隴東旱塬區小麥主要農藝性狀與產量的相關性分析

劉眾　鄭琪　李杰　劉愈之　丁志遠

關鍵詞：隴東旱塬區；小麥；產量構成；農藝性狀；相關性分析

中圖分類號：S512.1 文獻標志碼：A 文章編號：2097-2172（2023）07-0615-06

小麥是甘肅省第二大糧食作物，種植面積在80.0萬hm²左右，其中70%的小麥在旱地種植。隴東地區屬于半干旱半濕潤氣候的過渡區，冬小麥是該區的主要糧食作物之一，常年種植面積26.7萬hm²左右，占全省小麥種植面積的1/3，自古以來就有“隴東糧倉”之稱。在小麥全生育期內隴東地區發生干旱的概率達到30%，且降水量逐年遞減，干旱已成為該區作物生產的主要限制因子。研究表明，在小麥全生育期內一旦受到干旱脅迫，極易影響小麥生長、導致產量下降。

目前，就區域性在小麥產量構成因素對產量的影響已有大量研究，在對滇南地區旱地小麥品種、安徽省小麥區試品種和四川省小麥區試品種的農藝性狀與產量構成因素的研究表明，穗粒數對產量的貢獻高于千粒重和單位面積穗數。山西南部旱地小麥區試品種和黃淮冬麥區北片水地組區試小麥品種的產量構成因素的分析結果表明，千粒重對小麥產量的影響最大。而山東省小麥高產區試品種和黃淮冬麥區旱地小麥區試品種的產量性狀分析結果表明，單位面積穗數對產量的貢獻最大。以上研究可知，在不同區域中，產量構成三因素對產量的貢獻不同。我們利用2010—2022年平涼市農業科學院旱地小麥育種示范園參試小麥品種（系）的產量與主要農藝性狀數據，通過統計分析、相關性分析和通徑分析等方法，以明確隴東旱塬區小麥的產量構成與主要農藝性狀間的關系，依此來指導未來隴東旱塬區小麥育種目標，旨在選育出適合當地種植的優良抗逆品種，為保障甘肅省糧食安全奠定基礎。

1材料與方法

利用平涼市農業科學院旱地小麥育種示范園2010—2022年159個小麥示范品種（系）的產量和農藝性狀數據資料，采用Excel 2019及SPSS 2022軟件對歷年數據進行統計分析。多元回歸采用逐步分析法，以產量（Y）為因變量，以有效穗數（X₁）、穗粒數（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結果與分析

2.1主要農藝性狀及產量的變異分析

變異系數是衡量性狀對環境的適應性和遺傳穩定性的綜合指標，各性狀描述性統計和變異系數等參數分析結果如表1所示。結果表明，近12年的小麥產量和主要農藝性狀都有不同程度的變異，其中產量的變異程度最大，變異系數達到20.54%，變幅為2831.25～6 388.43kg/hm²。全生育期的變異程度最小，變異系數為1.81%，變幅為260.18～281.00d。6個農藝性狀與產量的平均變異系數從大到小依次為產量、有效穗數、春分蘗、千粒重、株高、穗粒數、全生育期。有效穗數、春分蘗變異較大，變異系數分別為18.35%、18.17%，其中有效穗數變幅為248.11萬～543.56萬穗／hm²，春分蘗變幅876.75萬～1580.10萬莖／hm²。千粒重、株高均為中等變異，變異系數分別為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。穗粒數的變異系數為9.66%，變幅為33.3～45.10粒。由于產量、有效穗數、春分蘗具有較大的變異系數，表明產量、有效穗數和春分蘗在隴東地區具有較高的遺傳多樣性，年度間變化較大；而千粒重、穗粒數、株高的變異程度相對較小，但還是存在一定程度的變異，全生育期的變異程度最小。可以作為對供試材料在育種過程中進行定向選擇的依據，篩選出產量較高且穩產性好的材料。

2.2主要農藝性狀的相關性

2.2.1主要農藝性狀及產量間的相關性 從表2可以看出，6個農藝性狀與產量之間均未達到極顯著水平，只有株高、有效穗數與產量均呈顯著正相關，相關系數分別為0.675、0.582，其他性狀與產量均未達到顯著正相關，但都呈正相關，6個主要農藝性狀與產量的相關性從大到小依次為株高、有效穗數、穗粒數、春分蘗、千粒重、全生育期。另外有效穗數與株高呈極顯著正相關，相關系數為0.804；有效穗數與春分蘗呈顯著正相關，相關系數為0.674，其他各性狀間均未達到顯著相關水平。

