15個(gè)小麥新品種(系)主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)及通徑分析

敬 樊，李勇剛

(商洛市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所, 陜西 商洛 726000)

小麥一直是商洛山區(qū)主要的糧食作物，其種植面積和產(chǎn)量在商洛的糧食生產(chǎn)中占有很大的比重[1]。近年來(lái)，隨著商洛城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快和市政府“壓麥擴(kuò)薯”政策下的種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，加上小麥自身的經(jīng)濟(jì)效益較低，導(dǎo)致商洛小麥的播種面積呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)。2019年，全市小麥播種面積只有3.6萬(wàn)hm2，較2010年減少50.1%[1]。因此要保障商洛的糧食安全，必須提高小麥的產(chǎn)量。由于受地理?xiàng)l件差、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱、品種更新緩慢等因素的制約，商洛小麥的單產(chǎn)水平一直沒(méi)有較大突破。2019年全市小麥單產(chǎn)僅為2 569.1 kg·hm-2，相當(dāng)于全國(guó)平均水平的45.6%[1]。因此要實(shí)現(xiàn)小麥單產(chǎn)的大幅度提高，必須充分挖掘小麥的生產(chǎn)潛力，不斷選育出產(chǎn)量更高的、適宜商洛本地的小麥新品種。

小麥產(chǎn)量的高低與產(chǎn)量的構(gòu)成因子有著直接的關(guān)系，但同時(shí)也受其自身其它主要農(nóng)藝性狀的影響。近年來(lái)不少研究者對(duì)小麥產(chǎn)量與其主要農(nóng)藝性狀之間的關(guān)系進(jìn)行了大量而深入的研究[2～4]，但由于研究材料和研究地域的不同，使得研究結(jié)果不盡相同。高國(guó)良等[5]研究發(fā)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大的是千粒重，且千粒重對(duì)其它產(chǎn)量構(gòu)成因素影響較小。王漢霞等[6]發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量構(gòu)成三要素與產(chǎn)量的相關(guān)程度依次為穗數(shù)、千粒重和穗粒數(shù)。王蘭等[7]對(duì)西藏春小麥的研究發(fā)現(xiàn)，株高與產(chǎn)量之間呈顯著正相關(guān)，對(duì)產(chǎn)量的直接貢獻(xiàn)最大。這些研究在一定程度上為當(dāng)?shù)匦←湹母弋a(chǎn)育種和生產(chǎn)水平的提高提供了理論指導(dǎo)，但針對(duì)商洛地區(qū)小麥主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量之間關(guān)系的研究還尚未見(jiàn)報(bào)道。因此為進(jìn)一步探討商洛地區(qū)小麥有關(guān)農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量形成之間的相關(guān)性以及各性狀對(duì)產(chǎn)量的影響，筆者研究從穗粒數(shù)、667 m2穗數(shù)、千粒重和生育期等7個(gè)主要農(nóng)藝性狀入手，對(duì)15個(gè)近年來(lái)本課題組引進(jìn)和選育的新品種(系)的產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀進(jìn)行變異性、相關(guān)、偏相關(guān)和通徑分析，以期為商洛地區(qū)小麥高產(chǎn)育種和栽培提供新的理論參考，促進(jìn)商洛地區(qū)小麥單產(chǎn)水平的提高。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

材料選用本單位近年來(lái)引進(jìn)和新選育的小麥新品種(系)，共計(jì)15個(gè)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2019年10月在商洛市農(nóng)科所張村綜合實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤為黃壤土，肥力中等。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)3次重復(fù)，小區(qū)長(zhǎng)5 m，寬2.5 m，小區(qū)面積12.5 m2，重復(fù)間走道寬0.8 m，周圍設(shè)有保護(hù)區(qū)。每小區(qū)播10行，行距0.25 m，667 m2播量18萬(wàn)有效粒，田間管理同大田。

田間記載調(diào)查各品種(系)的基本苗、生育期、667 m2穗數(shù)。收獲期田間隨機(jī)取樣30株，進(jìn)行室內(nèi)考種，調(diào)查每個(gè)品種(系)的株高、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)和千粒重，取其平均值作為每個(gè)農(nóng)藝性狀的綜合表現(xiàn)值。分小區(qū)收獲測(cè)實(shí)際產(chǎn)量，以小區(qū)平均產(chǎn)量折合667 m2產(chǎn)量為最終產(chǎn)量結(jié)果進(jìn)行分析。

1.3 數(shù)據(jù)分析

以產(chǎn)量(Y)為因變量，以株高(X1)、生育期(X2)、基本苗(X3)、穗長(zhǎng)(X4)、667 m2穗數(shù)(X5)、穗粒數(shù)(X6)、千粒重(X7)為自變量，計(jì)算各變量間的相關(guān)系數(shù)并進(jìn)行偏相關(guān)和通徑分析。數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS25軟件進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)分析[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 15個(gè)小麥品種(系)主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的變異性分析

