陜西中等肥力水田小麥主要農藝性狀與產量的相關分析

摘要：以11個小麥（Triticum aestivum L.）品種（系）試驗結果為依據，對8個主要農藝性狀和產量性狀進行灰色關聯度和相關性分析，以期為陜西中等肥力水田小麥育種提供參考。結果表明，最高莖數、產量、有效穗數、千粒重、每穗粒數、穗長變異系數較大；8個主要農藝性狀與產量的關聯度由大到小依次為有效穗數、每穗粒數、最高莖數、基本苗數、生育期、千粒重、穗長、株高；有效穗數和每穗粒數與產量呈顯著正相關，穗長與產量呈顯著負相關。結合該地區小麥生態條件特點提出，提高陜西中等肥力水田小麥產量的措施為提高分蘗成穗率；在育種上或栽培措施上提高每穗粒數；同時注重千粒重、株高和穗長的協調。

關鍵詞：小麥（Triticum aestivum L.）；農藝性狀；灰色關聯度；相關分析；變異系數

中圖分類號：S512.1 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）03-0559-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.03.004

Abstract： To provide a reference for wheat breeding in Shaanxi medium fertility irrigated land， grey correlative degree and correlation analysis between 8 major agronomic traits and yield of 11 wheat varieties were carried out. The results showed that the variation coefficient of the highest tiller number， yield， effective ear number，1 000-grain weight， grain number per ear and ear length were higher than others. The descending order of grey correlation degree between 8 main agronomic characters and yield was as followings： Effective spike numbers was the maximum， then were grain number per spike， maximum tiller numbers， basic seedlings， growth period，1 000-grain weight， spike length， and plant height was the minimum. The effective spike numbers and grain number per spike had significantly positive relationship with yield， but spike length had significantly negative relationship with it. Combining with the characteristics of ecological condition in Shaanxi， measures to improve wheat production in Shaanxi medium fertility irrigated land were put forward as follows， increasing productive tiller rate to ensure suitable effective spike numbers， increasing grain number per spike by breeding or cultivation practices， focusing on the coordination of 1 000-grain weight， ear length and plant height.

Key words：wheat（Triticum aestivum L.）；agronomic traits；grey correlative degree；correlation analysis；coefficient of variation

小麥（Triticum aestivum L.）是世界上重要的糧食作物之一，屬溫敏性作物，其生長發育對氣候變化比較敏感。隨著氣候變暖，給小麥育種和生產帶來了很大的影響[1，2]。Mba等[3]提出在全球氣候變暖的大背景下，小麥育種必須重新定位。陜西省小麥播種面積113.3萬hm2，占全國小麥播種面積的5%左右[4]。在20世紀末，陜西省小麥育種在全國處于領先地位，培育了一大批適應于黃淮海麥區的骨干小麥品種，如碧螞1號、豐產3號、矮豐3號、小偃6號、陜7859等[5，6]。李振聲[7]提出，近10年來中國與其他小麥生產國都出現了單產增長變緩的趨勢，同時受全球氣候變化的影響，小麥產量的波動加大，小麥育種進入了爬坡階段。因此在新的氣候條件下，重新定位陜西小麥育種策略，不斷提高陜西小麥育種水平已刻不容緩。近年來，有學者對不同地區小麥相關農藝性狀與產量的關系進行過研究，張麗英等[8]、梁云娟等[9]認為，黃淮小麥農藝性狀在人工選育與自然選擇的共同作用下，收獲指數、單株生物學產量和穗粒數對小麥單株粒重有明顯正效應，主莖生物學產量及穗粒數對產量的影響最大，收獲指數對產量的影響最小；宋志偉等[10]和蔡建等[11]認為千粒重對產量的作用最大；而王英杰等[12]認為基本苗、有效穗數和株高對產量影響較大，千粒重、穗長和生育期對產量影響較小；王英杰等[12]和張麗英等[8]都認為生育期對產量有顯著負效應。由于地域環境、氣候條件及小麥品種的差異，其研究結果不盡相同。何中虎等[6]提出產量構成因素的改進潛力在不同地區有所差異，常規育種還有不少潛力可挖，只有大力加強這一工作，品種選育才能有所進展。在小麥產量形成過程中，各農藝性狀對產量的貢獻大小不同，只有研究清楚各農藝性狀對產量貢獻的主次關系，才能夠很好地指導今后小麥育種和栽培管理工作。

