高產 廣適小麥新品種馬蘭1號產量及相關性狀分析

張安邦，張沖

（河北大地種業有限公司，河北 石家莊 050041）

小麥是世界三大主糧之一，也是我國第三大糧食作物，在我國糧食結構中占有舉足輕重的地位。據國家統計局數據，2020年我國小麥種植面積達到糧食種植總面積的20%，產量占糧食總產量的20%。小麥高產穩產對保障我國糧食安全意義重大。近年來，得益于優質小麥品種的推廣和標準化種植技術的應用，以及我國對農業基礎設施投入力度的不斷加大，農業基礎設施不斷完善，小麥機械化水平不斷提高，我國糧食生產基本實現了自給自足。但糧食安全基礎仍不穩固，結構性矛盾仍然存在。隨著人口增加、城鎮化推進、食品消費升級，在相當長一段時間內糧食需求仍將保持剛性增長，加上糧食生產供給又面臨耕地和水資源硬約束、農村青壯年勞動力大量流出、國外進口不確定性增加等挑戰，致使未來糧食供需還將長期處于緊平衡[1]。因此，在有限的耕地面積上解決糧食供需矛盾，是農業科研工作者面臨的重要任務。要滿足小麥消費不斷增長的需求，必須提高小麥產量，而高產品種選育是實現小麥增產最簡單有效的途徑。小麥新品種對我國小麥產量提升的貢獻最大，達到30.9%，平均年貢獻率約1%[2]，每次小麥品種更替都會提高單產10%左右[3]。

自20世紀60年代引起“綠色革命”的小麥赤霉素反應調節基因Rht-B1b和Rht-D1b等發現與利用以來，通過降低株高，提高了小麥水肥利用效率，大幅度提高了小麥產量，對現代小麥育種具有深遠影響[4]。但矮稈高產小麥育種途徑對品種的抗倒性和抗病性要求更加嚴格，在降低株高的同時需要解決群體密集所帶來的早衰、生物產量難以提高等問題。進一步提高生物產量，改善小麥群體內部光照條件和小麥株型結構，解決群體繁茂與光照充足之間的矛盾，是矮稈育種途徑難以解決的問題。

馬蘭1號（冀審麥20218011）是由河北大地種業有限公司、石家莊市農林科學研究院和辛集市馬蘭農場利用我國獨有的矮敗小麥冬春輪回群體選育技術，通過條+點、選+測、南繁加代等方法，經連續8 a定向選育而成的矮稈、高產小麥新品種。馬蘭1號通過降低株高、收束株型，保證了群體的田間通風透光性和植株的抗倒伏能力，有效減少了營養物質消耗，促使更多的能量物質轉移累積到子粒中，最終實現高產、穩產。該品種具有產量高、適應性廣、抗病性好、抗逆性強等優點，2021年被列為振興河北省主糧種業高質量發展品種。基于2018耀2020年冀中南冬小麥水地組區域試驗和2019耀2020年冀中南冬小麥水地組生產試驗結果，對馬蘭1號的產量形成進行分析，以期為該品種在河北省中南部冬麥區的合理布局和大面積推廣，在生產中充分挖掘其增產潛力提供理論依據，并為矮稈高產小麥新品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗小麥品種為馬蘭1號，由河北大地種業有限公司提供；對照品種為衡4399（CK），由河北省農林科學院旱作農業研究所提供。產量和農藝性狀數據均來源于2018耀2020年冀中南冬小麥水地組區域試驗以及2019耀2020年冀中南冬小麥水地組生產試驗結果。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計2018耀2019年冀中南冬小麥水地組區域試驗參試品種8個（不含CK），共安排11個試點，分別是保定曲陽、滄州獻縣、石家莊元氏、石家莊辛集、衡水深州、衡水武邑、邢臺寧晉、邢臺臨西、邯鄲永年、邯鄲曲周和邯鄲成安。2019耀2020年冀中南冬小麥水地組區域試驗參試品種9個（不含CK），該組別生產試驗參試品種6個（不含CK），均共安排11個試點，分別是保定曲陽、滄州獻縣、石家莊元氏、石家莊贊皇、石家莊辛集、衡水深州、邢臺寧晉、邢臺臨西、邯鄲永年、邯鄲曲周和邯鄲成安。試驗點選擇符合《農作物品種區域試驗技術規程小麥》（NY/T 1301—2007）和《河北省冬小麥品種試驗方案》規定，涵蓋冀中南冬麥區全部生態類型區。

