近10 a 黃淮旱地小麥品種主要性狀的演變

孟麗梅，楊子光，孫軍偉，張 珂，田文仲，郭軍偉

（洛陽農(nóng)林科學(xué)院，河南洛陽471022）

小麥是我國的主要糧食作物，在糧食安全、國計民生、社會發(fā)展和穩(wěn)定中具有極其重要的作用。據(jù)統(tǒng)計，2010 年我國耕地受旱面積達645 萬hm2，其中，80%屬于黃淮旱地麥區(qū)，其主要分布在山西、陜西、河南、河北、山東、甘肅、寧夏等省份[1-2]。迄今為止，威脅人類生存并已被人類認識到的環(huán)境問題中，全球變暖、干旱頻發(fā)已經(jīng)成為管理者、育種者等最為關(guān)心的話題。為抵御干旱災(zāi)害，除調(diào)整耕作制度、采用節(jié)水栽培等措施之外，利用作物自身抗旱能力抵御災(zāi)害便成為一種重要的途徑，培育抗旱、節(jié)水、高產(chǎn)小麥品種已成為小麥育種的重要目標。

農(nóng)作物品種區(qū)域試驗結(jié)果直接為新品種審定提供依據(jù)，新品種的問世必須建立在對其豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性、特征特性的準確評價的基礎(chǔ)上，因此，這已成為區(qū)域試驗品種鑒定的重要課題。國內(nèi)外已有許多學(xué)者就有關(guān)小麥品種的演變規(guī)律進行了大量的研究，從研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有的性狀變化方向在全國范圍內(nèi)趨于一致，但有些性狀變化因地而異。

本研究選用洛陽農(nóng)林科學(xué)院主持的黃淮冬小麥旱地區(qū)試資料，對2008 年以來近10 a 黃淮冬麥區(qū)旱肥組區(qū)域試驗參試品種（系）的主要農(nóng)藝性狀以及品質(zhì)性狀進行了分析整理[3]，試圖找出黃淮小麥品種改良的現(xiàn)狀和存在的問題，為今后小麥品種改良和合理利用提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為2008—2018 年近10 a 黃淮冬麥區(qū)旱肥組小麥區(qū)域試驗參試品種（系），共計129 個品種，各年度試驗情況及性狀匯總列于表1。

表1 2008—2018 年黃淮旱肥組小麥品種性狀平均值

1.2 主要農(nóng)藝性狀和品質(zhì)指標

選取成穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、抽穗期、成熟期、全生育期、株高、籽粒灌漿時間等農(nóng)藝性狀以及蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團穩(wěn)定時間、沉降值、吸水率、延伸性、拉伸面積、最大抗延阻力等品質(zhì)指標進行分析。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 和SPSS 進行數(shù)據(jù)相關(guān)性分析、回歸分析、通徑分析等。

2 結(jié)果與分析

為研究黃淮冬麥區(qū)旱肥組小麥品種區(qū)試主要性狀近10 a 的變化特點，對2008—2018 年參試品種主要性狀的平均數(shù)依年份進行研究分析，通過回歸系數(shù)的大小和顯著性來探討主要性狀的遺傳規(guī)律，為小麥遺傳改良提供技術(shù)參考（表2）。

2.1 近10 a 黃淮旱肥地區(qū)試品種（系）主要性狀的遺傳演變

2.1.1 全生育期的演變 從表2 可以看出，參試品種全生育期隨品種育成年份的增加呈減少趨勢，平均每年減少0.635 6 d；灌漿時間呈增加趨勢，平均每年增加0.263 4 d；成熟期呈延遲趨勢，平均每年延遲0.327 4 d；抽穗期呈推遲趨勢，平均每年增加0.462 5 d。

2.1.2 株高的演變 由表1 可知，黃淮旱肥組小麥品種平均株高75.0 cm，變化幅度為67.0～81.7 cm。從表2 還可以看出，株高隨品種育成年份的延遲呈增加趨勢，平均每年增加0.623 2 cm。

表2 各性狀以年代的直線回歸

2.1.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的演變 從表1，2 可以看出，隨著品種育成年份的延遲，產(chǎn)量呈增加趨勢，產(chǎn)量三要素的變化是：有效穗數(shù)呈增加趨勢，平均每年每666.7 m2增加0.843 5 萬穗；每穗的穗粒數(shù)呈增加趨勢，平均每年增加0.835 1 粒；千粒質(zhì)量呈增加趨勢，平均每年增加0.902 6 g。

