2005—2020年黃淮冬麥區(qū)審定小麥品種產(chǎn)量及相關(guān)性狀演變分析

王 瑛， 孫宇彤， 上官彩霞， 杜 濤， 滕永忠

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與信息研究所，河南鄭州 450002； 2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南鄭州 450002)

中國(guó)最大麥區(qū)是黃淮麥區(qū)，資源環(huán)境適宜，有利于小麥的優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)，每年的播種面積均保持在866.7萬(wàn)hm以上，其中小麥種植面積、產(chǎn)量和商品率占全國(guó)的50%以上。國(guó)內(nèi)一些課題研究如下，曹莉等通過(guò)分析1998—2000年黃淮冬麥區(qū)陜西省區(qū)試點(diǎn)參試品種的品質(zhì)狀況以及產(chǎn)量與品質(zhì)性狀的關(guān)系，認(rèn)為小麥產(chǎn)量與品質(zhì)兩者可以同時(shí)提高；胡衛(wèi)國(guó)等分析了2000—2009年黃淮冬麥區(qū)水地組、春水組和冬水組參試品種品質(zhì)狀況，提出蛋白質(zhì)質(zhì)量改良可以提高小麥的品質(zhì)；王美芳等研究了2001—2009年黃淮冬麥區(qū)品種產(chǎn)量及強(qiáng)筋品種品質(zhì)狀況，發(fā)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)蛋白亞基比重的增加，可以提高產(chǎn)量和改良品質(zhì)，為育種提供參考。

本研究通過(guò)對(duì)黃淮冬麥區(qū)審定小麥品種相關(guān)和通徑分析研究了產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀間的關(guān)系，以期為今后中國(guó)黃淮冬麥區(qū)小麥產(chǎn)量、品質(zhì)改良及優(yōu)異種質(zhì)資源的合理利用提供依據(jù)。目前相關(guān)的系統(tǒng)報(bào)道較少。搜集2005—2020年我國(guó)黃淮冬麥區(qū)不同組別審定的365個(gè)小麥品種試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析近15年該區(qū)域小麥品種產(chǎn)量及性狀的相關(guān)性，探討主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)系，以期為今后中國(guó)黃淮冬麥區(qū)小麥產(chǎn)量、品質(zhì)改良及優(yōu)異種質(zhì)資源的合理利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

2005—2020年黃淮冬麥區(qū)不同組別共審定365個(gè)小麥品種，適宜在黃淮冬麥區(qū)各地推廣種植。數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家主要農(nóng)作物品種審定委員會(huì)2005—2020年會(huì)議審定公告(https：//www.natesc.org.cn/hytx/index？parSel=0)。

1.2 研究方法

以黃淮冬麥區(qū)通過(guò)審定小麥品種為研究對(duì)象，統(tǒng)計(jì)分析審定品種產(chǎn)量和相關(guān)的種植密度、生育期、株高、單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、容重、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉降值、吸水率、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、最大拉伸阻力、拉伸面積等15個(gè)農(nóng)藝性狀，及各性狀值、相關(guān)分析、通徑分析通過(guò)Excel和SPSS Statistics 17.0軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 2005—2020年黃淮冬麥區(qū)審定品種情況分析

從表1可以看出，近年來(lái)黃淮冬麥區(qū)共審定365個(gè)小麥品種，其中黃淮冬麥區(qū)南片冬水組審定的品種最多，北片水地組、南片春水組審定的品種數(shù)也較多。不同組別中黃淮冬麥區(qū)北片水地組的平均產(chǎn)量最高，其次是南片冬水組和南片春水組，這3組品種的產(chǎn)量遠(yuǎn)高于其他組別(表2)。北片水地組、南片冬水組和南片春水組審定的品種數(shù)量占黃淮冬麥區(qū)審定品種數(shù)量的86.8%，分析這3個(gè)組別品種的產(chǎn)量及相關(guān)農(nóng)藝性狀的演變，對(duì)解析當(dāng)前黃淮冬麥區(qū)小麥產(chǎn)量的影響因素具有重要作用。從表3可以看出，北片水地組的生育期、株高、單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、容重、蛋白含量和濕面筋含量均高于南片冬水組和南片春水組；沉降值、吸水率、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、最大拉伸阻力、拉伸面積均低于南片冬水組和南片春水組。

表1 2005—2020年黃淮冬麥區(qū)不同組別品種數(shù)量統(tǒng)計(jì)

表2 2005—2020年黃淮冬麥區(qū)不同組別品種產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)

表3 2005—2020年黃淮冬麥區(qū)不同組別品種的農(nóng)藝性狀統(tǒng)計(jì)