試驗設計和播期播量嚴格按照當年度《河北省冬小麥品種試驗方案》要求進行，田間管理均根據試驗方案要求并結合當地生產實際情況略高于當地大田生產水平。

1.2.2 測定項目與方法小麥農藝性狀和產量調查，均嚴格按照《河北省冬小麥品種試驗記載檔案》和《河北省冬小麥品種區域試驗記載標準》進行。

1.2.3 數據統計分析利用SPSS軟件和Excel軟件對試驗數據進行統計分析。通過對單年單點試驗數據進行方差分析，檢驗數據的可靠性；通過對單年多點試驗數據進行隨機區組方差分析和多重比較分析（LSD），檢驗試驗設計和布點的合理性[5]；通過對當年多點試驗數據進行常規方差分析和新復極差測驗，檢驗品種間產量差異的顯著性。

1.2.3 小麥豐產穩產與廣適性分析

1.2.3.1變異系數法。采用Francis等[6]的均值-變異系數（CV）法，分析品種的靜態穩定性。CV越小，表明該品種產量在不同試點間變化越小，靜態穩定性越好。CV越小、平均產量越高的品種，靜態穩定性越好。CV計算公式為：

1.2.3.2高穩系數法。采用溫振民等[7]的高穩系數（HSC）法，分析品種的穩產性。HSC越大，品種的豐產性、穩產性越好。HSC計算公式為：

式中，為某品種的平均產量，Si為某品種的標準差，為對照品種的平均產量。

1.2.3.3增產點率。采用增產點率[8]（品種產量高于對照品種的試點數占總試點數的比例）分析品種的環境適應性。增產點率代表品種優于生產主推對照品種的適應程度，增產點率越高，表明該品種對不同生態區的適應性越好。

1.2.3.4回歸系數法。采用Evrhart-Russell回歸系數法[9]，分析品種對環境的反應情況。以品種在各試點的平均產量為依變量、各試點所有參試品種的平均產量（環境指數）為自變量進行回歸分析。b（回歸系數）約1，表示品種對環境反應遲鈍，穩產性較好；b躍1，表示品種對環境敏感，穩產性差。

1.2.3.5適應度分析法。采用適應度（參試品種超過平均產量環境數占試驗總環境數的比例）分析法[10]，分析品種基本的廣適性。適應度越高，表明其適應性越好；適應度越小，則該品種的廣適性越差。

1.2.3.6離優度值法。采用離優度值（P），衡量品種的環境適應性[11，12]。P是品種在各試點上與最佳品種的平均差異，代表品種的動態穩定性，反映了品種與各試點最佳品種的接近程度。P越小，品種的表現越接近于各試點的最佳品種[12]。計算方法為：

式中，Xn指某品種在第n個試點的產量，Pn指第n個試點的最高產量。

1.2.3.7通徑分析。采用通徑分析，評價產量構成因素對產量形成的作用[13]。

2 結果與分析

2.1 試驗執行情況

對馬蘭1號冀中南冬小麥水地組同類試驗的各個試點單年單點試驗匯總數據進行方差分析，結果（表1）顯示，2018耀2019年、2019耀2020年區域試驗的產量CV分別為3.8%耀9.1%和2.1%耀6.6%，2019耀2020年生產試驗的產量CV為2.1%耀6.5%，且各試點的產量CV均約10%。說明各試點數據科學合理、真實可靠，可用于統計分析。

表1 2018耀2020年冀中南冬小麥水地組各試點產量的變異系數Table 1 CV of yield of Malan No.1 in various pilots of irrigated land group in central and southern Hebei from 2018 to 2020 （%）

方差分析和多重比較驗結果（表2和3）顯示，2018耀2019年、2019耀2020年冀中南水地組區域試驗的產量總誤差CV分別為4.554%和8.843%，且品種間、試點間、品種伊試點的F均達到了顯著水平（P約0.05）。說明試驗誤差控制得當，試驗設計和布點安排科學、合理，具有代表性和普遍性。因此，可對馬蘭1號試驗數據進行產量分析。

表2 2018耀2019年冀中南冬小麥水地組區域試驗產量的方差分析與多重比較結果Table 2 Variance analysis and multiple comparison results of winter wheat yield in the regional test of irrigated land group in central and southern Hebei from 2018 to 2019

2.2 馬蘭1號的豐產性分析

2018耀2020 年冀中南冬小麥水地組區域試驗，馬蘭1號平均產量為9 013.5 kg/hm2，較CK增產6.07%，其中，2018耀2019年平均產量為8 935.5 kg/hm2，較CK增產6.65%，居參試品種第2位，最高產量達到11 671.5 kg/hm2；2019耀2020年平均產量為9 091.5 kg/hm2，較CK增產5.50%，居參試品種第1位（表4）。2019耀2020年冀中南冬小麥水地組生產試驗，馬蘭1號平均產量為8 917.5 kg/hm2，較CK增產6.68%，居參試品種第1位。

表4 馬蘭1號在冀中南冬小麥水地組區域試驗和生產試驗中的產量表現Table 4 Yield performance of Malan No.1 in regional tests and production test of irrigated land group of winter wheatin central and southern Hebei

