劉眾 鄭琪 李杰 劉愈之 丁志遠(yuǎn)
關(guān)鍵詞:隴東旱塬區(qū);小麥;產(chǎn)量構(gòu)成;農(nóng)藝性狀;相關(guān)性分析
中圖分類號(hào):S512.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):2097-2172(2023)07-0615-06
小麥?zhǔn)歉拭C省第二大糧食作物,種植面積在80.0萬(wàn)hm2左右,其中70%的小麥在旱地種植。隴東地區(qū)屬于半干旱半濕潤(rùn)氣候的過(guò)渡區(qū),冬小麥?zhǔn)窃搮^(qū)的主要糧食作物之一,常年種植面積26.7萬(wàn)hm2左右,占全省小麥種植面積的1/3,自古以來(lái)就有“隴東糧倉(cāng)”之稱。在小麥全生育期內(nèi)隴東地區(qū)發(fā)生干旱的概率達(dá)到30%,且降水量逐年遞減,干旱已成為該區(qū)作物生產(chǎn)的主要限制因子。研究表明,在小麥全生育期內(nèi)一旦受到干旱脅迫,極易影響小麥生長(zhǎng)、導(dǎo)致產(chǎn)量下降。
目前,就區(qū)域性在小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素對(duì)產(chǎn)量的影響已有大量研究,在對(duì)滇南地區(qū)旱地小麥品種、安徽省小麥區(qū)試品種和四川省小麥區(qū)試品種的農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量構(gòu)成因素的研究表明,穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)高于千粒重和單位面積穗數(shù)。山西南部旱地小麥區(qū)試品種和黃淮冬麥區(qū)北片水地組區(qū)試小麥品種的產(chǎn)量構(gòu)成因素的分析結(jié)果表明,千粒重對(duì)小麥產(chǎn)量的影響最大。而山東省小麥高產(chǎn)區(qū)試品種和黃淮冬麥區(qū)旱地小麥區(qū)試品種的產(chǎn)量性狀分析結(jié)果表明,單位面積穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大。以上研究可知,在不同區(qū)域中,產(chǎn)量構(gòu)成三因素對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)不同。我們利用2010—2022年平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地小麥育種示范園參試小麥品種(系)的產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù),通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析、相關(guān)性分析和通徑分析等方法,以明確隴東旱塬區(qū)小麥的產(chǎn)量構(gòu)成與主要農(nóng)藝性狀間的關(guān)系,依此來(lái)指導(dǎo)未來(lái)隴東旱塬區(qū)小麥育種目標(biāo),旨在選育出適合當(dāng)?shù)胤N植的優(yōu)良抗逆品種,為保障甘肅省糧食安全奠定基礎(chǔ)。
1材料與方法
利用平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地小麥育種示范園2010—2022年159個(gè)小麥?zhǔn)痉镀贩N(系)的產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)資料,采用Excel 2019及SPSS 2022軟件對(duì)歷年數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。多元回歸采用逐步分析法,以產(chǎn)量(Y)為因變量,以有效穗數(shù)(X1)、穗粒數(shù)(X2)、千粒重(X3)、全生育期(X4)、株高(X5)、春分蘗(X6)為自變量,建立回歸方程。
2結(jié)果與分析
2.1主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的變異分析
