2005—2012年河南省审定的半冬性小麦品种产量

2005—2012年河南省审定的半冬性小麦品种产量 2005—2012年河南省审定的半冬性小麦品种产量 结果分析与评价 张中州1，薛国典1，张 锋1，赵永涛1，袁 谦1，候颖2 （1河南省漯河市农科院，河南漯河 462000；2商丘师范学院生命科学学院，河南商丘 476000） 摘 要：【研究目的】研究近年来河南省审定的54个半冬性小麦品种产量和主要农艺性状的演变规律，为小麦育种和生产提供借鉴。【】利用2005—2012年河南省小麦冬水组区域试验数据,对新审定的品种产量及主要农艺性状进行相关分析和通径分析。【结果】小麦平均产量呈逐年递增趋势，平均每年提高40.529kg/hm2。千粒重年增长0.7703g，其他主要农艺性状均呈上升趋势，但穗数和穗粒数呈下降趋势。新品种平均产量和最高产量均比对照增产幅度呈逐年下降趋势。主要农艺性状与产量的相关程度为：穗数＞千粒重＞生育期＞穗粒数＞株高；3个产量构成因素对产量的直接通径系数均为正值，顺序为穗数＞千粒重＞穗粒数。【结论】近年来河南省小麦产量水平稳步提高，各因素得到很好的协调发展。根据分析结果和结合河南省生态及种植条件，小麦育种和高产栽培应采取在大群体的基础上，主攻千粒重，将大群体与大穗相结合，同时注意三要素的协调发展。 关键词：半冬性小麦品种；主要农艺性状；相关分析；通径分析 中图分类号：S512.1 文献标志码：A 论文编号：2014-0181 Yield Analysis of Semi-winter Wheat Varieties Approved in 2005-2012 in Henan Province 1Zhang Zhong-zhou, 1Xue Guo-dian, 1Zhang Feng, 1Zhao Yong-tao, 2Yuan Qian, Hou Ying (1Luohe Academy of Agricultural Sciences, Luohe Henan 462000; 2 Sangqiu Normal University, Shangqiu Henan 476000) Abstract:【Objective】In order to provide an information for wheat breeding and production, research on the evolution of the yield and main agronomic characters of 45 approved semi-winter wheat varieties in Henan province were analyzed.【Method】Experimental data from Winter Wheat Group of Henan Regional Trial from 2005 to 2012 were used to study yield and main agronomic traits of the new authorized varieties using correlation and path analysis.【Result】The average yields increased annually by 40.529kg/hm2. 1000-grain weight increased annually by 0.7703g, and major agronomic traits also increased annually, whereas main yield components such as spikes and grains per spike decreased. Range of increase production of the average yield and the highest yield decreased year by year compared to the control. The related degree of yield and main agronomic characters was: spikes >1000 grain weight > growth period> grains per spike > plant height. The direct path coefficient of three yield components on yield was positive. The order was: spike number >1000 grain weight >grain per spike.