北部冬麥區(qū)旱地小麥品種（系）農(nóng)藝性狀綜合分析

孫軍偉，張 珂，張俊靈，王吉寧，楊子光

（1.洛陽農(nóng)林科學(xué)院，河南 洛陽 471023；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)谷子研究所，山西 長治 046000；3.彭陽縣種子管理站，寧夏 彭陽 7565600）

在中國北方大部分小麥產(chǎn)區(qū)，干旱缺水是制約產(chǎn)量的主要因素，小麥全生育期都可能受到干旱脅迫。北部冬麥區(qū)旱地主要分布在山西省、甘肅省、寧夏回族自治區(qū)，小麥?zhǔn)窃摰貐^(qū)傳統(tǒng)作物，這些地區(qū)多丘陵旱地，凍害、干旱、病蟲害經(jīng)常發(fā)生，導(dǎo)致小麥產(chǎn)量年際間變化較大，干旱是主要影響因子［1，2］。提高該地區(qū)旱地小麥產(chǎn)量，是保障該地區(qū)口糧安全的有效途徑。應(yīng)用抗旱高產(chǎn)小麥新品種是實(shí)現(xiàn)小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要方法，而科學(xué)分析旱地小麥區(qū)試品系農(nóng)藝性狀，對確定旱地小麥今后的育種方向、保障小麥安全生產(chǎn)具有重要意義。關(guān)于小麥農(nóng)藝性狀研究已有不少報道［3-8］，但北部冬麥區(qū)旱地小麥農(nóng)藝性狀之間的關(guān)系研究還比較少，尤其是農(nóng)藝性狀的綜合分析［9，10］。楊洪強(qiáng)［11］研究了旱地小麥產(chǎn)量與其構(gòu)成因素間的相關(guān)程度及通徑關(guān)系；楊芳等［12］研究了旱地小麥穗粒數(shù)、千粒重、株高等11 個農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)性。本研究對2011—2020 年北部冬麥區(qū)旱地小麥區(qū)試85 個品種（系）的12 個農(nóng)藝性狀進(jìn)行綜合分析，研究該地區(qū)旱地小麥產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的關(guān)系，探討進(jìn)一步提高旱地小麥產(chǎn)量的途徑，以期為該地區(qū)旱地小麥品種選育提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為2011—2020 年北部冬麥區(qū)旱地小麥區(qū)試共計(jì)85 個小麥品種（系）。數(shù)據(jù)來源于2011—2020 年國家冬小麥品種區(qū)域試驗(yàn)匯總報告。

1.2 試驗(yàn)方法

北部冬麥區(qū)旱地小麥區(qū)試分布在山西省、甘肅省、寧夏回族自治區(qū)，共12 個試驗(yàn)點(diǎn)。其中，山西省4 個試驗(yàn)點(diǎn)，甘肅省5 個試驗(yàn)點(diǎn)，寧夏回族自治區(qū)3 個試驗(yàn)點(diǎn)。各試驗(yàn)點(diǎn)地勢平坦，肥力均勻一致。試驗(yàn)隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積12～15 m2，對照品種為長6878。

1.3 指標(biāo)調(diào)查

基本苗數(shù)：3 葉期前在小區(qū)內(nèi)選取2～3 個1 m 長樣段，調(diào)查其苗數(shù)。最高莖蘗數(shù)：拔節(jié)前分蘗數(shù)達(dá)到高峰時調(diào)查，在原樣點(diǎn)調(diào)查，方法與基本苗數(shù)的相同。

有效穗數(shù)：小麥成熟前調(diào)查有效穗數(shù)，在原樣點(diǎn)調(diào)查，方法與要求同基本苗數(shù)。每穗粒數(shù)：在進(jìn)行記載的2～3 個重復(fù)，每小區(qū)邊行除外隨機(jī)選取50 穗混合脫粒，數(shù)其總粒數(shù)，求得每穗平均粒數(shù)。千粒重：做2 次，每次隨機(jī)取1 000 粒種子稱重，取其平均值。全生育期：播種至成熟的天數(shù)。產(chǎn)量：當(dāng)小麥達(dá)到蠟熟期及時整區(qū)收獲，晾曬風(fēng)干后稱量計(jì)產(chǎn)。品質(zhì)指標(biāo)：從指定的試驗(yàn)點(diǎn)抽取樣本，送至農(nóng)業(yè)農(nóng)村部谷物品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心測定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2010 和SPSS 17.0 軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 2011—2020 年旱地小麥品種（系）農(nóng)藝性狀的統(tǒng)計(jì)分析

