河南省小麥產量構成因素的時空變異及其對產量的影響

王玲燕，譚秀芳，黃金華，段德全，張素平，朱紅彩

摘要 利用DPS數據處理系統，通過多元線性回歸進行相關分析、回歸分析和通徑分析，研究了1950—2015年河南省6個代表地區（安陽、商丘、鄭州、南陽、信陽、洛陽）生產上主導小麥品種的產量構成因素。小麥3個產量構成因素中，6個地區有效穗數、千粒重與產量均呈極顯著正相關，相關程度從高到低依次為有效穗數、千粒重、穗粒數；通徑分析與相關分析結果相一致。以鄭州地區為例，建立了多元線性回歸模型，回歸方程為Y= -528.837 0+8.424 6X1+9.887 2X2+8.061 7X3。在河南地區小麥3個產量構成因素中，有效穗數對產量的影響最大，是影響實際產量的最重要因素，其次為千粒重，而穗粒數對產量的影響最小。

關鍵詞 小麥；產量構成因素；時空變異；相關分析；回歸模型；通徑分析

中圖分類號 S-058 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）06-0193-04

Timespace Variation of Yield Components of Wheat and Their Effects on the Yield of Wheat in Henan Province

WANG Lingyan1，2，TAN Xiufang2，HUANG Jinhua2 et al （1.College of Computer and Information Engineering，Henan Normal University，Xinxiang，Henan 453007； 2.Xinxiang Academy of Agricultural Sciences，Xinxiang，Henan 453003）

Abstract Using DPS data processing system，correlation analysis，regression analysis and path analysis were conducted by multiple linear regression.The yield components of main wheat varieties in six representative areas （Zhengzhou，Nanyang，Xinyang，Anyang，Shangqiu，Luoyang） of Henan Province during 1950-2015 were studied.Among three yield component factors，the number of effective panicles and 1 000kernel weight had extremely significantly correlation with the yield of wheat in six regions，the order of correlation degree from high to low was the number of effective panicles，1 000kernel weight，kernels per panicle.The results of path analysis was consistent with the results of correlation analysis.Taking Zhengzhou City as an example，multiple linear regression model was established and the regression equation was Y=-528.837 0+8.424 6X1+9.887 2X2+8.061 7 X3.Among three yield component factors of wheat in Henan Province，the number of effective panicles had the greatest effect on the yield，1 000kernel weight was the second.The kernels per panicle had the least effect on the yield of wheat.

Key words Wheat； Yield component factors；Timespace variation； Correlation analysis； Regression model； Path analysis

小麥（Triticum aestivum Linn.）是世界上廣泛種植的重要糧食作物之一，約40%的世界人口將其作為主糧[1]。據統計，2016年我國小麥種植總面積2 400萬hm2，總產量為13 020萬t；河南省是我國小麥種植最適生態區，小麥種植總面積520萬hm2，約占全國小麥面積總播種面積的21.67%，總產量2 800萬t，約占我國小麥總產量21.51%，均居全國第1位，對于保障國家糧食安全具有舉足輕重的作用。

小麥產量主要是由有效穗數、穗粒數、千粒重3個要素構成，三者關系的協調是取得小麥高產的關鍵[2-4]。李斯深等[5]研究表明小麥的有效穗數、穗粒數、千粒重屬于質量-數量性狀，由主基因和微效基因共同控制。因此，影響小麥產量的因素很多，如基因型[6-8]、種植密度[9-10]、栽培措施[9-11]、灌溉與施肥[12-17]、逆境脅迫[18-21]以及氣候[7-8，22-26]等。

