2005—2020年黄淮冬麦区审定小麦品种产量及相关性状演变分析

王 瑛， 孙宇彤， 上官彩霞， 杜 涛， 滕永忠

(1.河南省农业科学院农业经济与信息研究所，河南郑州 450002； 2.河南农业大学生命科学学院，河南郑州 450002)

中国最大麦区是黄淮麦区，资源环境适宜，有利于小麦的优质和高产，每年的播种面积均保持在866.7万hm以上，其中小麦种植面积、产量和商品率占全国的50%以上。国内一些课题研究如下，曹莉等通过分析1998—2000年黄淮冬麦区陕西省区试点参试品种的品质状况以及产量与品质性状的关系，认为小麦产量与品质两者可以同时提高；胡卫国等分析了2000—2009年黄淮冬麦区水地组、春水组和冬水组参试品种品质状况，提出蛋白质质量改良可以提高小麦的品质；王美芳等研究了2001—2009年黄淮冬麦区品种产量及强筋品种品质状况，发现优质蛋白亚基比重的增加，可以提高产量和改良品质，为育种提供参考。

本研究通过对黄淮冬麦区审定小麦品种相关和通径分析研究了产量与主要农艺性状间的关系，以期为今后中国黄淮冬麦区小麦产量、品质改良及优异种质资源的合理利用提供依据。目前相关的系统报道较少。搜集2005—2020年我国黄淮冬麦区不同组别审定的365个小麦品种试验数据，分析近15年该区域小麦品种产量及性状的相关性，探讨主要农艺性状与产量的关系，以期为今后中国黄淮冬麦区小麦产量、品质改良及优异种质资源的合理利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

2005—2020年黄淮冬麦区不同组别共审定365个小麦品种，适宜在黄淮冬麦区各地推广种植。数据来源于国家主要农作物品种审定委员会2005—2020年会议审定公告(https：//www.natesc.org.cn/hytx/index？parSel=0)。

1.2 研究方法

以黄淮冬麦区通过审定小麦品种为研究对象，统计分析审定品种产量和相关的种植密度、生育期、株高、单位面积穗数、穗粒数、千粒质量、容重、蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、吸水率、面团稳定时间、最大拉伸阻力、拉伸面积等15个农艺性状，及各性状值、相关分析、通径分析通过Excel和SPSS Statistics 17.0软件完成。

2 结果与分析

2.1 2005—2020年黄淮冬麦区审定品种情况分析

从表1可以看出，近年来黄淮冬麦区共审定365个小麦品种，其中黄淮冬麦区南片冬水组审定的品种最多，北片水地组、南片春水组审定的品种数也较多。不同组别中黄淮冬麦区北片水地组的平均产量最高，其次是南片冬水组和南片春水组，这3组品种的产量远高于其他组别(表2)。北片水地组、南片冬水组和南片春水组审定的品种数量占黄淮冬麦区审定品种数量的86.8%，分析这3个组别品种的产量及相关农艺性状的演变，对解析当前黄淮冬麦区小麦产量的影响因素具有重要作用。从表3可以看出，北片水地组的生育期、株高、单位面积穗数、穗粒数、千粒质量、容重、蛋白含量和湿面筋含量均高于南片冬水组和南片春水组；沉降值、吸水率、面团稳定时间、最大拉伸阻力、拉伸面积均低于南片冬水组和南片春水组。

表1 2005—2020年黄淮冬麦区不同组别品种数量统计

表2 2005—2020年黄淮冬麦区不同组别品种产量统计

表3 2005—2020年黄淮冬麦区不同组别品种的农艺性状统计

2.2 2005—2020年黄淮冬麦区产量与主要性状间的相关分析

分析黄淮冬麦区365个品种产量与主要农艺性状的相关性，与产量显著相关各性状的相关系数表现为单位面积穗数>穗粒数>千粒质量>容重>生育期>蛋白质含量>吸水率(表4)，其中单位面积穗数、穗粒数、千粒质量、容重、生育期、蛋白质含量与产量呈极显著正相关(<0.01)。分析不同组别中各性状与产量的相关性(表4、表5)，发现不同组别间各性状与产量相关性的显著程度发生变化，北片水地组中与产量显著相关各性状的相关系数表现为株高>千粒质量>单位面积穗数=容重>生育期>蛋白质含量>穗粒数，南片冬水组中与产量显著相关各性状的相关系数表现为千粒质量>拉伸面积>最大拉伸阻力>面团稳定时间>容重，南片春水组中与产量显著相关各性状的相关系数表现为千粒质量>穗粒数>单位面积穗数，可能是由于不同组别审定的品种类型不同，导致与产量显著相关的性状不同。

2.3 2005—2020年黄淮冬麦区审定品种主要性状演变分析

由图1可知，黄淮冬麦区北片水地组、南片冬水组和南片春水组品种的产量逐年增加，北片水地组的产量增速最快，年复合增长率0.64%，其次是南片春水组，年复合增长率0.50%，南片冬水组的增速最慢，年复合增长率0.38%。3个不同组别的单位面积穗数、千粒质量、容重呈逐渐增加的趋势，与产量的变化趋势一致。北片水地组的单位面积穗数增速最快，其次是南片春水组；千粒质量中南片冬水组的增速最快，其次是北片水地组；容重中南片冬水组的增速最快，其次是北片水地组。3个不同组别的穗粒数均呈逐渐减少的趋势，而生育期、株高、蛋白质含量既有增加又有降低，变化趋势并不一致。