【Conclusion】Wheat yield increased steadily recently in Henan province, and various factors were well coordinated development. Based on the analysis and ecological conditions in Henan Province and current growing conditions, breeding and cultivation of new wheat varieties should be based on large groups of varieties of multi-spike-based, and to increase 1000-grain weigh. Furthermore, the coordination should be paid attention. Key words: semi-winter wheat varieties; agronomic characters; correlation analysis; path analysis 0 引言 河南在小麦总产、面积和贡献上一直处于全国首位，其中小麦种植面积是全国小麦总播种面积的1/6，总产量约占1/5，是我国小麦主要产区之一[1]。我国小麦产量潜力遗传进度研究较晚，近些年才有所发展[2-4]。1985—1994年间中国小麦遗传改良对产量提高的贡献率为30.9%，每次品种更新产量可提高10%左右[5]。1934—1994年间陕西关中地区小麦品种产量潜力年遗传进度为1.1%[6]。Zhou等[7]用二十世纪七十年代以来各个时期的代表性主栽品种，也包括少数最新育成的品种和高代品系进行研究，表明河南小麦产量1970—1993年间年提高72.1kg/hm2，曹廷杰[8]利用1988—2008年近二十年河南省小麦冬水组区域试验数据，线性拟合结果表明产量年提高79.4085 kg/ hm2。主要农艺性状演变规律的研究报道较多，研究结果因地区育成水平和环境类型差异，育成目标和策略不一致，造成研究结果不尽相同[9-11]。雷振生等[12]研究表明，河南省六十年代品种与五十年代品种相比，增产的主要原因是千粒重和生物学产量的提高，分别提高了22.0%和9.6%；七十年代与六十年代相比，增产的主要原因是每穗粒数的增加和收获指数的提高，分别提高了33.2%和19.5%，而千粒重和生物产量则变化不大，单株穗数下降；八十年代与七十年代相比，增产的主要原因仍是每穗粒数的增加和收获指数的提高，分别提高了11.5%和12.7%，千粒重、生物产量及单株穗数基本保持不变。Zhou等[7]认为从1970到1993年间，产量构成因素中单位面积穗数显著提高，穗粒数和千粒重均变化较小。其他主要农艺性状中，抽穗期提前，生物学产量和收获指数显著提高，株高显著降低。随着人口的增加和消费水平的提高，预计小麦消费量将会继续增加，据测算,我国要保障2020年14.5亿人口的粮食安全，小麦产量需在现有基础上增加28%[13]，这就要求河南省在新品种选育和高产栽培上要继续挖掘和大幅度提高产量潜力。近年来，河南省小麦连年增产，新品种的推广应用起到至关重要的作用，但对最近几年新品种产量及主要农艺性状的演变规律少有研究，为此，笔者对河南2005-2012年河南省审定的冬小麦新品种区域试验数据进行了统计分析，探索近几年河南省小麦产量及主要农艺性状的演变规律，为河南省小麦的持续稳定增长提供参考。 1 材料与方法 1.1 实验材料 试验材料为2005—2012年度河南省审定半冬性小麦品种，河南省农作物品种审定委员期间共审定69个半冬性小麦品种，包括普通品种54个，旱地品种11个，黑麦品种2个，糯小麦2个，由于旱地、黑麦和糯小麦产量水平相对较低，不具有代表性，因此只分析54个主推品种。数据来源于每年编写的农作物审定品种目录，产量为参加区域试验多年产量的平均值，主要农艺性状为多点试验结果的平均值，对照产量为区试提供的每年平均产量，新品种最高产量为该品种参加区试多年产量的平均值。 1.2 数据处理 运用Microsoft Excel和DPS V7.05[14]进行数据分析。 2 结果与分析 通过对2005—2012年度河南省审定的新品种的产量及其构成因素进行相关分析和通径分析，探讨单位面积穗数、穗粒数、千粒重、株高、生育期等农艺性状对产量的直接与间接作用。 2.1 产量潜力及主要性状分析 从表1、图1、图2可以看出，2005—2012年河南省审定的小麦品种平均产量总体呈逐步上升趋势，线性拟合结果表明年增长40.529kg/hm2。8年平均产量为7821.5 kg/hm2，比2005年平均产量增产38kg/hm2，增幅为0.5%，2012年最高，达8115kg/hm2，比2005年平均增产331.5kg/hm2，增幅达4.3%。 除穗数、穗粒数外，其他主要农业性状都随着年份整体呈上升趋势，线性拟合结果分别是千粒重年增长0.7703g，生育期年增长0.8101d，株高年增长0.0312cm，穗数年降低3.1576万/hm2，穗粒数年降低0.063粒。在构成产量三要素中，变异系数大小顺序为千粒重＞穗数＞穗粒数，这说明河南省近几年品种演变过程中,千粒重对提升产量潜力贡献大。 