2015～2019 年山西南部旱地小麥區域試驗品系的農藝性狀分析

任文斌，王倩，吳翠翠，謝三剛

（山西農業大學棉花研究所，山西 運城 044000）

山西省小麥生產主要集中在南部的運城和臨汾地區，面積占全省小麥播種總面積的80%以上，其中旱地小麥占60%左右[1～3]，且主要種植于無灌溉條件的塬上、山坡等地，土壤相對貧瘠，環境條件較差。旱地小麥完全通過自然降水完成生長發育，因此在產量形成中關鍵生育期的降水起到了決定性作用[4～6]。山西省南部降水主要集中在6～8 月，而在小麥生育期的10 月至翌年5 月降水偏少，造成小麥生育期“十年九旱”，使旱地小麥生長發育對降水變得高度依賴和敏感[7，8]。

山西省南部旱地小麥區域試驗主要是對參試小麥品系適應性及產量進行的多年多點鑒定[9]，為小麥品種審定、區域布局和品種更新換代的重要依據，是推廣種植前規避各種風險的必要措施[10，11]。通過對2015～2019 年山西南部旱地小麥區域試驗品系多點農藝性狀的統計分析，探索品種基因聚合及氣候變化對小麥農藝性狀帶來的影響，可為培育高產、穩產小麥品種提供科學依據和理論參考[12～14]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

小麥數據來源于2015～2019 年山西省南部旱地小麥區域試驗匯總結果，由山西省種子管理站提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 2015～2019 年山西省南部旱地小麥區域試驗試點分布在運城、臨汾、晉城3 個地區共8個有代表性的區域，采用品種小區，隨機區組排列，小區面積13.33 m2，3 次重復。參試小麥品系合計65份，其中晉麥47 為對照品種（CK）（表1）。

表1 不同年度的參試小麥品系名稱Table 1 Names of wheat lines in regional tests from 2015 to 2019

1.2.2 測定項目與方法 計算歷年區域試驗小麥品系農藝性狀指標的平均值。以產量（Y）為因變量，以生育期 （X1）、株高（X2）、穗長（X3）、基本苗數量（X4）、最高總莖數（X5）、有效穗數（X6）、有效分蘗率（X7）、穗粒數（X8）和千粒重（X9）為自變量，進行相關分析、通徑分析和多元回歸分析。

1.2.3 數據統計分析 采用Excel 軟件對試驗數據進行統計分析，利用SPSS 18.0 軟件的Duncan’s 法進行多重比較[15，16]。

2 結果與分析

2.1 小麥農藝性狀的統計分析

統計結果（表2）顯示，小麥農藝性狀的變異系數為0.48%～12.12%，差異較大。說明小麥不同農藝性狀對環境條件的適應性差異較大。其中，生育期的變異系數最小，說明不同的環境條件下小麥生育期變化很小；基本苗數量的變異系數（4.96%）較小，主要原因是區域試驗中要求小麥基本苗穩定在270 萬～300 萬株/hm2；產量的變異系數最大，株高變異系數（10.55%）次之，說明旱地小麥產量和株高受環境因素影響較大；產量構成三要素的變異系數順序為有效穗數＞穗粒數＞千粒重，說明不同的環境條件下千粒重相對比較穩定，有效穗數變化較大。

表2 小麥各農藝性狀的統計結果Table 2 Statistical results of agronomic characters of wheat lines

2.2 不同年度的小麥農藝性狀分析

小麥所有農藝性狀在年際間均存在極顯著差異（表3）。說明小麥各農藝性狀均受氣候條件影響較大。其中產量尤為突出，不同年份間的差異普遍達到了極顯著水平，這與產量的變異系數最大相吻合。隨著試驗年份由遠及近，產量呈遞減趨勢，這與期望結果不符，原因可能與近年來出現的干旱、倒春寒天氣有關。產量構成三要素中，有效穗數除2016 年極顯著較低外，其他年份間差異均不顯著；穗粒數在2015～2017 年較高且年際間差異不顯著，但極顯著高于2019 年；千粒重在不同年度下均低于40 g，其中2015 年最高，為38.69 g，但極顯著高于2017～2019 年的指標值。

表3 不同年度的小麥農藝性狀比較Table 3 Comparison of agronomic characters of wheat lines in different years

2.3 產量與其他農藝性狀的關系

2.3.1 相關分析 相關分析結果（表4）顯示，產量除與生育期和最高總莖數呈不顯著負相關外，與其他農藝性狀均呈正相關，其中與株高、穗長、有效穗數、有效分蘗率和穗粒數的相關性達到了極顯著水平。說明旱地小麥除生育期和最高總莖數外，提高其他農藝性狀指標值均有利于產量的提高。有效穗數與穗粒數和千粒重呈負相關，其中與千粒重的相關性達到了極顯著水平；穗粒數與千粒重呈不顯著正相關。