2.2 主要性狀間的相關(guān)性分析以及通徑分析

為進一步研究小麥品種各性狀之間的關(guān)系以及產(chǎn)量三要素對產(chǎn)量貢獻的大小，對其性狀進行相關(guān)性分析以及構(gòu)成因素間的通徑分析（表3，4）。

2.2.1 主要性狀間的相關(guān)性分析 從表3 可以看出，株高與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)；成熟期與灌漿時間呈極顯著正相關(guān)，與有效穗數(shù)呈顯著負相關(guān)；穗粒數(shù)、有效穗數(shù)與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，表明在品種選育過程中，注重穗粒數(shù)的增加和提高公頃穗數(shù)，從而達到提高產(chǎn)量的目的。

表3 主要性狀間的相關(guān)性

2.2.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素間的通徑分析 從表4 可以看出，參試品種產(chǎn)量構(gòu)成因素對產(chǎn)量的直接貢獻大小順序依次為有效穗數(shù)＞千粒質(zhì)量＞穗粒數(shù)，有效穗數(shù)對產(chǎn)量的直接影響最大，通徑系數(shù)達到0.538 8，說明有效穗數(shù)對產(chǎn)量的提高起到了主要作用；千粒質(zhì)量對產(chǎn)量的直接影響僅次于有效穗數(shù)，通徑系數(shù)為0.462 7，而穗粒數(shù)對產(chǎn)量的影響最小，通徑系數(shù)為0.392 8。

表4 產(chǎn)量與其構(gòu)成因素間的通徑分析

2.3 近10 a 黃淮旱肥區(qū)試品種（系）主要品質(zhì)性狀的變化

近10 a 黃淮冬麥區(qū)旱肥組區(qū)試品種（系）品質(zhì)性狀情況為，容重、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、吸水率等性狀基本保持穩(wěn)定，穩(wěn)定時間、拉伸面積、延伸性、最大抗延阻力穩(wěn)中有升（表5）。

表5 2008—2018 年黃淮旱肥組品質(zhì)性狀的平均值

2.3.1 容重 由表5 可知，參試品種容重平均值為802.8 g/L，變化范圍在787.1～824.0 g/L，整體變異幅度較小，年際間波動均接近于平均值。由圖1 可知，變化趨勢是隨著年份的增加，容重基本保持穩(wěn)定，最高值和最低值出現(xiàn)的年份分別在2016 年和2013 年，分別為824.0，787.1 g/L。分析其原因，可能是氣候、土壤等外界因素對容重的影響較大。

2.3.2 蛋白質(zhì)含量 由圖2 可知，蛋白質(zhì)含量沒有明顯的上升或下降趨勢；由表5 可知，蛋白質(zhì)含量平均為14.0%，其中有5 個年份略高于平均值或者與平均值持平，有5 個年份略低于平均值，其變化趨勢均在平均值上下波動，蛋白質(zhì)含量較高的年份在2013 年，為15.0%，蛋白質(zhì)含量較低的年份在2016 年，為13.0%。

2.3.3 濕面筋含量 從圖3 可以看出，隨著年份增加濕面筋含量未見明顯增加或者減少趨勢，濕面筋含量平均為30.9%（表5），其中，2015 年和2016 年略低于平均值外，其余年份均高于平均值?？梢?，黃淮冬麥區(qū)旱肥組近年來加強了小麥品質(zhì)的改良，特別是濕面筋的含量。

2.3.4 穩(wěn)定時間 由圖4 可知，黃淮冬麥區(qū)旱肥組品種近10 a 平均穩(wěn)定時間為4.5 min，最高值出現(xiàn)在2011 年，為7.4 min，最低值出現(xiàn)在2014 年，為2.6 min，其余年份均在平均值上下波動，整體看來，并沒有明顯提升。2015 年以來雖有緩慢的升高，但升高的趨勢不明顯，變化幅度較小，年均值略高于中筋水平。可見，近年來黃淮旱肥組加強了品種面團穩(wěn)定時間的改良，但穩(wěn)定時間普遍較低，從分類標準看，還處于中筋品種標準。

2.3.5 沉降值 由圖5 可知，沉降值年際間平均值除2014 年略低于平均值外，其余年份均接近或高于平均值（32.0 mL），略超過中筋標準（30～45 mL），說明黃淮旱地麥區(qū)蛋白質(zhì)質(zhì)量一般，今后品種的品質(zhì)改良上沉降值也是一個重點。

2.3.6 延伸性 由圖6 可知，延伸性年際間變幅為142.1～183.5 mm，除2013 年為183.5 mm 外，其余年份（2008—2015 年均值為155.0 mm），略低于平均值，未見明顯的上升或降低趨勢。