綜合2 a區域試驗和1 a生產試驗共計33個點次的試驗數據結果，馬蘭1號產量為7 411.5耀11 671.5 kg/hm2，有32個點次較CK增產，增產點率為97.0%；平均產量為8 981.5 kg/hm2，較CK增產6.27%。有27個點次產量超過8000kg/hm2，占試點總數的81.8%，其中，有14個點次產量超過9 000 kg/hm2，占試點總數的42.4%；有4個點次產量超過10 000 kg/hm2，占試點總數的12.1%。方差分析和多重比較結果顯示，2 a區域試驗和1 a生產試驗，馬蘭1號的平均產量均極顯著躍CK。可以看出，馬蘭1號具有較好的豐產性和增產潛力。這在病蟲害頻發、干熱風嚴重、整地質量差、生產管理水平粗放的河北省中南部冬麥區是較為罕見的。

表3 2019耀2020年冀中南冬小麥水地組區域試驗產量的方差分析與多重比較結果Table 3 Variance analysis and multiple comparison results of winter wheat yield in the regional test of irrigated landgroup in central and southern Hebei from 2019 to 2020

2.3 馬蘭1號的穩產性分析

2018耀2019 年、2019耀2020年冀中南冬小麥水地組區域試驗和2019耀2020年冀中南冬小麥水地組生產試驗，馬蘭1號不同試點的產量CV分別為15.52%、8.42%和7.51%；CV平均值為10.48%，與CK平均值10.46%相當（表5）。2個品種2018耀2019年的產量CV均躍2019耀2020年，說明該年度因環境變化導致品種產量波動較大，而馬蘭1號仍保持與衡4399一致的穩定性。可以看出，馬蘭1號在不同環境下產量的變化程度與對照衡4399基本相同，具有較好的靜態穩定性。

表5 馬蘭1號的產量穩產性和適應性參數Table 5 Yield stability and adaptive parameters of Malan No.1

2018耀2019 年、2019耀2020年冀中南冬小麥水地組區域試驗和2019耀2020年冀中南冬小麥水地組生產試驗，馬蘭1號的HSC分別為81.92%、87.84%和89.71%，均躍CK。充分說明馬蘭1號的產量遺傳基礎好，在穩產的基礎上具有更好的豐產性。

2.4 馬蘭1號的適應性分析

2018耀2019 年、2019耀2020年冀中南冬小麥水地組區域試驗和2019耀2020年冀中南冬小麥水地組生產試驗，馬蘭1號的增產點率分別為100%、100%和90.91%。說明在不同的年份和生態環境條件下，馬蘭1號的適應性均優于對照衡4399。

2018耀2019 年、2019耀2020年冀中南冬小麥水地組區域試驗，馬蘭1號的產量b分別為0.892 2和0.704 2，均約CK，且b約1。說明馬蘭1號對環境反應比較遲鈍，在不同的環境條件下均能獲得穩定產量，具有很好的環境適應性。

2018耀2019 年、2019耀2020年冀中南冬小麥水地組區域試驗，馬蘭1號的適應度分別為90.91%和81.82%，平均86.27%；2019耀2020年冀中南冬小麥水地組生產試驗，馬蘭1號的適應度為90.91%。2 a區域試驗和1 a生產試驗，馬蘭1號的平均適應度為87.88%。說明馬蘭1號在不同年度、不同環境下具有廣泛的適應性。

2018耀2019 年、2019耀2020年冀中南冬小麥水地組區域試驗和2019耀2020年冀中南冬小麥水地組生產試驗，馬蘭1號的P分別為286.65、697.94和1 091.38，在參試品種中均處于較低水平。說明馬蘭1號產量在各試點與最優品種的平均差異小，與最優品種的產量變化基本一致。

2.5 馬蘭1號的生長特性與產量構成因素分析

2018耀2020 年冀中南冬小麥水地組區域試驗和2019耀2020年冀中南冬小麥水地組生產試驗，馬蘭1號和對照衡4399的基本苗數量均穩定在335萬株/hm2左右，年度間差異不大（表6）。從生育期看，馬蘭1號的平均生育期為238.4 d，較CK長0.6 d，差別很小，說明馬蘭1號高產的因并不在于生育期的延長，而是在于品種本身的灌漿速度快，這在冀中南小麥區成熟期經常有干熱風的氣候下保證了品種高產。從株高來看，馬蘭1號的平均株高為68.9 cm，較CK低8.4 cm，這與該品種的抗倒伏能力較強相一致。從分蘗能力看，馬蘭1號的平均最高莖數為1 636.9萬個/hm2，平均分蘗4.8個/株，保證了馬蘭1號有效穗的形成。從產量構成三因素看，馬蘭1號的平均有效穗數為732.8萬穗/hm2，平均穗粒數為32.7粒，平均千粒重為42.9 g，產量構成三因素協調。2018耀2019年、2019耀2020年冀中南冬小麥水地組區域試驗，馬蘭1號的有效穗數分別為721.3萬和731.3萬穗/hm2，千粒重分別為43.3和42.7 g，年度間均相差不大。冀中南冬小麥水地組區域試驗中，2018耀2019年的穗粒數較2019耀2020年多5.5粒，差異較大，可能與2020年4月的2次倒春寒對小麥穗粒數影響較大有關。

