2015～2019 年山西南部旱地小麦区域试验品系的农艺性状分析

任文斌，王倩，吴翠翠，谢三刚

（山西农业大学棉花研究所，山西 运城 044000）

山西省小麦生产主要集中在南部的运城和临汾地区，面积占全省小麦播种总面积的80%以上，其中旱地小麦占60%左右[1～3]，且主要种植于无灌溉条件的塬上、山坡等地，土壤相对贫瘠，环境条件较差。旱地小麦完全通过自然降水完成生长发育，因此在产量形成中关键生育期的降水起到了决定性作用[4～6]。山西省南部降水主要集中在6～8 月，而在小麦生育期的10 月至翌年5 月降水偏少，造成小麦生育期“十年九旱”，使旱地小麦生长发育对降水变得高度依赖和敏感[7，8]。

山西省南部旱地小麦区域试验主要是对参试小麦品系适应性及产量进行的多年多点鉴定[9]，为小麦品种审定、区域布局和品种更新换代的重要依据，是推广种植前规避各种风险的必要措施[10，11]。通过对2015～2019 年山西南部旱地小麦区域试验品系多点农艺性状的统计分析，探索品种基因聚合及气候变化对小麦农艺性状带来的影响，可为培育高产、稳产小麦品种提供科学依据和理论参考[12～14]。

1 材料与方法

1.1 试验材料

小麦数据来源于2015～2019 年山西省南部旱地小麦区域试验汇总结果，由山西省种子管理站提供。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 2015～2019 年山西省南部旱地小麦区域试验试点分布在运城、临汾、晋城3 个地区共8个有代表性的区域，采用品种小区，随机区组排列，小区面积13.33 m2，3 次重复。参试小麦品系合计65份，其中晋麦47 为对照品种（CK）（表1）。

表1 不同年度的参试小麦品系名称Table 1 Names of wheat lines in regional tests from 2015 to 2019

1.2.2 测定项目与方法 计算历年区域试验小麦品系农艺性状指标的平均值。以产量（Y）为因变量，以生育期 （X1）、株高（X2）、穗长（X3）、基本苗数量（X4）、最高总茎数（X5）、有效穗数（X6）、有效分蘖率（X7）、穗粒数（X8）和千粒重（X9）为自变量，进行相关分析、通径分析和多元回归分析。

1.2.3 数据统计分析 采用Excel 软件对试验数据进行统计分析，利用SPSS 18.0 软件的Duncan’s 法进行多重比较[15，16]。

2 结果与分析

2.1 小麦农艺性状的统计分析

统计结果（表2）显示，小麦农艺性状的变异系数为0.48%～12.12%，差异较大。说明小麦不同农艺性状对环境条件的适应性差异较大。其中，生育期的变异系数最小，说明不同的环境条件下小麦生育期变化很小；基本苗数量的变异系数（4.96%）较小，主要原因是区域试验中要求小麦基本苗稳定在270 万～300 万株/hm2；产量的变异系数最大，株高变异系数（10.55%）次之，说明旱地小麦产量和株高受环境因素影响较大；产量构成三要素的变异系数顺序为有效穗数＞穗粒数＞千粒重，说明不同的环境条件下千粒重相对比较稳定，有效穗数变化较大。

表2 小麦各农艺性状的统计结果Table 2 Statistical results of agronomic characters of wheat lines

2.2 不同年度的小麦农艺性状分析

小麦所有农艺性状在年际间均存在极显著差异（表3）。说明小麦各农艺性状均受气候条件影响较大。其中产量尤为突出，不同年份间的差异普遍达到了极显著水平，这与产量的变异系数最大相吻合。随着试验年份由远及近，产量呈递减趋势，这与期望结果不符，原因可能与近年来出现的干旱、倒春寒天气有关。产量构成三要素中，有效穗数除2016 年极显著较低外，其他年份间差异均不显著；穗粒数在2015～2017 年较高且年际间差异不显著，但极显著高于2019 年；千粒重在不同年度下均低于40 g，其中2015 年最高，为38.69 g，但极显著高于2017～2019 年的指标值。

表3 不同年度的小麦农艺性状比较Table 3 Comparison of agronomic characters of wheat lines in different years

