黄淮南片冬小麦品种（系）主要农艺性状和品质性状综合分析

齐双丽，李 伟，魏雅红，张文才，胡彦奇，廖平安

（1. 漯河市农业科学院，河南 漯河 462300；2. 漯河市气象局，河南 漯河 462300；3. 舞阳县农业技术推广总站，河南 漯河 462400）

小麦是我国第二大口粮作物，是唯一与粮食“十三连增”保持同步的主要粮食作物，在保障我国粮食安全和推动国民经济健康发展中具有重大作用。我国是全球气候变化的敏感区和影响显著区，近年来气候变化和极端事件（自然灾害、病虫害、疫情）频发，给农业造成严重的威胁。优良小麦品种（系）是粮食生产的根本，应按生态区域选育优质品种，开发小麦种植资源。在不同年份及生产条件下，分析小麦品种主要农艺性状及品质性状的关系及演变规律，为育种确定方向，对加快培育推广具有突破性小麦新品种，进一步夯实国家粮食安全具有重要意义。

黄淮南片冬麦区是我国小麦的主产区和高产区，横跨河南、安徽、江苏、陕西4 省，常年小麦种植面积866.7 万hm，占全国小麦种植面积的30%，该生态区适宜培育高产和优质中强筋小麦品种。国家黄淮南片冬小麦区试验新品种（系），是研究小麦综合特性的典型样本，但目前对此麦区的主要农艺性状与品质性状的综合分析较少。王蓉等、李立群等、付亮等、胡卫国等仅对不同年份黄淮南片品种（系）的品质性状进行分析。张斌等和欧行奇等分别对黄淮南片麦区小麦抗赤霉病和抗倒春寒进行分析。杜晓宇等对黄淮南片新育成小麦品种（系）主要性状的综合性分析。

本研究以2017—2021 年国家良种联合攻关黄淮南片水地组冬麦区38 个生产试验参试小麦品种（系）为材料，采用描述统计、相关和偏相关分析主要农艺性状和品质性状的变化及相关关系，分析影响小麦产量和品质的主要性状，通过谱系分析品种（系）间的关系及种质资源利用情况，以期为新品种（系）评价和新品种选育提供参考依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

材料为2017—2021 年国家良种联合攻关黄淮南片水地组生产试验的38 个小麦品种（系），其中2017—2018 年参试材料8 份，2018—2019 年参试材料7 份，2019—2020 年材料11 份，2020—2021 年参试材料12 份（表1）。

表1 2017—2021 年参试小麦品种(系)

1.2 数据来源

参试的38 个小麦品种（系）主要性状的数据来源于中国种业大数据平台（http://202.127.42.145/bigdataNew/）以及2017—2021 年每年度国家良种联合攻关黄淮南片生产试验总结报告。其中生育期、株高、有效穗数、穗粒数、千粒质量、产量、抗倒伏性（以倒伏程度≤3 级或倒伏面积≤40%的试验点比率表示）7 个农艺性状取其平均值，蛋白质含量、湿面筋含量、稳定时间、吸水率、最大拉伸阻力和拉伸面积6 个品质性状取最大值。

1.3 数据分析方法

利用Microsoft Excle 2010 进行数据整理及作图，利用SPSS 25.0 进行统计描述及相关和偏相关分析软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 气候条件对试验及小麦生长发育的影响

2017—2018 年小麦从播种到收获遇到多种恶劣天气，播前长期阴雨导致迟播、出苗后持续干旱、春季倒春寒、灌浆期阴雨寡照及雨后高温逼熟，造成生育期缩短，产量三要素均有所下降，产量和品质受到影响。2018—2019 年基本没有经历特殊灾害性天气，且病害较轻，对小麦生长发育有利，是丰产、高产的年份。2019—2020 年秋季降水偏多，属于暖冬年份，小麦整体发育偏快，生育进程提前，但倒春寒频发，锈病整体较重，产量三要素表现为有效穗略减或持平，穗粒数减少，千粒质量增加。2020—2021 年，越冬期大部分试点遭遇强冷寒潮天气，返青期发生晚霜冻害，拔节至孕穗期雨水充足，田间纹枯病整体较重，灌浆期部分试点遭遇大风降雨出现倒伏，小麦生长发育期间气象条件对小麦产生的影响整体利大于弊，对产量三要素的影响为有效穗减少，穗粒数持平或增加，千粒质量增加。

