北部冬麥區旱地小麥品種（系）農藝性狀綜合分析

孫軍偉，張 珂，張俊靈，王吉寧，楊子光

（1.洛陽農林科學院，河南 洛陽 471023；2.山西農業大學谷子研究所，山西 長治 046000；3.彭陽縣種子管理站，寧夏 彭陽 7565600）

在中國北方大部分小麥產區，干旱缺水是制約產量的主要因素，小麥全生育期都可能受到干旱脅迫。北部冬麥區旱地主要分布在山西省、甘肅省、寧夏回族自治區，小麥是該地區傳統作物，這些地區多丘陵旱地，凍害、干旱、病蟲害經常發生，導致小麥產量年際間變化較大，干旱是主要影響因子［1，2］。提高該地區旱地小麥產量，是保障該地區口糧安全的有效途徑。應用抗旱高產小麥新品種是實現小麥高產穩產的重要方法，而科學分析旱地小麥區試品系農藝性狀，對確定旱地小麥今后的育種方向、保障小麥安全生產具有重要意義。關于小麥農藝性狀研究已有不少報道［3-8］，但北部冬麥區旱地小麥農藝性狀之間的關系研究還比較少，尤其是農藝性狀的綜合分析［9，10］。楊洪強［11］研究了旱地小麥產量與其構成因素間的相關程度及通徑關系；楊芳等［12］研究了旱地小麥穗粒數、千粒重、株高等11 個農藝性狀之間的相關性。本研究對2011—2020 年北部冬麥區旱地小麥區試85 個品種（系）的12 個農藝性狀進行綜合分析，研究該地區旱地小麥產量與農藝性狀的關系，探討進一步提高旱地小麥產量的途徑，以期為該地區旱地小麥品種選育提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為2011—2020 年北部冬麥區旱地小麥區試共計85 個小麥品種（系）。數據來源于2011—2020 年國家冬小麥品種區域試驗匯總報告。

1.2 試驗方法

北部冬麥區旱地小麥區試分布在山西省、甘肅省、寧夏回族自治區，共12 個試驗點。其中，山西省4 個試驗點，甘肅省5 個試驗點，寧夏回族自治區3 個試驗點。各試驗點地勢平坦，肥力均勻一致。試驗隨機區組排列，3次重復，小區面積12～15 m2，對照品種為長6878。

1.3 指標調查

基本苗數：3 葉期前在小區內選取2～3 個1 m 長樣段，調查其苗數。最高莖蘗數：拔節前分蘗數達到高峰時調查，在原樣點調查，方法與基本苗數的相同。

有效穗數：小麥成熟前調查有效穗數，在原樣點調查，方法與要求同基本苗數。每穗粒數：在進行記載的2～3 個重復，每小區邊行除外隨機選取50 穗混合脫粒，數其總粒數，求得每穗平均粒數。千粒重：做2 次，每次隨機取1 000 粒種子稱重，取其平均值。全生育期：播種至成熟的天數。產量：當小麥達到蠟熟期及時整區收獲，晾曬風干后稱量計產。品質指標：從指定的試驗點抽取樣本，送至農業農村部谷物品質監督檢驗測試中心測定。

1.4 數據統計分析

數據處理采用Excel 2010 和SPSS 17.0 軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 2011—2020 年旱地小麥品種（系）農藝性狀的統計分析

85 個旱地小麥品種（系）12 個農藝性狀的變異系數范圍為1.01%～28.52%（表1），變異系數按從大到小依次為穩定時間（X12）、產量（X1）、株高（X3）、有效穗數（X6）、濕面筋含量（X11）、每穗粒數（X7）、最高莖蘗數（X5）、蛋白質含量（X10）、千粒重（X8）、基本苗數（X4）、全生育期（X2）、容重（X9）。容重與全生育期變異系數較小，特別是容重，變異系數僅為1.01%。穩定時間變異系數最大，為28.52%，表明在穩定時間方面遺傳變異較大，而產量構成三要素的變異系數從大到小依次為有效穗數、每穗粒數、千粒重。

表1 北部冬麥區旱地小麥品種（系）主要農藝性狀統計分析

2.2 不同年份小麥品種（系）農藝性狀的顯著性分析

對北部冬麥區不同年份小麥品種（系）12 個農藝性狀進行方差分析（表2），結果表明，在產量、有效穗數、每穗粒數和千粒重、全生育期、株高、最高莖蘗數、容重、蛋白質方面，不同年份間大部分差異達顯著或極顯著水平，而穩定時間表現為多數年份差異不顯著。從產量指標來看，年度間產量并沒有遞增趨勢，且差異較大，說明旱地小麥區試產量受各試驗點的氣候影響較大，對旱地小麥而言，降水是主要影響因子。

