11 個小麥品種產(chǎn)量與主要產(chǎn)量性狀關系的分析

崔天宇，王振國，李 巖，李 默，崔鳳娟，呂靜波，王海澤

（通遼市農(nóng)牧科學研究所，內(nèi)蒙古 通遼 028015）

小麥起源于亞洲，兩河流域是世界上最早種植小麥的地區(qū)。我國是最早種植小麥的國家之一，距今已有上萬年的栽培歷史。小麥是重要糧食作物和經(jīng)濟作物，是世界上三大糧食作物之一。隨著社會的不斷發(fā)展，人口日益增加，土地資源逐漸減少，培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的小麥品種依舊是重要的育種目標，小麥產(chǎn)量的提高，在保障生活需求的同時對糧食安全也起著重要的影響。

我國是“蒸煮食品”消費大國，小麥是我國第二大口糧作物，僅次于水稻，在我國小麥的年消費量達1 億t 以上，是我國城鄉(xiāng)居民的主要糧食產(chǎn)物，其消費量約占全球20%。隨著我國食品加工業(yè)的不斷發(fā)展以及我國人民生活質(zhì)量的日益提高，我國的小麥產(chǎn)需供求缺口也在逐年增大。為此，2017 年的中央一號文件中曾明確提出，要重點發(fā)展小麥產(chǎn)業(yè)，對適宜小麥種植的主產(chǎn)區(qū)提供相應幫扶。

影響小麥生產(chǎn)發(fā)展的主要因素有很多，1)技術因素，即如何繼續(xù)提高單產(chǎn)水平；2)效益因素，即如何穩(wěn)定和提高小麥生產(chǎn)效益，這是影響小麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵因素，其中包括改良品種、提高品質(zhì)。立足我國多元發(fā)展需求，創(chuàng)新品種選育方法。在小麥種植過程中，品種的選擇是提升小麥單產(chǎn)和保障總產(chǎn)值的關鍵因素。因此，通過將小麥生長與產(chǎn)業(yè)發(fā)展密切整合，再采取針對性的措施來有效解決小麥生產(chǎn)的技術問題。通過對小麥優(yōu)良品種的選育、品種的不斷更新、栽培技術的推廣、病蟲害防治能力的提升，實現(xiàn)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的提高。針對不同時期、不同生態(tài)區(qū)影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的制約因素，不斷培育新的品種，更換病蟲害嚴重、產(chǎn)量下降的退化品種，從而保證小麥產(chǎn)量的持續(xù)增長和品質(zhì)的不斷提高。

小麥產(chǎn)量受小麥多種性狀的協(xié)同影響，但不同性狀對產(chǎn)量的影響程度不同。株高、單株穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重等性狀是影響產(chǎn)量的主要因素，株高是反映植株生長情況的重要指標，研究發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)小麥株高與產(chǎn)量呈顯著正相關[1-2]。曾浙榮等[3]通過對冬小麥品種進行研究表明，千粒重是影響產(chǎn)量的重要因素。本試驗對11 個小麥品種的產(chǎn)量及其相關性狀進行差異分析、相關性分析和主成分分析，選取適宜當?shù)赝茝V種植的高產(chǎn)品種，并為小麥高產(chǎn)育種和生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

于2023 年3—7 月進行試驗，試驗地位于錢家店鎮(zhèn)通遼市農(nóng)牧科學研究所試驗田，該地區(qū)海拔203 m，122°37′E，43°43′N，屬溫帶大陸性氣候，試驗區(qū)土地平整、肥力均勻，土質(zhì)為白五花土，前茬作物為黃豆。

1.2 試驗設計

試驗材料由通遼市農(nóng)牧科學研究所提供（見表1），于2023 年3 月12 日進行播種，試驗材料出苗正常，生育過程中采取常規(guī)田間管理方式，于2023 年7 月5 日收獲。每個試驗設置2 次重復，采用隨機區(qū)組排列方式，小區(qū)長6.0 m、寬2.5 m，每小區(qū)均種植10 行，小區(qū)面積15 m2。

表1 11 個小麥品種的基本概況

1.3 測定項目

小麥成熟前進行田間調(diào)查，每個小區(qū)選取1 個“1 m”行，調(diào)查1 m 內(nèi)的有效穗數(shù)，再折合計算出每公頃的有效穗數(shù)。每個試驗區(qū)選取10 株進行測量和考種，記錄各品種的株高、穗長、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和體積質(zhì)量，并算出其平均值，根據(jù)考種數(shù)據(jù)計算各品種的單產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Excel 2019 和DPS 11.0 對數(shù)據(jù)進行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 11個小麥品種生育期和抗性表現(xiàn)

由表2 可看出，11 個小麥品種中，京紫麥3 號和河套1908 的生育期大于90 d，其余9 個品種的生育期為83～89 d，哲麥90 的生育期最短，為83 d。河套1908 的株高最低，為75 cm。蒙紫麥3 號的株高為99 cm，在11 個品種中最高。11 個品種均具有好的熟相和易落粒性。試驗區(qū)內(nèi)，蒙紫麥3 號植株倒伏率較高，哲麥90 中抗葉銹病。

