朱保磊,李 杰,马汉云,石守设,陈 宏,许娜丽,邹 俊,王 珂,刘守尧

(信阳市农业科学院,河南信阳 464000)

小麦是河南省最重要的粮食作物之一,其总产量约占全国的1/4,同时也是我国最大的小麦商品粮主产区,保证该区域内小麦产量的稳定对我国的粮食安全起着至关重要的作用。前人研究表明,小麦农艺性状与产量之间存在紧密的联系[1-2]。因此,国内外学者关于小麦性状演变规律的研究较多[3-4]。从研究结果来看,多数性状的演变规律在各麦区具有一致性,而有些重要农艺性状的变化在各麦区之间具有一定差异[5-8]。冯丽云等[9]研究了1996—2017年山西省中部旱地小麦品种农艺性状的演变规律,发现有效穗数和穗粒数对产量的直接作用较大,而千粒重对产量的直接作用较小。雷振生等[10]研究了20世纪80年代河南省推广种植面积较大的小麦品种农艺性状的变化规律,发现在注重产量三要素的同时应该加强对小麦合理株型及生理指标的重视。郭瑞等[11 ]研究了1981—2012年参加生产试验的小麦品种(系)的农艺性状演变规律,得出半冬性品种选育上应保持当前穗数,注重提高千粒质量,增加穗粒数以提高单穗产量;春性品种选育应以增加穗数为主,协同提高穗粒数和千粒质量。鉴于此,笔者分析了1980年以来在河南省审定和大面积推广的小麦品种的农艺性状变化规律,旨在为本地区小麦育种提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料供试材料来源于1980—2020年审定的在河南省主推的155份小麦品种,主要包括百农3217、豫麦2号、豫麦18、内乡184、周麦13、郑麦9023、偃展4110、矮抗58、豫农186等。

1.2 试验方法试验材料于2020—2021年度分别种植于河南省郑州市河南农业大学科教园区、信阳市农业科学院试验基地和商丘市农林科学院试验基地。采用随机区组试验设计,每份材料种植4行,行长1.5 m,行距23.0 cm,基本苗按225万/hm2,2次重复。田间管理同当地大田。

在小麦灌浆期对旗叶长、旗叶宽和旗叶面积进行田间测量,株高、穗下节长、脖长穗长、穗粒数、千粒重、单穗重和产量等性状于小麦植株收获后在室内进行数据采集和测量。

1.3 数据处理和统计分析采用Microsoft Excel 2010对各农艺性状数据进行描述统计和分析;采用SPSS(IBM SPSS statistics 22)进行相关性分析和方差分析后的多重比较,多重比较采用LSD法。

2 结果与分析

2.1 供试材料农艺性状的统计分析供试材料的农艺性状指标分析结果见表1。由表1可知,在株型性状上,所有材料的株高变化范围为59.35～96.87 cm,平均值为73.03 cm,变异系数较小,为8.29%;穗下节长的变化范围为14.51～32.40 cm,平均长度为23.10 cm,变异系数为13.83%;脖长的变化范围在2.36～16.58 cm,其中丰德存麦5号的脖长最短(2.36 cm),洛旱3号的脖长最长(16.59 cm),整体材料的脖长变异系数较大,为35.25%。旗叶作为农艺性状的重要组成部分,其性状直接影响着光合作用。从分析结果来看,旗叶长、旗叶宽和旗叶面积的变异系数均较小,分别为11.55%、9.30%和15.47%,整体材料的旗叶长度的变化范围为11.35～21.45 cm,旗叶宽度为1.52～2.45 cm,旗叶面积的变化范围为19.86～46.89 cm2;试验材料的穗长平均为9.97 cm,变化范围为7.22～12.78 cm,变异系数为9.13%;所有材料的平均穗粒数为37.64个,兰考198的穗粒数最多,为55.40个,小偃81的穗粒数最少,为28.60个;整体试验材料的千粒重变化范围为30.37～54.44 g,平均值为44.24 g,变异系数为10.43%,其中42.00 g以上材料的占比高达70.33%;单穗重的变化范围为0.90～4.37 g,平均重量为2.10 g,变异系数为20.17%;供试材料的产量变化范围为3 481.65～10 094.25 kg/hm2,平均产量为7 463.63 kg/hm2,变异系数为14.85%,其中产量在6 000.00 kg/hm2以上的比例为90.32%,产量在7 500.00 kg/hm2以上的比例为49.68%。

