陇东旱塬区小麦主要农艺性状与产量的相关性分析

刘众　郑琪　李杰　刘愈之　丁志远

关键词：陇东旱塬区；小麦；产量构成；农艺性状；相关性分析

中图分类号：S512.1 文献标志码：A 文章编号：2097-2172（2023）07-0615-06

小麦是甘肃省第二大粮食作物，种植面积在80.0万hm²左右，其中70%的小麦在旱地种植。陇东地区属于半干旱半湿润气候的过渡区，冬小麦是该区的主要粮食作物之一，常年种植面积26.7万hm²左右，占全省小麦种植面积的1/3，自古以来就有“陇东粮仓”之称。在小麦全生育期内陇东地区发生干旱的概率达到30%，且降水量逐年递减，干旱已成为该区作物生产的主要限制因子。研究表明，在小麦全生育期内一旦受到干旱胁迫，极易影响小麦生长、导致产量下降。

目前，就区域性在小麦产量构成因素对产量的影响已有大量研究，在对滇南地区旱地小麦品种、安徽省小麦区试品种和四川省小麦区试品种的农艺性状与产量构成因素的研究表明，穗粒数对产量的贡献高于千粒重和单位面积穗数。山西南部旱地小麦区试品种和黄淮冬麦区北片水地组区试小麦品种的产量构成因素的分析结果表明，千粒重对小麦产量的影响最大。而山东省小麦高产区试品种和黄淮冬麦区旱地小麦区试品种的产量性状分析结果表明，单位面积穗数对产量的贡献最大。以上研究可知，在不同区域中，产量构成三因素对产量的贡献不同。我们利用2010—2022年平凉市农业科学院旱地小麦育种示范园参试小麦品种（系）的产量与主要农艺性状数据，通过统计分析、相关性分析和通径分析等方法，以明确陇东旱塬区小麦的产量构成与主要农艺性状间的关系，依此来指导未来陇东旱塬区小麦育种目标，旨在选育出适合当地种植的优良抗逆品种，为保障甘肃省粮食安全奠定基础。

1材料与方法

利用平凉市农业科学院旱地小麦育种示范园2010—2022年159个小麦示范品种（系）的产量和农艺性状数据资料，采用Excel 2019及SPSS 2022软件对历年数据进行统计分析。多元回归采用逐步分析法，以产量（Y）为因变量，以有效穗数（X₁）、穗粒数（X₂）、千粒重（X₃）、全生育期（X₄）、株高（X₅）、春分蘖（X₆）为自变量，建立回归方程。

2结果与分析

2.1主要农艺性状及产量的变异分析

变异系数是衡量性状对环境的适应性和遗传稳定性的综合指标，各性状描述性统计和变异系数等参数分析结果如表1所示。结果表明，近12年的小麦产量和主要农艺性状都有不同程度的变异，其中产量的变异程度最大，变异系数达到20.54%，变幅为2831.25～6 388.43kg/hm²。全生育期的变异程度最小，变异系数为1.81%，变幅为260.18～281.00d。6个农艺性状与产量的平均变异系数从大到小依次为产量、有效穗数、春分蘖、千粒重、株高、穗粒数、全生育期。有效穗数、春分蘖变异较大，变异系数分别为18.35%、18.17%，其中有效穗数变幅为248.11万～543.56万穗／hm²，春分蘖变幅876.75万～1580.10万茎／hm²。千粒重、株高均为中等变异，变异系数分别为12.64%、12.08%，其中千粒重变幅为33.85～50.26 g，株高变幅为57.33～92.43cm。穗粒数的变异系数为9.66%，变幅为33.3～45.10粒。由于产量、有效穗数、春分蘖具有较大的变异系数，表明产量、有效穗数和春分蘖在陇东地区具有较高的遗传多样性，年度间变化较大；而千粒重、穗粒数、株高的变异程度相对较小，但还是存在一定程度的变异，全生育期的变异程度最小。可以作为对供试材料在育种过程中进行定向选择的依据，筛选出产量较高且稳产性好的材料。

