黃淮和長江中下游冬麥區(qū)小麥品種(系)農(nóng)藝性狀 及其聚類分析*

王亞飛, 李世景, 徐 萍, 張正斌**, 景蕊蓮

(1.中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心 石家莊 050022; 2.中國科學(xué)院大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/ 中國科學(xué)院大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)院 北京 100049; 3.中國科學(xué)院種子創(chuàng)新研究院 北京 100101; 4.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所 北京 100081)

小麥(Triticum aestivum)是世界上主要的糧食作物之一, 也是我國第三大糧食作物, 種植面積達(dá)到糧食總面積的22%[1-2]。隨著全球氣候日益變暖[3], 不同生態(tài)麥區(qū)的小麥農(nóng)藝性狀和生態(tài)適應(yīng)性及育種和栽培體系技術(shù)發(fā)生了一定的變化。聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織(FAO)指出, 未來農(nóng)作物品種的改良必須適應(yīng)氣候變化, 保持可持續(xù)生產(chǎn)的不斷強(qiáng)化[4]。吳秀亭等[5]發(fā)現(xiàn)隨氣候變暖黃淮小麥分蘗數(shù)和葉片數(shù)減少; 劉新月等[6]通過將黃淮旱地臨汾小麥品種的農(nóng)藝性狀與氣象因素進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析, 發(fā)現(xiàn)小麥千粒重和穗粒數(shù)隨氣溫增長, 有效穗數(shù)和產(chǎn)量卻下降; 陳帥[7]分析了2000—2009年黃淮海小麥種植結(jié)構(gòu)和日值氣象數(shù)據(jù)、楊宇[8]用函數(shù)模型分析了近50年溫度和降水對小麥單產(chǎn)的影響均得到相同的結(jié)論。聚類分析是將具有一定相關(guān)性的多個指標(biāo)組合成1 個新的獨立主成分單元, 在小麥種質(zhì)資源遺傳分類和生態(tài)適應(yīng)性研究中具有重要應(yīng)用價值[9]。張桂英等[10]對陜西關(guān)中92 個小麥品種的品質(zhì)因子進(jìn)行了聚類分析, 將其分為小麥粉質(zhì)特性優(yōu)、一般和較差3 類。孫憲印等[11]將黃淮冬麥區(qū)北片水地組的15 個小麥品種聚類分析為品質(zhì)性狀不同的5 類。吳秀寧等[12]根據(jù)凍害和穗粒數(shù)不同表現(xiàn)進(jìn)行聚類分析, 將26 份旱地小麥品種分為5 類。前人對于同一區(qū)域小麥品種農(nóng)藝和品質(zhì)性狀的主成分和聚類展開了相應(yīng)的研究。但由于不同小麥生態(tài)區(qū)品種各具特點, 而對于我國不同小麥生態(tài)區(qū)品種的農(nóng)藝性狀主成分、聚類分析報道較少。故本研究選用來自黃淮冬麥區(qū)北片(north of Huanghuai winter wheat area, NHWA)、黃淮冬麥區(qū)南片(south of Huanghuai winter wheat area, SHWA)及長江中下游冬麥區(qū)(middle and lower reaches of Yangtze River winter wheat area, MLRWA)的20 個當(dāng)前大面積推廣小麥品種、新審定品種和新選育品系, 在黃淮冬麥區(qū)北片河北省石家莊市種植, 通過對其農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)、主成分和聚類分析, 研究不同生態(tài)麥區(qū)品種農(nóng)藝性狀適應(yīng)氣候變化的調(diào)控機(jī)理, 以期為不同麥區(qū)小麥品種(系)適應(yīng)氣候變化育種和生產(chǎn)栽培推廣提供重要理論和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗設(shè)計