2.4 2005—2020年黄淮冬麦区产量影响因素的通径分析

由于小麦产量受多种因素影响，因此对产量和主要农艺性状进行通径分析，以研究各性状对产量的影响程度。

以黄淮海冬麦区的产量为主变量，自变量为主要农艺性状，进行通径分析。通过Kolmogorov-Smirnov Test模型进行检测产量()服从正态分布。因此，对生育期()、株高()、单位面积穗数()、穗粒数()、千粒质量()、容重()、蛋白质含量()、湿面筋含量()、沉降值()、吸水率()、面团稳定时间()、最大拉伸阻力()、拉伸面积()与产量()进行逐步回归分析。自变量引入回归方程，相关系数和决策系数逐步增大(表6)，可知自变量的增加对产量()的促进效应加大。

表6 黄淮海冬麦区的回归模型及系数

由表6标准系数可知，5个性状对产量的直接作用表现为穗粒数()>单位面积穗数()> 千粒质量()> 生育期()> 蛋白质含量()，单位面积穗数、穗粒数、千粒质量的直接通径系数和相关系数较大，说明密度和单穗质量对小麦产量比较重要，因此提高千粒质量和单位面积穗数，增加种植密度，可以显著提高小麦的产量。

北片水地组的最优回归方程=555857+2274-1564+3336+2598-3582，由表7的直接通径系数可知，5个性状对产量的直接作用大小为千粒质量()>株高()>单位面积穗数()> 生育期()> 蛋白质含量()。南片冬水组的最优回归方程=318606+1929+2254+1521，由表8的直接通径系数可知，3个性状对产量的直接作用大小为千粒质量()>穗粒数()>单位面积穗数()。南片春水组的最优回归方程=-169998+5782+8099+4294，由表9的直接通径系数可知，3个性状对产量的直接作用大小为千粒质量()>穗粒数()>单位面积穗数()。综上可知，千粒质量、穗粒数、单位面积穗数是不同类型品种产量构成的重要因素。

表7 黄淮海冬麦区北片水地组的回归模型及系数

表8 黄淮海冬麦区南片冬水组的回归模型及系数

表9 黄淮海冬麦区南片春水组的回归模型及系数

3 讨论

近15年来，黄淮冬麦区北片水地组、南片冬水组和春水组小麦单产均大幅提高，究其原因，除了地力、耕作水平提高之外，更重要的是品种遗传改良的贡献。通过对产量构成因素的分析结果表明，北片水地组、南片冬水组和春水组品种变化特点不同：北片水地组小麦株高、单位面积穗数、千粒质量和容重随年份逐渐增加，生育期、穗粒数、蛋白质含量有所下降，说明产量(年复合增长率0.64%)水平的提升主要得益于单位面积穗数(年复合增长率0.84%)和千粒质量(年复合增长率0.22%)的增加；南片冬水组小麦单位面积穗数、千粒质量、容重和蛋白质含量随年份逐渐增加，生育期、株高、穗粒数有所下降，说明产量(年复合增长率0.38%)水平的提升主要得益于千粒质量(年复合增长率0.47%)和容重(年复合增长率0.16%)的增加；南片春水组小麦生育期、单位面积穗数、千粒质量、容重和蛋白质含量随年份逐渐增加，穗粒数、株高有所降低，说明产量(年复合增长率0.50%)水平的提升主要得益于单位面积穗数(年复合增长率0.36%)和千粒质量(年复合增长率0.31%)的增加。南片冬水组相比北片水地组、南片春水组单位面积穗数增长缓慢(年复合增长率仅0.01%)，说明种植密度并不是南片冬水组小麦单产提高的主要因素，可能是由于南片冬水组的株高明显高于北片水地组、南片春水组(表3)，大幅提高种植密度，增加小麦品种倒伏的风险。北片水地组产量最高，主要得益于该组小麦的生育期最长，单位面积穗数、穗粒数、容重远高于南片冬水组和南片春水组(表2、表3)。生育期、单位面积穗数、穗粒数、千粒质量、容重与产量显著相关(表4、表5)，因此，通过改良产量密切相关的农艺性状，对提高产量具有重要作用。

小麦产量的提高受多重因素综合影响。针对黄淮冬麦区不同组别小麦品种的产量分析，最优线性回归方程引入的产量因素并不相同，说明不同地区的光、热、水等环境条件对不同类型品种农艺性状的影响不同，导致不同组别的产量有所差异。前期研究表明，蛋白质含量、湿面筋含量、沉淀值和稳定时间之间呈正相关，有的甚至达到了显著或极显著水平。同时也有研究中国4个麦区的品质数据，年际间小麦的品质性状差异明显，并无规律可循。小麦产量要素之间彼此相关联，在产量构成因素分析中，北片水地组、南片冬水组、南片春水组分别有5、3、3个与产量直接相关的因素引入最优线性回归方程(表7、表8、表9)，北片水地组的平均产量高于南片冬水组、南片春水组(表2)。因此，在分析一个地区适宜种植的品种类型时，应选择能够让尽可能多的产量要素引入回归方程的品种，作为该地区的主栽品种，便于有针对性地加强栽培管理措施，从而将产量要素协调到有利于高产的最佳水平，有助于提高小麦品种的产量和稳产性。

综上可知，千粒质量、穗粒数、单位面积穗数是不同类型品种产量构成的重要因素。选育小麦品种时，单位面积穗数、穗粒数、千粒质量的直接通径系数和相关系数较大，因此提高种植密度和千粒质量，增加穗粒数，对提高小麦产量具有直接的显著作用。