河南省小麥品種主要農(nóng)藝性狀的演變規(guī)律

朱保磊,李 杰,馬漢云,石守設(shè),陳 宏,許娜麗,鄒 俊,王 珂,劉守堯

(信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,河南信陽 464000)

小麥?zhǔn)呛幽鲜∽钪匾募Z食作物之一,其總產(chǎn)量約占全國的1/4,同時也是我國最大的小麥商品糧主產(chǎn)區(qū),保證該區(qū)域內(nèi)小麥產(chǎn)量的穩(wěn)定對我國的糧食安全起著至關(guān)重要的作用。前人研究表明,小麥農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量之間存在緊密的聯(lián)系[1-2]。因此,國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于小麥性狀演變規(guī)律的研究較多[3-4]。從研究結(jié)果來看,多數(shù)性狀的演變規(guī)律在各麥區(qū)具有一致性,而有些重要農(nóng)藝性狀的變化在各麥區(qū)之間具有一定差異[5-8]。馮麗云等[9]研究了1996—2017年山西省中部旱地小麥品種農(nóng)藝性狀的演變規(guī)律,發(fā)現(xiàn)有效穗數(shù)和穗粒數(shù)對產(chǎn)量的直接作用較大,而千粒重對產(chǎn)量的直接作用較小。雷振生等[10]研究了20世紀(jì)80年代河南省推廣種植面積較大的小麥品種農(nóng)藝性狀的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)在注重產(chǎn)量三要素的同時應(yīng)該加強(qiáng)對小麥合理株型及生理指標(biāo)的重視。郭瑞等[11 ]研究了1981—2012年參加生產(chǎn)試驗的小麥品種(系)的農(nóng)藝性狀演變規(guī)律,得出半冬性品種選育上應(yīng)保持當(dāng)前穗數(shù),注重提高千粒質(zhì)量,增加穗粒數(shù)以提高單穗產(chǎn)量;春性品種選育應(yīng)以增加穗數(shù)為主,協(xié)同提高穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量。鑒于此,筆者分析了1980年以來在河南省審定和大面積推廣的小麥品種的農(nóng)藝性狀變化規(guī)律,旨在為本地區(qū)小麥育種提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料供試材料來源于1980—2020年審定的在河南省主推的155份小麥品種,主要包括百農(nóng)3217、豫麥2號、豫麥18、內(nèi)鄉(xiāng)184、周麥13、鄭麥9023、偃展4110、矮抗58、豫農(nóng)186等。

1.2 試驗方法試驗材料于2020—2021年度分別種植于河南省鄭州市河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)、信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗基地和商丘市農(nóng)林科學(xué)院試驗基地。采用隨機(jī)區(qū)組試驗設(shè)計,每份材料種植4行,行長1.5 m,行距23.0 cm,基本苗按225萬/hm2,2次重復(fù)。田間管理同當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

在小麥灌漿期對旗葉長、旗葉寬和旗葉面積進(jìn)行田間測量,株高、穗下節(jié)長、脖長穗長、穗粒數(shù)、千粒重、單穗重和產(chǎn)量等性狀于小麥植株收獲后在室內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和測量。

1.3 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析采用Microsoft Excel 2010對各農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行描述統(tǒng)計和分析;采用SPSS(IBM SPSS statistics 22)進(jìn)行相關(guān)性分析和方差分析后的多重比較,多重比較采用LSD法。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試材料農(nóng)藝性狀的統(tǒng)計分析供試材料的農(nóng)藝性狀指標(biāo)分析結(jié)果見表1。由表1可知,在株型性狀上,所有材料的株高變化范圍為59.35～96.87 cm,平均值為73.03 cm,變異系數(shù)較小,為8.29%;穗下節(jié)長的變化范圍為14.51～32.40 cm,平均長度為23.10 cm,變異系數(shù)為13.83%;脖長的變化范圍在2.36～16.58 cm,其中豐德存麥5號的脖長最短(2.36 cm),洛旱3號的脖長最長(16.59 cm),整體材料的脖長變異系數(shù)較大,為35.25%。旗葉作為農(nóng)藝性狀的重要組成部分,其性狀直接影響著光合作用。從分析結(jié)果來看,旗葉長、旗葉寬和旗葉面積的變異系數(shù)均較小,分別為11.55%、9.30%和15.47%,整體材料的旗葉長度的變化范圍為11.35～21.45 cm,旗葉寬度為1.52～2.45 cm,旗葉面積的變化范圍為19.86～46.89 cm2;試驗材料的穗長平均為9.97 cm,變化范圍為7.22～12.78 cm,變異系數(shù)為9.13%;所有材料的平均穗粒數(shù)為37.64個,蘭考198的穗粒數(shù)最多,為55.40個,小偃81的穗粒數(shù)最少,為28.60個;整體試驗材料的千粒重變化范圍為30.37～54.44 g,平均值為44.24 g,變異系數(shù)為10.43%,其中42.00 g以上材料的占比高達(dá)70.33%;單穗重的變化范圍為0.90～4.37 g,平均重量為2.10 g,變異系數(shù)為20.17%;供試材料的產(chǎn)量變化范圍為3 481.65～10 094.25 kg/hm2,平均產(chǎn)量為7 463.63 kg/hm2,變異系數(shù)為14.85%,其中產(chǎn)量在6 000.00 kg/hm2以上的比例為90.32%,產(chǎn)量在7 500.00 kg/hm2以上的比例為49.68%。