選用黃淮冬麥區(qū)北片、黃淮冬麥區(qū)南片及長江中下游冬麥區(qū)的20 個當(dāng)前大面積推廣小麥品種、新審定品種和新選育品系為試驗材料(表1)。2017年10月10日在黃淮冬麥區(qū)北片河北省石家莊市種植。20 個材料均隨機(jī)排列, 3 次重復(fù); 每個材料種植6 行小區(qū), 點播, 行距0.2 m, 行長2 m, 株距0.05 m, 在生長階段采取不澆灌的自然干旱處理。

1.2 性狀調(diào)查

在返青期前調(diào)查不同品種(系)的抗旱抗凍性, 考察性狀為根冠比和葉片干重/鮮重, 在每個品種的每個小區(qū)中隨機(jī)挖取帶植株的30 cm 深土壤, 重復(fù)3次, 稱量地下部分(根部)與莖和葉片(根上部)重量, 并計算根冠比; 稱量小麥植株的干葉重量和地上部鮮重并計算比值, 比值高的品種抗旱抗凍性差, 比值低的品種抗旱抗凍性強(qiáng)。2018年6月10日收獲后, 進(jìn)行室內(nèi)考種, 主要包括株高、穗長、穗下節(jié)間長、分蘗數(shù)、小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、單株生物 量、單株粒重和經(jīng)濟(jì)系數(shù)10 個農(nóng)藝性狀。在每個重復(fù)小區(qū)中隨機(jī)取10 株, 對以上10 個農(nóng)藝性狀進(jìn)行性狀考種和統(tǒng)計分析, 并計算單位面積產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2017 和SPSS 20.0 進(jìn)行農(nóng)藝性狀差異比較、相關(guān)、聚類、主成分分析和品種(系)綜合評價[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生態(tài)麥區(qū)品種(系)抗旱抗凍適應(yīng)性比較分析

在返青期前取20 個不同小麥品種(系)的地上部和地下部進(jìn)行稱重分析如圖1 所示。不同麥區(qū)品種(系)的根冠比值為黃淮冬麥區(qū)北片＜黃淮冬麥區(qū)南片＜長江中下游冬麥區(qū), 三者差異達(dá)顯著水平。不同麥區(qū)品種(系)的干葉重/地上部鮮重比值為黃淮冬麥區(qū)北片＜黃淮冬麥區(qū)南片＜長江中下游冬麥區(qū), 且三者差異亦達(dá)顯著水平。這主要是由于長江中下游冬麥區(qū)品種(系)在河北表現(xiàn)不抗旱抗凍, 干葉多, 因此冠層重量輕; 而黃淮冬麥區(qū)北片品種(系)表現(xiàn)強(qiáng)的抗旱和抗凍性, 地上部干葉少, 冠層生物量大。說明在苗期不同麥區(qū)小麥品種(系)的抗旱抗凍能力為黃淮冬麥區(qū)北片＞黃淮冬麥區(qū)南片＞長江中下游冬麥區(qū)。

2.2 不同生態(tài)麥區(qū)品種(系)小麥農(nóng)藝性狀差異比較分析

不同生態(tài)麥區(qū)20 個小麥品種(系)的10 個農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量如圖2 所示。在黃淮冬麥區(qū)北片自然干旱生長條件下, 小麥分蘗數(shù)、穗粒數(shù)、單株生物量、單株 粒重、產(chǎn)量等均表現(xiàn)為黃淮冬麥區(qū)北片品種(系)＞黃淮冬麥區(qū)南片品種(系)＞長江中下游冬麥區(qū)品種(系); 株高、千粒重為黃淮冬麥區(qū)北片品種(系)＞長江中下游冬麥區(qū)品種(系)＞黃淮冬麥區(qū)南片品種(系); 穗長、 穗下節(jié)間長上表現(xiàn)為長江中下游冬麥區(qū)品種(系)＞黃淮冬麥區(qū)南片品種(系)＞黃淮冬麥區(qū)北片品種(系); 小穗數(shù)為黃淮冬麥區(qū)南片品種(系)＞長江中下游冬麥區(qū)品種(系)＞黃淮冬麥區(qū)北片品種(系)。