表1 不同供试材料的农艺性状比较

2.2 河南省小麦品种株型各性状变化趋势分析为了研究河南省不同年代所育成小麦品种的株型各性状的变化规律,将供试材料划分为5类,分别为1980—1999年间审定(14个)、2000—2004年审定(25个)、2005—2009年间审定(42个)、2010—2014年审定(40个)和2015—2019年审定(34个)。通过对不同育成阶段的株型性状进行分析可以发现(表2),1980—1999年间育成的品种株高高于之后各阶段育成的品种,其中2010—2014年间审定的品种株高最低,为71.70 cm;在穗下节长上1980—1999年审定的品种穗下节显著长于2005—2009、2010—2014、2015—2019年,而2010—2014年间的品种穗下节长度最短。脖长长度则随着审定年限的推移而逐渐缩短,2015—2019年审定的品种脖长最短,为7.27 cm;分析发现,旗叶长随着小麦品种育成年代的推迟在变短,2015—2019年间审定品种的旗叶长度比1980—1999年选育的品种显著缩短;而与旗叶长变化规律相反的是,近年来选育的小麦品种的旗叶宽却呈先升高再降低最后再升高的趋势,尤其是2015—2019年审定品种旗叶平均宽比1980—1999年审定品种宽0.35 cm;通过对各阶段审定品种的旗叶面积进行比较可以发现,旗叶面积随着品种审定年代的推移呈变大趋势,2015—2019年间审定的品种的旗叶面积最大,为33.13 cm2,且显著高于1980—1999年审定的品种;穗长和穗粒数的变化趋势均随着审定年限的推移先升高后降低然后再升高,但各阶段之间差异不显著。

表2 不同时期育成品种的株型比较

2.3 河南省小麦产量性状的变化规律分析对不同阶段育成品种的产量性状进行统计分析,结果见表3。由表3可知,千粒重随着品种育成年限的滞后而逐渐增加。尤其是2015—2019年审定品种的平均千粒重显著高于1980—1999、2000—2004、2005—2009年审定的品种;单穗重的变化趋势随着审定时间的延迟而逐渐增大,2015—2019年审定品种的单穗重量显著高于1980—1999年审定的品种,2000年之后各阶段育成品种之间无显著差异。小麦产量随着审定年份的推移呈逐渐增大趋势。2015—2019年审定的小麦品种产量显著高于2000—2004和1980—1999年审定的品种。值得一提的是,整体上河南省主推小麦品种的产量水平呈逐渐增加趋势。其中,2015—2019年育成品种的平均产量比1980—1999年增加了1 677.75 kg/hm2,说明在河南省,产量始终是衡量一个品种审定通过和大面积推广种植的重要因素。

表3 不同时期育成品种产量性状的比较

2.4 各主要性状间相关性分析从表4可以看出,旗叶面积与旗叶长、旗叶宽之间呈极显著正相关关系,相关系数分别为0.807和0.683;千粒重与单穗重、产量呈极显著正相关关系,相关系数分别为0.325和0.406,但与脖长(-0.206)和穗下节长(-0.171)呈显著负相关;株高与穗下节长和脖长呈极显著正相关,但与产量表现为极显著负相关关系,相关系数为-0.386;产量与旗叶长、穗下节长和脖长均表现为负相关关系;而穗下节长与脖长呈极显著正相关,相关系数达0.863。

表4 不同性状间的相关性分析

3 结论与讨论

前人研究表明[12],目前河南小麦株高普遍在80 cm左右,已接近小麦最适株高的下限,如果再降低株高,会导致小麦冠层低且茎秆部位间隙小而郁闭,而且株高过矮会导致小麦生物量合成减少,不利于产量潜力的发挥。杨洪强等[13]研究了1982—2010年河南省旱地小麦主要农艺性状的演变规律,发现随着品种育成年份的推进,小麦株高逐渐降低,产量、穗粒数和千粒重逐渐提高,穗粒数、千粒重与产量呈显著正相关,这与该研究的结论一致。许世蛟等[14]研究了江苏省小麦品种资源的农艺性状演变规律,结果发现随着小麦品种育成年代的推迟,产量逐渐增加,而株高显著降低,千粒重显著增加。张俊灵等[15]研究了北部冬麦区旱地小麦品种的演变规律,发现小麦主要农艺性状演变的总趋势是有效穗数和千粒重增加,这与该研究结论相一致;但该研究还发现,随着育成品种的年代推迟,穗粒数略有减少,这与该研究结论有所不同,原因有2个方面:该研究的材料大部分来自高水肥地区;2个区域的环境变化趋势不同造成了个别农艺性状演变方向有差异。李润芳等[16]通过研究山东省近60年来主推小麦品种主要农艺性状的演变规律同样发现了与该研究结果相一致的结论,即随着年代的推移,审定品种株高呈显著降低趋势,千粒重呈增加趋势。该研究结果显示,在今后的河南省小麦新品种选育过程中,应尽量注重各农艺性状之间的平衡关系,塑造小麦合理株型,注意产量要素之间的协调搭配,进一步提高本地区小麦的产量潜力。