2013—2021年河北省审定小麦品种产量及农艺性状分析

董策，李炎艳，张希太，蔺桂芬，路其祥，王腾蛟，韩雅利，裴艳婷，肖磊

（1．郸市农业科学院，河北 邯郸 056001；2．德州市农业科学研究院，山东 德州 253000）

小麦是我国的主要粮食作物，也是重要的战略性物资。在人口基数大、耕地面积相对少的基本国情下，提高小麦单产是增加粮食总产的有效途径。建国初期，我国小麦单产为525 kg/hm2左右，到21世纪20年代，单产提高到8 000 kg/hm2，产量增加约15倍，选育和推广优良品种的作用占主导地位［1］。

分析品种产量与农艺性状的关系对促进小麦育种和遗传改良均具有重要现实意义，近年来，国内外有关这方面的研究已有许多报道。郭凤芝等［2］分析山东省审定的83个高产小麦品种主要农艺性状后认为，小麦品种产量的提高必须通过三要素协调发展、综合改善来实现。蒋进等［3］研究认为，穗粒数的增加是四川省小麦品种产量进一步提高的关键因素。宋健民等［4］研究山东省1999—2010年间审定小麦品种农艺性状的演变规律后认为，提高成穗率、增加单位面积穗数可能是产量潜力提高的主攻方向。黄兴蛟等［5］分析山东省小麦高产区试参试品种的产量和农艺性状后指出，今后山东省小麦产量遗传改良的重点是在保障穗数的基础上，提高穗粒数和粒重。陈贵菊等［6］利用相关和通径分析研究黄淮冬麦区北片水地组区试品种产量及主要农艺性状后认为，选育生育期适当缩短、灌浆速率快的小麦品种能较好地应对气候变化。王汉霞等［7］运用相关分析、偏相关分析和通径分析等方法研究北京市小麦品种产量及农艺性状关系后指出，小麦产量的提高应在保证单位面积穗数的基础上增加穂粒数，提高千粒重。

河北是我国的产麦大省，是黄淮北部小麦的主产区，常年种植面积稳定在233．3万hm2左右，年产量超过140亿kg，约占全国播种面积和总产量的1/10，仅次于河南和山东两省，居第3位［8］。河北省育成或审定的小麦品种不仅在该区域生产上占主导地位，同时作为重要亲本材料在全国被广泛应用，而有关这些小麦品种产量和农艺性状关系的研究，尤其是利用多种分析方法综合进行研究还少见报道。因此，本文以2013—2021年河北省审定的水地组小麦品种为对象，运用相关、偏相关、通径和回归分析方法研究小麦品种产量与其农艺性状间的关系，以期为小麦品种改良及其生产上的推广应用提供借鉴。

1 材料与方法

1．1 分析对象及其数据来源

分析对象为2013—2021年河北省农作物品种审定委员会审定的46个冬小麦品种，2013—2016年对照品种为石4185，2017年之后对照品种更换为衡4399。河北省小麦种植面积主要分布在冀中南区域，且冀中南水地组试验以筛选高产品种为目标，因此本研究选取冀中南水地组审定品种为对象。这46个审定品种的相关信息来源于河北省种子管理总站，各品种产量、主要农艺性状等相关数据为参加河北省小麦新品种（系）区域试验的平均值。

1．2 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 13．0软件进行数据处理、作图和统计分析。

2 结果与分析

2．1 产量、农艺性状表现及其演变分析

由表1可以看出，2013—2021年河北省审定小麦品种产量及农艺性状的变异系数较小，均小于7%，其中产量的变异系数最大，为6．71%；产量三要素中，穗数的变异系数（6．24%）最大，千粒重的变异系数（5．24%）次之，穗粒数的变异系数（2．70%）最小。说明河北省小麦品种产量三要素相对比较稳定，这决定产量的改良空间较小；也说明，小麦产量遗传改良正处于缓慢发展期，育种难度进一步增大。

从产量看，近年来河北省审定小麦品种的平均产量已达到8 224．45 kg/hm2。从产量三要素来看，在河北省气候和生态条件下，近年来育种者的主要目标是选育穗数接近700万/hm2、穗粒数接近35粒、千粒重40～45 g、株高75 cm左右、生育期240 d左右的小麦品种。

线性拟合结果（图1）表明，2013—2021年河北省审定小麦品种的平均产量呈逐年上升趋势，年均增长68．16 kg/hm2，但年际间波动较大，以2017年最高，为9 051．00 kg/hm2，较2013年（最低产量）增产达20．63%，2017年之后产量缓慢下降，可能与2017年对照更换为节水高产品种衡4399有关。产量三要素中，穗数呈上升趋势，平均每年提高7．30万/hm2；穗粒数呈下降趋势，年均减少0．13粒，千粒重变化不大。株高平均每年提高0．45 cm，生育期平均每年缩短1．05 d。这说明此阶段河北省小麦产量潜力提高的关键因素主要是群体穗数的增加。

