隴東旱塬區(qū)小麥主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

劉眾　鄭琪　李杰　劉愈之　丁志遠(yuǎn)

關(guān)鍵詞：隴東旱塬區(qū)；小麥；產(chǎn)量構(gòu)成；農(nóng)藝性狀；相關(guān)性分析

中圖分類號(hào)：S512.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2097-2172（2023）07-0615-06

小麥?zhǔn)歉拭C省第二大糧食作物，種植面積在80.0萬(wàn)hm²左右，其中70%的小麥在旱地種植。隴東地區(qū)屬于半干旱半濕潤(rùn)氣候的過(guò)渡區(qū)，冬小麥?zhǔn)窃搮^(qū)的主要糧食作物之一，常年種植面積26.7萬(wàn)hm²左右，占全省小麥種植面積的1/3，自古以來(lái)就有“隴東糧倉(cāng)”之稱。在小麥全生育期內(nèi)隴東地區(qū)發(fā)生干旱的概率達(dá)到30%，且降水量逐年遞減，干旱已成為該區(qū)作物生產(chǎn)的主要限制因子。研究表明，在小麥全生育期內(nèi)一旦受到干旱脅迫，極易影響小麥生長(zhǎng)、導(dǎo)致產(chǎn)量下降。

目前，就區(qū)域性在小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素對(duì)產(chǎn)量的影響已有大量研究，在對(duì)滇南地區(qū)旱地小麥品種、安徽省小麥區(qū)試品種和四川省小麥區(qū)試品種的農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量構(gòu)成因素的研究表明，穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)高于千粒重和單位面積穗數(shù)。山西南部旱地小麥區(qū)試品種和黃淮冬麥區(qū)北片水地組區(qū)試小麥品種的產(chǎn)量構(gòu)成因素的分析結(jié)果表明，千粒重對(duì)小麥產(chǎn)量的影響最大。而山東省小麥高產(chǎn)區(qū)試品種和黃淮冬麥區(qū)旱地小麥區(qū)試品種的產(chǎn)量性狀分析結(jié)果表明，單位面積穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大。以上研究可知，在不同區(qū)域中，產(chǎn)量構(gòu)成三因素對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)不同。我們利用2010—2022年平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地小麥育種示范園參試小麥品種（系）的產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析、相關(guān)性分析和通徑分析等方法，以明確隴東旱塬區(qū)小麥的產(chǎn)量構(gòu)成與主要農(nóng)藝性狀間的關(guān)系，依此來(lái)指導(dǎo)未來(lái)隴東旱塬區(qū)小麥育種目標(biāo)，旨在選育出適合當(dāng)?shù)胤N植的優(yōu)良抗逆品種，為保障甘肅省糧食安全奠定基礎(chǔ)。

1材料與方法

利用平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地小麥育種示范園2010—2022年159個(gè)小麥?zhǔn)痉镀贩N（系）的產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)資料，采用Excel 2019及SPSS 2022軟件對(duì)歷年數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。多元回歸采用逐步分析法，以產(chǎn)量（Y）為因變量，以有效穗數(shù)（X₁）、穗粒數(shù)（X₂）、千粒重（X₃）、全生育期（X₄）、株高（X₅）、春分蘗（X₆）為自變量，建立回歸方程。