2.2主要农艺性状的相关性

2.2.1主要农艺性状及产量间的相关性 从表2可以看出，6个农艺性状与产量之间均未达到极显著水平，只有株高、有效穗数与产量均呈显著正相关，相关系数分别为0.675、0.582，其他性状与产量均未达到显著正相关，但都呈正相关，6个主要农艺性状与产量的相关性从大到小依次为株高、有效穗数、穗粒数、春分蘖、千粒重、全生育期。另外有效穗数与株高呈极显著正相关，相关系数为0.804；有效穗数与春分蘖呈显著正相关，相关系数为0.674，其他各性状间均未达到显著相关水平。

2.2.2主要农艺性状及产量间的偏相关性分析 从表3可以看出，6个主要农艺性状与产量之间均未达到显著相关水平，其中穗粒数、千粒重、有效穗数与产量之间偏相关性最强，偏相关系数依次分别为0.713、0.667、0.478；全生育期与产量呈负相关，偏相关系数为-0.317。与产量的偏相关性从大到小依次为穗粒数、千粒重、有效穗数、春分蘖、株高、全生育期。6个主要农艺性状之间也均未达到显著相关水平，其中，有效穗数与株高之间正相关效应最大，偏相关系数为0.751；有效穗数与千粒重之间负相关效应最大，偏相关系数为-0.717；产量构成三要素之间都呈负相关效应而不显著，这与前人研究结果有所不同，但因为陇东地区属于半干旱半湿润气候的过渡区，且年降水量有逐年降低的趋势，而河南、河北等地属于湿润半湿润季风气候，与南方地区更是有显著的气候差异，因此陇东地区的小麦品种产量与各个性状之间相关性可能具有一定的地域性，这可能是小麦的各性状在年际间受环境影响太大所致。

2.3产量构成三要素与产量的通径分析

为更清楚地了解陇东旱地小麦产量三要素对产量的作用途径及作用途径的大小，我们以产量（Y）为因变量，有效穗数（X₁）、穗粒数（X₂）、千粒重（X₃）、全生育期（X₄）、株高（X₅）、春分蘖（X₆）为自变量进行逐步回归，剔除与自变量存在多重共线性的自变量，舍去回归系数不顯著的自变量，最终得到最优的多元回归方程：

Y=10.99X₁+151.81X₂+83.35X₃－8801.42（R²=0.806）

根据得到最优多元回归方程的标准回归系数及产量三因素之间的相关系数进行整理，对产量三要素与产量之间进行通径分析。由表4直接通径系数可知，产量三因素对产量的直接通径作用均为正值，对产量的提高均为正效应，且有效穗数（X₁）对产量的直接作用最大，直接通径系数大小依次为有效穗数（X₁）（0.820）、穗粒数（X₂）（0.521）、千粒重（X₃）（0.406）；千粒重（X3）对产量的直接作用最小，同时也通过有效穗数对产量起到间接作用。由间接通径系数可知，只有穗粒数（X2）通过千粒重（X₃）对产量的间接作用为正值，作用大小为0.085，而其他性状间的间接通径过程对产量的作用均为负值，其中穗粒数（X₂）通过影响有效穗数（X₁）对产量的间接作用大小为－0.117，千粒重（X₃）通过影响有效穗数（X₁）、穗粒数（X2）对产量的间接作大小分别为－0.331、－0.108，有效穗数（X₁）通过影响穗粒数（X2）和千粒重（X₃）对产量的间接作用大小分别为－0.075、－0.164。有效穗数（X₁）、穗粒数（X₂）、千粒重（X3）的间接作用总和分别为－0.238、－0.337、0.083。由此可见，千粒重（X₃）对产量的影响最大。

