小麥新品種魯原502高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性分析及其育種啟示

李新華等

摘要：利用國(guó)家和省級(jí)小麥區(qū)域試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)小麥新品種魯原502進(jìn)行高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)性分析，結(jié)果表明：魯原502的產(chǎn)量構(gòu)成三因素具備極強(qiáng)的調(diào)節(jié)能力；在山東、河北和山西省小麥區(qū)試中666.7m2平均產(chǎn)量分別達(dá)574.3、517.1、526.9 kg，較對(duì)照品種石4185分別增產(chǎn)11.21%、8.40%和7.65%，均達(dá)到極顯著水平，表現(xiàn)出高產(chǎn)特性；在黃淮北片試驗(yàn)中變異系數(shù)較舜麥1718和石4185小，較邯6172高，綜合考慮其變異系數(shù)及其在試驗(yàn)中產(chǎn)量均值的表現(xiàn)，該品種又表現(xiàn)出穩(wěn)產(chǎn)特性。該品種的育成表明，增加穗粒數(shù)和改良株型、增強(qiáng)抗倒伏能力和提高收獲指數(shù)是山東省今后育種的主要目標(biāo)，產(chǎn)量構(gòu)成三因素——穗（單位面積穗數(shù)）、粒（每穗粒數(shù)）、重（千粒重）應(yīng)協(xié)調(diào)發(fā)展，以666.7m2穗數(shù)40.0萬(wàn)、穗粒數(shù)40粒左右、千粒重45 g以上為宜。

關(guān)鍵詞：小麥；魯原502；高產(chǎn)；穩(wěn)產(chǎn) ；育種啟示

中圖分類號(hào)：S512.103.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2015）05-0015-04

Analysis on High and Stable Yield of New Wheat

Variety Luyuan 502 and Breeding Enlightenment

Li Xinhua， Li Peng， Gao Guoqiang， Zhang Fengyun， Sun Mingzhu

（Institute for Application of Atomic Energy， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100， China）

AbstractLuyuan 502， a new wheat variety with high yield and wide adaption， was bred by the Institute for Application of Atomic Energy of Shandong Academy of Agricultural Sciences and the Institute of Crop Sciences of Chinese Academy of Agricultural Sciences. The analysis on high and stable yield of Luyuan 502 was carried out according to the data from the National and Provincial Wheat Regional Tests. The results were as follows. The yield components of Luyuan 502 had high regulating ability. The average yield of Luyuan 502 in Shandong， Hebei and Shanxi regional tests were 574.3， 517.1 and 526.9 kg per 666.7m2 ， respectively， and were 11.21%， 8.40% and 7.65% higher than that of the control variety， which reached the significant level. Luyuan 502 showed the property of high yield. The variation coefficient of Luyuan 502 in the north Huang-Huai winter wheat area tests， was lower than that of Shunmai 1718 and Shi 4185， but higher than that of Han 6172， so Luyuan 502 showed the characteristic of stable yield， too. It indicated that the main breeding objectives of Shandong Province should be increasing the grain number per spike， improving plant type， enhancing lodging-resistance ability and harvest index. These 3 yield components were optimal with the number of spike above 400 thousand， the grain number per spike above 40 and the 1 000-grain weight above 45 g.

