2015～2019 年山西南部旱地小麥區(qū)域試驗(yàn)品系的農(nóng)藝性狀分析

任文斌，王倩，吳翠翠，謝三剛

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所，山西 運(yùn)城 044000）

山西省小麥生產(chǎn)主要集中在南部的運(yùn)城和臨汾地區(qū)，面積占全省小麥播種總面積的80%以上，其中旱地小麥占60%左右[1～3]，且主要種植于無灌溉條件的塬上、山坡等地，土壤相對(duì)貧瘠，環(huán)境條件較差。旱地小麥完全通過自然降水完成生長(zhǎng)發(fā)育，因此在產(chǎn)量形成中關(guān)鍵生育期的降水起到了決定性作用[4～6]。山西省南部降水主要集中在6～8 月，而在小麥生育期的10 月至翌年5 月降水偏少，造成小麥生育期“十年九旱”，使旱地小麥生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)降水變得高度依賴和敏感[7，8]。

山西省南部旱地小麥區(qū)域試驗(yàn)主要是對(duì)參試小麥品系適應(yīng)性及產(chǎn)量進(jìn)行的多年多點(diǎn)鑒定[9]，為小麥品種審定、區(qū)域布局和品種更新?lián)Q代的重要依據(jù)，是推廣種植前規(guī)避各種風(fēng)險(xiǎn)的必要措施[10，11]。通過對(duì)2015～2019 年山西南部旱地小麥區(qū)域試驗(yàn)品系多點(diǎn)農(nóng)藝性狀的統(tǒng)計(jì)分析，探索品種基因聚合及氣候變化對(duì)小麥農(nóng)藝性狀帶來的影響，可為培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)小麥品種提供科學(xué)依據(jù)和理論參考[12～14]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

小麥數(shù)據(jù)來源于2015～2019 年山西省南部旱地小麥區(qū)域試驗(yàn)匯總結(jié)果，由山西省種子管理站提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 2015～2019 年山西省南部旱地小麥區(qū)域試驗(yàn)試點(diǎn)分布在運(yùn)城、臨汾、晉城3 個(gè)地區(qū)共8個(gè)有代表性的區(qū)域，采用品種小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積13.33 m2，3 次重復(fù)。參試小麥品系合計(jì)65份，其中晉麥47 為對(duì)照品種（CK）（表1）。

表1 不同年度的參試小麥品系名稱Table 1 Names of wheat lines in regional tests from 2015 to 2019

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法 計(jì)算歷年區(qū)域試驗(yàn)小麥品系農(nóng)藝性狀指標(biāo)的平均值。以產(chǎn)量（Y）為因變量，以生育期 （X1）、株高（X2）、穗長(zhǎng)（X3）、基本苗數(shù)量（X4）、最高總莖數(shù)（X5）、有效穗數(shù)（X6）、有效分蘗率（X7）、穗粒數(shù)（X8）和千粒重（X9）為自變量，進(jìn)行相關(guān)分析、通徑分析和多元回歸分析。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 采用Excel 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用SPSS 18.0 軟件的Duncan’s 法進(jìn)行多重比較[15，16]。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥農(nóng)藝性狀的統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)結(jié)果（表2）顯示，小麥農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)為0.48%～12.12%，差異較大。說明小麥不同農(nóng)藝性狀對(duì)環(huán)境條件的適應(yīng)性差異較大。其中，生育期的變異系數(shù)最小，說明不同的環(huán)境條件下小麥生育期變化很?。换久鐢?shù)量的變異系數(shù)（4.96%）較小，主要原因是區(qū)域試驗(yàn)中要求小麥基本苗穩(wěn)定在270 萬～300 萬株/hm2；產(chǎn)量的變異系數(shù)最大，株高變異系數(shù)（10.55%）次之，說明旱地小麥產(chǎn)量和株高受環(huán)境因素影響較大；產(chǎn)量構(gòu)成三要素的變異系數(shù)順序?yàn)橛行霐?shù)＞穗粒數(shù)＞千粒重，說明不同的環(huán)境條件下千粒重相對(duì)比較穩(wěn)定，有效穗數(shù)變化較大。