3结论与讨论

小麦是我国的主要粮食作物之一，不同生态地区的小麦产量构成及各农艺性状对产量的影响不同，全球气候条件变化下，干旱和高温等非生物逆境胁迫已成为限制小麦产量的主要因素。

各性状变异系数由大到小依次为产量、有效穗数、春分蘖、千粒重、株高、穗粒数、全生育期。表明甘肃陇东旱塬区的小麦产量及有效穗数、春分蘖等农艺性状的变异系数都较大，遗传变异丰富，可在供试材料中筛选可以稳定遗传的高产小麦品种，产量构成三要素的变异系数由大到小依次为有效穗数、穗粒数、千粒重，这与芦艳珍等的研究结果相似，表明在甘肃陇东旱塬区小麦生产中有效穗数等性状具有较大的选择潜力，因此在育种中应当着重选择有效穗数多的品种，同时兼顾与其他产量构成性状之间的相互影响。

从相关性分析来看，本研究中小麦产量与有效穗数和株高呈显著正相关，这表明有效穗数和株高与产量之间具有显著的相互作用关系，同时有效穗数与株高呈极显著正相关，与春分蘖呈显著正相关。而偏相关分析发现，产量与各个性状均未达到显著相关水平，产量三要素（有效穗数、穗千粒、重粒数）之间的偏相关系数较高，这与前人研究基本相同，但因为陇东地区属于半干旱半湿润气候的过渡区，且年降水量有逐年降低的趋势，而河南、河北等地属于湿润半湿润季风气候，与南方地区更是有显著的气候差异，因此陇东地区的小麦品种产量与各个性状之间相关性可能具有一定的地域性。前人研究表明，适宜的株高可提高小麦收获指数和生产潜力，在保证抗倒伏能力的同时，适宜的增大小麦群体数量和株高来到达较大的生物量，以获取更强的光合能力，进而可以导致产量的提升。因此，在后续小麦品种选育工作中，在陇东旱塬区选择群体结构好，株高较高且抗倒性强的小麦品系是获得高产的基础。

通径分析能够更准确地反映出作物各产量构成因素对产量的作用和影响。从通径分析结果来看，小麦产量三要素对产量贡献的大小依次为有效穗数（0.820）、穗粒数（0.521）、千粒重（0.406），这和产量三要素（有效穗数、穗粒数、千粒重）与产量的相关性结果一致且均为正效应，表明有效穗数是对陇东旱塬区小麦产量影响最大的因素，其次为穗粒数和千粒重，该结果也与前人的研究结论一致。穗粒数、千粒重对产量的提高作用同样关键，本研究中产量构成三要素与产量均呈正相关关系，但只有有效穗数与产量具有显著性，同时在其他研究中存在千粒重与产量的相关性不显著的结果，这可能是由于受环境条件影响所致。这些结果表明，有效穗数、穗粒数、千粒重的增加都会导致产量的增加，其中以有效穗数对产量的影响最大。

综上所述，本研究结果支持前人的研究结论，同时也反映出特定地域内小麦产量构成因素和主要性状之间特殊的相互关系。主要原因可能是由于甘肃陇东地区受环境影响较大、年际间气候条件不同所致，虽然产量三要素有效穗数、穗粒数、千粒重之间相互制约，但从整体分析结果来看还是有迹可循。因此通过本研究可为后续育种工作提供参考，为甘肃陇东地区小麦实现高产奠定基础。

本研究结果表明，在甘肃陇东旱塬区，小麦的产量、有效穗数和春分蘖均具有较高的遗传多样性，同时有效穗数对产量的影响最大，其次为穗粒数和千粒重，可见有效穗数是保证获得高产的前提。由于有效穗数与株高、春分蘖均具有显著的相关性，因此在后续小麦育种实践中应选择有效穗数高的材料，同时注意与株高和春分蘖之间的相互影响，以培育適合陇东旱塬区种植的高产小麦品种。