河南省地處暖溫帶和亞熱帶氣候過渡區，氣候具有明顯的過渡特征，氣候對小麥生產潛力影響巨大[27-31]。因此，分析河南省典型地區小麥產量的變化特征，探尋小麥產量構成要素的內在聯系和變動規律，對促進小麥產業可持續發展具有重要意義。筆者根據河南省農業歷史有關的統計資料，對安陽市、商丘市、鄭州市、南陽市、信陽市、洛陽市6個典型地區的1950—2015年小麥有效穗數、穗粒數、千粒重以及產量變化進行了分析，以期為河南省小麥合理化、標準化生產提供科學的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 通過對《河南小麥品種志》和《中國小麥品種志》等歷史文獻查閱以及近年來小麥品種區試試驗報告等數據資料收集，選取河南省6個地區（鄭州市、南陽市、安陽市、商丘市、信陽市、洛陽市）1950—2015年生產上推廣面積較大的代表性品種，其中安陽市45個、鄭州市34個、南陽市40個、洛陽市50個、信陽市45個、商丘市41個，共計255個。

1.2 數據收集 收集各個時期各個代表品種的產量、有效穗數、穗粒數、千粒重、株高、播量等，數據收集方法參考文獻[25-26，32]。

1.3 數據統計與分析 對不同時期不同地區的小麥品種產量、有效穗數、穗粒數、千粒重、株高、播量等數據進行匯總處理，對產量構成的三要素相關重要性進行分析，利用DPS軟件進行數據處理[33]，分析方法參考文獻[33]。

2 結果與分析

2.1 小麥產量及其構成因素的變異分析 利用DPS數據處理系統對數據進行標準化處理后，6個地區小麥產量及其構成因素的方差膨脹系數見表1。6個地區千粒重的膨脹系數最大，穗粒數最小，說明隨著時間的變化，千粒重的變異性最大[34]，穗粒數變異性較小，有效穗數居中，與千粒重的變異性比較接近。這說明就產量變化而言，對千粒重選擇的有效性較差，表明產量的穩定性與各性狀間的組合的合理性。另外，所有變量的方差膨脹系數均小于10，說明各性狀間不存在多重共線性。

2.2 小麥產量構成因素與產量的相關分析 由表2可知，產量與產量構成因素之間均存在正相關關系，其中有效穗數

與產量的相關系數最高，其次是千粒重，穗粒數最低。但產量與有效穗數、千粒重的相關性在6個地區均達到極顯著水平，且各性狀相關程度均呈正相關。穗粒數顯著水平表現不一致，其中3個地區表現極顯著，1個地區表現顯著，2個地區表現不顯著。雖然有效穗數是影響產量的主要因子，但千粒重與穗粒數對產量的影響同樣重要，表明不管小麥產量受何種因素的影響，其性狀之間總是相互制約的，最終達到一個平衡的合理結構。

2.3 多元線性回歸模型的建立 僅以鄭州地區為例。

2.3.1 模型建立。將鄭州地區1950—2015年生產上推廣面積較大的代表性品種，通過多元線性回歸模型進行數據處理，建立模型（表3），相關系數為0.965 8，決定系數為0.932 7，調整相關R′為0.962 3，調整后的相關系數非常高，說明以此建立的方程是可靠的。

2.3.2 多元線性回歸方程的建立。對小麥產量構成因素與產量的回歸系數（表3）分析表明，模型中小麥各產量構成因素t測驗均達到極顯著水平，其偏相關系數程度從高到低依次為有效穗數（r1=0.815 9）、穗粒數（r2=0.695 4）、千粒重（r3=0.596 2）；3個產量構成因素對產量的直接作用（通徑系數）如下：有效穗數（p1=0.604 8）、千粒重（p2=0.317 2）、穗粒數（p3=0.256 9）。因此，在小麥品種繁育與推廣過程中，應將有效穗數放在第一位，其次是穗粒數和千粒重。根據表3中小麥產量構成因素的回歸系數，建立回歸方程：Y=-528.837 0+8.424 6X1+9.887 2X2+8.061 7X3。

2.3.3 多元線性回歸方程的方差分析。對多元線性回歸方程的方差分析結果見表4，其F值為138.595 9，差異達到極顯著水平，說明建立的回歸方程是可靠的，回歸方程確定了各主要性狀的直接作用，但各主要性狀間的作用沒有表達出來。為了更全面掌握各產量構成因素對產量的貢獻大小（直接作用和間接作用及相互關系），應進行通徑系數分析。