2.3.7 吸水率 由圖7 可知，整體來看，黃淮冬麥區(qū)旱地小麥品種年際間變化不明顯，其年際間平均值接近于均值（57.6%），變幅在55.2%～60.1%，最高值（60.1%）出現(xiàn)在2009 年，最低值（55.2%）出現(xiàn)在2015 年。從圖7 還可以看出，2013 年后呈現(xiàn)出緩慢上升的趨勢，黃淮冬麥區(qū)旱肥組近10 a 參試品種面粉吸水率還是比較高的。2008—2013 年呈現(xiàn)與均值上下波動，沒有明顯的趨勢，可能是因為影響吸水率的因素比較復(fù)雜。

2.3.8 拉伸面積 從圖8 可以看出，黃淮冬麥區(qū)旱地小麥拉伸面積最低值在2014 年，為33.5 cm2，最高值在2017 年，為71.0 cm2，從2008—2018 年年際平均值可看出，拉伸面積除了2014 年外（＜50 cm2），其余年份均≥50 cm2，達中筋品種標準，可見，該組品種在拉伸面積方面改良潛力還很大。

2.3.9 最大抗延阻力 由圖9 可知，黃淮冬麥區(qū)旱地小麥最大抗延阻力的最小值出現(xiàn)在2014 年，為147.8 E.U.，最大值出現(xiàn)在2017 年，為482.0 E.U.，其余年份均＞200 E.U.。最大抗延阻力與拉伸面積呈現(xiàn)出基本相同的趨勢，說明二者關(guān)系密切。

3 討論

3.1 拓寬育種途徑，實現(xiàn)抗旱、高產(chǎn)完美結(jié)合

隨著全球水資源的日益枯竭和分布不均，干旱程度逐年增加，特別是我國北方小麥冬春發(fā)生連續(xù)干旱，僅僅2008 年和2011 年2 a 全國小麥最大受旱面積分別高達1 066.7 萬，773.3 萬hm2，造成旱地小麥大幅減產(chǎn)[4-15]。如何應(yīng)對干旱給小麥生產(chǎn)帶來嚴重減產(chǎn)的現(xiàn)狀，研究者認為，通過培育相對耐旱的品種來解決小麥干旱將是一個一勞永逸的途徑，由此可見，抗旱材料的篩選尤顯重要。研究顯示，黃淮冬麥區(qū)旱肥組近10 a 區(qū)試最高產(chǎn)量出現(xiàn)在2016 年，為6 576.0 kg/hm2，最低產(chǎn)量出現(xiàn)在2013 年，為4 689 kg/hm2，平均產(chǎn)量5 803.5 kg/hm2。旱地小麥產(chǎn)量等性狀不同年際間變化，反映旱地小麥品種隨著生產(chǎn)條件的轉(zhuǎn)變，由抗旱耐瘠型逐漸向抗旱耐肥型和抗旱節(jié)水型發(fā)展。為適應(yīng)旱地小麥高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，旱地小麥品種的選育應(yīng)將抗旱和節(jié)水、豐產(chǎn)與穩(wěn)產(chǎn)充分結(jié)合，以適應(yīng)旱地小麥高產(chǎn)需求。

3.2 加強優(yōu)質(zhì)小麥品種選育，注重指標綜合發(fā)展

黃淮旱地小麥受地形、地貌，氣候條件，生產(chǎn)條件的影響較大，旱地小麥品種產(chǎn)量隨氣溫、降水和耕作栽培等環(huán)境變化影響較大。旱地小麥主要分布在丘陵地區(qū)，其產(chǎn)量構(gòu)成是在穩(wěn)定有效穗數(shù)基礎(chǔ)上，提高穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量，從而實現(xiàn)抗旱、高產(chǎn)、節(jié)水，提高品種對逆境的適應(yīng)能力[16-20]。因此，在小麥品種選育中，培育抗旱節(jié)水、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的旱地小麥品種對于緩解黃淮麥區(qū)水資源危機，保障國家糧食安全、生態(tài)安全和社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。從近10 a 來黃淮旱肥麥區(qū)區(qū)試參試品種各項品質(zhì)指標年際間平均數(shù)（穩(wěn)定時間為4.5 min，沉降值為32.0 mL，拉伸面積為56.8 cm2，最大抗延阻力為278.2 E.U.）表明，黃淮旱肥麥區(qū)加強了穩(wěn)定時間的改良，參試品種的面團穩(wěn)定時間呈緩慢延長趨勢，但穩(wěn)定時間還偏低，沉降值仍在平均值上下波動，拉伸面積和最大抗延阻力在逐步提升，說明黃淮旱肥麥區(qū)加強了對這些性狀的改良，并取得了成效。