表2 11 個小麥品種生育表現(xiàn)

11 個小麥品種中，寧碩一號的穗長最長，為10.7 cm，農(nóng)麥3550 和蒙科麥NK2 的穗長僅次于寧碩一號，分別為9.9 cm 和9.1 cm，河套1908 的穗長最短，為6.0 cm。11 個小麥品種均表現(xiàn)為長芒、白殼色、紡錘形，且各品種的籽粒飽滿度均表現(xiàn)優(yōu)異，詳見表3。

2.2 主要產(chǎn)量性狀的變異分析

11 個小麥品種平均產(chǎn)量為5 552.47 kg/hm2，所測品種的產(chǎn)量分別比平均產(chǎn)量增加-3.30%、7.81%、3.73%、11.72%、1.03%、-5.10%、1.09%、-9.84%、1.27%、-3.96%、-4.44%。由表4 可看出，產(chǎn)量前3 位的分別是蒙科麥NK2（6 203.10 kg/hm2）、蒙蜀麥1602（5 986.33 kg/hm2）和農(nóng)麥3550（5 759.55 kg/hm2）。其中，哲麥90 和京紫麥3 號單產(chǎn)表現(xiàn)比較差，分別是5 269.30 kg/hm2和5 005.83 kg/hm2。在本試驗區(qū)播種的11 個品種中，適宜推廣種植蒙科麥NK2。

通過對試驗材料的產(chǎn)量性狀進行變異分析，由表5 可看出，所測8 個產(chǎn)量性狀之間存在較大的變異，變異系數(shù)為1.14%～20.63%，由此看出變異幅度較大。其中有效穗數(shù)的變異系數(shù)最大，為20.63%，其余依次為穗長、穗粒數(shù)、千粒重、株高、有效成穗率、產(chǎn)量和體積質(zhì)量，變異系數(shù)分別為14.88%、15.55%、11.15%、7.64%、7.23%、6.21%和1.14%。體積質(zhì)量的變異系數(shù)最小說明其離散程度較小，具有較好的穩(wěn)定性，而有效穗數(shù)的變異系數(shù)最大則說明其穩(wěn)定性相對較差，離散程度也較大。

表5 11 個小麥品種產(chǎn)量性狀的變異分析

2.3 主要產(chǎn)量性狀與產(chǎn)量的相關性分析

通過表6 可以看出，8 個產(chǎn)量性狀與產(chǎn)量的相關性從大到小依次是千粒重（0.93**）、體積質(zhì)量（0.84**）、穗粒數(shù)（0.37）、穗長（0.32）、有效成穗率（-0.16）、株高（-0.12）和有效穗數(shù)（-0.07）。各品種的產(chǎn)量性狀與產(chǎn)量呈現(xiàn)正相關或負相關，千粒重、體積質(zhì)量、穗粒數(shù)和穗長與產(chǎn)量呈現(xiàn)正相關，有效成穗率、株高和有效穗數(shù)與產(chǎn)量呈現(xiàn)負相關，其中千粒重和產(chǎn)量的相關系數(shù)高達0.93**，由此說明千粒重對小麥產(chǎn)量有著重要影響，千粒重越大，產(chǎn)量就越高。

表6 11 個小麥品種產(chǎn)量性狀的相關性分析

同時對各性狀間的相關性進行分析后可知，株高和穗粒數(shù)呈極顯著正相關，相關系數(shù)為0.74**；與穗長和有效成穗率呈顯著正相關，相關系數(shù)分別為0.62*和0.65*；與有效穗數(shù)呈現(xiàn)不顯著正相關；與千粒重和體積質(zhì)量呈現(xiàn)不顯著負相關。穗長與穗粒數(shù)和有效成穗率呈顯著正相關，相關系數(shù)分別為0.65*和0.70*；與千粒重和體積質(zhì)量呈不顯著正相關；與有效穗數(shù)呈不顯著負相關。穗粒數(shù)與有效穗數(shù)、有效成穗率、千粒重和體積質(zhì)量均呈現(xiàn)不顯著正相關。有效成穗率與千粒重呈不顯著正相關，相關系數(shù)為0.02；與體積質(zhì)量呈不顯著負相關，相關系數(shù)為-0.38。千粒重與體積質(zhì)量呈現(xiàn)極顯著正相關，相關系數(shù)為0.82**，由此說明，千粒重越高，體積質(zhì)量越大，千粒重和體積質(zhì)量彼此之間相互協(xié)作，因此在選育該地區(qū)適宜種植的小麥品種時，不應只考慮單一因素，而是要考慮多個性狀之間的協(xié)作效應。