表4 產量與其他農藝性狀的相關系數Table 4 Correlation coefficient between yield and other agronomic characters

2.3.2 多元回歸分析 通過多元線性逐步回歸分析，研究產量與其他農藝性狀之間的數量關系。在P＜0.01 水平下，得到產量（Y）與其他農藝性狀（X）的最優方程為Y=-8 195.76+12.64X2+8.02X6+26.06X7+118.80X8+84.33X9（R2=0.90，F=104.50，P=0.00）。表明自變量X2、X6、X7、X8和 X9與 Y 之間存在著極顯著的線性回歸關系，且與Y 的偏相關系數分別為12.64、8.02、26.06、118.80 和84.33，均達到了極顯著相關水平。在回歸關系中，決定產量的農藝性狀順序為穗粒數（X8）＞千粒重（X9）＞有效分蘗率（X7）＞株高（X2）＞有效穗數（X6）。多元決定系數R2=0.90，說明由株高、有效穗數、有效分蘗率、穗粒數和千粒重這5 個農藝性狀可以決定產量中的90%。表明在其他因素相對不變的條件下，株高（cm）、有效穗數（萬穗/hm2）、有效分蘗率（%）、穗粒數（粒）、千粒重（g）每增加1 個單位，產量分別對應增加 12.64、8.02、26.06、118.80 和 84.33 kg[17]。

2.3.3 通徑分析 株高、有效穗數、有效分蘗率、穗粒數和千粒重對產量的直接通徑系數均為正值（表5），說明提高任何一個因素指標值都可以促進產量的提高，其中產量三要素的作用效果順序為有效穗數＞穗粒數＞千粒重。從間接通徑系數看，株高通過有效穗數（P=0.194）、有效分蘗率（P=0.078）、穗粒數（P=0.216）和千粒重（P=0.027）對產量均具有正向間接效應。有效穗數和千粒重對產量的間接效應合計均為負值，但其直接作用和間接作用的綜合作用均為正值，分別為0.519 和0.172。在綜合效應中，千粒重對產量的效應（P=0.172）最小，說明在旱地小麥區域試驗中，提高小麥千粒重盡管有正向作用，但效果不如增加株高、有效穗數和穗粒數作用明顯；有效分蘗率盡管直接通徑系數（0.178）最小，但通過其他農藝性狀的影響（P=0.528），其對產量的綜合作用（0.706）最大。

表5 產量與其他農藝性狀的通徑系數Table 5 Path coefficient between yield and other agronomic characters

3 結論與討論

小麥產量主要取決于有效穗數、穗粒數和千粒重。任文斌等[18]研究認為，在水地小麥區域試驗中產量構成三要素對小麥產量的綜合作用順序表現為穗粒數＞有效穗數＞千粒重，產量與有效穗數和穗粒數呈極顯著正相關。楊素梅等[19]和王繼濱等[20]認為，穗粒數對小麥產量的直接作用最大，千粒重的直接作用最小。本研究結果顯示，穗粒數對小麥產量影響較大，增加穗粒數對小麥增產效果最好，與前人觀點基本一致。而有效分蘗率盡管直接通徑系數最小，但通過其他農藝性狀的影響，其對產量的綜合作用最大，這與劉新月等[2]的研究結果不同。實踐表明，提高有效分蘗率可以減少無效養分的消耗，有利于后期形成壯蘗。株高的作用與有效分蘗率類似。多年實踐發現，在無干熱風條件下，生育期略長的小麥品系在區域試驗中產量較高。但本研究結果卻相反，原因需要進一步驗證。

在山西南部旱地小麥育種與區域試驗中，提高穗粒數和有效穗數是獲得高產的主要途徑，其中有效穗數是保障，穗粒數是關鍵。這與水地小麥育種有所不同：在山東，小麥產量的提高主要來自于有效穗數的增加；而在河南，小麥產量的提高主要來自于千粒重的提高。說明不同的環境條件下，小麥的育種方向不同。山西南部由于受到干旱、倒春寒等極端氣候的影響，往往導致旱地小麥受損嚴重，這也是5 a 來區域試驗中小麥產量不但沒有增長，反而略有下降的主要原因。同時，育種過程中株高、高產、倒伏的矛盾難以協調，這也是旱地小麥育種能否廣泛適應的關鍵所在。