表6 馬蘭1號的生長特性與產量構成因素Table 6 Growth characteristics and yield components of Malan No.1

為進一步分析馬蘭1號的產量形成特性，對產量構成三因素進行了通徑分析，把相關系數分解為直接作用和間接作用兩部分。馬蘭1號產量構成因素中，對產量直接作用的順序為有效穗數躍穗粒數躍千粒重（表7），說明充足的有效穗數是保證產量的基礎，同時還應努力提升千粒重和穗粒數。各間接系數中，隨著產量的不斷變化，有效穗數、穗粒數和千粒重呈現此消彼長的關系，但三者關系并不是簡單地呈反比。

表7 馬蘭1號產量構成因素（x）對產量（y）的通徑系數Table 7 Path coefficient of yield components on yield of Malan No.1

3 結論與討論

品種試驗是品種審定和推廣的重要依據，是鑒定品種特性及其與環境互作效應的有效手段，更是品種安全推廣和合理利用的重要依據[14]。研究表明，小麥增產率、變異系數、回歸系數、適應性參數之間的相關性均達到了極顯著水平，與平均產量的相關性不顯著，這表明它們只能反映品種的穩定性而不能反映品種的豐產性；高穩系數與平均產量、增產率、變異系數、回歸系數和適應性參數的相關性均達到了極顯著水平[15耀17]，表明采用高穩系數法來評價參試小麥品種的豐產性和穩產性具有一定的可靠性。但也有研究發現，在高穩定系數值高的品種中也存在變異系數大的現象，品種的穩產性往往被高產所誤導[18，19]。因此，在評價品種豐產穩定性時，應將高穩系數法與變異系數、回歸系數、適應性性參數等方法結合起來綜合分析，這樣對品種做出的評判結論才更加可靠[20]。通過對2018耀2019年、2019耀2020年冀中南冬小麥水地組區域試驗和2019耀2020年冀中南冬小麥水地組生產試驗馬蘭1號的產量結果采用變異系數法、高穩系數法、增產點率、回歸系數法、適應度法、離優度值法進行分析，發現馬蘭1號在2018耀2019年區域試驗中平均產量居參試品種第2位，2019耀2020年區域試驗和生產試驗中平均產量均居參試品第1位，較對照品種衡4399平均增產6.28%且差異達到了極顯著水平，說明馬蘭1號具備良好的豐產性，是一個高產潛力很大的優良品種；變異系數分析結果表明，馬蘭1號具備良好的穩產性；高穩系數分析結果也驗證了以上結論，馬蘭1號在穩產的基礎上還具有豐產性，平均增產點率為96.97%，表明馬蘭1號的適應性優于對照衡4399；回歸系數分析結果表明，馬蘭1號對環境變化具有很好的適應性；適應度分析結果表明，馬蘭1號在不同年度、不同環境下具有廣適性；馬蘭1號的離優度低，表明其接近各試點的最佳品種表現，普遍適應性強。2 a區域試驗和1 a生產試驗結果表明，馬蘭1號是一個豐產性好、穩產性強、適應性廣的優良品種，適宜在河北省中南部冬麥區種植。

小麥產量是受多基因控制的數量性狀，為有效穗數、穗粒數和千粒重綜合作用的結果，但三因素之間又存在相互制約的負向作用，協調三因素的關系一直是小麥高產栽培和育種的基本思路[21]。馬蘭1號產量構成三因素的通徑分析結果表明，其產量水平的提高受有效穗數影響最大，其次是穗粒數和千粒重。2018耀2020年冀中南冬小麥水地組區域試驗和2019耀2020年冀中南冬小麥水地組生產試驗統計結果表明，馬蘭1號的穗粒數對環境變化較敏感，千粒重仍有較大的提升空間，因此，可以在生育前期通過精細整地、調節水肥、適宜播期等栽培技術獲得較高的有效穗數[13]，生育中后期通過起身拔節期和灌漿初期2次澆水保證小穗小花發育完好、減少敗育來提高穗粒數，灌漿后根據墑情適當灌水來延長生育期而提高千粒重[22耀25]。在適宜有效穗數的基礎上爭粒數、促粒重，并注意防治病蟲害，最大程度地發揮該品種的高產潛力[26~28]。