表2 小麥各農(nóng)藝性狀的統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 2 Statistical results of agronomic characters of wheat lines

2.2 不同年度的小麥農(nóng)藝性狀分析

小麥所有農(nóng)藝性狀在年際間均存在極顯著差異（表3）。說明小麥各農(nóng)藝性狀均受氣候條件影響較大。其中產(chǎn)量尤為突出，不同年份間的差異普遍達(dá)到了極顯著水平，這與產(chǎn)量的變異系數(shù)最大相吻合。隨著試驗(yàn)?zāi)攴萦蛇h(yuǎn)及近，產(chǎn)量呈遞減趨勢(shì)，這與期望結(jié)果不符，原因可能與近年來出現(xiàn)的干旱、倒春寒天氣有關(guān)。產(chǎn)量構(gòu)成三要素中，有效穗數(shù)除2016 年極顯著較低外，其他年份間差異均不顯著；穗粒數(shù)在2015～2017 年較高且年際間差異不顯著，但極顯著高于2019 年；千粒重在不同年度下均低于40 g，其中2015 年最高，為38.69 g，但極顯著高于2017～2019 年的指標(biāo)值。

表3 不同年度的小麥農(nóng)藝性狀比較Table 3 Comparison of agronomic characters of wheat lines in different years

2.3 產(chǎn)量與其他農(nóng)藝性狀的關(guān)系

2.3.1 相關(guān)分析 相關(guān)分析結(jié)果（表4）顯示，產(chǎn)量除與生育期和最高總莖數(shù)呈不顯著負(fù)相關(guān)外，與其他農(nóng)藝性狀均呈正相關(guān)，其中與株高、穗長(zhǎng)、有效穗數(shù)、有效分蘗率和穗粒數(shù)的相關(guān)性達(dá)到了極顯著水平。說明旱地小麥除生育期和最高總莖數(shù)外，提高其他農(nóng)藝性狀指標(biāo)值均有利于產(chǎn)量的提高。有效穗數(shù)與穗粒數(shù)和千粒重呈負(fù)相關(guān)，其中與千粒重的相關(guān)性達(dá)到了極顯著水平；穗粒數(shù)與千粒重呈不顯著正相關(guān)。

表4 產(chǎn)量與其他農(nóng)藝性狀的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficient between yield and other agronomic characters

2.3.2 多元回歸分析 通過多元線性逐步回歸分析，研究產(chǎn)量與其他農(nóng)藝性狀之間的數(shù)量關(guān)系。在P＜0.01 水平下，得到產(chǎn)量（Y）與其他農(nóng)藝性狀（X）的最優(yōu)方程為Y=-8 195.76+12.64X2+8.02X6+26.06X7+118.80X8+84.33X9（R2=0.90，F(xiàn)=104.50，P=0.00）。表明自變量X2、X6、X7、X8和 X9與 Y 之間存在著極顯著的線性回歸關(guān)系，且與Y 的偏相關(guān)系數(shù)分別為12.64、8.02、26.06、118.80 和84.33，均達(dá)到了極顯著相關(guān)水平。在回歸關(guān)系中，決定產(chǎn)量的農(nóng)藝性狀順序?yàn)樗肓?shù)（X8）＞千粒重（X9）＞有效分蘗率（X7）＞株高（X2）＞有效穗數(shù)（X6）。多元決定系數(shù)R2=0.90，說明由株高、有效穗數(shù)、有效分蘗率、穗粒數(shù)和千粒重這5 個(gè)農(nóng)藝性狀可以決定產(chǎn)量中的90%。表明在其他因素相對(duì)不變的條件下，株高（cm）、有效穗數(shù)（萬穗/hm2）、有效分蘗率（%）、穗粒數(shù)（粒）、千粒重（g）每增加1 個(gè)單位，產(chǎn)量分別對(duì)應(yīng)增加 12.64、8.02、26.06、118.80 和 84.33 kg[17]。

