超高产小麦品种产量构成因素及增产途径分析

冯素伟,姜小苓,胡铁柱,丁位华,茹振钢,王科翰

（河南科技学院,河南新乡453003）

随着种植业结构调整,小麦种植面积大幅度下降,因此,提高小麦单位面积的产量是增加小麦总产量的有效途径.影响小麦产量的主要因素是单位面积穗数、穗粒数和千粒重[1],而小麦产量构成三因素的组合又受品种特性[2]、生态环境[3-4]、栽培措施[5-7]等因素的影响,只有当三因素协调发展时,才能获得高产[8].

在超高产水平下,要进一步提高小麦的产量,难度系数较大[9],因此,必须弄清楚目前超高产小麦的产量组成,找出限制性因素,才能正确制定育种目标和栽培措施,培育高产品种、挖掘高产潜力.针对黄淮麦区小麦产量构成因素与产量的关系研究很多,但说法不一.杨春玲等[10]认为,黄淮麦区小麦的产量主要决定因素为穗数,其次为千粒重,穗粒数对产量的影响较小；而王继滨等[11]则认为,产量构成因素对产量的影响大小顺序为穗粒数＞公项穗数＞千粒重.对杂交小麦而言,李万昌等[12]研究表明,不同的产量水平下,产量三因素对产量的贡献大小有异,通过提高单位面积穗数可实现中高产水平,而要通过大穗来实现超高产水平.本试验选用河南省大面积种植的和新近育成的超高产小麦品种,对河南省超高产小麦品种的产量及产量构成因素进行分析,并对超高产小麦品种进行分类,旨在为黄淮麦区超高产育种以及高产栽培措施的制定提供理论依据和技术支撑.

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验选用12个常规品种（平安8号、周麦18、周麦22、洛麦23、兰考198、周麦27、郑麦7698、新麦26、百农AK58、周麦23、金光588、洛麦24）和2个不同类型BNS杂交小麦新品种（多穗类型杂麦4号和大穗类型杂麦3号）为试验材料,供试材料为生产中大面积栽培的超高产小麦以及新近培育的新品种,由河南科技学院小麦育种中心提供.

1.2 试验方法

试验于2011年10月至2012年6月在河南科技学院试验田进行,试验田土质中壤,肥力中等.随机区组设计,3次重复,小区长18 m,行距0.23 m,30行区,小区面积为124.2 m2.于10月5日播种,播量为240万/hm2基本苗.越冬前灌越冬水,返青期结合灌水追施尿素225 kg/hm2,其他管理同高产田.

1.3 测定项目与方法

成熟期,调查1 m双行的穗数,折算成单位面积总穗数；选取代表行不间断数取30个单茎,调查每穗粒数；收获后数取千粒重.

1.4 数据处理

数据处理及分析采用Excel 2003和SPSS 10.0数据分析软件进行.

2 结果与分析

2.1 不同品种小麦产量及产量构成因素

12个供试小麦品种产量及成产因素见表1.从表1可以看出,不同基因型小麦的产量性状间存在明显的差异,杂交小麦杂麦4号的单位面积穗数最多,达到了854.25万/hm2,与其他品种相比均达到了显著差异,其次为洛麦23、杂麦3号、百农AK58,公顷穗数均在675万以上,成穗数较多,属于多穗类型.穗粒数以兰考198最多,每穗粒数为49.73粒,与杂交小麦杂麦3号（44.63粒/穗）间差异不显著,属于大穗型小麦品种,周麦27、周麦23也表现出较高的穗粒数,平均穗粒数在40粒以上.千粒重是小麦品种生育后期决定的因素,本试验中不同品种的千粒重有很大差异,周麦18的千粒重最高,达到了46.86 g,杂交小麦杂麦3号的千粒重与周麦18相比差异不显著,周麦22、金光588、杂麦4号、平安8号的千粒重均在40 g以上,其余品种的千粒重均小于40 g,千粒重较低.从理论产量来看,杂交小麦杂麦4号与杂麦3号的产量较高,分别为11 994.59 kg/hm2和11 511.70 kg/hm2,且两者之间差异不显著；平安8号、洛麦24、郑麦7698、周麦23的产量相对较低,平均产量均在7 500 kg/hm2以下.

