2013—2021年河北省審定小麥品種產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀分析

董策，李炎艷，張希太，藺桂芬，路其祥，王騰蛟，韓雅利，裴艷婷，肖磊

（1．鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河北 邯鄲 056001；2．德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東 德州 253000）

小麥?zhǔn)俏覈?guó)的主要糧食作物，也是重要的戰(zhàn)略性物資。在人口基數(shù)大、耕地面積相對(duì)少的基本國(guó)情下，提高小麥單產(chǎn)是增加糧食總產(chǎn)的有效途徑。建國(guó)初期，我國(guó)小麥單產(chǎn)為525 kg/hm2左右，到21世紀(jì)20年代，單產(chǎn)提高到8 000 kg/hm2，產(chǎn)量增加約15倍，選育和推廣優(yōu)良品種的作用占主導(dǎo)地位［1］。

分析品種產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的關(guān)系對(duì)促進(jìn)小麥育種和遺傳改良均具有重要現(xiàn)實(shí)意義，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外有關(guān)這方面的研究已有許多報(bào)道。郭鳳芝等［2］分析山東省審定的83個(gè)高產(chǎn)小麥品種主要農(nóng)藝性狀后認(rèn)為，小麥品種產(chǎn)量的提高必須通過(guò)三要素協(xié)調(diào)發(fā)展、綜合改善來(lái)實(shí)現(xiàn)。蔣進(jìn)等［3］研究認(rèn)為，穗粒數(shù)的增加是四川省小麥品種產(chǎn)量進(jìn)一步提高的關(guān)鍵因素。宋健民等［4］研究山東省1999—2010年間審定小麥品種農(nóng)藝性狀的演變規(guī)律后認(rèn)為，提高成穗率、增加單位面積穗數(shù)可能是產(chǎn)量潛力提高的主攻方向。黃興蛟等［5］分析山東省小麥高產(chǎn)區(qū)試參試品種的產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀后指出，今后山東省小麥產(chǎn)量遺傳改良的重點(diǎn)是在保障穗數(shù)的基礎(chǔ)上，提高穗粒數(shù)和粒重。陳貴菊等［6］利用相關(guān)和通徑分析研究黃淮冬麥區(qū)北片水地組區(qū)試品種產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀后認(rèn)為，選育生育期適當(dāng)縮短、灌漿速率快的小麥品種能較好地應(yīng)對(duì)氣候變化。王漢霞等［7］運(yùn)用相關(guān)分析、偏相關(guān)分析和通徑分析等方法研究北京市小麥品種產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀關(guān)系后指出，小麥產(chǎn)量的提高應(yīng)在保證單位面積穗數(shù)的基礎(chǔ)上增加穂粒數(shù)，提高千粒重。

河北是我國(guó)的產(chǎn)麥大省，是黃淮北部小麥的主產(chǎn)區(qū)，常年種植面積穩(wěn)定在233．3萬(wàn)hm2左右，年產(chǎn)量超過(guò)140億kg，約占全國(guó)播種面積和總產(chǎn)量的1/10，僅次于河南和山東兩省，居第3位［8］。河北省育成或?qū)彾ǖ男←溒贩N不僅在該區(qū)域生產(chǎn)上占主導(dǎo)地位，同時(shí)作為重要親本材料在全國(guó)被廣泛應(yīng)用，而有關(guān)這些小麥品種產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀關(guān)系的研究，尤其是利用多種分析方法綜合進(jìn)行研究還少見(jiàn)報(bào)道。因此，本文以2013—2021年河北省審定的水地組小麥品種為對(duì)象，運(yùn)用相關(guān)、偏相關(guān)、通徑和回歸分析方法研究小麥品種產(chǎn)量與其農(nóng)藝性狀間的關(guān)系，以期為小麥品種改良及其生產(chǎn)上的推廣應(yīng)用提供借鑒。

1 材料與方法

1．1 分析對(duì)象及其數(shù)據(jù)來(lái)源

分析對(duì)象為2013—2021年河北省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定的46個(gè)冬小麥品種，2013—2016年對(duì)照品種為石4185，2017年之后對(duì)照品種更換為衡4399。河北省小麥種植面積主要分布在冀中南區(qū)域，且冀中南水地組試驗(yàn)以篩選高產(chǎn)品種為目標(biāo)，因此本研究選取冀中南水地組審定品種為對(duì)象。這46個(gè)審定品種的相關(guān)信息來(lái)源于河北省種子管理總站，各品種產(chǎn)量、主要農(nóng)藝性狀等相關(guān)數(shù)據(jù)為參加河北省小麥新品種（系）區(qū)域試驗(yàn)的平均值。

1．2 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 13．0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、作圖和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀表現(xiàn)及其演變分析