2.3.3 通徑分析 株高、有效穗數(shù)、有效分蘗率、穗粒數(shù)和千粒重對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)均為正值（表5），說明提高任何一個(gè)因素指標(biāo)值都可以促進(jìn)產(chǎn)量的提高，其中產(chǎn)量三要素的作用效果順序?yàn)橛行霐?shù)＞穗粒數(shù)＞千粒重。從間接通徑系數(shù)看，株高通過有效穗數(shù)（P=0.194）、有效分蘗率（P=0.078）、穗粒數(shù)（P=0.216）和千粒重（P=0.027）對(duì)產(chǎn)量均具有正向間接效應(yīng)。有效穗數(shù)和千粒重對(duì)產(chǎn)量的間接效應(yīng)合計(jì)均為負(fù)值，但其直接作用和間接作用的綜合作用均為正值，分別為0.519 和0.172。在綜合效應(yīng)中，千粒重對(duì)產(chǎn)量的效應(yīng)（P=0.172）最小，說明在旱地小麥區(qū)域試驗(yàn)中，提高小麥千粒重盡管有正向作用，但效果不如增加株高、有效穗數(shù)和穗粒數(shù)作用明顯；有效分蘗率盡管直接通徑系數(shù)（0.178）最小，但通過其他農(nóng)藝性狀的影響（P=0.528），其對(duì)產(chǎn)量的綜合作用（0.706）最大。

表5 產(chǎn)量與其他農(nóng)藝性狀的通徑系數(shù)Table 5 Path coefficient between yield and other agronomic characters

3 結(jié)論與討論

小麥產(chǎn)量主要取決于有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。任文斌等[18]研究認(rèn)為，在水地小麥區(qū)域試驗(yàn)中產(chǎn)量構(gòu)成三要素對(duì)小麥產(chǎn)量的綜合作用順序表現(xiàn)為穗粒數(shù)＞有效穗數(shù)＞千粒重，產(chǎn)量與有效穗數(shù)和穗粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)。楊素梅等[19]和王繼濱等[20]認(rèn)為，穗粒數(shù)對(duì)小麥產(chǎn)量的直接作用最大，千粒重的直接作用最小。本研究結(jié)果顯示，穗粒數(shù)對(duì)小麥產(chǎn)量影響較大，增加穗粒數(shù)對(duì)小麥增產(chǎn)效果最好，與前人觀點(diǎn)基本一致。而有效分蘗率盡管直接通徑系數(shù)最小，但通過其他農(nóng)藝性狀的影響，其對(duì)產(chǎn)量的綜合作用最大，這與劉新月等[2]的研究結(jié)果不同。實(shí)踐表明，提高有效分蘗率可以減少無效養(yǎng)分的消耗，有利于后期形成壯蘗。株高的作用與有效分蘗率類似。多年實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在無干熱風(fēng)條件下，生育期略長(zhǎng)的小麥品系在區(qū)域試驗(yàn)中產(chǎn)量較高。但本研究結(jié)果卻相反，原因需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

在山西南部旱地小麥育種與區(qū)域試驗(yàn)中，提高穗粒數(shù)和有效穗數(shù)是獲得高產(chǎn)的主要途徑，其中有效穗數(shù)是保障，穗粒數(shù)是關(guān)鍵。這與水地小麥育種有所不同：在山東，小麥產(chǎn)量的提高主要來自于有效穗數(shù)的增加；而在河南，小麥產(chǎn)量的提高主要來自于千粒重的提高。說明不同的環(huán)境條件下，小麥的育種方向不同。山西南部由于受到干旱、倒春寒等極端氣候的影響，往往導(dǎo)致旱地小麥?zhǔn)軗p嚴(yán)重，這也是5 a 來區(qū)域試驗(yàn)中小麥產(chǎn)量不但沒有增長(zhǎng)，反而略有下降的主要原因。同時(shí)，育種過程中株高、高產(chǎn)、倒伏的矛盾難以協(xié)調(diào)，這也是旱地小麥育種能否廣泛適應(yīng)的關(guān)鍵所在。