2.2 主要农艺性状和品质性状的变异性分析

由表2 可知，黄淮南片麦区产量水平整体较高，产量可达到7 800 kg·hm，有穗数在600 万·hm左右，穗粒数在34 粒·穗左右，千粒质量在44 g 左右，产量三要素较为协调。38 个小麦品种（系）2017—2021 年间主要农艺性状变异系数为平均产量＞株高＞非严倒伏点比例＞有效穗＞千粒质量＞穗粒数＞生育期。其中，产量整体呈增长趋势，变异系数最大，表明产量易受栽培环境和气象条件影响，遗传力较小。株高呈上升趋势，且变异系数较大。不同品种间生育期变异系数最小，在不同的生态条件和气象条件下影响较小，遗传力大。产量三要素中，穗粒数变异系数较小，在不同的环境下较容易获得稳定遗传。因此，通过改良变异系数较大的有效穗和千粒质量对增加小麦产量更有效。主要品质指标变异系数排序为：稳定时间＞最大拉伸阻力＞拉伸面积＞蛋白质含量＞湿面筋含量＞吸水率＞容重，表明品种间容重差异小，且该性状能够稳定遗传，稳定时间变异系数最大，可通过改良稳定时间改善小麦品质类型。

表2 2017—2021 年参试品种（系）性状描述统计

参照国家标准《小麦品种品质分类》（GB/T 17320—2013）规定，可将参试的38 个小麦品种（系）可分强筋、中强筋和中筋小麦，也可依据2017 年国家农作物品种审定委员会印发的主要农作物品种审定标准(国家级)对优质品种划分标准，细分为优质强筋、强筋，优质中强筋、中强筋，优质中筋、中筋（表3、图1），所占比例依次为5.3%，15.8%，18.4%，31.6%，23.7%，36.8%，优质麦占比56.3%，中筋类型占比46.0%，目前中筋麦仍是黄淮南片麦区主导类型。

图1 参试小麦品种（系）品质类型

表3 小麦品种的品质指标

2.3 参试品种（系）主要农艺性状、产量和品质性状间相关和偏相关分析

对参试的小麦品种（系）进行相关性分析（表4），结果表明在与产量间的关系中，株高（=0.678）与产量达到极显著正相关，与有效穗数和千粒质量呈正相关，这可能是随着株高的增加在一定程度上促进了成穗数、粒质量和生物产量的增加，从而提高了产量。抗倒伏性与产量显著相关（=0.322），抗倒伏性与千粒质量呈极显著正相关（=0.427），小麦倒伏主要出现在灌浆期，较好的抗倒特性能够延长灌浆时间，促进粒质量的增加，进而提高产量。品质性状中容重（=0.534）与产量达到极显著正相关，这可能是受到容重与有效穗（=0.397）、株高（=0.525）分别达到显著和极显著正相关关系的叠加促进作用影响。蛋白质含量与产量（=0.434）和湿面筋含量（=0.774）呈极显著正相关关系，除与穗粒数呈较弱负相关外，与其他各性状间均呈正相关关系。吸水率与产量（=0.408）、株高（=0.347）、容重（=0.331）呈显著正相关，除与有效穗数呈较弱负相关外，与其他各性状间均呈正相关关系。产量三要素之间，有效穗数（=-0.686）与穗粒数呈极显著负相关，有效穗数（=-0.427）与千粒质量之间呈极显著负相关关系，千粒质量与穗粒数之间呈较弱正相关。生育期（=-0.371）与抗倒伏性呈显著负相关关系，与穗粒数（=0.385）呈显著正相关关系，生育期较长的品种易形成大穗，同时也容易面临后期倒伏的问题。