2結(jié)果與分析

2.1主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的變異分析

變異系數(shù)是衡量性狀對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性和遺傳穩(wěn)定性的綜合指標(biāo)，各性狀描述性統(tǒng)計(jì)和變異系數(shù)等參數(shù)分析結(jié)果如表1所示。結(jié)果表明，近12年的小麥產(chǎn)量和主要農(nóng)藝性狀都有不同程度的變異，其中產(chǎn)量的變異程度最大，變異系數(shù)達(dá)到20.54%，變幅為2831.25～6 388.43kg/hm²。全生育期的變異程度最小，變異系數(shù)為1.81%，變幅為260.18～281.00d。6個(gè)農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的平均變異系數(shù)從大到小依次為產(chǎn)量、有效穗數(shù)、春分蘗、千粒重、株高、穗粒數(shù)、全生育期。有效穗數(shù)、春分蘗變異較大，變異系數(shù)分別為18.35%、18.17%，其中有效穗數(shù)變幅為248.11萬(wàn)～543.56萬(wàn)穗／hm²，春分蘗變幅876.75萬(wàn)～1580.10萬(wàn)莖／hm²。千粒重、株高均為中等變異，變異系數(shù)分別為12.64%、12.08%，其中千粒重變幅為33.85～50.26 g，株高變幅為57.33～92.43cm。穗粒數(shù)的變異系數(shù)為9.66%，變幅為33.3～45.10粒。由于產(chǎn)量、有效穗數(shù)、春分蘗具有較大的變異系數(shù)，表明產(chǎn)量、有效穗數(shù)和春分蘗在隴東地區(qū)具有較高的遺傳多樣性，年度間變化較大；而千粒重、穗粒數(shù)、株高的變異程度相對(duì)較小，但還是存在一定程度的變異，全生育期的變異程度最小?？梢宰鳛閷?duì)供試材料在育種過(guò)程中進(jìn)行定向選擇的依據(jù)，篩選出產(chǎn)量較高且穩(wěn)產(chǎn)性好的材料。

2.2主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性

2.2.1主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量間的相關(guān)性 從表2可以看出，6個(gè)農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量之間均未達(dá)到極顯著水平，只有株高、有效穗數(shù)與產(chǎn)量均呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.675、0.582，其他性狀與產(chǎn)量均未達(dá)到顯著正相關(guān)，但都呈正相關(guān)，6個(gè)主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性從大到小依次為株高、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、春分蘗、千粒重、全生育期。另外有效穗數(shù)與株高呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.804；有效穗數(shù)與春分蘗呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.674，其他各性狀間均未達(dá)到顯著相關(guān)水平。

2.2.2主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量間的偏相關(guān)性分析 從表3可以看出，6個(gè)主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量之間均未達(dá)到顯著相關(guān)水平，其中穗粒數(shù)、千粒重、有效穗數(shù)與產(chǎn)量之間偏相關(guān)性最強(qiáng)，偏相關(guān)系數(shù)依次分別為0.713、0.667、0.478；全生育期與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，偏相關(guān)系數(shù)為-0.317。與產(chǎn)量的偏相關(guān)性從大到小依次為穗粒數(shù)、千粒重、有效穗數(shù)、春分蘗、株高、全生育期。6個(gè)主要農(nóng)藝性狀之間也均未達(dá)到顯著相關(guān)水平，其中，有效穗數(shù)與株高之間正相關(guān)效應(yīng)最大，偏相關(guān)系數(shù)為0.751；有效穗數(shù)與千粒重之間負(fù)相關(guān)效應(yīng)最大，偏相關(guān)系數(shù)為-0.717；產(chǎn)量構(gòu)成三要素之間都呈負(fù)相關(guān)效應(yīng)而不顯著，這與前人研究結(jié)果有所不同，但因?yàn)殡]東地區(qū)屬于半干旱半濕潤(rùn)氣候的過(guò)渡區(qū)，且年降水量有逐年降低的趨勢(shì)，而河南、河北等地屬于濕潤(rùn)半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，與南方地區(qū)更是有顯著的氣候差異，因此隴東地區(qū)的小麥品種產(chǎn)量與各個(gè)性狀之間相關(guān)性可能具有一定的地域性，這可能是小麥的各性狀在年際間受環(huán)境影響太大所致。