表1 半冬性小麦品种的产量及产量构成 年度 品种 生育期/d 株高/cm 穗数 /(万/hm2) 穗粒数 千粒重/g 产量/(kg/hm2) 对照产量/(kg/hm2) 品种最高产量/(kg/hm2) 2005 8 228.3 77 612 37 39 7783.5 6963 8137.5 2006 13 217.7 82.3 597 35.4 42.2 7623 6787.5 7972.5 2007 6 228.7 77.2 556.5 37.9 44 7776 7576.5 8301 2008 10 227.1 79.7 564 36.3 47.5 7795.5 7405.5 8107.5 2009 3 225.3 82 562.5 36.6 45.9 7909.5 7728 8152.5 2011 2 236.1 79.2 547.5 36.7 47.9 7749 7383 7822.5 2012 12 225.3 78.3 603 35.9 43.7 8115 7912.5 8245.5 平均值 226.9 79.4 577.5 36.5 44.3 7821.5 7393.7 8105.6 差 5.1 1.97 23.8 0.74 2.9 9.52 371.8 150.6 变异系数% 2.2 2.5 4.1 2 6.5 1.8 5.0 1.9 \* MERGEFORMAT LINK Excel.Sheet.8 "C:\\Documents and Settings\\Administrator\\桌面\\2005-2012年河南省审定半冬性小麦品种产量结果分析与评价.xls" "Sheet1![2005-2012年河南省审定半冬性小麦品种产量结果分析与评价.xls]Sheet1 图表 33" \a \p \* MERGEFORMAT LINK Excel.Sheet.8 "C:\\Documents and Settings\\Administrator\\桌面\\2005-2012年河南省审定半冬性小麦品种产量结果分析与评价.xls" "Sheet1![2005-2012年河南省审定半冬性小麦品种产量结果分析与评价.xls]Sheet1 图表 31" \a \p \* MERGEFORMAT 图1 半冬性小麦品种的产量及主要农艺性状演变趋势 2.2 平均产量与对照平均产量分析 由图2可知，2005—2012年度河南省审定的半冬性小麦品种平均产量比对照产量增幅随着年份呈逐渐下降趋势。新品种平均产量7821.5kg/hm2，比对照平均产量(7393.7kg/hm2)增产427.9 kg/hm2，增产幅度5.8%，最高增幅在2005年和2006年，分别是11.8%和12.3%，当时对照种是豫麦49，在周麦18作为对冬水组照种以后，其增产幅度迅速降低，2012年度仅为2.6%。其中，2009年、2011年和2012年度增幅不大，增产幅度在2.4%-4.9%之间。 新品种最高产量比对照增幅的变化趋势与平均产量变化一样，呈下降趋势。最高产量范围7822.5-8245.5 kg/hm2，相比对照增产幅度在4.2%-17.5%之间，各年度间最高产量变化不大，差值为423kg/hm2。 图2 半冬性小麦品种的产量、对照产量和最高品种产量及比对照增产幅度 2.3 主要农艺性状间相关性分析 2.3.1 产量与主要农艺性状的相关关系 表2显示，各农艺性状中，与产量的相关程度为：穗数(0.1876)＞千粒重(0.0872)＞生育期(0.0807)＞穗粒数(-0.0552)＞株高(-0.2398)，以穗数和千粒重与产量的关系最密切，其他农艺性状生育期与产量的关系呈正相关，只有穗粒数、株高与产量为负向相关。上述结果表明，穗粒数是河南省小麦产量的主要制约因素。这启示我们在目前的种植条件下，河南省近期选育的半冬性小麦品种，主要是以增加单位面积穗数和千粒重而获取高产，故在新品种选育上，要注意选育多穗型大群体小麦品种，可将大群体与大穗相结合，同时注意三要素的协调发展。 2.3.2 主要农艺性状间相关关系 由表2可知，生育期与穗粒数、千粒重和产量呈显著正相关，但与株高和穗数呈显著负相关，说明随着生育期的增加，结实率提高，灌浆时间变长，进而产量也随之提高；株高只与千粒重呈正相关，与其他农艺性状均呈负相关，说明在目前审定品种平均株高79.4cm，有进一步降低株高空间，可能与近几年小麦生育期间，灾害性天气频发有关，降低株高，增强抗倒伏能力，有利于穗粒数和千粒重的增加，提高产量；穗数与产量呈正相关，其他均为负相关；穗粒数只与生育期呈正相关，其他均呈负相关；千粒重只与穗粒数呈负相关，其他均呈正相关，这说明近几年审定品种产量潜力增长与千粒重有重要关系。以上分析可知，实现小麦进一步增产，育种工作应注意在穗粒数与穗数、千粒重的协调关系上着重提高穗粒数，牢牢抓住群体的繁茂性和千粒重，同时适当降低株高，提高群体抗倒伏能力。 表2 半冬性小麦品种的产量及主要农艺性状相关性 农艺性状 生育期 株高 穗数 穗粒数 千粒重 株高 -0.5471* 穗数 -0.5500* -0.1376 穗粒数 0.6052** -0.6499** -0.4340 千粒重 0.4238 0.3096 -0.8452** -0.0109 产量 0.0807 -0.2398 0.1876 -0.0552 0.0872 注：* P<0.05，** P<0.01。 2.4 产量与产量构成三要素的通径分析 通径分析可将相关系数分解为直接作用和间接作用，从而清楚地显示各因素的相关关系大小和相对重要性，明确各性状对产量的作用途径及其作用大小。直接作用揭示了各产量因素对产量作用的事实。