2.2 2005—2020年黃淮冬麥區(qū)產(chǎn)量與主要性狀間的相關(guān)分析

分析黃淮冬麥區(qū)365個(gè)品種產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性，與產(chǎn)量顯著相關(guān)各性狀的相關(guān)系數(shù)表現(xiàn)為單位面積穗數(shù)>穗粒數(shù)>千粒質(zhì)量>容重>生育期>蛋白質(zhì)含量>吸水率(表4)，其中單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、容重、生育期、蛋白質(zhì)含量與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)(<0.01)。分析不同組別中各性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性(表4、表5)，發(fā)現(xiàn)不同組別間各性狀與產(chǎn)量相關(guān)性的顯著程度發(fā)生變化，北片水地組中與產(chǎn)量顯著相關(guān)各性狀的相關(guān)系數(shù)表現(xiàn)為株高>千粒質(zhì)量>單位面積穗數(shù)=容重>生育期>蛋白質(zhì)含量>穗粒數(shù)，南片冬水組中與產(chǎn)量顯著相關(guān)各性狀的相關(guān)系數(shù)表現(xiàn)為千粒質(zhì)量>拉伸面積>最大拉伸阻力>面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間>容重，南片春水組中與產(chǎn)量顯著相關(guān)各性狀的相關(guān)系數(shù)表現(xiàn)為千粒質(zhì)量>穗粒數(shù)>單位面積穗數(shù)，可能是由于不同組別審定的品種類型不同，導(dǎo)致與產(chǎn)量顯著相關(guān)的性狀不同。

2.3 2005—2020年黃淮冬麥區(qū)審定品種主要性狀演變分析

由圖1可知，黃淮冬麥區(qū)北片水地組、南片冬水組和南片春水組品種的產(chǎn)量逐年增加，北片水地組的產(chǎn)量增速最快，年復(fù)合增長(zhǎng)率0.64%，其次是南片春水組，年復(fù)合增長(zhǎng)率0.50%，南片冬水組的增速最慢，年復(fù)合增長(zhǎng)率0.38%。3個(gè)不同組別的單位面積穗數(shù)、千粒質(zhì)量、容重呈逐漸增加的趨勢(shì)，與產(chǎn)量的變化趨勢(shì)一致。北片水地組的單位面積穗數(shù)增速最快，其次是南片春水組；千粒質(zhì)量中南片冬水組的增速最快，其次是北片水地組；容重中南片冬水組的增速最快，其次是北片水地組。3個(gè)不同組別的穗粒數(shù)均呈逐漸減少的趨勢(shì)，而生育期、株高、蛋白質(zhì)含量既有增加又有降低，變化趨勢(shì)并不一致。

2.4 2005—2020年黃淮冬麥區(qū)產(chǎn)量影響因素的通徑分析

由于小麥產(chǎn)量受多種因素影響，因此對(duì)產(chǎn)量和主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行通徑分析，以研究各性狀對(duì)產(chǎn)量的影響程度。

以黃淮海冬麥區(qū)的產(chǎn)量為主變量，自變量為主要農(nóng)藝性狀，進(jìn)行通徑分析。通過(guò)Kolmogorov-Smirnov Test模型進(jìn)行檢測(cè)產(chǎn)量()服從正態(tài)分布。因此，對(duì)生育期()、株高()、單位面積穗數(shù)()、穗粒數(shù)()、千粒質(zhì)量()、容重()、蛋白質(zhì)含量()、濕面筋含量()、沉降值()、吸水率()、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間()、最大拉伸阻力()、拉伸面積()與產(chǎn)量()進(jìn)行逐步回歸分析。自變量引入回歸方程，相關(guān)系數(shù)和決策系數(shù)逐步增大(表6)，可知自變量的增加對(duì)產(chǎn)量()的促進(jìn)效應(yīng)加大。

表6 黃淮海冬麥區(qū)的回歸模型及系數(shù)

由表6標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)可知，5個(gè)性狀對(duì)產(chǎn)量的直接作用表現(xiàn)為穗粒數(shù)()>單位面積穗數(shù)()> 千粒質(zhì)量()> 生育期()> 蛋白質(zhì)含量()，單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量的直接通徑系數(shù)和相關(guān)系數(shù)較大，說(shuō)明密度和單穗質(zhì)量對(duì)小麥產(chǎn)量比較重要，因此提高千粒質(zhì)量和單位面積穗數(shù)，增加種植密度，可以顯著提高小麥的產(chǎn)量。

北片水地組的最優(yōu)回歸方程=555857+2274-1564+3336+2598-3582，由表7的直接通徑系數(shù)可知，5個(gè)性狀對(duì)產(chǎn)量的直接作用大小為千粒質(zhì)量()>株高()>單位面積穗數(shù)()> 生育期()> 蛋白質(zhì)含量()。南片冬水組的最優(yōu)回歸方程=318606+1929+2254+1521，由表8的直接通徑系數(shù)可知，3個(gè)性狀對(duì)產(chǎn)量的直接作用大小為千粒質(zhì)量()>穗粒數(shù)()>單位面積穗數(shù)()。南片春水組的最優(yōu)回歸方程=-169998+5782+8099+4294，由表9的直接通徑系數(shù)可知，3個(gè)性狀對(duì)產(chǎn)量的直接作用大小為千粒質(zhì)量()>穗粒數(shù)()>單位面積穗數(shù)()。綜上可知，千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)、單位面積穗數(shù)是不同類型品種產(chǎn)量構(gòu)成的重要因素。

表7 黃淮海冬麥區(qū)北片水地組的回歸模型及系數(shù)