由表1可知，7個(gè)與產(chǎn)量相關(guān)的主要農(nóng)藝性狀變異系數(shù)大小為穗粒數(shù)>667m2穗數(shù)>穗長(zhǎng)>株高>千粒重>基本苗>生育期。由此可知，穗粒數(shù)的變異系數(shù)最大，表明其遺傳力最小，易受環(huán)境作用的影響，相對(duì)不穩(wěn)定。其次是667m2穗數(shù)，而生育期的變異系數(shù)最小。產(chǎn)量構(gòu)成三因素中千粒重的變異系數(shù)最小，表明其遺傳力較大，受環(huán)境的影響相對(duì)較小，在不同的環(huán)境條件下更容易獲得穩(wěn)定的千粒重。因此在商洛地區(qū)小麥生產(chǎn)中，通過(guò)對(duì)水肥的合理調(diào)控等措施來(lái)增加小麥的穗粒數(shù)和667 m2穗數(shù)，可能比通過(guò)提高千粒重對(duì)小麥產(chǎn)量的提升更有效。

表1 主要農(nóng)藝性狀各因子的變異系數(shù)

2.2 參試品種(系)各主要農(nóng)藝性狀間的相關(guān)分析

2.2.1 參試品種(系)各主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量間的相關(guān)分析 相關(guān)分析表明(表2)，生育期(r=-0.5374)和產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)，對(duì)產(chǎn)量的負(fù)向效應(yīng)最大。株高、基本苗、穗長(zhǎng)、667 m2穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量間關(guān)系均未達(dá)到顯著水平，其中千粒重和產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)。而穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的正向效應(yīng)最大(r=0.4057)，其次為穗長(zhǎng)、株高和667 m2穗數(shù)，說(shuō)明穗粒數(shù)與產(chǎn)量的關(guān)系最密切。因此選擇生育期偏早的品種，增加穗粒數(shù)，同時(shí)兼顧其它主要農(nóng)藝性狀是提高商洛小麥產(chǎn)量的有效途徑。

表2 主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)分析

2.2.2 參試品種(系)各主要農(nóng)藝性狀間的相關(guān)分析 由表2可以看出，株高和生育期之間呈極顯著負(fù)相關(guān)，與穗長(zhǎng)呈顯著正相關(guān)。生育期和穗長(zhǎng)之間呈極顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明適當(dāng)增加株高有利于增加穗長(zhǎng)，但會(huì)延長(zhǎng)生育期。因此要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，選擇株高、生育期、穗長(zhǎng)適宜的品種。產(chǎn)量構(gòu)成三因素中畝穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重間均未達(dá)到顯著水平，且三者之間均呈弱的正相關(guān)。因此，在小麥育種性狀選擇時(shí)，應(yīng)充分考慮各性狀間的相互制約，只有各性狀相互協(xié)調(diào)，才能選育出高產(chǎn)品種。

2.3 參試品種(系)各主要農(nóng)藝性狀間的偏相關(guān)分析

偏相關(guān)是排除其它因子的影響后，指定的2個(gè)性狀間的相關(guān)，因此能夠反映出兩個(gè)性狀間的真實(shí)作用。由表3可以看出，7個(gè)主要農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量之間均未達(dá)到顯著水平，偏相關(guān)系數(shù)大小為穗粒數(shù)>667 m2穗數(shù)>株高>基本苗>千粒重>穗長(zhǎng)>生育期。其中穗粒數(shù)、667 m2穗數(shù)、株高、基本苗和千粒重與產(chǎn)量之間呈正相關(guān)，生育期、穗長(zhǎng)和產(chǎn)量間呈負(fù)相關(guān)。這與前面相關(guān)分析結(jié)論稍有不同，這是因?yàn)槠嚓P(guān)分析只考慮了兩個(gè)性狀間的關(guān)系，而未考慮其它因素的作用。穗粒數(shù)和667 m2穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大，而生育期對(duì)產(chǎn)量的負(fù)作用最多，這與相關(guān)分析的結(jié)果是一致的。667 m2穗數(shù)與穗粒數(shù)、千粒重間呈正向偏相關(guān)，穗粒數(shù)與千粒重間呈負(fù)向偏相關(guān)。說(shuō)明增加667 m2穗數(shù)會(huì)在一定程度上增加穗粒數(shù)和千粒重，但穗粒數(shù)的提高會(huì)限制千粒重的增加，因此它們之間存在相互制約的關(guān)系，同步提高不太容易。

表3 各農(nóng)藝性狀間的偏相關(guān)系數(shù)

