2005—2020年黃淮冬麥區審定小麥品種產量及相關性狀演變分析

王 瑛， 孫宇彤， 上官彩霞， 杜 濤， 滕永忠

(1.河南省農業科學院農業經濟與信息研究所，河南鄭州 450002； 2.河南農業大學生命科學學院，河南鄭州 450002)

中國最大麥區是黃淮麥區，資源環境適宜，有利于小麥的優質和高產，每年的播種面積均保持在866.7萬hm以上，其中小麥種植面積、產量和商品率占全國的50%以上。國內一些課題研究如下，曹莉等通過分析1998—2000年黃淮冬麥區陜西省區試點參試品種的品質狀況以及產量與品質性狀的關系，認為小麥產量與品質兩者可以同時提高；胡衛國等分析了2000—2009年黃淮冬麥區水地組、春水組和冬水組參試品種品質狀況，提出蛋白質質量改良可以提高小麥的品質；王美芳等研究了2001—2009年黃淮冬麥區品種產量及強筋品種品質狀況，發現優質蛋白亞基比重的增加，可以提高產量和改良品質，為育種提供參考。

本研究通過對黃淮冬麥區審定小麥品種相關和通徑分析研究了產量與主要農藝性狀間的關系，以期為今后中國黃淮冬麥區小麥產量、品質改良及優異種質資源的合理利用提供依據。目前相關的系統報道較少。搜集2005—2020年我國黃淮冬麥區不同組別審定的365個小麥品種試驗數據，分析近15年該區域小麥品種產量及性狀的相關性，探討主要農藝性狀與產量的關系，以期為今后中國黃淮冬麥區小麥產量、品質改良及優異種質資源的合理利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 數據來源

2005—2020年黃淮冬麥區不同組別共審定365個小麥品種，適宜在黃淮冬麥區各地推廣種植。數據來源于國家主要農作物品種審定委員會2005—2020年會議審定公告(https：//www.natesc.org.cn/hytx/index？parSel=0)。

1.2 研究方法

以黃淮冬麥區通過審定小麥品種為研究對象，統計分析審定品種產量和相關的種植密度、生育期、株高、單位面積穗數、穗粒數、千粒質量、容重、蛋白質含量、濕面筋含量、沉降值、吸水率、面團穩定時間、最大拉伸阻力、拉伸面積等15個農藝性狀，及各性狀值、相關分析、通徑分析通過Excel和SPSS Statistics 17.0軟件完成。

2 結果與分析

2.1 2005—2020年黃淮冬麥區審定品種情況分析

從表1可以看出，近年來黃淮冬麥區共審定365個小麥品種，其中黃淮冬麥區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也較多。不同組別中黃淮冬麥區北片水地組的平均產量最高，其次是南片冬水組和南片春水組，這3組品種的產量遠高于其他組別(表2)。北片水地組、南片冬水組和南片春水組審定的品種數量占黃淮冬麥區審定品種數量的86.8%，分析這3個組別品種的產量及相關農藝性狀的演變，對解析當前黃淮冬麥區小麥產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、穗粒數、千粒質量、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、面團穩定時間、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年黃淮冬麥區不同組別品種數量統計

表2 2005—2020年黃淮冬麥區不同組別品種產量統計

表3 2005—2020年黃淮冬麥區不同組別品種的農藝性狀統計

2.2 2005—2020年黃淮冬麥區產量與主要性狀間的相關分析

分析黃淮冬麥區365個品種產量與主要農藝性狀的相關性，與產量顯著相關各性狀的相關系數表現為單位面積穗數>穗粒數>千粒質量>容重>生育期>蛋白質含量>吸水率(表4)，其中單位面積穗數、穗粒數、千粒質量、容重、生育期、蛋白質含量與產量呈極顯著正相關(<0.01)。分析不同組別中各性狀與產量的相關性(表4、表5)，發現不同組別間各性狀與產量相關性的顯著程度發生變化，北片水地組中與產量顯著相關各性狀的相關系數表現為株高>千粒質量>單位面積穗數=容重>生育期>蛋白質含量>穗粒數，南片冬水組中與產量顯著相關各性狀的相關系數表現為千粒質量>拉伸面積>最大拉伸阻力>面團穩定時間>容重，南片春水組中與產量顯著相關各性狀的相關系數表現為千粒質量>穗粒數>單位面積穗數，可能是由于不同組別審定的品種類型不同，導致與產量顯著相關的性狀不同。

2.3 2005—2020年黃淮冬麥區審定品種主要性狀演變分析

由圖1可知，黃淮冬麥區北片水地組、南片冬水組和南片春水組品種的產量逐年增加，北片水地組的產量增速最快，年復合增長率0.64%，其次是南片春水組，年復合增長率0.50%，南片冬水組的增速最慢，年復合增長率0.38%。3個不同組別的單位面積穗數、千粒質量、容重呈逐漸增加的趨勢，與產量的變化趨勢一致。北片水地組的單位面積穗數增速最快，其次是南片春水組；千粒質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個不同組別的穗粒數均呈逐漸減少的趨勢，而生育期、株高、蛋白質含量既有增加又有降低，變化趨勢并不一致。