由表1可以看出，2013—2021年河北省審定小麥品種產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)較小，均小于7%，其中產(chǎn)量的變異系數(shù)最大，為6．71%；產(chǎn)量三要素中，穗數(shù)的變異系數(shù)（6．24%）最大，千粒重的變異系數(shù)（5．24%）次之，穗粒數(shù)的變異系數(shù)（2．70%）最小。說(shuō)明河北省小麥品種產(chǎn)量三要素相對(duì)比較穩(wěn)定，這決定產(chǎn)量的改良空間較??；也說(shuō)明，小麥產(chǎn)量遺傳改良正處于緩慢發(fā)展期，育種難度進(jìn)一步增大。

從產(chǎn)量看，近年來(lái)河北省審定小麥品種的平均產(chǎn)量已達(dá)到8 224．45 kg/hm2。從產(chǎn)量三要素來(lái)看，在河北省氣候和生態(tài)條件下，近年來(lái)育種者的主要目標(biāo)是選育穗數(shù)接近700萬(wàn)/hm2、穗粒數(shù)接近35粒、千粒重40～45 g、株高75 cm左右、生育期240 d左右的小麥品種。

線性擬合結(jié)果（圖1）表明，2013—2021年河北省審定小麥品種的平均產(chǎn)量呈逐年上升趨勢(shì)，年均增長(zhǎng)68．16 kg/hm2，但年際間波動(dòng)較大，以2017年最高，為9 051．00 kg/hm2，較2013年（最低產(chǎn)量）增產(chǎn)達(dá)20．63%，2017年之后產(chǎn)量緩慢下降，可能與2017年對(duì)照更換為節(jié)水高產(chǎn)品種衡4399有關(guān)。產(chǎn)量三要素中，穗數(shù)呈上升趨勢(shì)，平均每年提高7．30萬(wàn)/hm2；穗粒數(shù)呈下降趨勢(shì)，年均減少0．13粒，千粒重變化不大。株高平均每年提高0．45 cm，生育期平均每年縮短1．05 d。這說(shuō)明此階段河北省小麥產(chǎn)量潛力提高的關(guān)鍵因素主要是群體穗數(shù)的增加。

表1 2013—2021年河北省審定小麥品種農(nóng)藝和產(chǎn)量性狀

圖1 2013—2021年河北省審定小麥品種產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀的演變

2．2 產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀及其相互間的相關(guān)性分析

由表2可知，各農(nóng)藝性狀均與產(chǎn)量呈正相關(guān)，其中株高、穗數(shù)、千粒重與產(chǎn)量達(dá)極顯著相關(guān)，大小順序?yàn)樗霐?shù)＞株高＞千粒重。產(chǎn)量三要素中，穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重兩兩間均呈負(fù)相關(guān)，但均未達(dá)到顯著水平。株高與穗數(shù)呈極顯著正相關(guān)。生育期與穗粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與千粒重呈顯著正相關(guān)。這說(shuō)明，產(chǎn)量三要素中穗數(shù)和千粒重是河北省小麥產(chǎn)量增加的主要因素。所以，育種時(shí)應(yīng)注重選擇多穗型和粒大粒飽滿品種，同時(shí)兼顧穗粒數(shù)，使產(chǎn)量三要素協(xié)調(diào)。值得注意的是，株高相對(duì)較高的品種穗數(shù)較多，千粒重也較高；生育期相對(duì)長(zhǎng)的品種穗粒數(shù)較多，千粒重也較高。

表2 2013—2021年河北省審定小麥品種產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀及其相互間的相關(guān)性

2．3 產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀及其相互間的偏相關(guān)分析

偏相關(guān)分析結(jié)果（表3）表明，產(chǎn)量三要素與產(chǎn)量之間呈極顯著正相關(guān)，其中穗數(shù)與產(chǎn)量的偏相關(guān)程度最高（r＝0．822），千粒重次之（r＝0．739），穗粒數(shù)最小（r＝0．703），但穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重之間均呈極顯著負(fù)相關(guān)。這說(shuō)明，產(chǎn)量三要素間存在相互制約關(guān)系。株高、生育期均與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，但均未達(dá)到顯著水平。

表3 2013—2021年河北省審定小麥品種產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀及其相互間的偏相關(guān)

2．4 產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的通徑分析

通徑分析結(jié)果（表4）表明，產(chǎn)量三要素中穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重對(duì)產(chǎn)量均具有直接正向效應(yīng)，貢獻(xiàn)大小依次為穗數(shù)（P2＝0．717）＞千粒重（P4＝0．595）＞穗粒數(shù)（P3＝0．524）；株高和生育期對(duì)產(chǎn)量均具有直接負(fù)效應(yīng)，其中株高的作用較弱。由間接通徑系數(shù)可以看出，各因素對(duì)產(chǎn)量的間接作用不盡相同，其中穗數(shù)→株高→產(chǎn)量的間接正效應(yīng)最大，穗粒數(shù)→生育期→產(chǎn)量的間接正效應(yīng)次之，千粒重→生育期→產(chǎn)量的間接正效應(yīng)排第3位；株高通過(guò)穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生負(fù)向效應(yīng)，生育期通過(guò)穗粒數(shù)和千粒重對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生負(fù)向效應(yīng)。因此，河北省小麥育種目標(biāo)應(yīng)首先是增加穗數(shù)，其次是提高千粒重，再次是穩(wěn)定穗粒數(shù)，同時(shí)應(yīng)考慮選育生育期較短的品種。

