小麦新品种(系)抗倒性及产量构成因素评价

胡卫国， 曹廷杰， 杨 剑， 张玉娥， 王西成， 曹颖妮， 赵 虹

(1.河南省农业科学院小麦研究所/河南省小麦生物学重点实验室/农业部黄淮中部小麦生物学与遗传育种重点实验室/国家小麦工程实验室， 郑州 450002；2. 河南省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所， 郑州 450002)

黄淮南片麦区是我国小麦主产区，常年播种面积866.7万hm2以上，面积和总产均占全国的40%以上[1]，在我国粮食安全生产中占有重要地位。随着我国经济的发展，农业机械化的普及，农村劳动力的减少，小麦品种抗倒伏能力在生产上越来越受到重视[2-4]，已成为品种能否大面积推广应用的主要限制因素。2017年5月下旬，正值小麦灌浆关键时期，黄淮南片中北部地区发生大面积强降雨，导致部分地区小麦大面积严重倒伏，包括生产上大面积应用的品种。极端气候事件频发，对小麦品种抗倒性提出了更高的要求。

小麦品种抗倒性受内因和外因共同影响，外因包括气候、土壤、水肥、栽培管理措施等[5-6]，内因主要与株高、穗重、基部茎秆特性、群体、遗传组成[7-16]等有关。发掘利用抗倒性资源，是小麦品种抗倒性遗传改良的重要内容之一[17-18]。本文通过分析2016—2017年度国家冬小麦黄淮南片水地组区域试验品种(系)的多点抗倒性鉴定结果，对参试品种(系)的抗倒伏能力进行定性定量研究，并对倒伏在产量构成中的作用进行初步分析，为小麦品种抗倒性遗传改良及新品种利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

选用2016—2017年度国家冬麦区黄淮南片水地组区域试验品种(系)共计81个，其中早播组试验新品系64个，对照品种为周麦18；晚播组试验新品系15个，对照品种为周麦18和偃展4110。品种(系)抗倒性鉴定在黄淮南片麦区21个试验点进行。试验采用完全随机区组设计，3 次重复，小区面积不小于13 m2。设计播种量：早播组品种(系)240万～270万株·hm-2，晚播组品种(系)300万～330万株·hm-2，各试点根据试验地肥力水平和当地生产情况进行适当调整。试验田防虫不防病，其它管理同一般大田。

1.2 倒伏评价方法

试验品系抗倒性调查根据农作物品种(小麦)区域试验技术规程[19]进行，分5级记载倒伏严重程度及倒伏面积。严重倒伏点率：根据主要农作物品种审定标准[20]，倒伏程度≤3级，或倒伏面积≤40.0%判定为倒伏不严重，相反即为严重倒伏，统计严重倒伏点占汇总点的比例。倒伏点率为倒伏试点占汇总点的比例。倒伏级别为汇总点倒伏级别的平均值，倒伏面积为汇总点不同倒伏级别面积的平均值。根据倒伏程度和面积判断品系抗倒性强弱。

为方便统计分析，本文中将严重倒伏点率、全部倒伏点率、平均倒伏面积、平均倒伏级别、倒伏指数等5个参数命名为倒伏参数。

1.3 倒伏指数的计算

根据乔春贵等[21]的倒伏指数法进行倒伏情况统计：倒伏指数是某群体平均倒伏级与倒伏面积的乘积，或倒伏指数是某群体各倒伏级的加权总和与群体总株数的比值。

倒伏指数=汇总试点平均倒伏面积×平均倒伏级别。

1.4 数据处理

试验结果以平均值表示，利用Excel 2013软件和XLSTAT软件进行简单相关、主成分及聚类分析(Edclidean distance)。

2 结果与分析

2.1 试验品种倒伏情况统计及倒伏指数计算

根据试验品种(系)各试点的实际倒伏情况计算出倒伏指数，各品种(系)倒伏情况统计结果见表1。从表1可知，81个小麦品种(系)平均倒伏指数为38.2，变幅为3.4～137.6。倒伏指数小于对照品种周麦18的品系有37个，占试验品种(系)的45.7%。由于周麦18抗倒性较好，因此推断这37个品系抗倒性也处于较好水平，其中倒伏指数小于10的品系有11个，占试验品系的12.3%，分别为驻麦328、西农528、濮兴0369、郑麦16、郑品麦22号、西农511、安科1405、周麦36号、郑麦119、瑞华1426、郑麦583。另外有9个品系在各试点均未发生严重倒伏，占试验品系的11.1%，分别为濮兴0369、郑品麦22号、西农511、安科1405、郑麦583、驻麦305、轮选166、郑麦136、紫麦19，表明这些品系抗倒伏能力突出。倒伏指数大于100的品种(系)有4个，其中包含对照品种偃展4110，占试验品系的4.9%。表明这4个品种(系)抗倒性较差。

表1 试验品种(系)倒伏指数及抗倒性分类

2.2 品种(系)抗倒性初步分类

倒伏指数能有效定量试验品种(系)的抗倒伏能力，但不能对品种(系)进行分类。为了解参试品种(系)抗倒性分类情况，本试验根据倒伏参数对上述81个品种(系)进行了聚类分析，结果见表1、图1。由聚类结果可知，分属抗倒性好和较好的品种(系)均有27个，两者占试验品种(系)的33.3%，倒伏指数平均值分别为10.5、28.3。抗倒性较差的品种(系)有17个，占参试品种(系)的21.0%，倒伏指数平均值为89.5，表明抗倒性较好的新品系在黄淮南片麦区占据多数，试验品系抗倒性总体较好。

