高产 广适小麦新品种马兰1号产量及相关性状分析

张安邦，张冲

（河北大地种业有限公司，河北 石家庄 050041）

小麦是世界三大主粮之一，也是我国第三大粮食作物，在我国粮食结构中占有举足轻重的地位。据国家统计局数据，2020年我国小麦种植面积达到粮食种植总面积的20%，产量占粮食总产量的20%。小麦高产稳产对保障我国粮食安全意义重大。近年来，得益于优质小麦品种的推广和标准化种植技术的应用，以及我国对农业基础设施投入力度的不断加大，农业基础设施不断完善，小麦机械化水平不断提高，我国粮食生产基本实现了自给自足。但粮食安全基础仍不稳固，结构性矛盾仍然存在。随着人口增加、城镇化推进、食品消费升级，在相当长一段时间内粮食需求仍将保持刚性增长，加上粮食生产供给又面临耕地和水资源硬约束、农村青壮年劳动力大量流出、国外进口不确定性增加等挑战，致使未来粮食供需还将长期处于紧平衡[1]。因此，在有限的耕地面积上解决粮食供需矛盾，是农业科研工作者面临的重要任务。要满足小麦消费不断增长的需求，必须提高小麦产量，而高产品种选育是实现小麦增产最简单有效的途径。小麦新品种对我国小麦产量提升的贡献最大，达到30.9%，平均年贡献率约1%[2]，每次小麦品种更替都会提高单产10%左右[3]。

自20世纪60年代引起“绿色革命”的小麦赤霉素反应调节基因Rht-B1b和Rht-D1b等发现与利用以来，通过降低株高，提高了小麦水肥利用效率，大幅度提高了小麦产量，对现代小麦育种具有深远影响[4]。但矮秆高产小麦育种途径对品种的抗倒性和抗病性要求更加严格，在降低株高的同时需要解决群体密集所带来的早衰、生物产量难以提高等问题。进一步提高生物产量，改善小麦群体内部光照条件和小麦株型结构，解决群体繁茂与光照充足之间的矛盾，是矮秆育种途径难以解决的问题。

马兰1号（冀审麦20218011）是由河北大地种业有限公司、石家庄市农林科学研究院和辛集市马兰农场利用我国独有的矮败小麦冬春轮回群体选育技术，通过条+点、选+测、南繁加代等方法，经连续8 a定向选育而成的矮秆、高产小麦新品种。马兰1号通过降低株高、收束株型，保证了群体的田间通风透光性和植株的抗倒伏能力，有效减少了营养物质消耗，促使更多的能量物质转移累积到子粒中，最终实现高产、稳产。该品种具有产量高、适应性广、抗病性好、抗逆性强等优点，2021年被列为振兴河北省主粮种业高质量发展品种。基于2018耀2020年冀中南冬小麦水地组区域试验和2019耀2020年冀中南冬小麦水地组生产试验结果，对马兰1号的产量形成进行分析，以期为该品种在河北省中南部冬麦区的合理布局和大面积推广，在生产中充分挖掘其增产潜力提供理论依据，并为矮秆高产小麦新品种选育提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验小麦品种为马兰1号，由河北大地种业有限公司提供；对照品种为衡4399（CK），由河北省农林科学院旱作农业研究所提供。产量和农艺性状数据均来源于2018耀2020年冀中南冬小麦水地组区域试验以及2019耀2020年冀中南冬小麦水地组生产试验结果。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计2018耀2019年冀中南冬小麦水地组区域试验参试品种8个（不含CK），共安排11个试点，分别是保定曲阳、沧州献县、石家庄元氏、石家庄辛集、衡水深州、衡水武邑、邢台宁晋、邢台临西、邯郸永年、邯郸曲周和邯郸成安。2019耀2020年冀中南冬小麦水地组区域试验参试品种9个（不含CK），该组别生产试验参试品种6个（不含CK），均共安排11个试点，分别是保定曲阳、沧州献县、石家庄元氏、石家庄赞皇、石家庄辛集、衡水深州、邢台宁晋、邢台临西、邯郸永年、邯郸曲周和邯郸成安。试验点选择符合《农作物品种区域试验技术规程小麦》（NY/T 1301—2007）和《河北省冬小麦品种试验方案》规定，涵盖冀中南冬麦区全部生态类型区。