2.3產(chǎn)量構(gòu)成三要素與產(chǎn)量的通徑分析

為更清楚地了解隴東旱地小麥產(chǎn)量三要素對(duì)產(chǎn)量的作用途徑及作用途徑的大小，我們以產(chǎn)量（Y）為因變量，有效穗數(shù)（X₁）、穗粒數(shù)（X₂）、千粒重（X₃）、全生育期（X₄）、株高（X₅）、春分蘗（X₆）為自變量進(jìn)行逐步回歸，剔除與自變量存在多重共線性的自變量，舍去回歸系數(shù)不顯著的自變量，最終得到最優(yōu)的多元回歸方程：

Y=10.99X₁+151.81X₂+83.35X₃－8801.42（R²=0.806）

根據(jù)得到最優(yōu)多元回歸方程的標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)及產(chǎn)量三因素之間的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行整理，對(duì)產(chǎn)量三要素與產(chǎn)量之間進(jìn)行通徑分析。由表4直接通徑系數(shù)可知，產(chǎn)量三因素對(duì)產(chǎn)量的直接通徑作用均為正值，對(duì)產(chǎn)量的提高均為正效應(yīng)，且有效穗數(shù)（X₁）對(duì)產(chǎn)量的直接作用最大，直接通徑系數(shù)大小依次為有效穗數(shù)（X₁）（0.820）、穗粒數(shù)（X₂）（0.521）、千粒重（X₃）（0.406）；千粒重（X3）對(duì)產(chǎn)量的直接作用最小，同時(shí)也通過(guò)有效穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量起到間接作用。由間接通徑系數(shù)可知，只有穗粒數(shù)（X2）通過(guò)千粒重（X₃）對(duì)產(chǎn)量的間接作用為正值，作用大小為0.085，而其他性狀間的間接通徑過(guò)程對(duì)產(chǎn)量的作用均為負(fù)值，其中穗粒數(shù)（X₂）通過(guò)影響有效穗數(shù)（X₁）對(duì)產(chǎn)量的間接作用大小為－0.117，千粒重（X₃）通過(guò)影響有效穗數(shù)（X₁）、穗粒數(shù)（X2）對(duì)產(chǎn)量的間接作大小分別為－0.331、－0.108，有效穗數(shù)（X₁）通過(guò)影響穗粒數(shù)（X2）和千粒重（X₃）對(duì)產(chǎn)量的間接作用大小分別為－0.075、－0.164。有效穗數(shù)（X₁）、穗粒數(shù)（X₂）、千粒重（X3）的間接作用總和分別為－0.238、－0.337、0.083。由此可見(jiàn)，千粒重（X₃）對(duì)產(chǎn)量的影響最大。

3結(jié)論與討論

小麥?zhǔn)俏覈?guó)的主要糧食作物之一，不同生態(tài)地區(qū)的小麥產(chǎn)量構(gòu)成及各農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量的影響不同，全球氣候條件變化下，干旱和高溫等非生物逆境脅迫已成為限制小麥產(chǎn)量的主要因素。

各性狀變異系數(shù)由大到小依次為產(chǎn)量、有效穗數(shù)、春分蘗、千粒重、株高、穗粒數(shù)、全生育期。表明甘肅隴東旱塬區(qū)的小麥產(chǎn)量及有效穗數(shù)、春分蘗等農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)都較大，遺傳變異豐富，可在供試材料中篩選可以穩(wěn)定遺傳的高產(chǎn)小麥品種，產(chǎn)量構(gòu)成三要素的變異系數(shù)由大到小依次為有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重，這與蘆艷珍等的研究結(jié)果相似，表明在甘肅隴東旱塬區(qū)小麥生產(chǎn)中有效穗數(shù)等性狀具有較大的選擇潛力，因此在育種中應(yīng)當(dāng)著重選擇有效穗數(shù)多的品種，同時(shí)兼顧與其他產(chǎn)量構(gòu)成性狀之間的相互影響。