2.3 产量与其他农艺性状的关系

2.3.1 相关分析 相关分析结果（表4）显示，产量除与生育期和最高总茎数呈不显著负相关外，与其他农艺性状均呈正相关，其中与株高、穗长、有效穗数、有效分蘖率和穗粒数的相关性达到了极显著水平。说明旱地小麦除生育期和最高总茎数外，提高其他农艺性状指标值均有利于产量的提高。有效穗数与穗粒数和千粒重呈负相关，其中与千粒重的相关性达到了极显著水平；穗粒数与千粒重呈不显著正相关。

表4 产量与其他农艺性状的相关系数Table 4 Correlation coefficient between yield and other agronomic characters

2.3.2 多元回归分析 通过多元线性逐步回归分析，研究产量与其他农艺性状之间的数量关系。在P＜0.01 水平下，得到产量（Y）与其他农艺性状（X）的最优方程为Y=-8 195.76+12.64X2+8.02X6+26.06X7+118.80X8+84.33X9（R2=0.90，F=104.50，P=0.00）。表明自变量X2、X6、X7、X8和 X9与 Y 之间存在着极显著的线性回归关系，且与Y 的偏相关系数分别为12.64、8.02、26.06、118.80 和84.33，均达到了极显著相关水平。在回归关系中，决定产量的农艺性状顺序为穗粒数（X8）＞千粒重（X9）＞有效分蘖率（X7）＞株高（X2）＞有效穗数（X6）。多元决定系数R2=0.90，说明由株高、有效穗数、有效分蘖率、穗粒数和千粒重这5 个农艺性状可以决定产量中的90%。表明在其他因素相对不变的条件下，株高（cm）、有效穗数（万穗/hm2）、有效分蘖率（%）、穗粒数（粒）、千粒重（g）每增加1 个单位，产量分别对应增加 12.64、8.02、26.06、118.80 和 84.33 kg[17]。

2.3.3 通径分析 株高、有效穗数、有效分蘖率、穗粒数和千粒重对产量的直接通径系数均为正值（表5），说明提高任何一个因素指标值都可以促进产量的提高，其中产量三要素的作用效果顺序为有效穗数＞穗粒数＞千粒重。从间接通径系数看，株高通过有效穗数（P=0.194）、有效分蘖率（P=0.078）、穗粒数（P=0.216）和千粒重（P=0.027）对产量均具有正向间接效应。有效穗数和千粒重对产量的间接效应合计均为负值，但其直接作用和间接作用的综合作用均为正值，分别为0.519 和0.172。在综合效应中，千粒重对产量的效应（P=0.172）最小，说明在旱地小麦区域试验中，提高小麦千粒重尽管有正向作用，但效果不如增加株高、有效穗数和穗粒数作用明显；有效分蘖率尽管直接通径系数（0.178）最小，但通过其他农艺性状的影响（P=0.528），其对产量的综合作用（0.706）最大。

表5 产量与其他农艺性状的通径系数Table 5 Path coefficient between yield and other agronomic characters

3 结论与讨论

小麦产量主要取决于有效穗数、穗粒数和千粒重。任文斌等[18]研究认为，在水地小麦区域试验中产量构成三要素对小麦产量的综合作用顺序表现为穗粒数＞有效穗数＞千粒重，产量与有效穗数和穗粒数呈极显著正相关。杨素梅等[19]和王继滨等[20]认为，穗粒数对小麦产量的直接作用最大，千粒重的直接作用最小。本研究结果显示，穗粒数对小麦产量影响较大，增加穗粒数对小麦增产效果最好，与前人观点基本一致。而有效分蘖率尽管直接通径系数最小，但通过其他农艺性状的影响，其对产量的综合作用最大，这与刘新月等[2]的研究结果不同。实践表明，提高有效分蘖率可以减少无效养分的消耗，有利于后期形成壮蘖。株高的作用与有效分蘖率类似。多年实践发现，在无干热风条件下，生育期略长的小麦品系在区域试验中产量较高。但本研究结果却相反，原因需要进一步验证。

在山西南部旱地小麦育种与区域试验中，提高穗粒数和有效穗数是获得高产的主要途径，其中有效穗数是保障，穗粒数是关键。这与水地小麦育种有所不同：在山东，小麦产量的提高主要来自于有效穗数的增加；而在河南，小麦产量的提高主要来自于千粒重的提高。说明不同的环境条件下，小麦的育种方向不同。山西南部由于受到干旱、倒春寒等极端气候的影响，往往导致旱地小麦受损严重，这也是5 a 来区域试验中小麦产量不但没有增长，反而略有下降的主要原因。同时，育种过程中株高、高产、倒伏的矛盾难以协调，这也是旱地小麦育种能否广泛适应的关键所在。