试验设计和播期播量严格按照当年度《河北省冬小麦品种试验方案》要求进行，田间管理均根据试验方案要求并结合当地生产实际情况略高于当地大田生产水平。

1.2.2 测定项目与方法小麦农艺性状和产量调查，均严格按照《河北省冬小麦品种试验记载档案》和《河北省冬小麦品种区域试验记载标准》进行。

1.2.3 数据统计分析利用SPSS软件和Excel软件对试验数据进行统计分析。通过对单年单点试验数据进行方差分析，检验数据的可靠性；通过对单年多点试验数据进行随机区组方差分析和多重比较分析（LSD），检验试验设计和布点的合理性[5]；通过对当年多点试验数据进行常规方差分析和新复极差测验，检验品种间产量差异的显著性。

1.2.3 小麦丰产稳产与广适性分析

1.2.3.1变异系数法。采用Francis等[6]的均值-变异系数（CV）法，分析品种的静态稳定性。CV越小，表明该品种产量在不同试点间变化越小，静态稳定性越好。CV越小、平均产量越高的品种，静态稳定性越好。CV计算公式为：

1.2.3.2高稳系数法。采用温振民等[7]的高稳系数（HSC）法，分析品种的稳产性。HSC越大，品种的丰产性、稳产性越好。HSC计算公式为：

式中，为某品种的平均产量，Si为某品种的标准差，为对照品种的平均产量。

1.2.3.3增产点率。采用增产点率[8]（品种产量高于对照品种的试点数占总试点数的比例）分析品种的环境适应性。增产点率代表品种优于生产主推对照品种的适应程度，增产点率越高，表明该品种对不同生态区的适应性越好。

1.2.3.4回归系数法。采用Evrhart-Russell回归系数法[9]，分析品种对环境的反应情况。以品种在各试点的平均产量为依变量、各试点所有参试品种的平均产量（环境指数）为自变量进行回归分析。b（回归系数）约1，表示品种对环境反应迟钝，稳产性较好；b跃1，表示品种对环境敏感，稳产性差。

1.2.3.5适应度分析法。采用适应度（参试品种超过平均产量环境数占试验总环境数的比例）分析法[10]，分析品种基本的广适性。适应度越高，表明其适应性越好；适应度越小，则该品种的广适性越差。

1.2.3.6离优度值法。采用离优度值（P），衡量品种的环境适应性[11，12]。P是品种在各试点上与最佳品种的平均差异，代表品种的动态稳定性，反映了品种与各试点最佳品种的接近程度。P越小，品种的表现越接近于各试点的最佳品种[12]。计算方法为：

式中，Xn指某品种在第n个试点的产量，Pn指第n个试点的最高产量。

1.2.3.7通径分析。采用通径分析，评价产量构成因素对产量形成的作用[13]。

2 结果与分析

2.1 试验执行情况

对马兰1号冀中南冬小麦水地组同类试验的各个试点单年单点试验汇总数据进行方差分析，结果（表1）显示，2018耀2019年、2019耀2020年区域试验的产量CV分别为3.8%耀9.1%和2.1%耀6.6%，2019耀2020年生产试验的产量CV为2.1%耀6.5%，且各试点的产量CV均约10%。说明各试点数据科学合理、真实可靠，可用于统计分析。

表1 2018耀2020年冀中南冬小麦水地组各试点产量的变异系数Table 1 CV of yield of Malan No.1 in various pilots of irrigated land group in central and southern Hebei from 2018 to 2020 （%）

方差分析和多重比较验结果（表2和3）显示，2018耀2019年、2019耀2020年冀中南水地组区域试验的产量总误差CV分别为4.554%和8.843%，且品种间、试点间、品种伊试点的F均达到了显著水平（P约0.05）。说明试验误差控制得当，试验设计和布点安排科学、合理，具有代表性和普遍性。因此，可对马兰1号试验数据进行产量分析。

表2 2018耀2019年冀中南冬小麦水地组区域试验产量的方差分析与多重比较结果Table 2 Variance analysis and multiple comparison results of winter wheat yield in the regional test of irrigated land group in central and southern Hebei from 2018 to 2019

2.2 马兰1号的丰产性分析

2018耀2020 年冀中南冬小麦水地组区域试验，马兰1号平均产量为9 013.5 kg/hm2，较CK增产6.07%，其中，2018耀2019年平均产量为8 935.5 kg/hm2，较CK增产6.65%，居参试品种第2位，最高产量达到11 671.5 kg/hm2；2019耀2020年平均产量为9 091.5 kg/hm2，较CK增产5.50%，居参试品种第1位（表4）。2019耀2020年冀中南冬小麦水地组生产试验，马兰1号平均产量为8 917.5 kg/hm2，较CK增产6.68%，居参试品种第1位。