表1 2013—2021年河北省审定小麦品种农艺和产量性状

图1 2013—2021年河北省审定小麦品种产量及主要农艺性状的演变

2．2 产量与主要农艺性状及其相互间的相关性分析

由表2可知，各农艺性状均与产量呈正相关，其中株高、穗数、千粒重与产量达极显著相关，大小顺序为穗数＞株高＞千粒重。产量三要素中，穗数、穗粒数和千粒重两两间均呈负相关，但均未达到显著水平。株高与穗数呈极显著正相关。生育期与穗粒数呈极显著正相关，与千粒重呈显著正相关。这说明，产量三要素中穗数和千粒重是河北省小麦产量增加的主要因素。所以，育种时应注重选择多穗型和粒大粒饱满品种，同时兼顾穗粒数，使产量三要素协调。值得注意的是，株高相对较高的品种穗数较多，千粒重也较高；生育期相对长的品种穗粒数较多，千粒重也较高。

表2 2013—2021年河北省审定小麦品种产量与主要农艺性状及其相互间的相关性

2．3 产量与主要农艺性状及其相互间的偏相关分析

偏相关分析结果（表3）表明，产量三要素与产量之间呈极显著正相关，其中穗数与产量的偏相关程度最高（r＝0．822），千粒重次之（r＝0．739），穗粒数最小（r＝0．703），但穗数、穗粒数和千粒重之间均呈极显著负相关。这说明，产量三要素间存在相互制约关系。株高、生育期均与产量呈负相关，但均未达到显著水平。

表3 2013—2021年河北省审定小麦品种产量与主要农艺性状及其相互间的偏相关

2．4 产量与主要农艺性状的通径分析

通径分析结果（表4）表明，产量三要素中穗数、穗粒数和千粒重对产量均具有直接正向效应，贡献大小依次为穗数（P2＝0．717）＞千粒重（P4＝0．595）＞穗粒数（P3＝0．524）；株高和生育期对产量均具有直接负效应，其中株高的作用较弱。由间接通径系数可以看出，各因素对产量的间接作用不尽相同，其中穗数→株高→产量的间接正效应最大，穗粒数→生育期→产量的间接正效应次之，千粒重→生育期→产量的间接正效应排第3位；株高通过穗数、穗粒数和千粒重对产量产生负向效应，生育期通过穗粒数和千粒重对产量产生负向效应。因此，河北省小麦育种目标应首先是增加穗数，其次是提高千粒重，再次是稳定穗粒数，同时应考虑选育生育期较短的品种。

表4 2013—2021年河北省审定小麦品种产量与主要农艺性状的通径分析

2．5 产量与主要农艺性状的多元回归分析

为了进一步明确小麦产量与主要农艺性状的关系，以5个性状为自变量（Xi），以单产为因变量（Y）进行多元线性回归分析，筛选出的最优回归模型为：Y＝-4989．996-6．836X1+8．754X2+183．738X3+143．596X4-18．172X5（R＝0．902，R2＝0．813，F＝34．877，P＝0．000）。由该模型看出，株高（X1）、穗数（X2）、穗粒数（X3）、千粒重（X4）和生育期（X5）为产量的主要决定因素，决定产量81．30%的变异，因而还有其它因素的影响。

3 讨论

3．1 关于河北省审定小麦品种的产量及构成三要素

2013—2021年河北省审定小麦品种的平均产量年均递增68．16 kg/hm2，均值已达到8 224．45 kg/hm2，但产量及其构成三要素的变异系数均小于7%。由此可见，河北省审定小麦品种的产量三要素相对比较稳定，说明其改良空间较小，也说明小麦产量遗传改良正处于缓慢发展期，育种难度进一步增大。

赵倩等［9］研究指出，产量三要素对产量的贡献最大，但三要素间存在负相关趋势。本研究结果表明，产量三要素与小麦产量均呈正相关，与前人研究结果一致。三要素中穗数与产量的关系最密切，对产量的直接贡献最大，这与郭凤芝等［2］的部分结论相同，均认为提高穗数是小麦产量提升的关键因素，而本研究结果与陈贵菊［6］、高辉明［10］等的结论不一致，他们认为千粒重在产量中起的作用最大，这可能与研究材料和生态环境条件不同有关。

