北部冬麦区旱地小麦品种（系）农艺性状综合分析

孙军伟，张 珂，张俊灵，王吉宁，杨子光

（1.洛阳农林科学院，河南 洛阳 471023；2.山西农业大学谷子研究所，山西 长治 046000；3.彭阳县种子管理站，宁夏 彭阳 7565600）

在中国北方大部分小麦产区，干旱缺水是制约产量的主要因素，小麦全生育期都可能受到干旱胁迫。北部冬麦区旱地主要分布在山西省、甘肃省、宁夏回族自治区，小麦是该地区传统作物，这些地区多丘陵旱地，冻害、干旱、病虫害经常发生，导致小麦产量年际间变化较大，干旱是主要影响因子［1，2］。提高该地区旱地小麦产量，是保障该地区口粮安全的有效途径。应用抗旱高产小麦新品种是实现小麦高产稳产的重要方法，而科学分析旱地小麦区试品系农艺性状，对确定旱地小麦今后的育种方向、保障小麦安全生产具有重要意义。关于小麦农艺性状研究已有不少报道［3-8］，但北部冬麦区旱地小麦农艺性状之间的关系研究还比较少，尤其是农艺性状的综合分析［9，10］。杨洪强［11］研究了旱地小麦产量与其构成因素间的相关程度及通径关系；杨芳等［12］研究了旱地小麦穗粒数、千粒重、株高等11 个农艺性状之间的相关性。本研究对2011—2020 年北部冬麦区旱地小麦区试85 个品种（系）的12 个农艺性状进行综合分析，研究该地区旱地小麦产量与农艺性状的关系，探讨进一步提高旱地小麦产量的途径，以期为该地区旱地小麦品种选育提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为2011—2020 年北部冬麦区旱地小麦区试共计85 个小麦品种（系）。数据来源于2011—2020 年国家冬小麦品种区域试验汇总报告。

1.2 试验方法

北部冬麦区旱地小麦区试分布在山西省、甘肃省、宁夏回族自治区，共12 个试验点。其中，山西省4 个试验点，甘肃省5 个试验点，宁夏回族自治区3 个试验点。各试验点地势平坦，肥力均匀一致。试验随机区组排列，3次重复，小区面积12～15 m2，对照品种为长6878。

1.3 指标调查

基本苗数：3 叶期前在小区内选取2～3 个1 m 长样段，调查其苗数。最高茎蘖数：拔节前分蘖数达到高峰时调查，在原样点调查，方法与基本苗数的相同。

有效穗数：小麦成熟前调查有效穗数，在原样点调查，方法与要求同基本苗数。每穗粒数：在进行记载的2～3 个重复，每小区边行除外随机选取50 穗混合脱粒，数其总粒数，求得每穗平均粒数。千粒重：做2 次，每次随机取1 000 粒种子称重，取其平均值。全生育期：播种至成熟的天数。产量：当小麦达到蜡熟期及时整区收获，晾晒风干后称量计产。品质指标：从指定的试验点抽取样本，送至农业农村部谷物品质监督检验测试中心测定。

1.4 数据统计分析

数据处理采用Excel 2010 和SPSS 17.0 软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 2011—2020 年旱地小麦品种（系）农艺性状的统计分析

85 个旱地小麦品种（系）12 个农艺性状的变异系数范围为1.01%～28.52%（表1），变异系数按从大到小依次为稳定时间（X12）、产量（X1）、株高（X3）、有效穗数（X6）、湿面筋含量（X11）、每穗粒数（X7）、最高茎蘖数（X5）、蛋白质含量（X10）、千粒重（X8）、基本苗数（X4）、全生育期（X2）、容重（X9）。容重与全生育期变异系数较小，特别是容重，变异系数仅为1.01%。稳定时间变异系数最大，为28.52%，表明在稳定时间方面遗传变异较大，而产量构成三要素的变异系数从大到小依次为有效穗数、每穗粒数、千粒重。

表1 北部冬麦区旱地小麦品种（系）主要农艺性状统计分析

2.2 不同年份小麦品种（系）农艺性状的显著性分析

对北部冬麦区不同年份小麦品种（系）12 个农艺性状进行方差分析（表2），结果表明，在产量、有效穗数、每穗粒数和千粒重、全生育期、株高、最高茎蘖数、容重、蛋白质方面，不同年份间大部分差异达显著或极显著水平，而稳定时间表现为多数年份差异不显著。从产量指标来看，年度间产量并没有递增趋势，且差异较大，说明旱地小麦区试产量受各试验点的气候影响较大，对旱地小麦而言，降水是主要影响因子。