Key wordsWheat； Luyuan 502； High yield； Stable yield； Breeding enlightenment

1998～2008年，我國(guó)小麥面積從3 000×104 hm2下降到2 350×104 hm2，而單產(chǎn)從3 685 kg/hm2提高到4 762 kg/hm2，總產(chǎn)從1.10 ×108 t增長(zhǎng)到1.12 ×108 t，10 年間小麥單產(chǎn)增長(zhǎng)29.2%，而同期水稻和玉米分別增長(zhǎng)5.5%和3.1%，其中新品種選育和栽培技術(shù)進(jìn)步在增產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用 。1971～2006 年山東省小麥品種產(chǎn)量潛力年遺傳進(jìn)度為0.92%或66.6 kg/hm2，這說(shuō)明由于育種家的不斷努力，主產(chǎn)區(qū)的小麥品種產(chǎn)量潛力還在繼續(xù)提高，常規(guī)育種仍然發(fā)揮著重要作用。要滿足小麥消費(fèi)不斷增長(zhǎng)的需求，必須提高小麥單產(chǎn)，而高產(chǎn)、超高產(chǎn)小麥品種的選育是實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)最簡(jiǎn)單有效的途徑。1996年農(nóng)業(yè)部將農(nóng)作物航天育種列為重點(diǎn)課題，由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院牽頭，組織全國(guó)20多個(gè)具有較好誘變育種基礎(chǔ)的研究單位，開展作物航天育種聯(lián)合攻關(guān)。魯原502即是山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原子能農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究所與中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所育成的高產(chǎn)廣適小麥新品種，2011、2012年分別通過(guò)國(guó)家和山東省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定。該品種是以航天突變系9940168為母本、濟(jì)麥19為父本，通過(guò)有性雜交和系譜法選育而成，具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗病、廣適等優(yōu)點(diǎn)。本文對(duì)魯原502小麥的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性進(jìn)行了分析，以期為今后高產(chǎn)小麥新品種選育有所啟迪。endprint

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試材料是同期參加區(qū)域試驗(yàn)的部分小麥品種，分別是魯原502、舜麥1718、邯6172和石4185。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)來(lái)源

供試小麥品種的產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)源自國(guó)家黃淮北片冬小麥區(qū)域試驗(yàn)2008-2009、2009-2010年度試驗(yàn)結(jié)果，每年12個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，兩年度共24個(gè)點(diǎn)次，其中山東省6個(gè)（德州、長(zhǎng)清、臨沂、平度、濟(jì)寧和煙臺(tái)），河北省4個(gè)（邯鄲、衡水、石家莊和藁城），山西省2個(gè)（新絳和運(yùn)城）。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，小區(qū)面積13.2 m2，666.7m2基本苗17萬(wàn)左右，常規(guī)田間管理。

魯原502小麥產(chǎn)量形成分析數(shù)據(jù)源自該品種參加山東省2009～2011年冬小麥區(qū)域試驗(yàn)20個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)次的調(diào)查結(jié)果。

1.3數(shù)據(jù)處理

國(guó)家區(qū)域試驗(yàn)產(chǎn)量數(shù)據(jù)采用中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)和全國(guó)農(nóng)技推廣服務(wù)中心聯(lián)合研制的農(nóng)作物品種區(qū)域試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)程序RCT99進(jìn)行分析，山東省區(qū)域試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

2結(jié)果與分析

2.1魯原502高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性分析

根據(jù)2008～2010年國(guó)家黃淮麥區(qū)小麥品種區(qū)域試驗(yàn)4個(gè)品種的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)魯原502高產(chǎn)廣適性進(jìn)行比對(duì)分析。由表1可以看出，2008～2010年黃淮北片冬小麥區(qū)試中，魯原502的666.7m2平均產(chǎn)量為547.9 kg，較對(duì)照品種石4185增產(chǎn)10.16%，列所有參試小麥品種（系）第1位。從兩個(gè)年度4個(gè)品種的試驗(yàn)結(jié)果看，魯原502無(wú)論是在產(chǎn)量水平高的還是產(chǎn)量水平低的試驗(yàn)點(diǎn)，產(chǎn)量都較舜麥1718、邯6172和石4185高。魯原502在山東、河北和山西省的666.7m2平均產(chǎn)量分別是574.3、517.1、526.9 kg，較對(duì)照品種石4185分別增產(chǎn)11.21%、8.40%和7.65%，均達(dá)到極顯著水平，表現(xiàn)出高產(chǎn)特性。