表1 供試20 個小麥品種(系)材料 Table 1 Twenty wheat varieties (lines)tested in this study

圖1 不同生態(tài)麥區(qū)小麥品種(系)苗期的根冠 比和干葉重/地上部鮮重 Fig.1 Root-shoot ratio and ratio of dry leaves weight to shoot fresh weight of wheat varieties (lines)from different wheat ecological areas

三大麥區(qū)的小麥品種(系)的穗長、小穗數(shù)、穗粒數(shù)、單株粒重、經(jīng)濟(jì)系數(shù)無顯著差異。但株高、穗下節(jié)間長、分蘗數(shù)、千粒重、單株生物量和產(chǎn)量差異顯著, 說明這6 個農(nóng)藝性狀是適應(yīng)氣候變化的主要調(diào)控性狀。

2.3 不同生態(tài)麥區(qū)品種(系)小麥農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析

三大生態(tài)麥區(qū)小麥品種(系)10 個農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)分析如表2 所示, 三大麥區(qū)共同呈極顯著正相關(guān)的農(nóng)藝性狀有: 株高與穗長、穗下節(jié)間長和穗粒數(shù), 穗長與穗粒數(shù), 分蘗數(shù)與單株生物量和單株粒重, 小穗數(shù)與穗粒數(shù), 穗粒數(shù)與單株生物量和單株粒重, 單株生物量與單株粒重, 單株粒重與經(jīng)濟(jì)系數(shù)。

除了以上性狀外, 黃淮冬麥區(qū)南片和長江中下游冬麥區(qū)的株高與單株生物量和單株粒重, 穗長與穗下節(jié)間長、單株生物量和單株粒重均呈極顯著正相關(guān)。黃淮冬麥區(qū)北片和長江中下游冬麥區(qū)的小穗數(shù)與單株生物量和單株粒重都呈極顯著正相關(guān)。

圖2 不同生態(tài)麥區(qū)小麥品種(系)的農(nóng)藝性狀 Fig.2 Comparison of agronomic characters of wheat varieties (lines)from different wheat ecology areas

三大生態(tài)麥區(qū)沒有共同顯著的負(fù)相關(guān)農(nóng)藝性狀。黃淮冬麥區(qū)北片的經(jīng)濟(jì)系數(shù)與株高和小穗數(shù), 穗長與分蘗數(shù)呈極顯著和顯著負(fù)相關(guān); 黃淮冬麥區(qū)南片的分蘗數(shù)與小穗數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān); 長江中下游冬麥區(qū)無顯著負(fù)相關(guān)農(nóng)藝性狀。

三大生態(tài)麥區(qū)呈顯著和極顯著正相關(guān)的農(nóng)藝性狀共同點較多, 說明這些農(nóng)藝性狀在三大麥區(qū)適應(yīng)氣候變化育種里有共性規(guī)律。黃淮冬麥區(qū)南片和長江中下游冬麥區(qū)另外還有較多相同農(nóng)藝性狀呈顯著和極顯著正相關(guān); 說明黃淮冬麥區(qū)南片和長江中下游冬麥區(qū)品種(系)的外部農(nóng)藝性狀表現(xiàn)型和內(nèi)部遺傳種質(zhì)的基因型有更多的相似性, 這一方面是由于氣候變化和生態(tài)環(huán)境選擇決定, 另外也是由于黃淮南片冬麥區(qū)和長江中下游冬麥區(qū)品種之間的長期廣泛雜交的結(jié)果。

不同麥區(qū)其他農(nóng)藝性狀之間的極顯著正負(fù)相關(guān)不同, 是不同麥區(qū)品種(系)適應(yīng)氣候變化的不同調(diào)控機(jī)制所在。

表2 不同生態(tài)麥區(qū)小麥品種(系)農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析 Table 2 Correlation analysis of agronomic characters of varieties (lines)from different ecological areas