表4 2013—2021年河北省審定小麥品種產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的通徑分析

2．5 產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的多元回歸分析

為了進(jìn)一步明確小麥產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的關(guān)系，以5個(gè)性狀為自變量（Xi），以單產(chǎn)為因變量（Y）進(jìn)行多元線性回歸分析，篩選出的最優(yōu)回歸模型為：Y＝-4989．996-6．836X1+8．754X2+183．738X3+143．596X4-18．172X5（R＝0．902，R2＝0．813，F(xiàn)＝34．877，P＝0．000）。由該模型看出，株高（X1）、穗數(shù)（X2）、穗粒數(shù)（X3）、千粒重（X4）和生育期（X5）為產(chǎn)量的主要決定因素，決定產(chǎn)量81．30%的變異，因而還有其它因素的影響。

3 討論

3．1 關(guān)于河北省審定小麥品種的產(chǎn)量及構(gòu)成三要素

2013—2021年河北省審定小麥品種的平均產(chǎn)量年均遞增68．16 kg/hm2，均值已達(dá)到8 224．45 kg/hm2，但產(chǎn)量及其構(gòu)成三要素的變異系數(shù)均小于7%。由此可見(jiàn)，河北省審定小麥品種的產(chǎn)量三要素相對(duì)比較穩(wěn)定，說(shuō)明其改良空間較小，也說(shuō)明小麥產(chǎn)量遺傳改良正處于緩慢發(fā)展期，育種難度進(jìn)一步增大。

趙倩等［9］研究指出，產(chǎn)量三要素對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大，但三要素間存在負(fù)相關(guān)趨勢(shì)。本研究結(jié)果表明，產(chǎn)量三要素與小麥產(chǎn)量均呈正相關(guān)，與前人研究結(jié)果一致。三要素中穗數(shù)與產(chǎn)量的關(guān)系最密切，對(duì)產(chǎn)量的直接貢獻(xiàn)最大，這與郭鳳芝等［2］的部分結(jié)論相同，均認(rèn)為提高穗數(shù)是小麥產(chǎn)量提升的關(guān)鍵因素，而本研究結(jié)果與陳貴菊［6］、高輝明［10］等的結(jié)論不一致，他們認(rèn)為千粒重在產(chǎn)量中起的作用最大，這可能與研究材料和生態(tài)環(huán)境條件不同有關(guān)。

群體穗數(shù)是小麥高產(chǎn)的基礎(chǔ)［6］。冀中南水地組品種屬于高肥水類型，需要足夠的穗數(shù)才能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。近年育成小麥品種的群體穗數(shù)已達(dá)到較高水平，但在高肥力條件下群體過(guò)大會(huì)造成田間郁蔽、光合產(chǎn)物不足，導(dǎo)致小花分化不好或幼粒退化，最終引起穗粒數(shù)減少［11］。本研究中，近年河北省審定小麥品種的群體穗數(shù)逐年上升，群體逐年增大，進(jìn)而影響穗粒數(shù)的形成，穗粒數(shù)逐年下降，但千粒重變化不大，這與郭風(fēng)芝等［2］的研究結(jié)果一致。由此可見(jiàn)，河北省小麥育成品種的群體穗數(shù)已達(dá)到極限值，繼續(xù)增加穗數(shù)勢(shì)必會(huì)以犧牲穗粒數(shù)為代價(jià)。今后河北省小麥育種改良的重點(diǎn)應(yīng)在保障現(xiàn)有群體穗數(shù)的基礎(chǔ)上，提高穗粒數(shù)，這可以通過(guò)選育結(jié)實(shí)性好的品種來(lái)實(shí)現(xiàn)［12］。