適應(yīng)度是各品種超過(guò)平均產(chǎn)量的環(huán)境數(shù)占試驗(yàn)總環(huán)境數(shù)的比例，反映了品種基本的（超過(guò)平均生產(chǎn)水平）廣適性。魯原502在黃淮北片兩年度區(qū)域試驗(yàn)中，適應(yīng)度最高，其中2009-2010年度達(dá)到100%，在所有試驗(yàn)點(diǎn)都較對(duì)照品種增產(chǎn)。變異系數(shù)是指品種在各環(huán)境上的均值間變異（標(biāo)準(zhǔn)差）占該品種總均值的百分比，反映了品種的靜態(tài)穩(wěn)定性，變異系數(shù)小，說(shuō)明該品種在不同的環(huán)境中變化小，靜態(tài)穩(wěn)定性好。變異系數(shù)小同時(shí)均值高的品種表現(xiàn)出高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的特性，魯原502在黃淮北片試驗(yàn)中變異系數(shù)較舜麥1718和石4185小，較邯6172高，但魯原502均值最高，綜合考慮變異系數(shù)和均值在區(qū)試中的表現(xiàn)，魯原502表現(xiàn)出高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的特性。

品種離優(yōu)度值（Pi值）反映的是該品種在各試點(diǎn)上與最佳品種的平均差異，Pi值越小，差異越不顯著，說(shuō)明該品種在試點(diǎn)間的普遍適應(yīng)性越高；反之，Pi值越大，差異越顯著，說(shuō)明其平均產(chǎn)量低或者至少在某些試點(diǎn)上產(chǎn)量低。魯原502在黃淮北片兩個(gè)年度的試驗(yàn)中Pi值都較其它3個(gè)品種小，表明魯原502與最佳品種的平均差異小，在試點(diǎn)間的普遍適應(yīng)性好。從以上分析可以看出，魯原502綜合適應(yīng)性好，產(chǎn)量高，穩(wěn)產(chǎn)性好。

2.2魯原502生長(zhǎng)特性與產(chǎn)量三因子分析

對(duì)4個(gè)品種兩年度在國(guó)家黃淮冬小麥區(qū)域試驗(yàn)中的產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)（表2）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可以看出，魯原502全生育期較其它品種長(zhǎng)，平均比對(duì)照石4185長(zhǎng)1.05 d。2009-2010年度冬季降溫早，低溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，春季氣溫回升晚，小麥各生育階段推遲，所有參試品種的生育期均較正常年份延長(zhǎng)。從株高看，魯原502是73.7～78.9 cm，在4個(gè)參試品種中最高或相當(dāng)；隨冬季溫度的提高，魯原502由北向南株高有增高的趨勢(shì)，但都在合理的株高范圍內(nèi)，為獲得較高的生物產(chǎn)量打下了基礎(chǔ)。最大群體表現(xiàn)為舜麥1718>魯原502>石4185>邯6172，魯原502最大群體列第2位，為獲得較多的有效穗數(shù)創(chuàng)造了條件。魯原502千粒重在43.5～43.8 g之間，比較穩(wěn)定。從有效穗數(shù)看，由于2009-2010年度冬季低溫造成參試的4個(gè)品種最高分蘗數(shù)和有效穗數(shù)較正常年份少，魯原502的666.7m2最高分蘗數(shù)和有效穗數(shù)只有85.6萬(wàn)和37.6萬(wàn)；2008-2009年度魯原502的最高分蘗數(shù)和有效穗數(shù)分別為117.8萬(wàn)和41.5萬(wàn)；綜合兩年度區(qū)域試驗(yàn)看，魯原502有效穗數(shù)穩(wěn)定在40萬(wàn)左右。從穗粒數(shù)看，2008-2009

年度區(qū)試中魯原502是35.5粒，較舜麥1718和石4185分別少1.3和0.2粒 ；在2009-2010年度區(qū)試中是38.0粒，比邯6172少3.7粒；魯原502小麥穗粒數(shù)表現(xiàn)出由北向南減少的趨勢(shì)。魯原502小麥產(chǎn)量構(gòu)成三因素中，千粒重是最穩(wěn)定的因素，其次是有效穗數(shù)，穗粒數(shù)變化大。