表2 北部冬麥區旱地不同年份小麥品種（系）農藝性狀的顯著性分析

由表3 可知，北部冬麥區旱地小麥品種（系）農藝性狀中，產量與株高、每穗粒數呈極顯著正相關，與有效穗數呈顯著正相關，與基本苗數、千粒重呈正相關，但相關系數較小。產量三要素中，有效穗數與千粒重呈負相關，與每穗粒數呈正相關。每穗粒數與千粒重呈正相關，但相關系數很小。這說明北部冬麥區旱地小麥品種產量的增加主要是有效穗數與每穗粒數增加的結果。產量與品質指標相關分析表明，穩定時間與產量呈正相關，其他性狀與產量呈極顯著負相關或不顯著負相關，說明產量增加，品質并沒有相應地提高。

表3 北部冬麥區旱地小麥品種（系）農藝性狀的相關分析

2.3 小麥品種農藝性狀的主成分分析

對85 個旱地小麥品種（系）農藝性狀進行主成分分析，按照特征值大于1 的原則提取4 個主成分（表4）。其中，第1 主成分的貢獻率超過40.000%，說明其對總的遺傳貢獻率最大。在其特征向量中，第1 主成分數值（正值）較大的農藝性狀主要有產量、株高、有效穗數，主要反映產量，歸納為產量因子；負值絕對值最大的是蛋白質含量和濕面筋含量。第2 主成分對應的特征向量中，最大的是全生育期，歸納為生長因子；負值絕對值較大的是每穗粒數和千粒重，說明全生育期延長不利于千粒重的增加。第3 主成分對應的特征向量中最大的是蛋白質含量，可綜合為蛋白因子；負值絕對值最大的是千粒重，說明適當降低千粒重有利于小麥蛋白質含量的提高，這與相關性分析結果中千粒重與蛋白質含量呈負相關保持一致。第4 主成分對應的特征向量中最大的是穩定時間，可歸納為穩定因子；負值絕對值最大的農藝性狀是株高和濕面筋含量。研究結果表明，不同主成分包含性狀差異較大，但仍具有一定的相關性。

表4 4 個主成分的特征向量

3 討論

本研究結果表明，85 個旱地小麥品種（系）12 個農藝性狀變異系數差異較大，變異系數較大的農藝性狀為產量、株高、有效穗數等，產量三要素中變異系數大小依次為有效穗數、每穗粒數、千粒重，說明不同時期育成品種的遺傳多樣性較豐富，同時也說明旱地小麥產量及主要性狀受氣候變化影響較大。這與劉新月等［13］、張俊靈等［14］的研究結果一致，與趙倩等［15］、任文斌等［16］的研究結果不同。這主要是由于參試品種、土壤條件、氣候條件及地域的差異對小麥農藝性狀的影響存在一定的差異。產量變異系數較大，是因為它受氣候條件影響最大。品質性狀中，變異系數最大的是穩定時間，最小的是容重，這與趙鵬濤等［17］、李楠楠等［18］對小麥品質相關農藝性狀的研究結果基本一致。

參試小麥品種（系）產量與各農藝性狀的相關分析表明，產量與株高、每穗粒數呈極顯著正相關，與有效穗數呈顯著正相關，與基本苗數、千粒重呈正相關，與全生育期和最高莖蘗數呈不顯著負相關，這與宋志偉等［19］的研究結果基本一致。主成分分析表明，第1 主成分反映產量的因子中，株高、有效穗數、每穗粒數數值較大，且均為正值。10 年來的實踐表明，有效穗數多、株高較高、每穗粒數較多的品種（系）在區試中容易獲得高產。參試小麥品種（系）產量與各品質性狀的相關分析表明，產量與穩定時間呈正相關、與容重呈負相關，與蛋白質含量、濕面筋含量呈極顯著負相關，說明隨著品種產量的增加，品種的品質并未同步提高。這與李楠楠等［18］對黃淮冬麥區北片的研究結果相似。

4 小結

在北部冬麥區旱地小麥選育過程中，應選擇株高較高、有效穗數和每穗粒數多的小麥品種（系）作為基本目標和突破口。2011—2020 年旱地小麥區試結果表明，株高、有效穗數、每穗粒數、千粒重等是影響旱地小麥產量的主要因素，為確定合理的育種目標提供了科學依據。北部冬麥區旱地小麥生育期氣候干旱的特點決定了選擇多穗型品種是獲得穩產的前提條件，而株高較高的品種在極端干旱年份能保證一定的產量，但株高增加的同時勢必增大倒伏的風險，尤其在豐水年份［20，21］。因此，選擇株高較高品種的同時，還應注重品種的抗倒性。每穗粒數也是影響小麥產量的關鍵因素，在旱地小麥選育過程中，應選擇抗倒春寒能力強、每穗粒數多、結實性好的品種，以避免每穗粒數減少對產量的影響。