變異系數(shù)是衡量性狀對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性和遺傳穩(wěn)定性的綜合指標(biāo),各性狀描述性統(tǒng)計(jì)和變異系數(shù)等參數(shù)分析結(jié)果如表1所示。結(jié)果表明,近12年的小麥產(chǎn)量和主要農(nóng)藝性狀都有不同程度的變異,其中產(chǎn)量的變異程度最大,變異系數(shù)達(dá)到20.54%,變幅為2831.25~6 388.43kg/hm2。全生育期的變異程度最小,變異系數(shù)為1.81%,變幅為260.18~281.00d。6個(gè)農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的平均變異系數(shù)從大到小依次為產(chǎn)量、有效穗數(shù)、春分蘗、千粒重、株高、穗粒數(shù)、全生育期。有效穗數(shù)、春分蘗變異較大,變異系數(shù)分別為18.35%、18.17%,其中有效穗數(shù)變幅為248.11萬(wàn)~543.56萬(wàn)穗/hm2,春分蘗變幅876.75萬(wàn)~1580.10萬(wàn)莖/hm2。千粒重、株高均為中等變異,變異系數(shù)分別為12.64%、12.08%,其中千粒重變幅為33.85~50.26 g,株高變幅為57.33~92.43cm。穗粒數(shù)的變異系數(shù)為9.66%,變幅為33.3~45.10粒。由于產(chǎn)量、有效穗數(shù)、春分蘗具有較大的變異系數(shù),表明產(chǎn)量、有效穗數(shù)和春分蘗在隴東地區(qū)具有較高的遺傳多樣性,年度間變化較大;而千粒重、穗粒數(shù)、株高的變異程度相對(duì)較小,但還是存在一定程度的變異,全生育期的變異程度最小??梢宰鳛閷?duì)供試材料在育種過(guò)程中進(jìn)行定向選擇的依據(jù),篩選出產(chǎn)量較高且穩(wěn)產(chǎn)性好的材料。
2.2主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性
2.2.1主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量間的相關(guān)性 從表2可以看出,6個(gè)農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量之間均未達(dá)到極顯著水平,只有株高、有效穗數(shù)與產(chǎn)量均呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.675、0.582,其他性狀與產(chǎn)量均未達(dá)到顯著正相關(guān),但都呈正相關(guān),6個(gè)主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性從大到小依次為株高、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、春分蘗、千粒重、全生育期。另外有效穗數(shù)與株高呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.804;有效穗數(shù)與春分蘗呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.674,其他各性狀間均未達(dá)到顯著相關(guān)水平。
2.2.2主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量間的偏相關(guān)性分析 從表3可以看出,6個(gè)主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量之間均未達(dá)到顯著相關(guān)水平,其中穗粒數(shù)、千粒重、有效穗數(shù)與產(chǎn)量之間偏相關(guān)性最強(qiáng),偏相關(guān)系數(shù)依次分別為0.713、0.667、0.478;全生育期與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān),偏相關(guān)系數(shù)為-0.317。與產(chǎn)量的偏相關(guān)性從大到小依次為穗粒數(shù)、千粒重、有效穗數(shù)、春分蘗、株高、全生育期。6個(gè)主要農(nóng)藝性狀之間也均未達(dá)到顯著相關(guān)水平,其中,有效穗數(shù)與株高之間正相關(guān)效應(yīng)最大,偏相關(guān)系數(shù)為0.751;有效穗數(shù)與千粒重之間負(fù)相關(guān)效應(yīng)最大,偏相關(guān)系數(shù)為-0.717;產(chǎn)量構(gòu)成三要素之間都呈負(fù)相關(guān)效應(yīng)而不顯著,這與前人研究結(jié)果有所不同,但因?yàn)殡]東地區(qū)屬于半干旱半濕潤(rùn)氣候的過(guò)渡區(qū),且年降水量有逐年降低的趨勢(shì),而河南、河北等地屬于濕潤(rùn)半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候,與南方地區(qū)更是有顯著的氣候差異,因此隴東地區(qū)的小麥品種產(chǎn)量與各個(gè)性狀之間相關(guān)性可能具有一定的地域性,這可能是小麥的各性狀在年際間受環(huán)境影響太大所致。