2.3魯原502產(chǎn)量形成分析

為了分析魯原502在不同試驗(yàn)條件下的產(chǎn)量表現(xiàn)與產(chǎn)量構(gòu)成三因素的相關(guān)性，對(duì)2009～2011兩年度山東省冬小麥區(qū)域試驗(yàn)20個(gè)點(diǎn)次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了線性分析。通過(guò)產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因子的動(dòng)態(tài)分析（圖1）可以看出，魯原502產(chǎn)量與有效穗數(shù)的相關(guān)性最高，達(dá)到了顯著水平，y=0.0531x+9.9554，r=0.4446；穗粒數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)性排第2位，y=0.0206x+26.7930，r=0.2417；而千粒重與產(chǎn)量的相關(guān)性最小，y=0.0045x+41.2000， r=0.0707。通過(guò)以上分析可知，產(chǎn)量三因素與魯原502的產(chǎn)量都呈現(xiàn)出正相關(guān)，但沒有一個(gè)因素與其產(chǎn)量達(dá)到極顯著水平，這說(shuō)明魯原502的產(chǎn)量構(gòu)成三因素具有極強(qiáng)的調(diào)節(jié)能力，這可能就是該品種能夠?qū)崿F(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、廣適的重要原因?？傮w來(lái)看，要想使魯原502獲得較高的產(chǎn)量，首先要保證獲得足夠的有效穗數(shù)，同時(shí)協(xié)調(diào)穗粒數(shù)和千粒重同步提高。在666.7m2實(shí)收產(chǎn)

量為783.52 kg的兗州市小孟鎮(zhèn)試驗(yàn)點(diǎn)，魯原502有效穗數(shù)達(dá)到54.4萬(wàn)，穗粒數(shù)35.2粒，千粒重40.0 g，表明產(chǎn)量構(gòu)成三因素在高水平狀態(tài)下的協(xié)調(diào)發(fā)展是獲得超高產(chǎn)的有效方法。endprint

3育種啟示

3.1魯原502小麥抗逆性對(duì)產(chǎn)量的影響

魯原502自2007年參加國(guó)家黃淮北片區(qū)試以來(lái)，先后經(jīng)歷了冬季低溫極端天氣和赤霉病大面積發(fā)生的自然災(zāi)害，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗寒、耐病和抗倒伏能力。黃淮麥區(qū)種植的小麥一般為半冬性品種，每年都有不同程度的凍害發(fā)生，一般多為葉片凍害，個(gè)別年份、個(gè)別品種有死蘗現(xiàn)象，并呈現(xiàn)出從南向北逐漸加重的變化規(guī)律。魯原502經(jīng)受了2009～2011年兩年度冬季低溫的考驗(yàn)，田間表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗寒能力，666.7m2平均產(chǎn)量547.9 kg，較對(duì)照石4185增產(chǎn)10.16%，差異達(dá)到極顯著水平。

小麥赤霉病在全世界普遍發(fā)生，是小麥的主要病害之一，也是影響中國(guó)小麥生產(chǎn)的重要病害（受害面積約為700.0×104 hm2）。其中長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)是該病的多發(fā)區(qū)和重發(fā)區(qū)，黃淮麥區(qū)和關(guān)中麥區(qū)近年來(lái)也日趨嚴(yán)重，從而影響著國(guó)內(nèi)小麥主產(chǎn)區(qū)的糧食和食品安全。改變耕作制度和栽培技術(shù)難以解決病害的侵染和蔓延，依賴化學(xué)防治雖然對(duì)控制赤霉病的大發(fā)生和大流行有一定效果，但不可避免地造成成本增加和環(huán)境污染，因此培育抗病品種成為減輕赤霉病危害的主要途徑。在2011-2012年度黃淮南片冬小麥區(qū)域試驗(yàn)中，小麥抽穗、揚(yáng)花期間降雨，造成小麥赤霉病大發(fā)生，魯原502表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐病能力，666.7m2平均產(chǎn)量達(dá)到502.8 kg，較對(duì)照品種周麥18增產(chǎn)3.73%，達(dá)到顯著水平。

