2013—2021年河北省審定小麥品種產量及農藝性狀分析

董策，李炎艷，張希太，藺桂芬，路其祥，王騰蛟，韓雅利，裴艷婷，肖磊

（1．鄲市農業科學院，河北 邯鄲 056001；2．德州市農業科學研究院，山東 德州 253000）

小麥是我國的主要糧食作物，也是重要的戰略性物資。在人口基數大、耕地面積相對少的基本國情下，提高小麥單產是增加糧食總產的有效途徑。建國初期，我國小麥單產為525 kg/hm2左右，到21世紀20年代，單產提高到8 000 kg/hm2，產量增加約15倍，選育和推廣優良品種的作用占主導地位［1］。

分析品種產量與農藝性狀的關系對促進小麥育種和遺傳改良均具有重要現實意義，近年來，國內外有關這方面的研究已有許多報道。郭鳳芝等［2］分析山東省審定的83個高產小麥品種主要農藝性狀后認為，小麥品種產量的提高必須通過三要素協調發展、綜合改善來實現。蔣進等［3］研究認為，穗粒數的增加是四川省小麥品種產量進一步提高的關鍵因素。宋健民等［4］研究山東省1999—2010年間審定小麥品種農藝性狀的演變規律后認為，提高成穗率、增加單位面積穗數可能是產量潛力提高的主攻方向。黃興蛟等［5］分析山東省小麥高產區試參試品種的產量和農藝性狀后指出，今后山東省小麥產量遺傳改良的重點是在保障穗數的基礎上，提高穗粒數和粒重。陳貴菊等［6］利用相關和通徑分析研究黃淮冬麥區北片水地組區試品種產量及主要農藝性狀后認為，選育生育期適當縮短、灌漿速率快的小麥品種能較好地應對氣候變化。王漢霞等［7］運用相關分析、偏相關分析和通徑分析等方法研究北京市小麥品種產量及農藝性狀關系后指出，小麥產量的提高應在保證單位面積穗數的基礎上增加穂粒數，提高千粒重。

河北是我國的產麥大省，是黃淮北部小麥的主產區，常年種植面積穩定在233．3萬hm2左右，年產量超過140億kg，約占全國播種面積和總產量的1/10，僅次于河南和山東兩省，居第3位［8］。河北省育成或審定的小麥品種不僅在該區域生產上占主導地位，同時作為重要親本材料在全國被廣泛應用，而有關這些小麥品種產量和農藝性狀關系的研究，尤其是利用多種分析方法綜合進行研究還少見報道。因此，本文以2013—2021年河北省審定的水地組小麥品種為對象，運用相關、偏相關、通徑和回歸分析方法研究小麥品種產量與其農藝性狀間的關系，以期為小麥品種改良及其生產上的推廣應用提供借鑒。

1 材料與方法

1．1 分析對象及其數據來源

分析對象為2013—2021年河北省農作物品種審定委員會審定的46個冬小麥品種，2013—2016年對照品種為石4185，2017年之后對照品種更換為衡4399。河北省小麥種植面積主要分布在冀中南區域，且冀中南水地組試驗以篩選高產品種為目標，因此本研究選取冀中南水地組審定品種為對象。這46個審定品種的相關信息來源于河北省種子管理總站，各品種產量、主要農藝性狀等相關數據為參加河北省小麥新品種（系）區域試驗的平均值。

1．2 數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 13．0軟件進行數據處理、作圖和統計分析。

2 結果與分析

2．1 產量、農藝性狀表現及其演變分析

由表1可以看出，2013—2021年河北省審定小麥品種產量及農藝性狀的變異系數較小，均小于7%，其中產量的變異系數最大，為6．71%；產量三要素中，穗數的變異系數（6．24%）最大，千粒重的變異系數（5．24%）次之，穗粒數的變異系數（2．70%）最小。說明河北省小麥品種產量三要素相對比較穩定，這決定產量的改良空間較小；也說明，小麥產量遺傳改良正處于緩慢發展期，育種難度進一步增大。

從產量看，近年來河北省審定小麥品種的平均產量已達到8 224．45 kg/hm2。從產量三要素來看，在河北省氣候和生態條件下，近年來育種者的主要目標是選育穗數接近700萬/hm2、穗粒數接近35粒、千粒重40～45 g、株高75 cm左右、生育期240 d左右的小麥品種。

線性擬合結果（圖1）表明，2013—2021年河北省審定小麥品種的平均產量呈逐年上升趨勢，年均增長68．16 kg/hm2，但年際間波動較大，以2017年最高，為9 051．00 kg/hm2，較2013年（最低產量）增產達20．63%，2017年之后產量緩慢下降，可能與2017年對照更換為節水高產品種衡4399有關。產量三要素中，穗數呈上升趨勢，平均每年提高7．30萬/hm2；穗粒數呈下降趨勢，年均減少0．13粒，千粒重變化不大。株高平均每年提高0．45 cm，生育期平均每年縮短1．05 d。這說明此階段河北省小麥產量潛力提高的關鍵因素主要是群體穗數的增加。

