協(xié)調(diào)一致。拋物線關(guān)系圖分析表明，在區(qū)域試驗(yàn)產(chǎn)量達(dá)到9000 kg/hm2以上的較高產(chǎn)品種中，產(chǎn)量構(gòu)成三因素適宜范圍為穗數(shù)600～675萬穗/hm2，穗粒數(shù)35粒以上，千粒重41～47 g。

綜上所述，在安徽淮北地區(qū)的高產(chǎn)育種中，要在合理穗數(shù)群體的基礎(chǔ)上，注重通過增加穗粒數(shù)、提高千粒重來獲得產(chǎn)量水平的提高，考慮到穗粒數(shù)和千粒重的相互制約關(guān)系，對千粒重的選擇可適當(dāng)放寬，即選育出多花多實(shí)并且千粒重穩(wěn)定的較大穗育種材料是關(guān)鍵。在目前9000 kg/hm2以上高產(chǎn)育種策略中，最佳的產(chǎn)量三要素構(gòu)成為穗數(shù)600～675萬穗/hm2、穗粒數(shù)35粒以上、千粒重41～47 g。在大田生產(chǎn)中，可以通過適當(dāng)?shù)脑耘啻胧?，在合理控制穗?shù)群體的基礎(chǔ)上，提高小花結(jié)實(shí)性、減少不孕小穗退化率來增加穗粒數(shù)，同時(shí)穩(wěn)定千粒重來獲得小麥高產(chǎn)。因所在區(qū)域、種植環(huán)境及所用材料的不同，本研究觀點(diǎn)與前人研究所得結(jié)論或同或異[21-26]，有待于進(jìn)一步深入研究。

參考文獻(xiàn)

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