表1 不同品种小麦产量及构成因素Tab.1 Yield and yield components of different wheat varieties

2.2 产量性状间的相关关系

公顷穗数、穗粒数、千粒重等产量性状间的相关性见表2.

表2 产量性状间的相关性Tab.2 Correlation between yield traits

由表2的相关分析可知,产量与产量构成因素间存在着明显的相关关系,穗数与产量的相关性达到了显著水平,而穗粒数、千粒重与产量间的相关关系不显著,但均呈正相关关系.与产量的相关系数大小顺序为：穗数＞千粒重＞穗粒数,说明产量三因素的提高对产量的高低起着重要的作用,小麦要取得高产,穗数、穗粒数、千粒重必须协同提高；穗数与其他产量构成因素均呈负相关关系,说明穗数的增加会对其他构成因素造成一定的影响；产量与总小穗数和无效小穗数呈负相关.综合来看,河南小麦要取得高产,还得通过提高单位面积上的穗数为主,兼顾穗粒数和千粒重的增加.

2.3 产量性状间的通径分析

不同小麦品种的产量变化符合正态分布,Sig值＞0.05,说明不同小麦品种的产量可用回归方程解释各个因素间的关系.进一步对产量性状做逐步回归分析得到回归方程：

回归方程的决定系数为0.988 9,达到了极显著水平,因此,可用此方程拟合不同基因型小麦的产量.由逐步回归分析可知,对产量影响较大的因素为穗数、穗粒数和千粒重,其影响程度均达到了显著水平,而总小穗数、无效小穗数对产量的影响不大,未达到显著水平,说明小麦的产量与每穗的小穗数关系不大.

表3是通过逐步回归得到的回归系数（即通径系数）,对产量影响最大的因素为穗数,其直接通径系数为0.831 3,其次为穗粒数（通径系数为0.813 6）,千粒重对产量的贡献相对较小（其直接通径系数为0.763 8）,穗数通过穗粒数对产量的贡献为-0.249 8,通过千粒重对产量的贡献为-0.051 9,穗粒数通过千粒重对产量的影响为-0.291 9,说明公顷穗数的增加会降低每穗粒数和千粒重,而穗粒数的增加又会对千粒重产生一定的负作用.剩余通径系数为0.105 4,说明其他因素对产量的影响较小,穗数、穗粒数、千粒重为影响产量的主要因素.

表3 产量构成因素对产量的通径分析Tab.3 Path analysis of yield components on yield

2.4 不同品种小麦产量及产量构成因素的聚类分析

对不同小麦品种的产量做聚类分析,可将14个小麦品种聚为4类.杂交小麦杂麦4号和杂麦3号聚为一类,表现较高的产量,属于超高产类型；周麦18和周麦27聚为一类,产量相对较高,属于高产类型；将产量表现较低的平安8号、洛麦24、郑麦7698和周麦23聚为一类,剩下的8个品种聚为一类（见图1）.

图1 不同小麦品种产量的聚类分析Fig.1 Yield cluster analysis of different varieties

图2是不同小麦品种通过公顷穗数的聚类分析.由图2可知,杂交小麦杂麦4号的公顷穗数最多,单独聚为一类,为多穗类型,而剩余的13个品种聚为一类,这类品种的公顷穗数在500万～700万之间.

图2 不同小麦品种公顷穗数的聚类分析Fig.2 Cluster analysis of spike number in different varieties

图3是不同小麦品种穗粒数与千粒重的聚类分析结果.由图3可知,14个小麦品种按穗粒数和千粒重可聚为4类.杂交小麦杂麦3号与兰考198聚为一类,这类品种表现较多的穗粒数与相对较低的千粒重；周麦23与周麦27聚为一类,表现较多的穗粒数,但千粒重中等；而将千粒重较高、穗粒数较低的平安8号和金光588聚为第3类；剩余品种聚为第4类,其穗粒数与千粒重均表现中等.