表1 2013—2021年河北省審定小麥品種農藝和產量性狀

圖1 2013—2021年河北省審定小麥品種產量及主要農藝性狀的演變

2．2 產量與主要農藝性狀及其相互間的相關性分析

由表2可知，各農藝性狀均與產量呈正相關，其中株高、穗數、千粒重與產量達極顯著相關，大小順序為穗數＞株高＞千粒重。產量三要素中，穗數、穗粒數和千粒重兩兩間均呈負相關，但均未達到顯著水平。株高與穗數呈極顯著正相關。生育期與穗粒數呈極顯著正相關，與千粒重呈顯著正相關。這說明，產量三要素中穗數和千粒重是河北省小麥產量增加的主要因素。所以，育種時應注重選擇多穗型和粒大粒飽滿品種，同時兼顧穗粒數，使產量三要素協調。值得注意的是，株高相對較高的品種穗數較多，千粒重也較高；生育期相對長的品種穗粒數較多，千粒重也較高。

表2 2013—2021年河北省審定小麥品種產量與主要農藝性狀及其相互間的相關性

2．3 產量與主要農藝性狀及其相互間的偏相關分析

偏相關分析結果（表3）表明，產量三要素與產量之間呈極顯著正相關，其中穗數與產量的偏相關程度最高（r＝0．822），千粒重次之（r＝0．739），穗粒數最小（r＝0．703），但穗數、穗粒數和千粒重之間均呈極顯著負相關。這說明，產量三要素間存在相互制約關系。株高、生育期均與產量呈負相關，但均未達到顯著水平。

表3 2013—2021年河北省審定小麥品種產量與主要農藝性狀及其相互間的偏相關

2．4 產量與主要農藝性狀的通徑分析

通徑分析結果（表4）表明，產量三要素中穗數、穗粒數和千粒重對產量均具有直接正向效應，貢獻大小依次為穗數（P2＝0．717）＞千粒重（P4＝0．595）＞穗粒數（P3＝0．524）；株高和生育期對產量均具有直接負效應，其中株高的作用較弱。由間接通徑系數可以看出，各因素對產量的間接作用不盡相同，其中穗數→株高→產量的間接正效應最大，穗粒數→生育期→產量的間接正效應次之，千粒重→生育期→產量的間接正效應排第3位；株高通過穗數、穗粒數和千粒重對產量產生負向效應，生育期通過穗粒數和千粒重對產量產生負向效應。因此，河北省小麥育種目標應首先是增加穗數，其次是提高千粒重，再次是穩定穗粒數，同時應考慮選育生育期較短的品種。

表4 2013—2021年河北省審定小麥品種產量與主要農藝性狀的通徑分析

2．5 產量與主要農藝性狀的多元回歸分析

為了進一步明確小麥產量與主要農藝性狀的關系，以5個性狀為自變量（Xi），以單產為因變量（Y）進行多元線性回歸分析，篩選出的最優回歸模型為：Y＝-4989．996-6．836X1+8．754X2+183．738X3+143．596X4-18．172X5（R＝0．902，R2＝0．813，F＝34．877，P＝0．000）。由該模型看出，株高（X1）、穗數（X2）、穗粒數（X3）、千粒重（X4）和生育期（X5）為產量的主要決定因素，決定產量81．30%的變異，因而還有其它因素的影響。

3 討論

3．1 關于河北省審定小麥品種的產量及構成三要素

2013—2021年河北省審定小麥品種的平均產量年均遞增68．16 kg/hm2，均值已達到8 224．45 kg/hm2，但產量及其構成三要素的變異系數均小于7%。由此可見，河北省審定小麥品種的產量三要素相對比較穩定，說明其改良空間較小，也說明小麥產量遺傳改良正處于緩慢發展期，育種難度進一步增大。

趙倩等［9］研究指出，產量三要素對產量的貢獻最大，但三要素間存在負相關趨勢。本研究結果表明，產量三要素與小麥產量均呈正相關，與前人研究結果一致。三要素中穗數與產量的關系最密切，對產量的直接貢獻最大，這與郭鳳芝等［2］的部分結論相同，均認為提高穗數是小麥產量提升的關鍵因素，而本研究結果與陳貴菊［6］、高輝明［10］等的結論不一致，他們認為千粒重在產量中起的作用最大，這可能與研究材料和生態環境條件不同有關。

