山西南部旱地小麥區(qū)域試驗品系的農(nóng)藝性狀分析

～山西南部旱地小麥區(qū)域試驗品系的農(nóng)藝性狀分析

任文斌，王倩，吳翠翠，謝三剛（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所，山西運城044000）山西省小麥生產(chǎn)主要集中在南部的運城和臨汾地區(qū)，面積占全省小麥播種總面積的80%以上，其中旱地小麥占60%左右[1～3]，且主要種植于無灌溉條件的塬上、山坡等地，土壤相對貧瘠，環(huán)境條件較差。旱地小麥完全通過自然降水完成生長發(fā)育，因此在產(chǎn)量形成中關(guān)鍵生育期的降水起到了決定性作用[4～6]。山西省南部降水主要集中在6～8月，而在小麥生育期的10月至翌年5月降水偏少，造成小麥生育期“十年九旱”，使旱地小麥生長發(fā)育對降水變得高度依賴和敏感[7，8]。山西省南部旱地小麥區(qū)域試驗主要是對參試小麥品系適應(yīng)性及產(chǎn)量進行的多年多點鑒定[9]，為小麥品種審定、區(qū)域布局和品種更新?lián)Q代的重要依據(jù)，是推廣種植前規(guī)避各種風(fēng)險的必要措施[10，11]。通過對2015～2019年山西南部旱地小麥區(qū)域試驗品系多點農(nóng)藝性狀的統(tǒng)計分析，探索品種基因聚合及氣候變化對小麥農(nóng)藝性狀帶來的影響，可為培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)小麥品種提供科學(xué)依據(jù)和理論參考[12～14]。1材料與方法1.1試驗材料小麥數(shù)據(jù)來源于2015～2019年山西省南部旱地小麥區(qū)域試驗匯總結(jié)果，由山西省種子管理站提供。1.2試驗方法1.2.1試驗設(shè)計2015～2019年山西省南部旱地小麥區(qū)域試驗試點分布在運城、臨汾、晉城3個地區(qū)共8個有代表性的區(qū)域，采用品種小區(qū)，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積13.33m2，3次重復(fù)。參試小麥品系合計65份，其中晉麥47為對照品種（CK）（表1）。表1不同年度的參試小麥品系名稱Table1Namesofwheatlinesinregionaltestsfrom2015to20191.2.2測定項目與方法計算歷年區(qū)域試驗小麥品系農(nóng)藝性狀指標的平均值。以產(chǎn)量（Y）為因變量，以生育期（X1）、株高（X2）、穗長（X3）、基本苗數(shù)量（X4）、最高總莖數(shù)（X5）、有效穗數(shù)（X6）、有效分蘗率（X7）、穗粒數(shù)（X8）和千粒重（X9）為自變量，進行相關(guān)分析、通徑分析和多元回歸分析。1.2.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用Excel軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，利用SPSS18.0軟件的Duncan’s法進行多重比較[15，16]。2結(jié)果與分析2.1小麥農(nóng)藝性狀的統(tǒng)計分析統(tǒng)計結(jié)果（表2）顯示，小麥農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)為0.48%～12.12%，差異較大。說明小麥不同農(nóng)藝性狀對環(huán)境條件的適應(yīng)性差異較大。其中，生育期的變異系數(shù)最小，說明不同的環(huán)境條件下小麥生育期變化很小；基本苗數(shù)量的變異系數(shù)（4.96%）較小，主要原因是區(qū)域試驗中要求小麥基本苗穩(wěn)定在270萬～300萬株/hm2；產(chǎn)量的變異系數(shù)最大，株高變異系數(shù)（10.55%）次之，說明旱地小麥產(chǎn)量和株高受環(huán)境因素影響較大；產(chǎn)量構(gòu)成三要素的變異系數(shù)順序為有效穗數(shù)＞穗粒數(shù)＞千粒重，說明不同的環(huán)境條件下千粒重相對比較穩(wěn)定，有效穗數(shù)變化較大。表2小麥各農(nóng)藝性狀的統(tǒng)計結(jié)果Table2Statisticalresultsofagronomiccharactersofwheatlines2.2不同年度的小麥農(nóng)藝性狀分析小麥所有農(nóng)藝性狀在年際間均存在極顯著差異（表3）。說明小麥各農(nóng)藝性狀均受氣候條件影響較大。其中產(chǎn)量尤為突出，不同年份間的差異普遍達到了極顯著水平，這與產(chǎn)量的變異系數(shù)最大相吻合。隨著試驗?zāi)攴萦蛇h及近，產(chǎn)量呈遞減趨勢，這與期望結(jié)果不符，原因可能與近年來出現(xiàn)的干旱、倒春寒天氣有關(guān)。產(chǎn)量構(gòu)成三要素中，有效穗數(shù)除2016年極顯著較低外，其他年份間差異均不顯著；穗粒數(shù)在2015～2017年較高且年際間差異不顯著，但極顯著高于2019年；千粒重在不同年度下均低于40g，其中2015年最高，為38.69g，但極顯著高于2017～2019年的指標值。