85 個旱地小麥品種（系）12 個農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)范圍為1.01%～28.52%（表1），變異系數(shù)按從大到小依次為穩(wěn)定時間（X12）、產(chǎn)量（X1）、株高（X3）、有效穗數(shù)（X6）、濕面筋含量（X11）、每穗粒數(shù)（X7）、最高莖蘗數(shù)（X5）、蛋白質(zhì)含量（X10）、千粒重（X8）、基本苗數(shù)（X4）、全生育期（X2）、容重（X9）。容重與全生育期變異系數(shù)較小，特別是容重，變異系數(shù)僅為1.01%。穩(wěn)定時間變異系數(shù)最大，為28.52%，表明在穩(wěn)定時間方面遺傳變異較大，而產(chǎn)量構(gòu)成三要素的變異系數(shù)從大到小依次為有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重。

表1 北部冬麥區(qū)旱地小麥品種（系）主要農(nóng)藝性狀統(tǒng)計(jì)分析

2.2 不同年份小麥品種（系）農(nóng)藝性狀的顯著性分析

對北部冬麥區(qū)不同年份小麥品種（系）12 個農(nóng)藝性狀進(jìn)行方差分析（表2），結(jié)果表明，在產(chǎn)量、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重、全生育期、株高、最高莖蘗數(shù)、容重、蛋白質(zhì)方面，不同年份間大部分差異達(dá)顯著或極顯著水平，而穩(wěn)定時間表現(xiàn)為多數(shù)年份差異不顯著。從產(chǎn)量指標(biāo)來看，年度間產(chǎn)量并沒有遞增趨勢，且差異較大，說明旱地小麥區(qū)試產(chǎn)量受各試驗(yàn)點(diǎn)的氣候影響較大，對旱地小麥而言，降水是主要影響因子。

表2 北部冬麥區(qū)旱地不同年份小麥品種（系）農(nóng)藝性狀的顯著性分析

由表3 可知，北部冬麥區(qū)旱地小麥品種（系）農(nóng)藝性狀中，產(chǎn)量與株高、每穗粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與有效穗數(shù)呈顯著正相關(guān)，與基本苗數(shù)、千粒重呈正相關(guān)，但相關(guān)系數(shù)較小。產(chǎn)量三要素中，有效穗數(shù)與千粒重呈負(fù)相關(guān)，與每穗粒數(shù)呈正相關(guān)。每穗粒數(shù)與千粒重呈正相關(guān)，但相關(guān)系數(shù)很小。這說明北部冬麥區(qū)旱地小麥品種產(chǎn)量的增加主要是有效穗數(shù)與每穗粒數(shù)增加的結(jié)果。產(chǎn)量與品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)分析表明，穩(wěn)定時間與產(chǎn)量呈正相關(guān)，其他性狀與產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)或不顯著負(fù)相關(guān)，說明產(chǎn)量增加，品質(zhì)并沒有相應(yīng)地提高。