农艺性状和品质性状之间存在较强相关关系的有，千粒质量与最大拉伸阻力（=-0.441）及拉伸面积（=-0.393）均呈负相关关系，达到极显著和显著水平。抗倒伏性与品质性状中的湿面筋含量及最大拉伸主力分别呈显著正相关、显著负相关关系。品质性状之间容重（=0.331）与吸水率呈显著正相关，湿面筋与蛋白质含量呈极显著正相关关系，稳定时间与最大拉伸阻力（=0.795）和拉伸面积（=0.742）均呈极显著正相关关系，最大拉伸阻力（=0.892）和拉伸面积均呈极显著正相关关系。

为了排除其他因素的影响，真实反映2 个性状之间关系，进一步做偏相关分析。由偏相关分析结果（表4 右上部分）表明，农艺性状中产量与产量三要素之间均呈正相关关系，且与有效穗（=0.51）和穗粒数（=0.50）之间达到极显著水平。产量三要素之间，有效穗与穗粒数（=-0.778）和千粒质量（=-0.694）均呈现极显著负相关，千粒质量（=-0.503）与穗粒数呈极显著负相关关系。株高和抗倒伏性之间呈显著负相关，但均与产量呈显著正相关（=0.670，0.514）。产量与湿面筋含量（=-0.449）和蛋白质含量（=0.481）均达到显著水平，株高与湿面筋含量（=0.507）和蛋白质含量（=-0.435）的相关性分别达到极显著和显著水平；生育期与蛋白质含量（=0.389）和稳定时间（=-0.398）分别呈显著正相关和负相关关系。品质性状之间存在较强相关关系的有，湿面筋含量与蛋白质含量（=0.864）呈极显著正相关，最大拉伸阻力与蛋白质含量和稳定时间相关性均达到显著水平（=-0.404，0498），拉伸面积（=0.704）与最大拉伸阻力之间呈极显著正相关关系。

表4 2017—2021 年参试小麦品种（系）的农艺和品质性状相关和偏相关分析

2.4 高频使用亲本统计

系谱分析对研究品种（系）间亲缘关系和品种选育规律具有重要作用。由参试材料亲本组合（表1）可知，除‘洛麦33’是利用太谷核轮回选择获得的品系外，其余37 份材料均是由品种间杂交获得，从37份材料筛选出4 个高频直接利用的亲本（表5），其中以‘周麦16’为亲本，育成‘濮麦168’、‘涡麦505’、‘天麦160’、‘涡麦303’、‘漯麦39’共5 个品种（系），占比13.51%；以‘郑麦7698’为亲本，育成‘郑 麦6694’、‘漯 麦39’、‘天 麦196’、‘皖 垦 麦1720’、‘郑麦1835’共5 个品种（系），占比13.51%；以‘莱州137’和‘淮麦18’为亲本均育成3 个品种（系），占比8.11。综上可知，小麦育种仍然以传统育种手段为主，且品种遗传基础较为狭窄。

表5 高频利用亲本及育成品种（系）

3 结论与讨论

小麦主要农艺性状、产量及品质性状较多，且性状间存在着复杂的相关关系。郭凤芝等和张华崇等分别对山东2001—2017 年、湖北2001—2020年审定小麦品种的农艺、产量和品质性状分析表明，随年份增加产量和有效穗呈增加趋势，与本研究结果一致。李爱国等分别对黄淮南片2001—2012年国审小麦品种和2001—2020 年河南省审定小麦品种的产量进行分析，黄淮南片主要是有效穗和千粒质量的增加促进小麦产量的提高，千粒质量和穗粒数的增加促进河南省小麦单产的提高。产量与品质指标间也存在一定的负相关关系，本研究中产量与面团稳定时间呈较弱的负相关关系，但也有高产优质的品种（系）如研究中高产小麦品种‘中麦7152’各项品质指标达到优质强筋标准。因此，进一步改良高产品种的品质或提高优质品种的产量都是可行的。