表2 北部冬麦区旱地不同年份小麦品种（系）农艺性状的显著性分析

由表3 可知，北部冬麦区旱地小麦品种（系）农艺性状中，产量与株高、每穗粒数呈极显著正相关，与有效穗数呈显著正相关，与基本苗数、千粒重呈正相关，但相关系数较小。产量三要素中，有效穗数与千粒重呈负相关，与每穗粒数呈正相关。每穗粒数与千粒重呈正相关，但相关系数很小。这说明北部冬麦区旱地小麦品种产量的增加主要是有效穗数与每穗粒数增加的结果。产量与品质指标相关分析表明，稳定时间与产量呈正相关，其他性状与产量呈极显著负相关或不显著负相关，说明产量增加，品质并没有相应地提高。

表3 北部冬麦区旱地小麦品种（系）农艺性状的相关分析

2.3 小麦品种农艺性状的主成分分析

对85 个旱地小麦品种（系）农艺性状进行主成分分析，按照特征值大于1 的原则提取4 个主成分（表4）。其中，第1 主成分的贡献率超过40.000%，说明其对总的遗传贡献率最大。在其特征向量中，第1 主成分数值（正值）较大的农艺性状主要有产量、株高、有效穗数，主要反映产量，归纳为产量因子；负值绝对值最大的是蛋白质含量和湿面筋含量。第2 主成分对应的特征向量中，最大的是全生育期，归纳为生长因子；负值绝对值较大的是每穗粒数和千粒重，说明全生育期延长不利于千粒重的增加。第3 主成分对应的特征向量中最大的是蛋白质含量，可综合为蛋白因子；负值绝对值最大的是千粒重，说明适当降低千粒重有利于小麦蛋白质含量的提高，这与相关性分析结果中千粒重与蛋白质含量呈负相关保持一致。第4 主成分对应的特征向量中最大的是稳定时间，可归纳为稳定因子；负值绝对值最大的农艺性状是株高和湿面筋含量。研究结果表明，不同主成分包含性状差异较大，但仍具有一定的相关性。

表4 4 个主成分的特征向量

3 讨论

本研究结果表明，85 个旱地小麦品种（系）12 个农艺性状变异系数差异较大，变异系数较大的农艺性状为产量、株高、有效穗数等，产量三要素中变异系数大小依次为有效穗数、每穗粒数、千粒重，说明不同时期育成品种的遗传多样性较丰富，同时也说明旱地小麦产量及主要性状受气候变化影响较大。这与刘新月等［13］、张俊灵等［14］的研究结果一致，与赵倩等［15］、任文斌等［16］的研究结果不同。这主要是由于参试品种、土壤条件、气候条件及地域的差异对小麦农艺性状的影响存在一定的差异。产量变异系数较大，是因为它受气候条件影响最大。品质性状中，变异系数最大的是稳定时间，最小的是容重，这与赵鹏涛等［17］、李楠楠等［18］对小麦品质相关农艺性状的研究结果基本一致。

参试小麦品种（系）产量与各农艺性状的相关分析表明，产量与株高、每穗粒数呈极显著正相关，与有效穗数呈显著正相关，与基本苗数、千粒重呈正相关，与全生育期和最高茎蘖数呈不显著负相关，这与宋志伟等［19］的研究结果基本一致。主成分分析表明，第1 主成分反映产量的因子中，株高、有效穗数、每穗粒数数值较大，且均为正值。10 年来的实践表明，有效穗数多、株高较高、每穗粒数较多的品种（系）在区试中容易获得高产。参试小麦品种（系）产量与各品质性状的相关分析表明，产量与稳定时间呈正相关、与容重呈负相关，与蛋白质含量、湿面筋含量呈极显著负相关，说明随着品种产量的增加，品种的品质并未同步提高。这与李楠楠等［18］对黄淮冬麦区北片的研究结果相似。

4 小结

在北部冬麦区旱地小麦选育过程中，应选择株高较高、有效穗数和每穗粒数多的小麦品种（系）作为基本目标和突破口。2011—2020 年旱地小麦区试结果表明，株高、有效穗数、每穗粒数、千粒重等是影响旱地小麦产量的主要因素，为确定合理的育种目标提供了科学依据。北部冬麦区旱地小麦生育期气候干旱的特点决定了选择多穗型品种是获得稳产的前提条件，而株高较高的品种在极端干旱年份能保证一定的产量，但株高增加的同时势必增大倒伏的风险，尤其在丰水年份［20，21］。因此，选择株高较高品种的同时，还应注重品种的抗倒性。每穗粒数也是影响小麦产量的关键因素，在旱地小麦选育过程中，应选择抗倒春寒能力强、每穗粒数多、结实性好的品种，以避免每穗粒数减少对产量的影响。