2.4 不同小麥品種(系)的聚類分析

對來自黃淮冬麥區(qū)北片、黃淮冬麥區(qū)南片及長江中下游冬麥區(qū)三大生態(tài)麥區(qū)的20 個當(dāng)前大面積推廣的小麥品種、新審定品種和新選育品系的10 個農(nóng)藝性狀進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析, 結(jié)果如圖3 所示。在歐氏距離20 處, 20 個小麥品種(系)可以分為兩類: Ⅰ類(長江中下游冬麥區(qū)和黃淮冬麥區(qū)南片)和Ⅱ類(黃淮冬麥區(qū)北片), 分別占比70%和30%。在歐氏距離6 處, 第Ⅰ類可以分為3 個亞類: 第1 亞類是跨生態(tài)麥區(qū)適應(yīng)性較廣的以‘百農(nóng)207’ ‘衡觀35’和新國審的‘鑫農(nóng)518’為代表的小麥品種; 第2 亞類是適應(yīng)性廣、種植面積最大的以‘濟(jì)麥22’為代表的小麥品種, 包括‘中麥36’ ‘中麥175’ ‘襄麥55’等; 第3 亞類是優(yōu)質(zhì)和抗赤霉病較強(qiáng)的以‘西農(nóng)979’為代表的小麥品種, 包括‘臨XY22’ ‘周麥27’等。第Ⅱ類以國審品種‘長旱58’為代表, 包括‘臨Y8012’ ‘冀麥325’等。

聚類結(jié)果說明, 長江中下游冬麥區(qū)的品種(系)和黃淮冬麥區(qū)南片的品種(系)聚為一類, 另外黃淮冬麥區(qū)北片的一些品種也被聚類到黃淮冬麥區(qū)南片, 黃淮冬麥區(qū)南片的部分品種(系)也和黃淮冬麥區(qū)北片的品種(系)聚為一類。目前由于氣候變暖導(dǎo)致黃淮冬麥區(qū)北片品種(系)向黃淮冬麥區(qū)南片擴(kuò)大種植, 如河北衡水選育的‘衡觀35’在長江中下游的湖北、黃淮冬麥區(qū)南片、黃淮冬麥區(qū)北片冬麥區(qū)跨區(qū)種植。黃淮冬麥區(qū)北片山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的‘濟(jì)麥 22’在黃淮冬麥區(qū)南片的安徽等地大面積種植, 由于其冬前發(fā)苗慢, 不容易遭受倒春寒凍害, 而深受黃淮冬麥區(qū)南片麥區(qū)群眾喜愛, 成為我國目前推廣面積最大的品種。另外由于氣候變暖, 長江中下游冬麥區(qū)的品種在黃淮冬麥區(qū)南片地區(qū), 黃淮冬麥區(qū)南片地區(qū)的品種在黃淮冬麥區(qū)北片跨界種植的現(xiàn)象也在不斷增多。以上品種聚類結(jié)果和小麥品種跨區(qū)種植的實際情況相符合, 也為小麥品種適應(yīng)氣候變化育種和引種推廣提供了重要信息。

圖3 小麥品種(系)農(nóng)藝性狀聚類分析 Fig.3 Cluster analysis of agronomic traits of wheat varieties (lines)

2.5 不同小麥品種(系)農(nóng)藝性狀主成分分析

為了進(jìn)一步揭示影響20 個小麥品種(系)特征的主要農(nóng)藝性狀, 對上述10 個農(nóng)藝性狀進(jìn)行了主成分分析, 結(jié)果見表3。有4 個主成分因子(Y1、Y2、Y3和Y4)入選, 其累計貢獻(xiàn)率為76.389%, 這4 個綜合因子基本上代表了10 個農(nóng)藝性狀的大部分表現(xiàn)型變異信息。

表3 小麥品種(系)農(nóng)藝性狀的主成分分析 Table 3 Principal component analysis of agronomic characters of wheat varieties (lines)