群体穗数是小麦高产的基础［6］。冀中南水地组品种属于高肥水类型，需要足够的穗数才能实现高产稳产。近年育成小麦品种的群体穗数已达到较高水平，但在高肥力条件下群体过大会造成田间郁蔽、光合产物不足，导致小花分化不好或幼粒退化，最终引起穗粒数减少［11］。本研究中，近年河北省审定小麦品种的群体穗数逐年上升，群体逐年增大，进而影响穗粒数的形成，穗粒数逐年下降，但千粒重变化不大，这与郭风芝等［2］的研究结果一致。由此可见，河北省小麦育成品种的群体穗数已达到极限值，继续增加穗数势必会以牺牲穗粒数为代价。今后河北省小麦育种改良的重点应在保障现有群体穗数的基础上，提高穗粒数，这可以通过选育结实性好的品种来实现［12］。

3．2 关于河北省审定小麦品种的主要农艺性状

株高虽然不直接影响小麦产量，但在品种选育过程中也应引起足够重视［6］。刘兆晔等［13］指出，株高并非越低越好，矮秆虽然有利于提高收获指数并降低倒伏风险，但也会缩小潜在空间，影响产量［14］。傅大雄等［15］研究指出，小麦株高每提高1 cm，单株粒重可增加0．24 g。本研究表明，株高与产量呈极显著正相关，说明增加株高有利于提高产量。进一步分析发现，株高与穗数、千粒重呈正相关，且与穗数的相关性达极显著水平，说明提高株高会扩大潜在空间，有利于穗数增加，同时也有助于提高千粒重。本研究中株高呈逐年增加趋势，这与蒋进［3］、肖磊［16］等的研究结果一致，说明近年来育种者已注意到通过株高来增加穗数和千粒重。但小麦株高受水肥条件影响，因栽培条件而发生改变。本研究偏相关和通径分析发现，株高对产量产生负效应，说明株高的无限增加也会造成产量降低。综合分析认为，选育株高75～80 cm的品种有利于实现小麦高产稳产。

一般认为，生育期越长，产量越高［17］。但本研究结果显示，2013—2021年河北省审定小麦品种的生育期逐年缩短，这与前人研究结果一致［2，4］。偏相关和通径分析均表明，生育期与产量呈负相关，对产量有负向效应。这可能是由于小麦生育期除受基因型影响外，还受当地气候条件和播种期早晚的影响。高辉明等［10］研究指出，随着气温逐年升高，小麦生育期逐渐缩短，与本研究结果一致。进一步分析发现，在气候逐年变暖的大背景下，小麦的播种期推迟，而成熟期又提前，进而造成晚熟品种因发挥不出产量优势而被淘汰。由此可见，品种选育也要注重气候和栽培条件变化的影响，选育生育期较短、灌浆速率快的小麦品种，是未来应对气候变暖的育种方向。

3．3 关于产量与主要农艺性状的多元回归分析

回归分析是将一系列影响因素和结果进行线性拟合，通过筛选最优回归模型预测一系列影响因素和结果的关联程度。本研究通过多元线性回归分析表明，株高、穗数、穗粒数、千粒重和生育期这5个性状作为产量的主要决定因素，决定产量81．30%的变异。由此可见，产量还受其它因素的影响，如穗长、小穗密度等，而其它因素与产量的关联及作用程度有待下一步研究。

4 结论

2013—2021年河北省审定小麦品种的平均产量整体水平稳步提高，年均递增68．16 kg/hm2，平均产量水平已达8 224．45 kg/hm2，产量进一步提升艰难而又缓慢；产量三要素的变化趋势是穗数逐年增加，穗粒数逐年下降，千粒重变化不大；株高逐年升高，生育期逐年缩短。相关性分析表明，产量三要素与小麦产量均呈正相关，大小顺序为：穗数＞千粒重＞穗粒数；株高与产量极显著正相关，生育期与产量也呈正相关。偏相关分析显示，产量三要素对产量的作用均为正值，大小顺序为：穗数＞千粒重＞穗粒数；株高和生育期对产量的作用均为负值。产量三要素对产量的直接通径系数均为正值，大小顺序为：穗数＞千粒重＞穗粒数；株高和生育期对产量的直接作用为负值，但株高的作用微弱。回归分析显示，株高、穗数、穗粒数、千粒重和生育期决定产量81．30%的变异，为产量的主要决定因素。

综合分析认为，稳定穗数，重点提高穗粒数，促进产量三要素协同发展可能是进一步提高产量潜力的关键。针对河北省气候和栽培管理变化，选育穗数650万/hm2左右、穗粒数接近35粒、千粒重40～45 g、株高75～80 cm、生育期较短且灌浆速率较快的小麦品种更容易实现高产稳产。