表3不同年度的小麥農(nóng)藝性狀比較Table3Comparisonofagronomiccharactersofwheatlinesindifferentyears2.3產(chǎn)量與其他農(nóng)藝性狀的關(guān)系2.3.1相關(guān)分析相關(guān)分析結(jié)果（表4）顯示，產(chǎn)量除與生育期和最高總莖數(shù)呈不顯著負相關(guān)外，與其他農(nóng)藝性狀均呈正相關(guān)，其中與株高、穗長、有效穗數(shù)、有效分蘗率和穗粒數(shù)的相關(guān)性達到了極顯著水平。說明旱地小麥除生育期和最高總莖數(shù)外，提高其他農(nóng)藝性狀指標值均有利于產(chǎn)量的提高。有效穗數(shù)與穗粒數(shù)和千粒重呈負相關(guān)，其中與千粒重的相關(guān)性達到了極顯著水平；穗粒數(shù)與千粒重呈不顯著正相關(guān)。表4產(chǎn)量與其他農(nóng)藝性狀的相關(guān)系數(shù)Table4Correlationcoefficientbetweenyieldandotheragronomiccharacters2.3.2多元回歸分析通過多元線性逐步回歸分析，研究產(chǎn)量與其他農(nóng)藝性狀之間的數(shù)量關(guān)系。在P＜0.01水平下，得到產(chǎn)量（Y）與其他農(nóng)藝性狀（X）的最優(yōu)方程為Y=-8195.76+12.64X2+8.02X6+26.06X7+118.80X8+84.33X9（R2=0.90，F(xiàn)=104.50，P=0.00）。表明自變量X2、X6、X7、X8和X9與Y之間存在著極顯著的線性回歸關(guān)系，且與Y的偏相關(guān)系數(shù)分別為12.64、8.02、26.06、118.80和84.33，均達到了極顯著相關(guān)水平。在回歸關(guān)系中，決定產(chǎn)量的農(nóng)藝性狀順序為穗粒數(shù)（X8）＞千粒重（X9）＞有效分蘗率（X7）＞株高（X2）＞有效穗數(shù)（X6）。多元決定系數(shù)R2=0.90，說明由株高、有效穗數(shù)、有效分蘗率、穗粒數(shù)和千粒重這5個農(nóng)藝性狀可以決定產(chǎn)量中的90%。表明在其他因素相對不變的條件下，株高（cm）、有效穗數(shù)（萬穗/hm2）、有效分蘗率（%）、穗粒數(shù)（粒）、千粒重（g）每增加1個單位，產(chǎn)量分別對應(yīng)增加12.64、8.02、26.06、118.80和84.33kg[17]。2.3.3通徑分析株高、有效穗數(shù)、有效分蘗率、穗粒數(shù)和千粒重對產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)均為正值（表5），說明提高任何一個因素指標值都可以促進產(chǎn)量的提高，其中產(chǎn)量三要素的作用效果順序為有效穗數(shù)＞穗粒數(shù)＞千粒重。從間接通徑系數(shù)看，株高通過有效穗數(shù)（P=0.194）、有效分蘗率（P=0.078）、穗粒數(shù)（P=0.216）和千粒重（P=0.027）對產(chǎn)量均具有正向間接效應(yīng)。有效穗數(shù)和千粒重對產(chǎn)量的間接效應(yīng)合計均為負值，但其直接作用和間接作用的綜合作用均為正值，分別為0.519和0.172。在綜合效應(yīng)中，千粒重對產(chǎn)量的效應(yīng)（P=0.172）最小，說明在旱地小麥區(qū)域試驗中，提高小麥千粒重盡管有正向作用，但效果不如增加株高、有效穗數(shù)和穗粒數(shù)作用明顯；有效分蘗率盡管直接通徑系數(shù)（0.178）最小，但通過其他農(nóng)藝性狀的影響（P=0.528），其對產(chǎn)量的綜合作用（0.706）最大。表5產(chǎn)量與其他農(nóng)藝性狀的通徑系數(shù)Table5Pathcoefficientbetweenyieldandotheragronomiccharacters3結(jié)論與討論小麥產(chǎn)量主要取決于有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。任文斌等[18]研究認為，在水地小麥區(qū)域試驗中產(chǎn)量構(gòu)成三要素對小麥產(chǎn)量的綜合作用順序表現(xiàn)為穗粒數(shù)＞有效穗數(shù)＞千粒重，產(chǎn)量與有效穗數(shù)和穗粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)。楊素梅等[19]和王繼濱等[20]認為，穗粒數(shù)對小麥產(chǎn)量的直接作用最大，千粒重的直接作用最小。本研究結(jié)果顯示，穗粒數(shù)對小麥產(chǎn)量影響較大，增加穗粒數(shù)對小麥增產(chǎn)效果最好，與前人觀點基本一致。而有效分蘗率盡管直接通徑系數(shù)最小，但通過其他農(nóng)藝性狀的影響，其對產(chǎn)量的綜合作用最大，這與劉新月等[2]的研究結(jié)果不同。實踐表明，提高有效分蘗率可以減少無效養(yǎng)分的消耗，有利于后期形成壯蘗。株高的作用與有效分蘗率類似。多年實踐發(fā)現(xiàn)，在無干熱風(fēng)條件下，生育期略長的小麥品系在區(qū)域試驗中產(chǎn)量較高。但本研究結(jié)果卻相反，原因需要進一步驗證。在山西南部旱地小麥育種與區(qū)域試驗中，提高穗粒數(shù)和有效穗數(shù)是獲得高產(chǎn)的主要途徑，其中有效穗數(shù)是保障，穗粒數(shù)是關(guān)鍵。這與水地小麥育種有所不同：在山東，小麥產(chǎn)量的提高主要