第1 主成分可以反映20 個小麥品種(系)農(nóng)藝性狀表現(xiàn)型變異信息的32.816%, 表達(dá)式: Y1=0.530X1+ 0.204X2+0.170X3+0.822X4+0.094X5+0.439X6+0.953X7+ 0.950X8+0.433X9+0.236X10。第1 主成分因子主要是由單株生物量(X8)、單株粒重(X7)、分蘗數(shù)(X4)構(gòu)成, 概括為“產(chǎn)量因子”。第1 主成分因子單株粒重、單株生物量和分蘗的增大, 對單株產(chǎn)量有提高的正效應(yīng)。

第2 主成分可以反映20 個小麥品種農(nóng)藝性狀表現(xiàn)型變異信息的 20.367%, 表達(dá)式: Y2=0.434X1+ 0.742X2+0.325X3-0.386X4+0.637X5+0.685X6-0.142X7-0.189X8-0.282X9-0.180X10。第2 主成分因子主要是由穗長(X2)、小穗數(shù)(X5)、穗粒數(shù)(X6)構(gòu)成, 概括為“穗長因子”。第2 主成分因子穗長、小穗數(shù)、穗粒數(shù)的增加, 對單株產(chǎn)量有提高的正效應(yīng)。

第3 主成分可以反映20 個小麥品種農(nóng)藝性狀表現(xiàn)型變異信息的 13.201%, 表達(dá)式: Y3=0.444X1+ 0.055X2+0.805X3-0.129X4-0.438X5-0.300X6-0.141X7-0.139X8+0.368X9+0.011X10。第3 主成分因子主要是由穗下節(jié)間長(X3)和株高(X1)構(gòu)成, 概括為“株高因子”。在一定的范圍內(nèi), 第3 主成分因子穗下節(jié)間長和株高的增加, 對單株產(chǎn)量有一定的正效應(yīng)。

第4 主成分可以反映20 個小麥品種農(nóng)藝性狀表現(xiàn)型變異信息的 10.005%, 表達(dá)式: Y4=-0.112X1+ 0.114X2+0.026X3-0.210X4+0.073X5+0.008X6-0.139X7+0.092X8+0.034X9+0.947X10。第4 主成分因子主要是由經(jīng)濟(jì)系數(shù)(X10)決定, 概括為“經(jīng)濟(jì)系數(shù)因子”。第4 主成分因子經(jīng)濟(jì)系數(shù)增大, 對單株產(chǎn)量有正面效應(yīng)。

2.6 不同小麥品種(系)綜合得分值

根據(jù)4 個主成分分別對表型變異解釋的貢獻(xiàn)率(表 3), 采用單株綜合得分值計算公式[14]: Z=(Y1× 0.328 16+Y2×0.203 67+Y3×0.132 01+Y4×0.100 05)/0.763 89, 計算出20 個小麥品種(系)的單株綜合得分值, 每個品種(系)選取30 個單株, 共計600 個單株, 根據(jù)單株綜合得分值選取前20 個高得分植株進(jìn)行排序, 如表4 所示。其中編號為1、2、5、6、10、13、15、16 和20 的單株是‘濟(jì)麥22’, 共有9 株, 占45%, 聚類在第Ⅰ類; 編號為8、14、18 和19 的單株是‘長旱58’, 共有4 株, 占20%, 聚類在第Ⅱ類; 編號為3 的單株是‘中麥36’, 占5%, 聚類在第Ⅰ類; 編號為4 和12 的單株是‘臨Y8012’, 共有2 株, 占10%, 聚類在第Ⅱ類; 編號為9、11 和17 的單株是‘冀麥325’, 共有3 株, 占15%, 聚類在第Ⅱ類; 編號為7 的單株是‘安農(nóng)1124’, 占5%, 聚類在第Ⅰ類。