2.4 小麥產量構成因素的通徑分析

2.4.1 小麥產量構成因素的通徑系數。通徑系數由R矩陣、B矩陣表運算獲得，其回歸模型是極顯著線性關系，對6個地區構成產量的3個因素與產量進行通徑系數分析，有效穗數、穗粒數、千粒重3個性狀對小麥產量的直接作用（即通徑系數）分析結果見表5。6個地區有效穗數（x1）的通徑系數最大，也就是說直接作用最大，因此在小麥育種或推廣過程中應將有效穗數放到第一位，其次是千粒重、穗粒數。

2.4.2 方程可預測性程度。小麥產量與3個產量構成因素的相關系數為0.965 8，表明回歸方程可靠程度達到 96.58%，且有效穗數相關性最高（R2=0.909 9），進一步表明有效穗數是小麥高產的第一重要因子，其次是千粒重和穗粒數，表明這3個性狀的確是影響小麥產量的重要因子。

3 結論與討論

小麥有效穗數、千粒重的相關性在6個地區均達到極顯著水平，且各性狀相關程度均呈正相關。穗粒數對產量的相關系數有2個地區未達到顯著水平，表現不統一； 6個地區小麥各性狀的直接作用（通徑系數）從強到弱依次為：有效穗數、千粒重、穗粒數，且均達極顯著水平或顯著水平。鄭建敏等[34]利用來自四川省各研究單位提供的95個冬小麥品系進行研究，結果表明有效穗數與實際產量呈極顯著正相關，是影響實際產量的最重要因素。馮素偉等[35]以河南省大面積種植的和新近育成的14個超高產小麥品種為材料，研究了其產量性狀以及產量構成因素與產量的關系，結果表明產量與產量構成因素之間存在相關性，產量構成因素與產量的相關性均呈正相關，其相關系數從大到小依次為：有效穗數、千粒重、穗粒數；通徑分析進一步證實，有效穗數對高產品種的產量貢獻最大，其次為千粒重，穗粒數對產量的影響最小。邵慧等[36]利用江蘇省淮北地區主要推廣的13個小麥品種，探討產量三要素之間的相互關系及其對產量的影響。相關性分析結果表明，有效穗數、穗粒數、千粒重與小麥產量均呈正相關，其相關性從大到小依次為穗粒數、有效穗數、千粒重，通徑分析結果與相關性分析結果相吻合，產量三要素對產量的貢獻從大到小依次為穗粒數、有效穗數、千粒重。周芳菊等[37]對2009—2012年湖北省3個小麥主導品種鄭麥9023、襄麥55、襄麥25的產量及其構成因素進行相關性分析和通徑分析。結果表明，有效穗數對產量的貢獻最大，其次是千粒重，貢獻最小的是穗粒數，相關分析結果與通徑分析結果相一致；不同年度間千粒重的變異系數最大，其次是有效穗數，最小的是穗粒數。

采用多元線性回歸分析方法建立多元線性回歸方程。4個地區偏相關系數從大到小依次為：有效穗數、穗粒數、千粒重，2個地區偏相關系數從大到小依次為有效穗數、千粒重、穗粒數。分析有效穗數、穗粒數、千粒重對產量的直接作用和間接作用的通徑系數以及貢獻大小，相關系數均在90%以上，證實了回歸方程的可靠性。因此，在小麥育種和推廣過程中應將小麥成穗率放在首位，其次是千粒重和穗粒數。

綜上所述，不同的地區、不同的氣候環境其研究結果存在一定的差異。產量是受其三要素的變化影響。大量研究結果表明，有效穗數是高產的最重要影響因素。筆者研究了河南6個地區主導小麥品種產量構成因素，結果表明有效穗數是影響實際產量的最重要因素，這和前人研究結果相一致。在生產實踐過程中，因為三因素是此消彼長的關系，所以在品種育種與推廣過程中有效穗數、穗粒數和千粒重應控制在合理的取值范圍內，并根據生產需要進行合理選擇，這是提高選育和推廣小麥高產品種的有效途徑之一。

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