2.2.2主要農藝性狀及產量間的偏相關性分析 從表3可以看出，6個主要農藝性狀與產量之間均未達到顯著相關水平，其中穗粒數、千粒重、有效穗數與產量之間偏相關性最強，偏相關系數依次分別為0.713、0.667、0.478；全生育期與產量呈負相關，偏相關系數為-0.317。與產量的偏相關性從大到小依次為穗粒數、千粒重、有效穗數、春分蘗、株高、全生育期。6個主要農藝性狀之間也均未達到顯著相關水平，其中，有效穗數與株高之間正相關效應最大，偏相關系數為0.751；有效穗數與千粒重之間負相關效應最大，偏相關系數為-0.717；產量構成三要素之間都呈負相關效應而不顯著，這與前人研究結果有所不同，但因為隴東地區屬于半干旱半濕潤氣候的過渡區，且年降水量有逐年降低的趨勢，而河南、河北等地屬于濕潤半濕潤季風氣候，與南方地區更是有顯著的氣候差異，因此隴東地區的小麥品種產量與各個性狀之間相關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境影響太大所致。

2.3產量構成三要素與產量的通徑分析

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

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

根據得到最優多元回歸方程的標準回歸系數及產量三因素之間的相關系數進行整理，對產量三要素與產量之間進行通徑分析。由表4直接通徑系數可知，產量三因素對產量的直接通徑作用均為正值，對產量的提高均為正效應，且有效穗數（X₁）對產量的直接作用最大，直接通徑系數大小依次為有效穗數（X₁）（0.820）、穗粒數（X₂）（0.521）、千粒重（X₃）（0.406）；千粒重（X3）對產量的直接作用最小，同時也通過有效穗數對產量起到間接作用。由間接通徑系數可知，只有穗粒數（X2）通過千粒重（X₃）對產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程對產量的作用均為負值，其中穗粒數（X₂）通過影響有效穗數（X₁）對產量的間接作用大小為－0.117，千粒重（X₃）通過影響有效穗數（X₁）、穗粒數（X2）對產量的間接作大小分別為－0.331、－0.108，有效穗數（X₁）通過影響穗粒數（X2）和千粒重（X₃）對產量的間接作用大小分別為－0.075、－0.164。有效穗數（X₁）、穗粒數（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，千粒重（X₃）對產量的影響最大。

3結論與討論

小麥是我國的主要糧食作物之一，不同生態地區的小麥產量構成及各農藝性狀對產量的影響不同，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量的主要因素。

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

從相關性分析來看，本研究中小麥產量與有效穗數和株高呈顯著正相關，這表明有效穗數和株高與產量之間具有顯著的相互作用關系，同時有效穗數與株高呈極顯著正相關，與春分蘗呈顯著正相關。而偏相關分析發現，產量與各個性狀均未達到顯著相關水平，產量三要素（有效穗數、穗千粒、重粒數）之間的偏相關系數較高，這與前人研究基本相同，但因為隴東地區屬于半干旱半濕潤氣候的過渡區，且年降水量有逐年降低的趨勢，而河南、河北等地屬于濕潤半濕潤季風氣候，與南方地區更是有顯著的氣候差異，因此隴東地區的小麥品種產量與各個性狀之間相關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收獲指數和生產潛力，在保證抗倒伏能力的同時，適宜的增大小麥群體數量和株高來到達較大的生物量，以獲取更強的光合能力，進而可以導致產量的提升。因此，在后續小麥品種選育工作中，在隴東旱塬區選擇群體結構好，株高較高且抗倒性強的小麥品系是獲得高產的基礎。

通徑分析能夠更準確地反映出作物各產量構成因素對產量的作用和影響。從通徑分析結果來看，小麥產量三要素對產量貢獻的大小依次為有效穗數（0.820）、穗粒數（0.521）、千粒重（0.406），這和產量三要素（有效穗數、穗粒數、千粒重）與產量的相關性結果一致且均為正效應，表明有效穗數是對隴東旱塬區小麥產量影響最大的因素，其次為穗粒數和千粒重，該結果也與前人的研究結論一致。穗粒數、千粒重對產量的提高作用同樣關鍵，本研究中產量構成三要素與產量均呈正相關關系，但只有有效穗數與產量具有顯著性，同時在其他研究中存在千粒重與產量的相關性不顯著的結果，這可能是由于受環境條件影響所致。這些結果表明，有效穗數、穗粒數、千粒重的增加都會導致產量的增加，其中以有效穗數對產量的影響最大。

綜上所述，本研究結果支持前人的研究結論，同時也反映出特定地域內小麥產量構成因素和主要性狀之間特殊的相互關系。主要原因可能是由于甘肅隴東地區受環境影響較大、年際間氣候條件不同所致，雖然產量三要素有效穗數、穗粒數、千粒重之間相互制約，但從整體分析結果來看還是有跡可循。因此通過本研究可為后續育種工作提供參考，為甘肅隴東地區小麥實現高產奠定基礎。

本研究結果表明，在甘肅隴東旱塬區，小麥的產量、有效穗數和春分蘗均具有較高的遺傳多樣性，同時有效穗數對產量的影響最大，其次為穗粒數和千粒重，可見有效穗數是保證獲得高產的前提。由于有效穗數與株高、春分蘗均具有顯著的相關性，因此在后續小麥育種實踐中應選擇有效穗數高的材料，同時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種植的高產小麥品種。