研究小麥農藝性狀與產量內在聯系通常采用相關分析、多元回歸分析、通徑分析和灰色關聯度分析等方法。由于影響小麥產量的諸多因素間的關系一般具有隱含性且影響程度高低不同，回歸分析、通徑分析和相關分析難以評價多個性狀與產量的動態關系。而灰色系統關聯理論是從系統內諸多因素中確定主要因素進行優勢對比的一種理論，是指系統內部主要因素隨時間而變化的同步程度，定量反映了系統內部結構之間的聯系，是動態過程發展態勢的量化比較分析[13]。灰色系統關聯分析就是對系統行為特征量P白化因子的量化作用分析。關聯分析不同于回歸分析等其他分析之點在于關聯分析是因子間發展態勢的分析，是以定性分析為基礎的定理分析，是注重基本態勢的、全過程的、宏觀的和影響性質的分析[14]。

近年來，隨著陜西省農業產業結構的調整，糧食產業沒有受到應有的重視，種植面積和地力都在下降，小麥種植以中等肥力為主，為了提高小麥產量，各育種單位在氣候變暖的大背景下選育了一批高產、抗病、優質小麥新品種（系），且不同品種（系）農藝性狀表現出明顯差異。因此，本試驗選擇2012-2013年陜西省水地中肥組種植的11個小麥品種（系），采用灰色關聯分析和相關分析相結合的方法對其主要農藝性狀間及其與產量性狀之間的內在關系進行分析，從而確定影響產量的關鍵因素，為陜西省和相似生態環境下的小麥育種策略與實踐提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

根據試驗要求，選用2012-2013年陜西省水田中肥A組和C組參試的26個小麥品種（系）中的11個代表品種（系）為試驗材料，分別為ZA03、ZA04、ZA05、ZA07、ZA09、ZC02、ZC03、ZC06、ZC09、ZC10、ZC13，由陜西省農作物新品種引進示范園提供。2012年和2013年在西北農林科技大學西區試驗田種植。試驗采用隨機區組設計，小區行長1.5 m，行距0.25 m，播量300粒/m2，每小區種植10行，重復3次。田間管理與記載采用國家區域試驗標準[15]。

1.2 農藝性狀記載

出苗期（11月18日）、返青期（3月16日）、成熟期（6月24日）分別統計1 m雙行基本苗總數、最高總莖數和有效穗數，折算成每666.7 m2的基本苗數、最高莖數、有效穗數。成熟期記錄小麥生育期，取中間行10株測定株高、穗長、穗粒數，其平均值為該品種農藝性狀的測定值。收獲每小區中間6行，面積2.25 m2，脫粒、晾曬、稱重計產，同時測定千粒重。

1.3 數據分析方法

變異系數分析參照張勇躍等[16]的分析方法。計算公式為CV=Si/X×100%，式中X為某一農藝性狀的平均值，Si為標準差，CV為變異系數。

灰色關聯分析參照鄧聚龍[17]的方法，把11個參試小麥品種的9個農藝性狀作為一個灰色系統。以產量作為參考序列X0，其他各性狀作為比較序列Xi[基本苗數（X1）、最高莖數（X2）、有效穗數（X3）、株高（X4）、千粒重（X5）、生育期（X6）、穗粒數（X7）、穗長（X8）]，分析小麥各農藝性狀與產量的關聯系數及關聯度，判斷各性狀對產量的影響程度。由于各性狀因素量綱不一致，首先將原始數據按下列公式進行標準化。