從相關(guān)性分析來(lái)看，本研究中小麥產(chǎn)量與有效穗數(shù)和株高呈顯著正相關(guān)，這表明有效穗數(shù)和株高與產(chǎn)量之間具有顯著的相互作用關(guān)系，同時(shí)有效穗數(shù)與株高呈極顯著正相關(guān)，與春分蘗呈顯著正相關(guān)。而偏相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)量與各個(gè)性狀均未達(dá)到顯著相關(guān)水平，產(chǎn)量三要素（有效穗數(shù)、穗千粒、重粒數(shù)）之間的偏相關(guān)系數(shù)較高，這與前人研究基本相同，但因?yàn)殡]東地區(qū)屬于半干旱半濕潤(rùn)氣候的過(guò)渡區(qū)，且年降水量有逐年降低的趨勢(shì)，而河南、河北等地屬于濕潤(rùn)半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，與南方地區(qū)更是有顯著的氣候差異，因此隴東地區(qū)的小麥品種產(chǎn)量與各個(gè)性狀之間相關(guān)性可能具有一定的地域性。前人研究表明，適宜的株高可提高小麥?zhǔn)斋@指數(shù)和生產(chǎn)潛力，在保證抗倒伏能力的同時(shí)，適宜的增大小麥群體數(shù)量和株高來(lái)到達(dá)較大的生物量，以獲取更強(qiáng)的光合能力，進(jìn)而可以導(dǎo)致產(chǎn)量的提升。因此，在后續(xù)小麥品種選育工作中，在隴東旱塬區(qū)選擇群體結(jié)構(gòu)好，株高較高且抗倒性強(qiáng)的小麥品系是獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)。

通徑分析能夠更準(zhǔn)確地反映出作物各產(chǎn)量構(gòu)成因素對(duì)產(chǎn)量的作用和影響。從通徑分析結(jié)果來(lái)看，小麥產(chǎn)量三要素對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)的大小依次為有效穗數(shù)（0.820）、穗粒數(shù)（0.521）、千粒重（0.406），這和產(chǎn)量三要素（有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重）與產(chǎn)量的相關(guān)性結(jié)果一致且均為正效應(yīng)，表明有效穗數(shù)是對(duì)隴東旱塬區(qū)小麥產(chǎn)量影響最大的因素，其次為穗粒數(shù)和千粒重，該結(jié)果也與前人的研究結(jié)論一致。穗粒數(shù)、千粒重對(duì)產(chǎn)量的提高作用同樣關(guān)鍵，本研究中產(chǎn)量構(gòu)成三要素與產(chǎn)量均呈正相關(guān)關(guān)系，但只有有效穗數(shù)與產(chǎn)量具有顯著性，同時(shí)在其他研究中存在千粒重與產(chǎn)量的相關(guān)性不顯著的結(jié)果，這可能是由于受環(huán)境條件影響所致。這些結(jié)果表明，有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重的增加都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量的增加，其中以有效穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量的影響最大。

綜上所述，本研究結(jié)果支持前人的研究結(jié)論，同時(shí)也反映出特定地域內(nèi)小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素和主要性狀之間特殊的相互關(guān)系。主要原因可能是由于甘肅隴東地區(qū)受環(huán)境影響較大、年際間氣候條件不同所致，雖然產(chǎn)量三要素有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重之間相互制約，但從整體分析結(jié)果來(lái)看還是有跡可循。因此通過(guò)本研究可為后續(xù)育種工作提供參考，為甘肅隴東地區(qū)小麥實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

本研究結(jié)果表明，在甘肅隴東旱塬區(qū)，小麥的產(chǎn)量、有效穗數(shù)和春分蘗均具有較高的遺傳多樣性，同時(shí)有效穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量的影響最大，其次為穗粒數(shù)和千粒重，可見(jiàn)有效穗數(shù)是保證獲得高產(chǎn)的前提。由于有效穗數(shù)與株高、春分蘗均具有顯著的相關(guān)性，因此在后續(xù)小麥育種實(shí)踐中應(yīng)選擇有效穗數(shù)高的材料，同時(shí)注意與株高和春分蘗之間的相互影響，以培育適合隴東旱塬區(qū)種植的高產(chǎn)小麥品種。