2.4 參試品種(系)各主要農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量的通徑分析

相關(guān)系數(shù)和偏相關(guān)系數(shù)在一定程度上反映了各變量間的相關(guān)程度，但要弄清楚主要農(nóng)藝性狀對(duì)小麥產(chǎn)量的作用途徑及大小，還必須進(jìn)一步做通徑分析。通徑分析把相關(guān)系數(shù)分解為直接作用和間接作用，即直接通徑系數(shù)和間接通徑系數(shù)，從而明確各因素對(duì)產(chǎn)量的相對(duì)重要性。通徑分析結(jié)果顯示(表4)，主要農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量的直接作用大小為：穗粒數(shù)>667 m2穗數(shù)>株高>基本苗>千粒重>穗長(zhǎng)>生育期。其中穗粒數(shù)、667 m2穗數(shù)、株高、基本苗、千粒重對(duì)產(chǎn)量均具有直接的正向效應(yīng)。穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的直接貢獻(xiàn)最大，其次是667 m2穗數(shù)，而生育期對(duì)產(chǎn)量的負(fù)向效應(yīng)最大，這與相關(guān)分析和偏相關(guān)分析的結(jié)論是一致的。穗長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)量的直接作用為弱的負(fù)向效應(yīng)，主要被株高、生育期等的間接正效應(yīng)加強(qiáng)。由間接通徑系數(shù)可以看出，各農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量的間接作用大小和程度也不盡相同，其中株高通過(guò)生育期對(duì)產(chǎn)量的正向間接作用最大，其次為千粒重通過(guò)株高對(duì)產(chǎn)量的間接作用，而生育期通過(guò)株高對(duì)產(chǎn)量的間接負(fù)向作用最大，其它性狀間的間接作用均相對(duì)較弱。由此可知小麥各主要農(nóng)藝性狀間存在相互制約、相互影響的關(guān)系。因此在商洛小麥高產(chǎn)育種和高產(chǎn)栽培的過(guò)程中，要協(xié)調(diào)好產(chǎn)量三要素與其它農(nóng)藝性狀之間的關(guān)系，要選育和種植偏早熟、穗粒數(shù)和667 m2穗數(shù)較多、千粒重和株高適宜且綜合表現(xiàn)優(yōu)良的品種。

表4 各主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的通徑分析

3 討 論

小麥的產(chǎn)量由667m2穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重三因素構(gòu)成，同時(shí)受其它多個(gè)性狀的制約和影響。研究通過(guò)對(duì)株高、生育期、基本苗、穗長(zhǎng)、667m2穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等7個(gè)與產(chǎn)量相關(guān)的主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)、偏相關(guān)和通徑分析，發(fā)現(xiàn)各個(gè)主要農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量之間的關(guān)系密切。相關(guān)分析、偏相關(guān)分析和通徑分析結(jié)果一致表明穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的正向作用最大，是決定小麥產(chǎn)量的主要因素，這與佟漢文等[9]對(duì)小麥新品種主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性研究基本一致。其次為667 m2穗數(shù)，而千粒重與產(chǎn)量的相關(guān)程度較弱。株高對(duì)產(chǎn)量的直接作用也較大，但應(yīng)協(xié)調(diào)好株高與倒伏的關(guān)系。穗長(zhǎng)與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)較大，但穗長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)量的直接作用卻為弱的負(fù)效應(yīng)，其主要通過(guò)其它形狀的間接作用影響產(chǎn)量。基本苗與產(chǎn)量之間呈正相關(guān)，且相關(guān)程度較弱。生育期對(duì)產(chǎn)量的直接負(fù)作用最大，表明生育期越短反而更容易獲得高產(chǎn)，這與樊明等[10]的研究結(jié)果相吻合。同時(shí)，各性狀間彼此相互影響，相互制約，某一性狀對(duì)產(chǎn)量的增強(qiáng)，往往伴隨著另一性狀對(duì)產(chǎn)量的增強(qiáng)或削弱。

商洛地處秦嶺南麓，主要以山地為主，立地條件差，農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平低，小麥的單產(chǎn)一直沒(méi)有較大突破，加上小麥的經(jīng)濟(jì)效益較低，種植成本較大，導(dǎo)致商洛小麥的播種面積連年下滑[1]。因此要確保商洛地區(qū)的糧食安全，高產(chǎn)應(yīng)是小麥育種的主要目標(biāo)。筆者研究認(rèn)為在小麥高產(chǎn)育種和栽培時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮和選擇穗粒數(shù)多的品種，其次考慮667m2穗數(shù)。因此在商洛小麥生產(chǎn)實(shí)際和品種選育的過(guò)程中，應(yīng)以提高穗粒數(shù)和667m2穗數(shù)為主，穩(wěn)定千粒重，選擇偏早熟、株高和穗長(zhǎng)適宜的品種，同時(shí)充分協(xié)調(diào)好各個(gè)農(nóng)藝性狀之間的關(guān)系，這樣才能有效提高商洛地區(qū)小麥的產(chǎn)量，促進(jìn)小麥的播種面積和產(chǎn)量快速提升。