表1 不同供試材料的農(nóng)藝性狀比較

2.2 河南省小麥品種株型各性狀變化趨勢分析為了研究河南省不同年代所育成小麥品種的株型各性狀的變化規(guī)律,將供試材料劃分為5類,分別為1980—1999年間審定(14個)、2000—2004年審定(25個)、2005—2009年間審定(42個)、2010—2014年審定(40個)和2015—2019年審定(34個)。通過對不同育成階段的株型性狀進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)(表2),1980—1999年間育成的品種株高高于之后各階段育成的品種,其中2010—2014年間審定的品種株高最低,為71.70 cm;在穗下節(jié)長上1980—1999年審定的品種穗下節(jié)顯著長于2005—2009、2010—2014、2015—2019年,而2010—2014年間的品種穗下節(jié)長度最短。脖長長度則隨著審定年限的推移而逐漸縮短,2015—2019年審定的品種脖長最短,為7.27 cm;分析發(fā)現(xiàn),旗葉長隨著小麥品種育成年代的推遲在變短,2015—2019年間審定品種的旗葉長度比1980—1999年選育的品種顯著縮短;而與旗葉長變化規(guī)律相反的是,近年來選育的小麥品種的旗葉寬卻呈先升高再降低最后再升高的趨勢,尤其是2015—2019年審定品種旗葉平均寬比1980—1999年審定品種寬0.35 cm;通過對各階段審定品種的旗葉面積進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn),旗葉面積隨著品種審定年代的推移呈變大趨勢,2015—2019年間審定的品種的旗葉面積最大,為33.13 cm2,且顯著高于1980—1999年審定的品種;穗長和穗粒數(shù)的變化趨勢均隨著審定年限的推移先升高后降低然后再升高,但各階段之間差異不顯著。

表2 不同時期育成品種的株型比較

2.3 河南省小麥產(chǎn)量性狀的變化規(guī)律分析對不同階段育成品種的產(chǎn)量性狀進(jìn)行統(tǒng)計分析,結(jié)果見表3。由表3可知,千粒重隨著品種育成年限的滯后而逐漸增加。尤其是2015—2019年審定品種的平均千粒重顯著高于1980—1999、2000—2004、2005—2009年審定的品種;單穗重的變化趨勢隨著審定時間的延遲而逐漸增大,2015—2019年審定品種的單穗重量顯著高于1980—1999年審定的品種,2000年之后各階段育成品種之間無顯著差異。小麥產(chǎn)量隨著審定年份的推移呈逐漸增大趨勢。2015—2019年審定的小麥品種產(chǎn)量顯著高于2000—2004和1980—1999年審定的品種。值得一提的是,整體上河南省主推小麥品種的產(chǎn)量水平呈逐漸增加趨勢。其中,2015—2019年育成品種的平均產(chǎn)量比1980—1999年增加了1 677.75 kg/hm2,說明在河南省,產(chǎn)量始終是衡量一個品種審定通過和大面積推廣種植的重要因素。

表3 不同時期育成品種產(chǎn)量性狀的比較

2.4 各主要性狀間相關(guān)性分析從表4可以看出,旗葉面積與旗葉長、旗葉寬之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)分別為0.807和0.683;千粒重與單穗重、產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)分別為0.325和0.406,但與脖長(-0.206)和穗下節(jié)長(-0.171)呈顯著負(fù)相關(guān);株高與穗下節(jié)長和脖長呈極顯著正相關(guān),但與產(chǎn)量表現(xiàn)為極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為-0.386;產(chǎn)量與旗葉長、穗下節(jié)長和脖長均表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)關(guān)系;而穗下節(jié)長與脖長呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)達(dá)0.863。

表4 不同性狀間的相關(guān)性分析

3 結(jié)論與討論

前人研究表明[12],目前河南小麥株高普遍在80 cm左右,已接近小麥最適株高的下限,如果再降低株高,會導(dǎo)致小麥冠層低且莖稈部位間隙小而郁閉,而且株高過矮會導(dǎo)致小麥生物量合成減少,不利于產(chǎn)量潛力的發(fā)揮。楊洪強(qiáng)等[13]研究了1982—2010年河南省旱地小麥主要農(nóng)藝性狀的演變規(guī)律,發(fā)現(xiàn)隨著品種育成年份的推進(jìn),小麥株高逐漸降低,產(chǎn)量、穗粒數(shù)和千粒重逐漸提高,穗粒數(shù)、千粒重與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān),這與該研究的結(jié)論一致。許世蛟等[14]研究了江蘇省小麥品種資源的農(nóng)藝性狀演變規(guī)律,結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著小麥品種育成年代的推遲,產(chǎn)量逐漸增加,而株高顯著降低,千粒重顯著增加。張俊靈等[15]研究了北部冬麥區(qū)旱地小麥品種的演變規(guī)律,發(fā)現(xiàn)小麥主要農(nóng)藝性狀演變的總趨勢是有效穗數(shù)和千粒重增加,這與該研究結(jié)論相一致;但該研究還發(fā)現(xiàn),隨著育成品種的年代推遲,穗粒數(shù)略有減少,這與該研究結(jié)論有所不同,原因有2個方面:該研究的材料大部分來自高水肥地區(qū);2個區(qū)域的環(huán)境變化趨勢不同造成了個別農(nóng)藝性狀演變方向有差異。李潤芳等[16]通過研究山東省近60年來主推小麥品種主要農(nóng)藝性狀的演變規(guī)律同樣發(fā)現(xiàn)了與該研究結(jié)果相一致的結(jié)論,即隨著年代的推移,審定品種株高呈顯著降低趨勢,千粒重呈增加趨勢。該研究結(jié)果顯示,在今后的河南省小麥新品種選育過程中,應(yīng)盡量注重各農(nóng)藝性狀之間的平衡關(guān)系,塑造小麥合理株型,注意產(chǎn)量要素之間的協(xié)調(diào)搭配,進(jìn)一步提高本地區(qū)小麥的產(chǎn)量潛力。