3．2 關(guān)于河北省審定小麥品種的主要農(nóng)藝性狀

株高雖然不直接影響小麥產(chǎn)量，但在品種選育過(guò)程中也應(yīng)引起足夠重視［6］。劉兆曄等［13］指出，株高并非越低越好，矮稈雖然有利于提高收獲指數(shù)并降低倒伏風(fēng)險(xiǎn)，但也會(huì)縮小潛在空間，影響產(chǎn)量［14］。傅大雄等［15］研究指出，小麥株高每提高1 cm，單株粒重可增加0．24 g。本研究表明，株高與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，說(shuō)明增加株高有利于提高產(chǎn)量。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，株高與穗數(shù)、千粒重呈正相關(guān)，且與穗數(shù)的相關(guān)性達(dá)極顯著水平，說(shuō)明提高株高會(huì)擴(kuò)大潛在空間，有利于穗數(shù)增加，同時(shí)也有助于提高千粒重。本研究中株高呈逐年增加趨勢(shì)，這與蔣進(jìn)［3］、肖磊［16］等的研究結(jié)果一致，說(shuō)明近年來(lái)育種者已注意到通過(guò)株高來(lái)增加穗數(shù)和千粒重。但小麥株高受水肥條件影響，因栽培條件而發(fā)生改變。本研究偏相關(guān)和通徑分析發(fā)現(xiàn)，株高對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)，說(shuō)明株高的無(wú)限增加也會(huì)造成產(chǎn)量降低。綜合分析認(rèn)為，選育株高75～80 cm的品種有利于實(shí)現(xiàn)小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

一般認(rèn)為，生育期越長(zhǎng)，產(chǎn)量越高［17］。但本研究結(jié)果顯示，2013—2021年河北省審定小麥品種的生育期逐年縮短，這與前人研究結(jié)果一致［2，4］。偏相關(guān)和通徑分析均表明，生育期與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，對(duì)產(chǎn)量有負(fù)向效應(yīng)。這可能是由于小麥生育期除受基因型影響外，還受當(dāng)?shù)貧夂驐l件和播種期早晚的影響。高輝明等［10］研究指出，隨著氣溫逐年升高，小麥生育期逐漸縮短，與本研究結(jié)果一致。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，在氣候逐年變暖的大背景下，小麥的播種期推遲，而成熟期又提前，進(jìn)而造成晚熟品種因發(fā)揮不出產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)而被淘汰。由此可見(jiàn)，品種選育也要注重氣候和栽培條件變化的影響，選育生育期較短、灌漿速率快的小麥品種，是未來(lái)應(yīng)對(duì)氣候變暖的育種方向。

3．3 關(guān)于產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的多元回歸分析

回歸分析是將一系列影響因素和結(jié)果進(jìn)行線性擬合，通過(guò)篩選最優(yōu)回歸模型預(yù)測(cè)一系列影響因素和結(jié)果的關(guān)聯(lián)程度。本研究通過(guò)多元線性回歸分析表明，株高、穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和生育期這5個(gè)性狀作為產(chǎn)量的主要決定因素，決定產(chǎn)量81．30%的變異。由此可見(jiàn)，產(chǎn)量還受其它因素的影響，如穗長(zhǎng)、小穗密度等，而其它因素與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)及作用程度有待下一步研究。

4 結(jié)論

2013—2021年河北省審定小麥品種的平均產(chǎn)量整體水平穩(wěn)步提高，年均遞增68．16 kg/hm2，平均產(chǎn)量水平已達(dá)8 224．45 kg/hm2，產(chǎn)量進(jìn)一步提升艱難而又緩慢；產(chǎn)量三要素的變化趨勢(shì)是穗數(shù)逐年增加，穗粒數(shù)逐年下降，千粒重變化不大；株高逐年升高，生育期逐年縮短。相關(guān)性分析表明，產(chǎn)量三要素與小麥產(chǎn)量均呈正相關(guān)，大小順序?yàn)椋核霐?shù)＞千粒重＞穗粒數(shù)；株高與產(chǎn)量極顯著正相關(guān)，生育期與產(chǎn)量也呈正相關(guān)。偏相關(guān)分析顯示，產(chǎn)量三要素對(duì)產(chǎn)量的作用均為正值，大小順序?yàn)椋核霐?shù)＞千粒重＞穗粒數(shù)；株高和生育期對(duì)產(chǎn)量的作用均為負(fù)值。產(chǎn)量三要素對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)均為正值，大小順序?yàn)椋核霐?shù)＞千粒重＞穗粒數(shù)；株高和生育期對(duì)產(chǎn)量的直接作用為負(fù)值，但株高的作用微弱。回歸分析顯示，株高、穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和生育期決定產(chǎn)量81．30%的變異，為產(chǎn)量的主要決定因素。

綜合分析認(rèn)為，穩(wěn)定穗數(shù)，重點(diǎn)提高穗粒數(shù)，促進(jìn)產(chǎn)量三要素協(xié)同發(fā)展可能是進(jìn)一步提高產(chǎn)量潛力的關(guān)鍵。針對(duì)河北省氣候和栽培管理變化，選育穗數(shù)650萬(wàn)/hm2左右、穗粒數(shù)接近35粒、千粒重40～45 g、株高75～80 cm、生育期較短且灌漿速率較快的小麥品種更容易實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。