2.4 2005—2020年黃淮冬麥區產量影響因素的通徑分析

由于小麥產量受多種因素影響，因此對產量和主要農藝性狀進行通徑分析，以研究各性狀對產量的影響程度。

以黃淮海冬麥區的產量為主變量，自變量為主要農藝性狀，進行通徑分析。通過Kolmogorov-Smirnov Test模型進行檢測產量()服從正態分布。因此，對生育期()、株高()、單位面積穗數()、穗粒數()、千粒質量()、容重()、蛋白質含量()、濕面筋含量()、沉降值()、吸水率()、面團穩定時間()、最大拉伸阻力()、拉伸面積()與產量()進行逐步回歸分析。自變量引入回歸方程，相關系數和決策系數逐步增大(表6)，可知自變量的增加對產量()的促進效應加大。

表6 黃淮海冬麥區的回歸模型及系數

由表6標準系數可知，5個性狀對產量的直接作用表現為穗粒數()>單位面積穗數()> 千粒質量()> 生育期()> 蛋白質含量()，單位面積穗數、穗粒數、千粒質量的直接通徑系數和相關系數較大，說明密度和單穗質量對小麥產量比較重要，因此提高千粒質量和單位面積穗數，增加種植密度，可以顯著提高小麥的產量。

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

表7 黃淮海冬麥區北片水地組的回歸模型及系數

表8 黃淮海冬麥區南片冬水組的回歸模型及系數

表9 黃淮海冬麥區南片春水組的回歸模型及系數

3 討論

近15年來，黃淮冬麥區北片水地組、南片冬水組和春水組小麥單產均大幅提高，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。通過對產量構成因素的分析結果表明，北片水地組、南片冬水組和春水組品種變化特點不同：北片水地組小麥株高、單位面積穗數、千粒質量和容重隨年份逐漸增加，生育期、穗粒數、蛋白質含量有所下降，說明產量(年復合增長率0.64%)水平的提升主要得益于單位面積穗數(年復合增長率0.84%)和千粒質量(年復合增長率0.22%)的增加；南片冬水組小麥單位面積穗數、千粒質量、容重和蛋白質含量隨年份逐漸增加，生育期、株高、穗粒數有所下降，說明產量(年復合增長率0.38%)水平的提升主要得益于千粒質量(年復合增長率0.47%)和容重(年復合增長率0.16%)的增加；南片春水組小麥生育期、單位面積穗數、千粒質量、容重和蛋白質含量隨年份逐漸增加，穗粒數、株高有所降低，說明產量(年復合增長率0.50%)水平的提升主要得益于單位面積穗數(年復合增長率0.36%)和千粒質量(年復合增長率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增長緩慢(年復合增長率僅0.01%)，說明種植密度并不是南片冬水組小麥單產提高的主要因素，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險。北片水地組產量最高，主要得益于該組小麥的生育期最長，單位面積穗數、穗粒數、容重遠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、穗粒數、千粒質量、容重與產量顯著相關(表4、表5)，因此，通過改良產量密切相關的農藝性狀，對提高產量具有重要作用。

小麥產量的提高受多重因素綜合影響。針對黃淮冬麥區不同組別小麥品種的產量分析，最優線性回歸方程引入的產量因素并不相同，說明不同地區的光、熱、水等環境條件對不同類型品種農藝性狀的影響不同，導致不同組別的產量有所差異。前期研究表明，蛋白質含量、濕面筋含量、沉淀值和穩定時間之間呈正相關，有的甚至達到了顯著或極顯著水平。同時也有研究中國4個麥區的品質數據，年際間小麥的品質性狀差異明顯，并無規律可循。小麥產量要素之間彼此相關聯，在產量構成因素分析中，北片水地組、南片冬水組、南片春水組分別有5、3、3個與產量直接相關的因素引入最優線性回歸方程(表7、表8、表9)，北片水地組的平均產量高于南片冬水組、南片春水組(表2)。因此，在分析一個地區適宜種植的品種類型時，應選擇能夠讓盡可能多的產量要素引入回歸方程的品種，作為該地區的主栽品種，便于有針對性地加強栽培管理措施，從而將產量要素協調到有利于高產的最佳水平，有助于提高小麥品種的產量和穩產性。

綜上可知，千粒質量、穗粒數、單位面積穗數是不同類型品種產量構成的重要因素。選育小麥品種時，單位面積穗數、穗粒數、千粒質量的直接通徑系數和相關系數較大，因此提高種植密度和千粒質量，增加穗粒數，對提高小麥產量具有直接的顯著作用。