表4 马兰1号在冀中南冬小麦水地组区域试验和生产试验中的产量表现Table 4 Yield performance of Malan No.1 in regional tests and production test of irrigated land group of winter wheatin central and southern Hebei

综合2 a区域试验和1 a生产试验共计33个点次的试验数据结果，马兰1号产量为7 411.5耀11 671.5 kg/hm2，有32个点次较CK增产，增产点率为97.0%；平均产量为8 981.5 kg/hm2，较CK增产6.27%。有27个点次产量超过8000kg/hm2，占试点总数的81.8%，其中，有14个点次产量超过9 000 kg/hm2，占试点总数的42.4%；有4个点次产量超过10 000 kg/hm2，占试点总数的12.1%。方差分析和多重比较结果显示，2 a区域试验和1 a生产试验，马兰1号的平均产量均极显著跃CK。可以看出，马兰1号具有较好的丰产性和增产潜力。这在病虫害频发、干热风严重、整地质量差、生产管理水平粗放的河北省中南部冬麦区是较为罕见的。

表3 2019耀2020年冀中南冬小麦水地组区域试验产量的方差分析与多重比较结果Table 3 Variance analysis and multiple comparison results of winter wheat yield in the regional test of irrigated landgroup in central and southern Hebei from 2019 to 2020

2.3 马兰1号的稳产性分析

2018耀2019 年、2019耀2020年冀中南冬小麦水地组区域试验和2019耀2020年冀中南冬小麦水地组生产试验，马兰1号不同试点的产量CV分别为15.52%、8.42%和7.51%；CV平均值为10.48%，与CK平均值10.46%相当（表5）。2个品种2018耀2019年的产量CV均跃2019耀2020年，说明该年度因环境变化导致品种产量波动较大，而马兰1号仍保持与衡4399一致的稳定性。可以看出，马兰1号在不同环境下产量的变化程度与对照衡4399基本相同，具有较好的静态稳定性。

表5 马兰1号的产量稳产性和适应性参数Table 5 Yield stability and adaptive parameters of Malan No.1

2018耀2019 年、2019耀2020年冀中南冬小麦水地组区域试验和2019耀2020年冀中南冬小麦水地组生产试验，马兰1号的HSC分别为81.92%、87.84%和89.71%，均跃CK。充分说明马兰1号的产量遗传基础好，在稳产的基础上具有更好的丰产性。

2.4 马兰1号的适应性分析

2018耀2019 年、2019耀2020年冀中南冬小麦水地组区域试验和2019耀2020年冀中南冬小麦水地组生产试验，马兰1号的增产点率分别为100%、100%和90.91%。说明在不同的年份和生态环境条件下，马兰1号的适应性均优于对照衡4399。

2018耀2019 年、2019耀2020年冀中南冬小麦水地组区域试验，马兰1号的产量b分别为0.892 2和0.704 2，均约CK，且b约1。说明马兰1号对环境反应比较迟钝，在不同的环境条件下均能获得稳定产量，具有很好的环境适应性。

2018耀2019 年、2019耀2020年冀中南冬小麦水地组区域试验，马兰1号的适应度分别为90.91%和81.82%，平均86.27%；2019耀2020年冀中南冬小麦水地组生产试验，马兰1号的适应度为90.91%。2 a区域试验和1 a生产试验，马兰1号的平均适应度为87.88%。说明马兰1号在不同年度、不同环境下具有广泛的适应性。

2018耀2019 年、2019耀2020年冀中南冬小麦水地组区域试验和2019耀2020年冀中南冬小麦水地组生产试验，马兰1号的P分别为286.65、697.94和1 091.38，在参试品种中均处于较低水平。说明马兰1号产量在各试点与最优品种的平均差异小，与最优品种的产量变化基本一致。

2.5 马兰1号的生长特性与产量构成因素分析

2018耀2020 年冀中南冬小麦水地组区域试验和2019耀2020年冀中南冬小麦水地组生产试验，马兰1号和对照衡4399的基本苗数量均稳定在335万株/hm2左右，年度间差异不大（表6）。从生育期看，马兰1号的平均生育期为238.4 d，较CK长0.6 d，差别很小，说明马兰1号高产的因并不在于生育期的延长，而是在于品种本身的灌浆速度快，这在冀中南小麦区成熟期经常有干热风的气候下保证了品种高产。从株高来看，马兰1号的平均株高为68.9 cm，较CK低8.4 cm，这与该品种的抗倒伏能力较强相一致。从分蘖能力看，马兰1号的平均最高茎数为1 636.9万个/hm2，平均分蘖4.8个/株，保证了马兰1号有效穗的形成。从产量构成三因素看，马兰1号的平均有效穗数为732.8万穗/hm2，平均穗粒数为32.7粒，平均千粒重为42.9 g，产量构成三因素协调。2018耀2019年、2019耀2020年冀中南冬小麦水地组区域试验，马兰1号的有效穗数分别为721.3万和731.3万穗/hm2，千粒重分别为43.3和42.7 g，年度间均相差不大。冀中南冬小麦水地组区域试验中，2018耀2019年的穗粒数较2019耀2020年多5.5粒，差异较大，可能与2020年4月的2次倒春寒对小麦穗粒数影响较大有关。