‘濟(jì)麥22’ ‘長旱58’ ‘臨Y8012’ ‘中麥36’和‘冀麥325’都是黃淮冬麥區(qū)北片的品種(系), 在綜合得分前20 株中占95%; ‘安農(nóng)1124’是長江中下游冬麥區(qū)品種, 在綜合得分前20 株中占5%?？梢哉f明在石家莊自然干旱生長條件下, 黃淮冬麥區(qū)北片的小麥品種(系)更適合這里的氣候生長條件, 但長江中下游和黃淮冬麥區(qū)南片麥區(qū)品種在北方也有一定的存活率, 說明氣候變暖導(dǎo)致長江中下游冬麥區(qū)和黃淮冬麥區(qū)南片麥區(qū)品種在黃淮冬麥區(qū)北片也有一定適應(yīng)性。說明氣候變暖對小麥品種適應(yīng)氣候變化育種和生產(chǎn)具有重要影響。

表4 小麥品種(系)的單株農(nóng)藝性狀綜合得分 Table 4 Comprehensive scores of agronomic traits of wheat varieties (lines)

3 討論與結(jié)論

目前關(guān)于小麥品種(系)的研究大多數(shù)是針對同一生態(tài)麥區(qū)不同品種(系)的適應(yīng)性比較研究, 關(guān)于不同麥區(qū)品種(系)在同一生態(tài)麥區(qū)的氣候變化適應(yīng)性研究報道較少。有研究表明, 通過研究同一生態(tài)麥區(qū)的不同小麥品種(系)間的變化, 發(fā)現(xiàn)我國北部麥區(qū)小麥平均產(chǎn)量出現(xiàn)上升趨勢; 但還有研究表明, 小麥產(chǎn)量隨氣候變暖出現(xiàn)下降趨勢[6,15]。由長江中下游冬麥區(qū)到黃淮冬麥區(qū)南片到黃淮冬麥區(qū)北片氣候變化有暖干化趨勢[3,16], 本試驗通過研究不同生態(tài)麥區(qū)的小麥品種(系)在華北平原的適應(yīng)性, 發(fā)現(xiàn)小麥品種(系)的抗旱及抗凍性為黃淮冬麥區(qū)北片＞黃淮冬麥區(qū)南片＞長江中下游冬麥區(qū), 但長江中下游冬麥區(qū)部分品種(系)的苗期植株可以正常生長, 并且后期具有一定的籽粒產(chǎn)量, 說明長江中下游部分弱冬弱春性小麥品種(系)由于氣候變暖導(dǎo)致其在華北具有一定的越冬能力和適應(yīng)性。穗粒數(shù)、單株生物量、單株粒重、分蘗數(shù)及單位面積產(chǎn)量呈黃淮冬麥區(qū)北片＞黃淮冬麥區(qū)南片＞長江中下游冬麥區(qū)的趨勢。但穗長和穗下節(jié)間長表現(xiàn)出相反的趨勢。簡俊濤等[17]通過分期播種研究氣候?qū)π←溵r(nóng)藝性狀的影響, 發(fā)現(xiàn)延遲播種期后, 小麥的穗下節(jié)間長具有增長趨勢, 這與從黃淮冬麥區(qū)北片到黃淮冬麥區(qū)南片再到長江中下游冬麥區(qū)小麥播種期逐漸推遲, 小麥品種穗下節(jié)間長有增長趨勢的育種和栽培情況相符合。另外, 對三大生態(tài)麥區(qū)小麥品種(系)農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn), 黃淮冬麥區(qū)北片小麥品種(系)與產(chǎn)量性狀單株粒重相關(guān)系數(shù)最大的農(nóng)藝性狀是單株生物量和分蘗, 其次是穗粒數(shù)、經(jīng)濟(jì)系數(shù)和株高, 這與謝成俊等[18]發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)系數(shù)與單株粒重呈正相關(guān)的結(jié)果相同。黃淮冬麥區(qū)南片和長江中下游冬麥區(qū)的品種(系)與單株粒重相關(guān)系數(shù)最大的農(nóng)藝性狀是單株生物量、分蘗、經(jīng)濟(jì)系數(shù)和株高, 與黃淮冬麥區(qū)北片小麥品種(系)相同。說明在華北自然干旱生長條件對3 個麥區(qū)小麥品種(系)產(chǎn)量影響程度最大的農(nóng)藝性狀是相同的, 這與潘琦[19]的研究結(jié)果相似。