表8 黃淮海冬麥區(qū)南片冬水組的回歸模型及系數(shù)

表9 黃淮海冬麥區(qū)南片春水組的回歸模型及系數(shù)

3 討論

近15年來(lái)，黃淮冬麥區(qū)北片水地組、南片冬水組和春水組小麥單產(chǎn)均大幅提高，究其原因，除了地力、耕作水平提高之外，更重要的是品種遺傳改良的貢獻(xiàn)。通過(guò)對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素的分析結(jié)果表明，北片水地組、南片冬水組和春水組品種變化特點(diǎn)不同：北片水地組小麥株高、單位面積穗數(shù)、千粒質(zhì)量和容重隨年份逐漸增加，生育期、穗粒數(shù)、蛋白質(zhì)含量有所下降，說(shuō)明產(chǎn)量(年復(fù)合增長(zhǎng)率0.64%)水平的提升主要得益于單位面積穗數(shù)(年復(fù)合增長(zhǎng)率0.84%)和千粒質(zhì)量(年復(fù)合增長(zhǎng)率0.22%)的增加；南片冬水組小麥單位面積穗數(shù)、千粒質(zhì)量、容重和蛋白質(zhì)含量隨年份逐漸增加，生育期、株高、穗粒數(shù)有所下降，說(shuō)明產(chǎn)量(年復(fù)合增長(zhǎng)率0.38%)水平的提升主要得益于千粒質(zhì)量(年復(fù)合增長(zhǎng)率0.47%)和容重(年復(fù)合增長(zhǎng)率0.16%)的增加；南片春水組小麥生育期、單位面積穗數(shù)、千粒質(zhì)量、容重和蛋白質(zhì)含量隨年份逐漸增加，穗粒數(shù)、株高有所降低，說(shuō)明產(chǎn)量(年復(fù)合增長(zhǎng)率0.50%)水平的提升主要得益于單位面積穗數(shù)(年復(fù)合增長(zhǎng)率0.36%)和千粒質(zhì)量(年復(fù)合增長(zhǎng)率0.31%)的增加。南片冬水組相比北片水地組、南片春水組單位面積穗數(shù)增長(zhǎng)緩慢(年復(fù)合增長(zhǎng)率僅0.01%)，說(shuō)明種植密度并不是南片冬水組小麥單產(chǎn)提高的主要因素，可能是由于南片冬水組的株高明顯高于北片水地組、南片春水組(表3)，大幅提高種植密度，增加小麥品種倒伏的風(fēng)險(xiǎn)。北片水地組產(chǎn)量最高，主要得益于該組小麥的生育期最長(zhǎng)，單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、容重遠(yuǎn)高于南片冬水組和南片春水組(表2、表3)。生育期、單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、容重與產(chǎn)量顯著相關(guān)(表4、表5)，因此，通過(guò)改良產(chǎn)量密切相關(guān)的農(nóng)藝性狀，對(duì)提高產(chǎn)量具有重要作用。

小麥產(chǎn)量的提高受多重因素綜合影響。針對(duì)黃淮冬麥區(qū)不同組別小麥品種的產(chǎn)量分析，最優(yōu)線性回歸方程引入的產(chǎn)量因素并不相同，說(shuō)明不同地區(qū)的光、熱、水等環(huán)境條件對(duì)不同類型品種農(nóng)藝性狀的影響不同，導(dǎo)致不同組別的產(chǎn)量有所差異。前期研究表明，蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉淀值和穩(wěn)定時(shí)間之間呈正相關(guān)，有的甚至達(dá)到了顯著或極顯著水平。同時(shí)也有研究中國(guó)4個(gè)麥區(qū)的品質(zhì)數(shù)據(jù)，年際間小麥的品質(zhì)性狀差異明顯，并無(wú)規(guī)律可循。小麥產(chǎn)量要素之間彼此相關(guān)聯(lián)，在產(chǎn)量構(gòu)成因素分析中，北片水地組、南片冬水組、南片春水組分別有5、3、3個(gè)與產(chǎn)量直接相關(guān)的因素引入最優(yōu)線性回歸方程(表7、表8、表9)，北片水地組的平均產(chǎn)量高于南片冬水組、南片春水組(表2)。因此，在分析一個(gè)地區(qū)適宜種植的品種類型時(shí)，應(yīng)選擇能夠讓盡可能多的產(chǎn)量要素引入回歸方程的品種，作為該地區(qū)的主栽品種，便于有針對(duì)性地加強(qiáng)栽培管理措施，從而將產(chǎn)量要素協(xié)調(diào)到有利于高產(chǎn)的最佳水平，有助于提高小麥品種的產(chǎn)量和穩(wěn)產(chǎn)性。

綜上可知，千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)、單位面積穗數(shù)是不同類型品種產(chǎn)量構(gòu)成的重要因素。選育小麥品種時(shí)，單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量的直接通徑系數(shù)和相關(guān)系數(shù)較大，因此提高種植密度和千粒質(zhì)量，增加穗粒數(shù)，對(duì)提高小麥產(chǎn)量具有直接的顯著作用。