2.3產(chǎn)量構(gòu)成三要素與產(chǎn)量的通徑分析
為更清楚地了解隴東旱地小麥產(chǎn)量三要素對(duì)產(chǎn)量的作用途徑及作用途徑的大小,我們以產(chǎn)量(Y)為因變量,有效穗數(shù)(X1)、穗粒數(shù)(X2)、千粒重(X3)、全生育期(X4)、株高(X5)、春分蘗(X6)為自變量進(jìn)行逐步回歸,剔除與自變量存在多重共線性的自變量,舍去回歸系數(shù)不顯著的自變量,最終得到最優(yōu)的多元回歸方程:
Y=10.99X1+151.81X2+83.35X3-8801.42(R2=0.806)
根據(jù)得到最優(yōu)多元回歸方程的標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)及產(chǎn)量三因素之間的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行整理,對(duì)產(chǎn)量三要素與產(chǎn)量之間進(jìn)行通徑分析。由表4直接通徑系數(shù)可知,產(chǎn)量三因素對(duì)產(chǎn)量的直接通徑作用均為正值,對(duì)產(chǎn)量的提高均為正效應(yīng),且有效穗數(shù)(X1)對(duì)產(chǎn)量的直接作用最大,直接通徑系數(shù)大小依次為有效穗數(shù)(X1)(0.820)、穗粒數(shù)(X2)(0.521)、千粒重(X3)(0.406);千粒重(X3)對(duì)產(chǎn)量的直接作用最小,同時(shí)也通過(guò)有效穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量起到間接作用。由間接通徑系數(shù)可知,只有穗粒數(shù)(X2)通過(guò)千粒重(X3)對(duì)產(chǎn)量的間接作用為正值,作用大小為0.085,而其他性狀間的間接通徑過(guò)程對(duì)產(chǎn)量的作用均為負(fù)值,其中穗粒數(shù)(X2)通過(guò)影響有效穗數(shù)(X1)對(duì)產(chǎn)量的間接作用大小為-0.117,千粒重(X3)通過(guò)影響有效穗數(shù)(X1)、穗粒數(shù)(X2)對(duì)產(chǎn)量的間接作大小分別為-0.331、-0.108,有效穗數(shù)(X1)通過(guò)影響穗粒數(shù)(X2)和千粒重(X3)對(duì)產(chǎn)量的間接作用大小分別為-0.075、-0.164。有效穗數(shù)(X1)、穗粒數(shù)(X2)、千粒重(X3)的間接作用總和分別為-0.238、-0.337、0.083。由此可見(jiàn),千粒重(X3)對(duì)產(chǎn)量的影響最大。
3結(jié)論與討論
小麥?zhǔn)俏覈?guó)的主要糧食作物之一,不同生態(tài)地區(qū)的小麥產(chǎn)量構(gòu)成及各農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量的影響不同,全球氣候條件變化下,干旱和高溫等非生物逆境脅迫已成為限制小麥產(chǎn)量的主要因素。
各性狀變異系數(shù)由大到小依次為產(chǎn)量、有效穗數(shù)、春分蘗、千粒重、株高、穗粒數(shù)、全生育期。表明甘肅隴東旱塬區(qū)的小麥產(chǎn)量及有效穗數(shù)、春分蘗等農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)都較大,遺傳變異豐富,可在供試材料中篩選可以穩(wěn)定遺傳的高產(chǎn)小麥品種,產(chǎn)量構(gòu)成三要素的變異系數(shù)由大到小依次為有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重,這與蘆艷珍等的研究結(jié)果相似,表明在甘肅隴東旱塬區(qū)小麥生產(chǎn)中有效穗數(shù)等性狀具有較大的選擇潛力,因此在育種中應(yīng)當(dāng)著重選擇有效穗數(shù)多的品種,同時(shí)兼顧與其他產(chǎn)量構(gòu)成性狀之間的相互影響。