表3 北部冬麥區(qū)旱地小麥品種（系）農(nóng)藝性狀的相關(guān)分析

2.3 小麥品種農(nóng)藝性狀的主成分分析

對85 個旱地小麥品種（系）農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析，按照特征值大于1 的原則提取4 個主成分（表4）。其中，第1 主成分的貢獻(xiàn)率超過40.000%，說明其對總的遺傳貢獻(xiàn)率最大。在其特征向量中，第1 主成分?jǐn)?shù)值（正值）較大的農(nóng)藝性狀主要有產(chǎn)量、株高、有效穗數(shù)，主要反映產(chǎn)量，歸納為產(chǎn)量因子；負(fù)值絕對值最大的是蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量。第2 主成分對應(yīng)的特征向量中，最大的是全生育期，歸納為生長因子；負(fù)值絕對值較大的是每穗粒數(shù)和千粒重，說明全生育期延長不利于千粒重的增加。第3 主成分對應(yīng)的特征向量中最大的是蛋白質(zhì)含量，可綜合為蛋白因子；負(fù)值絕對值最大的是千粒重，說明適當(dāng)降低千粒重有利于小麥蛋白質(zhì)含量的提高，這與相關(guān)性分析結(jié)果中千粒重與蛋白質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān)保持一致。第4 主成分對應(yīng)的特征向量中最大的是穩(wěn)定時間，可歸納為穩(wěn)定因子；負(fù)值絕對值最大的農(nóng)藝性狀是株高和濕面筋含量。研究結(jié)果表明，不同主成分包含性狀差異較大，但仍具有一定的相關(guān)性。

表4 4 個主成分的特征向量

3 討論

本研究結(jié)果表明，85 個旱地小麥品種（系）12 個農(nóng)藝性狀變異系數(shù)差異較大，變異系數(shù)較大的農(nóng)藝性狀為產(chǎn)量、株高、有效穗數(shù)等，產(chǎn)量三要素中變異系數(shù)大小依次為有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重，說明不同時期育成品種的遺傳多樣性較豐富，同時也說明旱地小麥產(chǎn)量及主要性狀受氣候變化影響較大。這與劉新月等［13］、張俊靈等［14］的研究結(jié)果一致，與趙倩等［15］、任文斌等［16］的研究結(jié)果不同。這主要是由于參試品種、土壤條件、氣候條件及地域的差異對小麥農(nóng)藝性狀的影響存在一定的差異。產(chǎn)量變異系數(shù)較大，是因?yàn)樗軞夂驐l件影響最大。品質(zhì)性狀中，變異系數(shù)最大的是穩(wěn)定時間，最小的是容重，這與趙鵬濤等［17］、李楠楠等［18］對小麥品質(zhì)相關(guān)農(nóng)藝性狀的研究結(jié)果基本一致。

參試小麥品種（系）產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀的相關(guān)分析表明，產(chǎn)量與株高、每穗粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與有效穗數(shù)呈顯著正相關(guān)，與基本苗數(shù)、千粒重呈正相關(guān)，與全生育期和最高莖蘗數(shù)呈不顯著負(fù)相關(guān)，這與宋志偉等［19］的研究結(jié)果基本一致。主成分分析表明，第1 主成分反映產(chǎn)量的因子中，株高、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)數(shù)值較大，且均為正值。10 年來的實(shí)踐表明，有效穗數(shù)多、株高較高、每穗粒數(shù)較多的品種（系）在區(qū)試中容易獲得高產(chǎn)。參試小麥品種（系）產(chǎn)量與各品質(zhì)性狀的相關(guān)分析表明，產(chǎn)量與穩(wěn)定時間呈正相關(guān)、與容重呈負(fù)相關(guān)，與蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明隨著品種產(chǎn)量的增加，品種的品質(zhì)并未同步提高。這與李楠楠等［18］對黃淮冬麥區(qū)北片的研究結(jié)果相似。

4 小結(jié)

在北部冬麥區(qū)旱地小麥選育過程中，應(yīng)選擇株高較高、有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)多的小麥品種（系）作為基本目標(biāo)和突破口。2011—2020 年旱地小麥區(qū)試結(jié)果表明，株高、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重等是影響旱地小麥產(chǎn)量的主要因素，為確定合理的育種目標(biāo)提供了科學(xué)依據(jù)。北部冬麥區(qū)旱地小麥生育期氣候干旱的特點(diǎn)決定了選擇多穗型品種是獲得穩(wěn)產(chǎn)的前提條件，而株高較高的品種在極端干旱年份能保證一定的產(chǎn)量，但株高增加的同時勢必增大倒伏的風(fēng)險，尤其在豐水年份［20，21］。因此，選擇株高較高品種的同時，還應(yīng)注重品種的抗倒性。每穗粒數(shù)也是影響小麥產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，在旱地小麥選育過程中，應(yīng)選擇抗倒春寒能力強(qiáng)、每穗粒數(shù)多、結(jié)實(shí)性好的品種，以避免每穗粒數(shù)減少對產(chǎn)量的影響。