图3 不同小麦品种穗粒数与千粒重的聚类分析Fig.3 Cluster analysis of grain number per ears and 1000-grain weight in different varieties

3 结论与讨论

本文研究了河南省大面积推广和新近育成的小麦品种的产量及产量构成因素,结果表明：不同小麦品种其产量及产量构成因素间有很大差异,产量的高低主要是由产量因素间的协调性决定[8].从各产量因素的相关分析中发现穗数与产量呈显著正相关,与穗粒数和千粒重也呈正相关趋势,产量与三因素的相关关系大小顺序为：穗数＞千粒重＞穗粒数,说明三因素对产量均有促进作用,这与王继滨等[11]的研究结论一致.产量构成因素与产量通径分析也证明,单位面积的穗数对产量的影响最大,其直接通径系数达到了0.831 3,其次为穗粒数,对产量影响较小的因素为千粒重,这与杨春玲等[10]的研究结果基本一致.因此,在高产小麦育种中,首先应选育分蘖成穗力强的品种,同时兼顾穗粒数和千粒重的增加.小麦生产中,应采取合理的肥水管理,促进前期大分蘖的形成,保证单位面积足够大的群体,后期采取措施提高灌浆速率,增加粒重,最终达到提高产量的目的.

对供试的14个超高产小麦品种进行聚类分析,产量聚类结果表明：单位面积穗数较多、产量较高的杂交小麦品种杂麦4号和杂麦3号聚为一类.李万昌等[8]认为,单位面积穗数是影响杂交小麦产量高低的重要因素,同时又受到产量水平高低的限制,随着产量的提高,穗粒数与千粒重对产量的贡献增大,本试验也证明,杂交小麦较常规品种产量高,其表现为较多的穗数和穗粒数.因此,在保证单位面积穗数的前提下,提高每穗粒数是杂交小麦增产的关键.今后,大力推广杂交小麦是提高单产、进一步挖掘产量潜力的有效途径.

[1]周淼平,任丽娟,张旭,等.小麦产量性状的 QTL 分析[J].麦类作物学报,2006,26（ 4） ：35-40.

[2]李巧云,李磊,刘万代,等.河南省小麦产量及其构成因素变化规律分析[J].河南农业科学,2011,40（4）：38-40.

[3]郭盈温,赵花周,袁华京,等.豫南麦区小麦产量的制约因素与应对措施[J].种子科技,2012（6）：33-34.

[4]高海涛,王育红,孟战赢,等.超高产小麦产量及旗叶生理特性的研究[J].麦类作物学报,2010,30（6）：1080-1084.

[5]田伟,郭振升,张慎举,等.超高产条件下农艺措施与小麦产量关系的研究[J].中国农学通报,2012,28（6）：126-130.

[6]衣莹,侯立白,高会杰,等.小麦和玉米（ 20+40）cm 种植模式农艺措施的研究[J].东北农业大学学报,2005,36（ 6） ：695-701.

[7]田文仲,温红霞,高海涛,等.不同播期、播种密度及其互作对小麦产量的影响[J].河南农业科学,2011,40（2）：45-49.

[8]李万昌,姜丽娜,邵云,等.杂交小麦产量构成因素间协调性的分组分析[J].湖南农业科学,2008（3）：4-7.

[9]李成军,张其鲁,王冰林.小麦产量三因子最佳组合及其选择[J].山东农业科学,2006（3）：18-20.

[10]杨春玲,关立,侯军红,等.黄淮麦区小麦产量构成因素效用研究[J].山东农业科学,2007（4）：19-23.

[11]王继滨,李凤云,李红芹,等.黄淮冬麦区旱地区试小麦量与产量三因素通径分析[J].中国农学通报,2005,21（1）：142-143,162.

[12]李万昌,师学珍,邵云,等.杂交小麦产量结构间关系的分组分析[J].安徽农业科学,2008,36（11）：4477-4479,4488.