表6 马兰1号的生长特性与产量构成因素Table 6 Growth characteristics and yield components of Malan No.1

为进一步分析马兰1号的产量形成特性，对产量构成三因素进行了通径分析，把相关系数分解为直接作用和间接作用两部分。马兰1号产量构成因素中，对产量直接作用的顺序为有效穗数跃穗粒数跃千粒重（表7），说明充足的有效穗数是保证产量的基础，同时还应努力提升千粒重和穗粒数。各间接系数中，随着产量的不断变化，有效穗数、穗粒数和千粒重呈现此消彼长的关系，但三者关系并不是简单地呈反比。

表7 马兰1号产量构成因素（x）对产量（y）的通径系数Table 7 Path coefficient of yield components on yield of Malan No.1

3 结论与讨论

品种试验是品种审定和推广的重要依据，是鉴定品种特性及其与环境互作效应的有效手段，更是品种安全推广和合理利用的重要依据[14]。研究表明，小麦增产率、变异系数、回归系数、适应性参数之间的相关性均达到了极显著水平，与平均产量的相关性不显著，这表明它们只能反映品种的稳定性而不能反映品种的丰产性；高稳系数与平均产量、增产率、变异系数、回归系数和适应性参数的相关性均达到了极显著水平[15耀17]，表明采用高稳系数法来评价参试小麦品种的丰产性和稳产性具有一定的可靠性。但也有研究发现，在高稳定系数值高的品种中也存在变异系数大的现象，品种的稳产性往往被高产所误导[18，19]。因此，在评价品种丰产稳定性时，应将高稳系数法与变异系数、回归系数、适应性性参数等方法结合起来综合分析，这样对品种做出的评判结论才更加可靠[20]。通过对2018耀2019年、2019耀2020年冀中南冬小麦水地组区域试验和2019耀2020年冀中南冬小麦水地组生产试验马兰1号的产量结果采用变异系数法、高稳系数法、增产点率、回归系数法、适应度法、离优度值法进行分析，发现马兰1号在2018耀2019年区域试验中平均产量居参试品种第2位，2019耀2020年区域试验和生产试验中平均产量均居参试品第1位，较对照品种衡4399平均增产6.28%且差异达到了极显著水平，说明马兰1号具备良好的丰产性，是一个高产潜力很大的优良品种；变异系数分析结果表明，马兰1号具备良好的稳产性；高稳系数分析结果也验证了以上结论，马兰1号在稳产的基础上还具有丰产性，平均增产点率为96.97%，表明马兰1号的适应性优于对照衡4399；回归系数分析结果表明，马兰1号对环境变化具有很好的适应性；适应度分析结果表明，马兰1号在不同年度、不同环境下具有广适性；马兰1号的离优度低，表明其接近各试点的最佳品种表现，普遍适应性强。2 a区域试验和1 a生产试验结果表明，马兰1号是一个丰产性好、稳产性强、适应性广的优良品种，适宜在河北省中南部冬麦区种植。

小麦产量是受多基因控制的数量性状，为有效穗数、穗粒数和千粒重综合作用的结果，但三因素之间又存在相互制约的负向作用，协调三因素的关系一直是小麦高产栽培和育种的基本思路[21]。马兰1号产量构成三因素的通径分析结果表明，其产量水平的提高受有效穗数影响最大，其次是穗粒数和千粒重。2018耀2020年冀中南冬小麦水地组区域试验和2019耀2020年冀中南冬小麦水地组生产试验统计结果表明，马兰1号的穗粒数对环境变化较敏感，千粒重仍有较大的提升空间，因此，可以在生育前期通过精细整地、调节水肥、适宜播期等栽培技术获得较高的有效穗数[13]，生育中后期通过起身拔节期和灌浆初期2次浇水保证小穗小花发育完好、减少败育来提高穗粒数，灌浆后根据墒情适当灌水来延长生育期而提高千粒重[22耀25]。在适宜有效穗数的基础上争粒数、促粒重，并注意防治病虫害，最大程度地发挥该品种的高产潜力[26~28]。