本研究相关和偏相关分析中，株高与产量均呈极显著正相关关系，产量与蛋白质含量，蛋白质含量与湿面筋含量，稳定时间与最大拉伸阻力，最大拉伸阻力与拉伸面积有显著或极显著的相关关系。茹振钢等对黄淮麦区小麦品种的高产潜力与实现途径分析指出，提高茎秆强度，强化穗层和叶层分离，改善株型结构，是大幅提高小麦生物产量进而提高小麦单产的重要途径，育种家对株高的选择开始从矮杆变为中高杆，株高每提高10 cm，小麦亩产相应增加40～50 kg。曹亚伟等指出，株高控制在70～80 cm 利于河南省小麦高产。曹延杰等分析指出，河南省小麦品种的株高大部分在80 cm 左右，已接近最适株高上限。封超年等对高产小麦株型指标体系研究指出，株高85 cm 左右，穗下节间相对长度45%以上是长江中下游小麦的理想株型。陈次娥等研究表明，株高85 cm 适合江苏淮南麦区获得高产。宋建民等研究表明，山东省审定的小麦品种株高75～80 cm 更容易实现稳产高产。蒋进等研究表明，适当增加株高可以提高小麦面筋质量，显著提高面团烘烤品质。本研究中，株高与湿面筋、容重、吸水率、稳定时间成正相关关系，适当的增加株高对小麦产量和品质有正向促进作用。

品质指标中，面团稳定时间的变异系数最大（表2），这与杜晓宇等对黄淮南片2017—2019 年新育成小麦品种品质分析结果一致。这说明黄淮南片小麦面团稳定时间遗传基础多样性，改良潜力大。其次是最大拉伸阻力和拉伸面积，而稳定时间又与最大拉伸阻力和拉伸面积极显著正相关（表4）。面团稳定时间是制约小麦品质主要指标。本研究也表明，改良稳定时间对提升小麦品质类型具有重要作用。黄淮南片是培育和生产高产和优质中强筋小麦品种生态适宜区，现阶段的育种目标是优质、高产、专用。本研究中38 份参试材料，优质麦占比56.3%，河南区域占44.4%＞安徽区域33.3%＞江苏区域16.7%，表明优质麦种质来源广泛。这与朱保磊等认为河南优质品种的种质资源来源狭窄，且主要来自‘小偃6号’不一致。黄淮南片麦区3 种主要品质类型中，中筋麦(占比46.0%)仍是黄淮南片麦区主导类型。

黄淮麦区跨度大，有独特的生态条件和多样的品种类型，种质资源丰富。由于国内育种进程加快，新品种选育仍以品种间杂交为主，种质资源集中，同质化严重，导致遗传多样性降低。宋晓霞等和李爱国等分别分析了2009—2017 年以及2017—2018年度黄淮南片参试品种（品系）系谱表明，骨干亲本均是周麦系类和百农系列。本研究中38 份参试材料，其中37 份均采用传统杂交育种手段，系谱分析表明‘周麦16’和‘郑麦7698’为高频利用亲本，分别育成5 个品种（系）。这些高频利用亲本对提高小麦产量，保障粮食安全做出了重要贡献，但其加工品质一般，抗病基因较为单一，这是不断加大生产和推广上存在的潜在风险。小麦产量和品质受多种因素综合影响，除了外在栽培条件和气象因素外，培育良种，丰富种质资源发现和高效利用是关键的内在要素。因此，利用具有优良基因的麦类近缘植物，通过物种间远缘杂交和基因工程等手段创制新的种质资源是解决同质化问题的有效途径。

黄淮南片麦区品质类型仍以中筋为主，优质麦资源丰富，产量水平较高，呈增长趋势，产量变幅为7 279.5～8 320.5 kg·hm，有效穗数变幅为598.5～627.0 万穗·hm，穗粒数变幅为33.8～35.3 粒，千粒质量变幅为42.9～46.2 g。产量三要素中，有效穗变异系数较大，说明增加有效穗数，并协调千粒质量和穗粒数之间的关系，能够有效提高产量；生育期以220 d为宜，株高选择以80～85 cm 为宜，适当提高株高能够提高产量、改善品质性状，但需兼顾茎杆强度的提高；改良面团的稳定时间是提升品种品质的关键因素。在今后的育种中，拓宽种质资源渠道，发掘利用优质种子资源，采用多种育种手段，聚合多种优质基因，提高综合抗病能力，实现种质资源遗传多样化仍需要继续深入研究。