群體穗數是小麥高產的基礎［6］。冀中南水地組品種屬于高肥水類型，需要足夠的穗數才能實現高產穩產。近年育成小麥品種的群體穗數已達到較高水平，但在高肥力條件下群體過大會造成田間郁蔽、光合產物不足，導致小花分化不好或幼粒退化，最終引起穗粒數減少［11］。本研究中，近年河北省審定小麥品種的群體穗數逐年上升，群體逐年增大，進而影響穗粒數的形成，穗粒數逐年下降，但千粒重變化不大，這與郭風芝等［2］的研究結果一致。由此可見，河北省小麥育成品種的群體穗數已達到極限值，繼續增加穗數勢必會以犧牲穗粒數為代價。今后河北省小麥育種改良的重點應在保障現有群體穗數的基礎上，提高穗粒數，這可以通過選育結實性好的品種來實現［12］。

3．2 關于河北省審定小麥品種的主要農藝性狀

株高雖然不直接影響小麥產量，但在品種選育過程中也應引起足夠重視［6］。劉兆曄等［13］指出，株高并非越低越好，矮稈雖然有利于提高收獲指數并降低倒伏風險，但也會縮小潛在空間，影響產量［14］。傅大雄等［15］研究指出，小麥株高每提高1 cm，單株粒重可增加0．24 g。本研究表明，株高與產量呈極顯著正相關，說明增加株高有利于提高產量。進一步分析發現，株高與穗數、千粒重呈正相關，且與穗數的相關性達極顯著水平，說明提高株高會擴大潛在空間，有利于穗數增加，同時也有助于提高千粒重。本研究中株高呈逐年增加趨勢，這與蔣進［3］、肖磊［16］等的研究結果一致，說明近年來育種者已注意到通過株高來增加穗數和千粒重。但小麥株高受水肥條件影響，因栽培條件而發生改變。本研究偏相關和通徑分析發現，株高對產量產生負效應，說明株高的無限增加也會造成產量降低。綜合分析認為，選育株高75～80 cm的品種有利于實現小麥高產穩產。

一般認為，生育期越長，產量越高［17］。但本研究結果顯示，2013—2021年河北省審定小麥品種的生育期逐年縮短，這與前人研究結果一致［2，4］。偏相關和通徑分析均表明，生育期與產量呈負相關，對產量有負向效應。這可能是由于小麥生育期除受基因型影響外，還受當地氣候條件和播種期早晚的影響。高輝明等［10］研究指出，隨著氣溫逐年升高，小麥生育期逐漸縮短，與本研究結果一致。進一步分析發現，在氣候逐年變暖的大背景下，小麥的播種期推遲，而成熟期又提前，進而造成晚熟品種因發揮不出產量優勢而被淘汰。由此可見，品種選育也要注重氣候和栽培條件變化的影響，選育生育期較短、灌漿速率快的小麥品種，是未來應對氣候變暖的育種方向。

3．3 關于產量與主要農藝性狀的多元回歸分析

回歸分析是將一系列影響因素和結果進行線性擬合，通過篩選最優回歸模型預測一系列影響因素和結果的關聯程度。本研究通過多元線性回歸分析表明，株高、穗數、穗粒數、千粒重和生育期這5個性狀作為產量的主要決定因素，決定產量81．30%的變異。由此可見，產量還受其它因素的影響，如穗長、小穗密度等，而其它因素與產量的關聯及作用程度有待下一步研究。

4 結論

2013—2021年河北省審定小麥品種的平均產量整體水平穩步提高，年均遞增68．16 kg/hm2，平均產量水平已達8 224．45 kg/hm2，產量進一步提升艱難而又緩慢；產量三要素的變化趨勢是穗數逐年增加，穗粒數逐年下降，千粒重變化不大；株高逐年升高，生育期逐年縮短。相關性分析表明，產量三要素與小麥產量均呈正相關，大小順序為：穗數＞千粒重＞穗粒數；株高與產量極顯著正相關，生育期與產量也呈正相關。偏相關分析顯示，產量三要素對產量的作用均為正值，大小順序為：穗數＞千粒重＞穗粒數；株高和生育期對產量的作用均為負值。產量三要素對產量的直接通徑系數均為正值，大小順序為：穗數＞千粒重＞穗粒數；株高和生育期對產量的直接作用為負值，但株高的作用微弱。回歸分析顯示，株高、穗數、穗粒數、千粒重和生育期決定產量81．30%的變異，為產量的主要決定因素。

綜合分析認為，穩定穗數，重點提高穗粒數，促進產量三要素協同發展可能是進一步提高產量潛力的關鍵。針對河北省氣候和栽培管理變化，選育穗數650萬/hm2左右、穗粒數接近35粒、千粒重40～45 g、株高75～80 cm、生育期較短且灌漿速率較快的小麥品種更容易實現高產穩產。