由表3可知，主要产量三要素对产量直接通径系数大小顺序为穗数(3.8586)＞千粒重(3.2416)＞穗粒数(2.1187)，均呈一定的正效应，这表明提高产量构成三要素任意一项，产量都会有一定幅度增长。 在三要素中，穗数对产量的直接通径系数最大(3.8586)，穗数对产量的直接效应不会因为穗粒数(-0.9195)、千粒重(-2.7399)的负效应而被平衡，最终其与产量呈正相关，相关系数为0.1876。这表明，近几年河南省小麦产量增长，主要靠单位穗数来提升，在选育新品种时，要注重大群体性状，同时兼顾穗粒数和千粒重的协调发展，这样才能达到增产目的。 千粒重对产量的直接作用为3.2416，位居第二，对产量也呈正相关(0.0872)，这表明千粒重对产量的正效应不会被穗数(-3.2614)、穗粒数(-0.0231)的负效应平衡，仍然对产量增长贡献大。 穗粒数对产量贡献最小(2.01187)，但与产量相关性却呈负相关(-0.0553)。穗数(-1.6747)、千粒重(-0.0354)对产量的负效应比穗粒数对产量正效应大。表明未来新品种选育中，穗粒数是产量潜力的关键，在稳定穗数和千粒重的基础上，提高穗粒数能显著提高产量潜力。 表3 半冬性小麦品种的产量与产量构成三要素的通径系数 作用因子 相关系数 直接作用 →穗数 →穗粒数 →千粒重 穗数 0.1876 3.8586 -0.9195 -2.7399 穗粒数 -0.0553 2.1187 -1.6747 -0.0354 千粒重 0.0872 3.2416 -3.2614 -0.0231 3 结论与讨论 3.1结论 本文研究结果表明，随着年份的递增，平均产量呈上升趋势，线性拟合结果表明年递增40.529kg/hm2，除穗数、穗粒数外，其他主要农艺性状均呈逐年上升趋势。平均产量和新品种最高产量均比对照产量增幅呈逐年下降趋势，区域试验更换对照种周麦18后，产量增幅变化不大，差异不明显。相关分析表明：以穗数(0.1876)和千粒重(0.0872)与产量的关系最密切，穗粒数(-0.0552)和株高(-0.2398)成为制约产量潜力增长的关键。产量三要素对产量直接通径系数均呈一定的正效应，大小顺序为穗数(3.8586)＞千粒重(3.2416)＞穗粒数(2.1187)。 3.2 产量与主要农艺性状的演变 本研究发现，近几年河南省审定的半冬性小麦品种产量潜力的提高主要归因为穗数和千粒重，穗粒数虽呈一定的负相关，但与其他因素得到了很好的协调发展。产量年增长量低于1981-2008 年[2]，1970—1993年[3]和1988—2008年[8]的研究结果。产量三要素演变与以往研究不尽相同[2,3,8]。Zheng 等[2]研究表明产量构成因素中穗粒数和千粒重得到显著提高，而单位面积穗数显著降低，其他重要农艺性状中，收获指数显著提高，而株高、生物学产量和抽穗期等均无显著变化。段国辉等[15]认为产量构成三要素的增长对产量贡献大小为：千粒重＞公顷穗数＞穗粒数。本文研究表明虽然穗数与穗粒数呈一定的下降趋势，但通径分析结果均为正效应，说明产量三要素十分协调，以多穗为主，千粒重和穗粒数均衡发展，从生产实际看，这些品种也是河南省冬小麦产量连年增长的主要原因。其他农艺性状看，生育期和株高呈弱的上升趋势，与以往研究不一致[2,3,8]，这可能与研究的对象不同造成的，本研究对象为近几年新品种区试资料，时间跨度小。结合河南省的气候和生产条件，现阶段最佳的半冬性品种产量构成模式为：穗数为577.5万/hm2，穗粒数36.5粒，千粒重44.3g，株高75cm—80cm 的小麦品种更容易实现高产稳产。具体策略是在一定穗数的基础上，主攻千粒重，将大群体与大穗相结合，注意三要素的协调发展。 3.3 产量瓶颈的突破 本文研究认为，2009-2012年间，河南省的半冬性小麦产量比对照增产幅度变化不大，为2.34-4.95%之间，品种最高产量增幅4.2-5.95%，年际间没有显著变化，表明河南省近几年冬小麦新品种产量潜力没有重大的突破性进展，而平均产量的增长可能与温室效应等气候条件的改变[16]和化肥农药的合理利用有关。现在河南小麦生产存在一系列问题：①气候变暖使小麦发育速度加快和生育期缩短[2,8,17]，②气温异常造成的小麦生育节律紊乱，③灾害天气频发，总体呈扩大趋势[18,19]，④气候变暖造成土壤有机质的微生物分解加快，需要施用更多的肥料，⑤气候变暖加剧了病虫害的流行和杂草蔓延，特别是赤霉病和纹枯病[13]，⑥气候变暖使农业用水剧增，⑦新品种的遗传相似性增加[13,20]。如何克服这些新问题，取得河南小麦持续稳定增产，应采取的策略为：①加强灾害监测，建立和完善农业防灾减灾体系，提高应对农业气象灾害的能，②重视新品种的选育，新的小麦品种应具有一定的高产潜力，有着发达的根系，坚硬的茎秆，高光合效率和适度的生长繁茂性，对温、光、水、肥反应不敏感，适于大面积栽培和水肥高效性能，③注重收集小麦近缘植物，加强对地方品种作深入的鉴定分析，进行远缘杂交和特殊性状材料的复交，创造出更多的优异新种质[21]。 参考文献 [1] 胡廷积,杨永光,马元喜,等.小麦生态与生产技术[M].郑州:河南科学技术出版社,1986. 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