從相關(guān)性分析來(lái)看,本研究中小麥產(chǎn)量與有效穗數(shù)和株高呈顯著正相關(guān),這表明有效穗數(shù)和株高與產(chǎn)量之間具有顯著的相互作用關(guān)系,同時(shí)有效穗數(shù)與株高呈極顯著正相關(guān),與春分蘗呈顯著正相關(guān)。而偏相關(guān)分析發(fā)現(xiàn),產(chǎn)量與各個(gè)性狀均未達(dá)到顯著相關(guān)水平,產(chǎn)量三要素(有效穗數(shù)、穗千粒、重粒數(shù))之間的偏相關(guān)系數(shù)較高,這與前人研究基本相同,但因?yàn)殡]東地區(qū)屬于半干旱半濕潤(rùn)氣候的過(guò)渡區(qū),且年降水量有逐年降低的趨勢(shì),而河南、河北等地屬于濕潤(rùn)半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候,與南方地區(qū)更是有顯著的氣候差異,因此隴東地區(qū)的小麥品種產(chǎn)量與各個(gè)性狀之間相關(guān)性可能具有一定的地域性。前人研究表明,適宜的株高可提高小麥?zhǔn)斋@指數(shù)和生產(chǎn)潛力,在保證抗倒伏能力的同時(shí),適宜的增大小麥群體數(shù)量和株高來(lái)到達(dá)較大的生物量,以獲取更強(qiáng)的光合能力,進(jìn)而可以導(dǎo)致產(chǎn)量的提升。因此,在后續(xù)小麥品種選育工作中,在隴東旱塬區(qū)選擇群體結(jié)構(gòu)好,株高較高且抗倒性強(qiáng)的小麥品系是獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)。
通徑分析能夠更準(zhǔn)確地反映出作物各產(chǎn)量構(gòu)成因素對(duì)產(chǎn)量的作用和影響。從通徑分析結(jié)果來(lái)看,小麥產(chǎn)量三要素對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)的大小依次為有效穗數(shù)(0.820)、穗粒數(shù)(0.521)、千粒重(0.406),這和產(chǎn)量三要素(有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重)與產(chǎn)量的相關(guān)性結(jié)果一致且均為正效應(yīng),表明有效穗數(shù)是對(duì)隴東旱塬區(qū)小麥產(chǎn)量影響最大的因素,其次為穗粒數(shù)和千粒重,該結(jié)果也與前人的研究結(jié)論一致。穗粒數(shù)、千粒重對(duì)產(chǎn)量的提高作用同樣關(guān)鍵,本研究中產(chǎn)量構(gòu)成三要素與產(chǎn)量均呈正相關(guān)關(guān)系,但只有有效穗數(shù)與產(chǎn)量具有顯著性,同時(shí)在其他研究中存在千粒重與產(chǎn)量的相關(guān)性不顯著的結(jié)果,這可能是由于受環(huán)境條件影響所致。這些結(jié)果表明,有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重的增加都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量的增加,其中以有效穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量的影響最大。
綜上所述,本研究結(jié)果支持前人的研究結(jié)論,同時(shí)也反映出特定地域內(nèi)小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素和主要性狀之間特殊的相互關(guān)系。主要原因可能是由于甘肅隴東地區(qū)受環(huán)境影響較大、年際間氣候條件不同所致,雖然產(chǎn)量三要素有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重之間相互制約,但從整體分析結(jié)果來(lái)看還是有跡可循。因此通過(guò)本研究可為后續(xù)育種工作提供參考,為甘肅隴東地區(qū)小麥實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。
本研究結(jié)果表明,在甘肅隴東旱塬區(qū),小麥的產(chǎn)量、有效穗數(shù)和春分蘗均具有較高的遺傳多樣性,同時(shí)有效穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量的影響最大,其次為穗粒數(shù)和千粒重,可見(jiàn)有效穗數(shù)是保證獲得高產(chǎn)的前提。由于有效穗數(shù)與株高、春分蘗均具有顯著的相關(guān)性,因此在后續(xù)小麥育種實(shí)踐中應(yīng)選擇有效穗數(shù)高的材料,同時(shí)注意與株高和春分蘗之間的相互影響,以培育適合隴東旱塬區(qū)種植的高產(chǎn)小麥品種。