2.4 主要產(chǎn)量性狀與產(chǎn)量的主成分分析

試驗提取前四個主成分，由表7 可看出，累計貢獻率達96.84%，概括了11 個小麥品種產(chǎn)量形狀的大部分遺傳信息。通過分析發(fā)現(xiàn)，第一主成分因子的特征根為3.44，且第一主成分的貢獻率最大，為43.01%；第二主成分因子的特征根為2.63，其貢獻率為32.90%，位列第二；第三和第四主成分因子的特征根分別為1.31 和0.37。

表7 8 個產(chǎn)量性狀的特征根和特征向量

在第一主成分對應的8 個特征向量中，除有效穗數(shù)的載荷為負值以外都為正載荷值。千粒重的載荷值最大，為0.450 6，其次為穗粒數(shù)、穗長和產(chǎn)量，載荷值分別為0.435 1、0.432 4 和0.401 1，有效穗數(shù)的載荷值為-0.172 6。說明千粒重越大，穗粒數(shù)、穗長和產(chǎn)量也越高，合理提高株高、有效成穗率和體積質(zhì)量等性狀也能夠提高產(chǎn)量。在第一主成分中，千粒重的載荷值最大，因此可以稱之為粒重因子。第二主成分的特征值為2.63，對應的特征向量中為正載荷值的共有4 個，分別是有效成穗率（0.514 9）、株高（0.462 6）、穗長（0.296 0）和穗粒數(shù)（0.148 5），載荷值為負的是體積質(zhì)量、產(chǎn)量、千粒重和有效穗數(shù)，載荷值分別為-0.416 1、-0.366 6、-0.288 7 和-0.142 7。說明有效成穗率增加，穗粒數(shù)也隨之增加，因此可稱第二主成分為成穗率因子。在第三主成分中，特征向量載荷較高且為正值的是有效穗數(shù)、株高、穗粒數(shù)和體積質(zhì)量，其中有效穗數(shù)的載荷值最高，為0.759 3，株高和穗粒數(shù)的載荷次之，分別為0.415 0 和0.403 8。載荷為負值的特征向量是有效成穗率（-0.226 4）、穗長（-0.135 9）、千粒重（-0.116 2）和產(chǎn)量（-0.021 1）。說明有效穗數(shù)增加，穗粒數(shù)和體積質(zhì)量也增加，而穗長下降，因此可稱第三主成分為穗數(shù)因子。第四主成分對應的特征向量中，有效穗數(shù)、產(chǎn)量、有效成穗率、千粒重和穗長為正向量，載荷值分別為0.478 4、0.394 1、0.354 9、0.340 1 和0.118 1。體積質(zhì)量、穗粒數(shù)和株高表現(xiàn)為負向量，分別為-0.440 2、-0.404 0和-0.063 6。說明提高有效穗數(shù)，可提高產(chǎn)量，故稱第四主成分為產(chǎn)量因子。

3 討論與結(jié)論

目前，已有多篇文章對產(chǎn)量因素對小麥產(chǎn)量構(gòu)成的影響進行研究[4-7]。本試驗結(jié)果表明，小麥主要產(chǎn)量性狀變異較大，產(chǎn)量形狀的變異系數(shù)反映出數(shù)據(jù)間的離散程度，二者間呈現(xiàn)正相關關系，說明性狀的變異系數(shù)越大，其變異程度也就越大[8]。有效穗數(shù)、穗長、穗粒數(shù)和千粒重的變異幅度較大，說明這四個性狀的離散程度較大，穩(wěn)定性也較差，有較大的改良利用空間。而有效成穗率和體積質(zhì)量的變異系數(shù)較小，則說明其對于品種改良沒有太大利用價值。通過對產(chǎn)量性狀進行相關分析可知，上述11 個小麥品種的主要產(chǎn)量性狀與其產(chǎn)量差異較大，部分產(chǎn)量因子間相互影響制約，并對產(chǎn)量造成不同程度的直接或間接影響。千粒重與產(chǎn)量的相關系數(shù)最大，體積質(zhì)量次之，二者均與產(chǎn)量呈極顯著正相關，說明千粒重和體積質(zhì)量是影響產(chǎn)量重要因子，這與王曙光等人的結(jié)果不同[9-13]，王曙光研究結(jié)果表示與產(chǎn)量具有最大相關性的性狀是每穗粒數(shù)，這可能與不同品種和不同條件有關[14-16]。黃興蛟等[17]研究結(jié)果表明小麥產(chǎn)量與千粒重呈極顯著正相關，這與本試驗結(jié)果相同。上述主成分分析結(jié)果表明，四個主成分分別為粒重因子、成穗率因子、穗數(shù)因子和產(chǎn)量因子，四個主成分的累計貢獻率達96.84%，綜合這四部分的信息能夠反映出小麥品種絕大部分的遺傳信息，為選取高產(chǎn)品種提供依據(jù)。

有效穗數(shù)和千粒重是影響產(chǎn)量的重要因素，通過改良這兩個性狀能夠提高小麥產(chǎn)量，同時要兼顧體積質(zhì)量和穗粒數(shù)這兩個性狀，綜合選擇品種，達到提高小麥產(chǎn)量的目的。