主成分分析和聚類分析在小麥種質(zhì)資源的農(nóng)藝性狀分析中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用[20-24]。周麗艷等[25]利用主成分分析將43 個春小麥品種的11 個農(nóng)藝性狀分為5 個主成分因子, 并進(jìn)行聚類分析, 選出了產(chǎn)量性狀優(yōu)良的品種。尹桂芳等[26]通過對22 個蕎麥(Fagopyrum esculentum)新品種的8 個農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析和聚類分析, 篩選到適合在云南推廣的品種。孟麗梅等[27]利用聚類分析發(fā)掘了適宜黃淮旱地的小麥品種。本研究將影響20 個小麥品種(系)農(nóng)藝性狀的主成分因子依次概括為“產(chǎn)量因子” “穗長因子” “株高因子”和“經(jīng)濟(jì)系數(shù)因子”。品種(系)綜合得分值排名前20 的小麥單株, 黃淮冬麥區(qū)北片品種(系)有19 株, 占95%; 長江中下游冬麥區(qū)品種(系)有1 株, 占5%。其中‘濟(jì)麥22’在黃淮冬麥區(qū)北片和黃淮冬麥區(qū)南片是主栽品種, 長江中下游品種‘安農(nóng)1124’排在前20 株中, 且具有一定的籽粒收獲。說明由于氣候變暖導(dǎo)致南方地區(qū)品種(系)在黃淮冬麥區(qū)北片有一定的適應(yīng)。本研究結(jié)果與寧曉菊[28]采用生態(tài)學(xué)模型和地理空間分析方法研究小麥種植環(huán)境適應(yīng)氣候變化的能力的結(jié)果相同。

本研究對農(nóng)藝性狀進(jìn)行聚類統(tǒng)計分析, 將20 個小麥品種分為長江中下游冬麥區(qū)和黃淮冬麥區(qū)南片、黃淮冬麥區(qū)北片2 個類群, 分析其特性和種植區(qū)域?qū)?yīng)關(guān)系對小麥品種適應(yīng)氣候變化育種和生產(chǎn)推廣具有重要意義。本試驗在聚類分析中發(fā)現(xiàn), Ⅰ類的小麥品種(系)有14 個, 其中有9 個是黃淮冬麥區(qū)南片品種(系), 4 個黃淮冬麥區(qū)北片品種(系)(如‘濟(jì)麥22’是黃淮冬麥區(qū)南片和北片跨區(qū)種植品種), 2 個長江中下游冬麥區(qū)品種(系)。Ⅱ類的小麥品種(系)有6 個, 其中有5 個黃淮冬麥區(qū)北片品種(系), 1 個長江中下游冬麥區(qū)品種(系)。

由于氣候變暖, 在實際生產(chǎn)中, 長江中下游和黃淮冬麥區(qū)南片、黃淮冬麥區(qū)南片和北片的小麥品種(系)可以互相跨區(qū)域種植, 許多農(nóng)藝性狀、抗病性、抗逆性、品質(zhì)優(yōu)異的品種作為親本相互雜交利用。本研究品種聚類分析結(jié)果也表明, 來自不同麥區(qū)的品種被聚為一類。在黃淮冬麥區(qū)南片小麥品種(系)中, ‘百農(nóng)207’ ‘衡觀35’和‘鑫農(nóng)518’聚為一類, 其中‘百農(nóng)207’是河南目前種植面積最大的品種; ‘衡觀35’是跨黃淮冬麥區(qū)北片、黃淮冬麥區(qū)南片、長江中下游冬麥區(qū)的品種; ‘鑫農(nóng)518’是在黃淮冬麥區(qū)南片新國審品種(審定編號: 20180015), 三者聚為一類, 為‘鑫農(nóng)518’的未來大面積示范推廣提供重要參考信息。以上研究結(jié)果可為小麥適應(yīng)氣候變化育種和引種示范推廣提供重要的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。