2.3 倒伏与产量等特性的相关性分析

为了解倒伏等特性对产量的影响，本试验对倒伏参数、产量、株高、生育期以及产量三要素等进行了相关性分析。结果(表2)显示，各倒伏参数均与产量呈负相关，其中严重倒伏点率与产量相关性达极显著水平，倒伏指数与产量相关性达显著水平，但是相关系数均偏小，表明不同程度倒伏的发生对产量都有影响，但是严重倒伏点越多，品种产量越低，与实际相符。倒伏与株高、最高蘖、有效穗均呈显著或极显著正相关，表明株高越高，群体越大，小麦品种倒伏的风险越大。严重倒伏点率和倒伏指数与穗粒数呈显著负相关，表明穗大粒多的品种倒伏几率相对较大。

表2 倒伏与产量等特性的相关性分析

相关性分析表明，产量除受倒伏的影响外，还受生育期、基本苗及产量三要素等的影响。产量与生育期、千粒重、穗粒数呈极显著正相关，与基本苗、有效穗、成穗率呈极显著负相关。延长生育期可以提高产量，但加大播种量并不一定能提高产量，还有可能导致减产。因此，合理的播种量和控制群体是高产稳产的重要前提。

2.4 产量影响因子解析

为明确影响产量等的关键因素，本试验对倒伏参数、株高、生育期及产量三要素等特性进行了主成分分析。结果(表3)表明，前4个主成分累计贡献率可解释85.7%的变异。第一主成分的特征向量中，倒伏参数、株高等的载荷值较大，说明倒伏是影响产量的主要因素之一，据此将倒伏作为第一主成分，全生育期作为第二主成分，其余性状依序次之。综上可知，在控制倒伏的前提下，适当增加有效穗数和提高穗重并延长生育期，对黄淮南片小麦品种产量的增加均有促进作用。

表3 倒伏及产量要素等特性的主成分载荷

3 讨 论

较好的抗倒伏能力是小麦品种应具备的基本特性之一。前期倒伏会使光合作用受阻，物质运输途径不通畅，加重各种真菌病害的发生，导致粒重下降，产量降低。后期倒伏易引起穗发芽，降低籽粒品质，对机械收获不利。小麦倒伏与根系特征[22]、株高[8]、基部茎秆特性[7,9-10]及茎秆中纤维素和木质素含量[12-13]等关系密切，这些性状大部分由复杂的数量性状基因控制[3,15-16]。研究表明，针对上述特性对小麦品种进行改良，配置强秆杂交组合，可以有效改良小麦品种抗倒性[23]。本试验利用倒伏指数法对2016—2017年度黄淮南片麦区水地组区域试验小麦新品种(系)的抗倒性进行分析，可以较好的对抗倒性进行定量定性研究。结果显示，本年度小麦新品系抗倒性可以分为四类，其中抗倒性较好的品种(系)占据试验品种的多数，表明黄淮南片麦区小麦新品种(系)抗倒伏能力总体处于较好水平。综合分析其他特性，发现一些综合性状优良的新品系，如西农511，除抗倒性表现优秀外，还具有品质优、综合抗病性好等特点，特别是赤霉病抗性达中感至中抗水平；周麦36，具有强秆抗倒、高产、优质等特点；郑麦16，具有高产稳产，综合性状好，白粉病、条锈病、叶锈病抗性突出等特点。合理利用这些新品系，对改良小麦品种抗倒性，培育高产、稳产、优质、综合抗性好的新品种具有积极作用。

黄淮南片麦区是我国小麦主产区，小麦品种产量相关特性的研究一直是关注的焦点[24-26]。本研究结果表明，倒伏是影响小麦品种产量的主要限制因素，其次为全生育期、单位面积穗数和穗重。倒伏参数与产量均呈负相关关系，其中严重倒伏点率和倒伏指数与产量呈极显著负相关，基本苗和有效穗数与产量均呈极显著负相关，全生育期、千粒重、穗粒数均与产量呈极显著正相关。有研究表明，有效穗、千粒重、穗粒数均对产量有正向作用[27-28]，而本研究中有效穗数对产量为负向作用，其原因可能为本年度该区小麦灌浆中后期气候异常，大风暴雨导致区域试验中部分小麦新品种(系)倒伏较重，特别是基本苗及最终群体较大的品种倒伏更为严重，产量影响较大，表明基本苗及最终群体是导致本年度部分品种倒伏严重的重要原因，但其对产量的影响需要综合多年结果进行分析。

近年来，由于对照品种的更换，黄淮南片区域试验中相对晚熟或株高偏高的小麦品种系产量优势较为明显。本研究中，全生育期与产量呈极显著正相关。株高与产量也呈正相关关系，但是相关性不显著，且株高与倒伏参数均呈极显著正相关，表明株高偏高是本年度小麦品种倒伏严重的主要原因之一，因此研究株高对产量的贡献作用需要更多年份数据的支持。高产、稳产、优质、高效是今后小麦产量结构调整的主要目标，株高偏高的品种倒伏风险加大，晚熟品种对后期干热风及病虫害的抗性要求更高，均不易被种子经营及生产企业所接受，因此小麦品种选育中应多关注综合性状均衡，且符合市场需求的类型。