近幾年，黃淮麥區(qū)小麥的機(jī)收面積接近100%，農(nóng)民最擔(dān)心的就是倒伏問(wèn)題。小麥倒伏不僅嚴(yán)重影響產(chǎn)量和籽粒商品性，更重要的是增加收獲成本。要解決倒伏問(wèn)題，最有效的方法就是降低品種的植株高度，但株高也不能無(wú)限度的降低。植株過(guò)矮，植株冠層結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)不協(xié)調(diào)，勢(shì)必導(dǎo)致通風(fēng)透光不良和光合作用減弱、營(yíng)養(yǎng)體不足等問(wèn)題，最終影響到生物產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量。魯原502株高78 cm左右，穗層厚，666.7m2有效穗數(shù)40萬(wàn)左右，穗粒數(shù)在黃淮北片穩(wěn)定在35.5粒以上，千粒重43.5 g以上，產(chǎn)量三因素協(xié)調(diào)，在區(qū)域試驗(yàn)中沒有發(fā)生倒伏，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗倒伏能力和廣泛的適應(yīng)性。

3.2株型結(jié)構(gòu)與高產(chǎn)育種

小麥產(chǎn)量構(gòu)成三要素在每個(gè)生態(tài)環(huán)境中都有一個(gè)理想的平衡，這種平衡取決于當(dāng)?shù)氐娜照臻L(zhǎng)度和光熱資源，并受水肥供應(yīng)的影響。我國(guó)北方冬小麥生育進(jìn)程有“一長(zhǎng)兩短”的特點(diǎn)，即分蘗期長(zhǎng)，穗粒形成期短，灌漿期短。種植多穗型小麥品種可以揚(yáng)長(zhǎng)避短，非常適合黃淮麥區(qū)的生態(tài)條件，故多年來(lái)該地區(qū)大面積推廣的品種多屬這一類型。黃淮麥區(qū)小麥高產(chǎn)品種應(yīng)具備如下特征特性：半冬性，耐寒，分蘗力中等，成穗率高；株高80 cm左右，株型緊湊清秀，下部葉片較窄，上部葉片較短且挺舉，田間透光性和耐密性好，光合生產(chǎn)率高，稈韌抗倒伏能力強(qiáng)。

山東省小麥品種的產(chǎn)量潛力仍在繼續(xù)增長(zhǎng)，主要由于穗粒數(shù)和收獲指數(shù)的提高。增加穗粒數(shù)和改良株型、增強(qiáng)抗倒伏能力和提高收獲指數(shù)是山東省今后育種的主要目標(biāo)。產(chǎn)量三因素穗（單位面積穗數(shù)）、粒（每穗粒數(shù)）、重（千粒重）協(xié)調(diào)發(fā)展，以666.7m2穗數(shù)40萬(wàn)、每穗40粒左右和千粒重45 g以上為宜。資源創(chuàng)新、穿梭育種和穩(wěn)定品系的多點(diǎn)鑒定是解決高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和廣適性小麥新品種選育的有效方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]李振聲. 我國(guó)小麥育種的回顧與展望[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)， 2010，12（2）：1-4.

[2]何中虎，夏先春，陳新民，等. 中國(guó)小麥育種進(jìn)展與展望[J]. 作物學(xué)報(bào)，2011，37（2）： 202-215.

[3]劉錄祥，郭會(huì)君，趙林姝，等. 我國(guó)作物航天育種20年的基本成就與展望[J]. 核農(nóng)學(xué)報(bào)，2007，21（6）：589-592.

[4]史占良，呂國(guó)朝，郭進(jìn)考. 2005～2006年冀中南小麥凍害成因分析[J]. 河北農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2006，10（2）：76-78.

[5]馬鴻翔，陸維忠. 小麥赤霉病抗性改良研究進(jìn)展[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，26（1）：197-203.

[6]趙獻(xiàn)林. 河南省小麥育種發(fā)展方向的探討[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，41（2）：33-36.

[7]趙振東，宋健民，劉建軍，等. 關(guān)于小麥育種若干問(wèn)題的探討[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2003（4）：7-11.

[8]林作楫，揭聲慧，雷振生，等. 近60年黃淮麥區(qū)冬小麥育種規(guī)律演變研究[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011（24）：103-105.

[9]方正. 冬小麥新品種選育研究[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2010.

[10]宋健民，李豪圣，戴雙，等. 超高產(chǎn)廣適小麥新品種濟(jì)麥22產(chǎn)量形成分析[J]. 核農(nóng)學(xué)報(bào)，2010，24（6）：1280-1285.endprint