數據處理及相關分析采用Microsoft Excel 2003和DPS 7.05軟件進行。

2 結果與分析

2.1 變異系數分析

小麥性狀是由基因與環境共同控制調節的，從遺傳育種角度上講，某一性狀的變異程度越大，則該性狀的遺傳力越小，對其選擇的效果也越差。參試小麥品種（系）各主要農藝性的最大值、最小值、極差、平均值、標準差和變異系數如表1所示。由表1可知，參試小麥品種（系）各主要農藝性狀存在豐富的變異，變異系數最大的是每穗粒數（21.86%），最小的是生育期（0.63%），其他各性狀的變異系數差異明顯。所有性狀變異系數由大到小依次為每穗粒數、產量、穗長、有效穗數、千粒重、最高莖數、株高、基本苗數、生育期。其中最高莖數、產量、有效穗數、千粒重、每穗粒數、穗長的變異系數都超過11%，說明這幾個農藝性狀受環境影響較大或是不同的育種單位在對這幾個農藝性狀的選擇上差異較大，小麥傳統育種在這幾個性狀方面還有很大的提升空間。

2.2 參試品種（系）各主要農藝性狀與產量的灰色關聯分析

將小麥各性狀指標數據代入公式（1），得到標準化的性狀指標值，具體見表2。利用標準化數據求出參考數列X0與比較數列Xi的絕對差值，其中二級最小絕對差為0.003 4，二級最大絕對差為3.368 7，將這2個數值及？籽=0.5代入公式（2）求得關聯系數。關聯度是關聯系數的算術平均值，將關聯系數代入公式（3）中，得到各因素與產量的關聯度，如表3所示。從表3灰色關聯度結果可知，各農藝性狀與產量的關聯度由大到小依次為有效穗數、每穗粒數、最高莖數、基本苗數、生育期、千粒重、穗長、株高。各農藝性狀的關聯度均大于0.6，說明各農藝性狀與產量的關系均較密切。產量構成因素中有效穗數、每穗粒數和千粒重與產量的關聯度分別為0.798 1、0.748 3和0.714 8，其大小分別排在第1、2、6位；最高莖數、基本苗數和生育期與產量的關聯度分別為0.748 1、0.738 1和0.720 4，分別排在第3、4、5位；排在最后的是穗長和株高，關聯度為0.656 6和0.646 6。由此說明，影響該地區小麥產量的主要因素依次是有效穗數、每穗粒數、最高莖數、基本苗數、生育期和千粒重，影響作用最小的是穗長和株高。

2.3 參試品種（系）各主要農藝性狀與產量的相關性

參試品種（系）各主要農藝性狀與產量的相關系數如表4所示。與產量相關的8個主要農藝性狀中，有效穗數、每穗粒數、最高莖數和生育期與產量均呈正相關，其對產量影響程度大小排序為有效穗數（0.688 8）、每穗粒數（0.620 3）、最高莖數（0.515 9）、生育期（0.368 0）。穗長、株高、千粒重和基本苗數與產量均呈負相關，其中穗長與產量的負相關（-0.653 4）達顯著水平。穗長與每穗粒數和基本苗數呈不顯著正相關，與其他各農藝性狀均呈負相關，其中穗長與有效穗數的負相關（-0.817 6）達極顯著水平，與最高莖數的負相關（-0.609 3）達顯著水平。每穗粒數與株高和千粒重呈顯著負相關，相關系數分別為-0.616 3、-0.728 8。生育期與各農藝性狀相關性均不顯著。千粒重與株高達極顯著正相關（0.733 9）。有效穗數與最高莖數呈極顯著正相關（0.811 8）。基本苗數與其他各性狀相關性均不顯著。

3 小結與討論

在小麥產量形成過程中，不同農藝性狀對產量的貢獻不同，研究清楚它們對產量的依存關系和貢獻，能夠很好地指導小麥育種工作[18]。小麥的農藝性狀是動態變化的，不同品種、不同栽培管理方式、環境和氣候條件對農藝性狀的影響程度不同。已有學者對相關農藝性狀與產量的關系進行了研究，王英杰等[12]對遼春系列小麥品種（系）的主要農藝性狀研究結果表明，各農藝性狀與產量的關聯度為基本苗數>有效穗數>株高>每穗粒數>生育期>千粒重>穗長，本試驗結果與其結果相似，都顯示出基本苗數、有效穗數、每穗粒數對產量影響較大，基本苗數直接影響有效穗數，所以要保證足夠的有效穗數，一定要先保證相應的基本苗數。相比之下每穗粒數與有效穗數需相互協調，達到最佳平衡。有效穗數過高反而會使每穗粒數下降，從而影響產量的提高。劉寧濤等[18]對東北小麥的研究結果表明，幾個主要農藝性狀中每穗粒數對產量的貢獻最大。劉素貞等[19]研究顯示強筋小麥雜交后代豐產性的選擇應側重于每穗粒數的提高。但梁云娟等[9]和劉寧濤等[18]的研究結果表明，株高對產量的影響大于千粒重與穗長，與本試驗結果不同，說明產量的提高需要足夠的生物學產量。吳曉麗等[20]探討了冬小麥主要農藝性狀、生理性狀、生物量分配和葉片養分性狀等與產量的關聯度，其中農藝性狀與產量的關聯度最低，而且關聯順序大小依次為穗長、每穗粒數和千粒重，與本研究結果完全不同，這可能是該研究綜合了生理性狀、生物量分配和葉片養分性狀等非農藝性狀，弱化了農藝性狀對產量的影響，從而導致關聯度較低。

本研究對陜西中等肥力水田小麥品種（系）的各主要農藝性狀進行了變異、關聯度和相關性分析，變異系數分析結果表明，11個小麥品種（系）各主要農藝性狀變異系數由大到小依次為每穗粒數、產量、穗長、有效穗數、千粒重、最高莖數、株高、基本苗數、生育期。其中最高莖數、有效穗數、千粒重、每穗粒數、穗長的變異系數均超過11%，說明從栽培角度上講，受環境條件影響較大的最高莖數和有效穗數，通過栽培措施較易改變，也就是說栽培的潛力大，可以通過良種選配和改善栽培措施等方法使這些性狀得到較大程度的提高。千粒重的變異系數大，說明不同育種單位在大穗、大粒和多穗小麥育種策略上各有側重。株高、基本苗數、全生育期變異系數較小，說明各小麥育種單位在這3個農藝性狀的選擇意見上已基本達到一致，也可能是因為通過改善株高、基本苗數和生育期來提高產量難度較大。灰色關聯分析結果顯示，各主要農藝性狀與產量的關聯度由大到小依次為有效穗數、每穗粒數、最高莖數、基本苗數、生育期、千粒重、穗長、株高。相關性分析結果表明，與產量呈正相關的各農藝性狀的相關系數由大到小依次為有效穗數、每穗粒數、最高莖數、生育期。說明有效穗數、每穗粒數、最高莖數是影響陜西省中等肥力水田小麥育種的關鍵因素。有效穗數和最高莖數受環境影響較大，可以通過調整栽培管理措施，保證小麥分蘗期和成熟期分別達到相當的分蘗數和有效穗數。相關分析結果顯示每穗粒數與株高、千粒重呈顯著負相關。所以要想提高小麥產量，不能同時提高產量構成三要素（有效穗數、每穗粒數、千粒重），一定要保證千粒重的合適范圍。因此，在小麥高產栽培管理上，采取合理的肥水管理提高分蘗成穗率，保證足夠的有效群體，是小麥高產的前提。但產量因素在不同地區、不同條件下的相對重要性及其改善潛力不一致，產量的提高取決于產量因素的協調發展。穗長與產量、最高莖數、有效穗數的負相關達顯著或極顯著水平，因此應根據當地生產實際和生態條件，使株高和穗長的選擇控制在合理的區間內。

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