袁園園 董 貝 張翼博 盧緒鵬 李 銘 曹銘鑫 張榮亭

（山東省濟(jì)南市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院科研處，濟(jì)南 250316）

小麥?zhǔn)俏覈?guó)主要糧食作物，產(chǎn)量約占全國(guó)糧食總產(chǎn)量的20%左右[1]。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2016年全國(guó)小麥播種面積為2420萬(wàn)hm2，單位面積產(chǎn)量為5327.4kg/hm2，全年小麥總產(chǎn)量為1.29億t。山東省是我國(guó)小麥第二大主產(chǎn)區(qū)，2016年全省小麥播種面積約383萬(wàn)hm2，年產(chǎn)量約為2340萬(wàn)t，平均單產(chǎn)為6121.20kg/hm2。因此，在種植面積和總產(chǎn)量上，山東省分別約占全國(guó)的15.83%和18.14%；在平均單產(chǎn)上，山東省是全國(guó)小麥平均單產(chǎn)的1.15倍，也是單產(chǎn)最高的省份[2]。

小麥單產(chǎn)的提高與品種更新息息相關(guān)。1985-1994年間，我國(guó)小麥遺傳改良對(duì)提高產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率高達(dá)30.9%，每次品種更新可提高10%左右的產(chǎn)量[3]。Y.Zhou等[4]研究發(fā)現(xiàn)，山東省1960-2000年間小麥產(chǎn)量潛力的提高主要依賴穗粒數(shù)、粒重和收獲指數(shù)的增加。Y.G.Xiao等[5]研究認(rèn)為單位面積粒數(shù)的增加是山東省1969-2006年育成小麥品種產(chǎn)量潛力提高的主要原因。宋健民等[6]研究發(fā)現(xiàn)山東省1999-2010年間審定的小麥品種每m2穗數(shù)接近600穗、穗粒數(shù)40粒、粒重40mg以上，但是品質(zhì)狀況較差，各品質(zhì)指標(biāo)不協(xié)調(diào)。隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)小麥加工品質(zhì)的要求越來(lái)越高，但我國(guó)小麥加工品質(zhì)相對(duì)較差，相關(guān)研究也相對(duì)較少[7]。氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率反映了小麥吸收的單位養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為子粒產(chǎn)量的能力[8]，小麥在養(yǎng)分利用效率方面存在廣泛的基因型差異，選育并推廣營(yíng)養(yǎng)高效型品種，可在保持高產(chǎn)的前提下，有效降低化肥用量[9]。本課題前期試驗(yàn)[10]表明，山農(nóng)24、泰農(nóng)18、山農(nóng)32和山農(nóng)29是氮磷營(yíng)養(yǎng)高效型小麥品種，它們?cè)诘眯?、磷利用效率和產(chǎn)量3個(gè)指標(biāo)上均比對(duì)照品種濟(jì)麥22高出10%以上。但缺乏對(duì)山東省已育成小麥品種進(jìn)行氮、磷和鉀綜合養(yǎng)分利用效率的系統(tǒng)評(píng)價(jià)，以及養(yǎng)分利用效率與產(chǎn)量和品質(zhì)性狀之間的相關(guān)性研究。

本研究以山東省近年來(lái)育成的23個(gè)小麥品種為材料，連續(xù)2年對(duì)7個(gè)產(chǎn)量性狀、5個(gè)品質(zhì)性狀及6個(gè)養(yǎng)分利用效率性狀進(jìn)行調(diào)查和測(cè)定，以明確品種之間的差異，探討產(chǎn)量、品質(zhì)及養(yǎng)分利用效率之間的相關(guān)性，為小麥育種及品種推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料試驗(yàn)材料為2006-2016年10年間山東省育成的23個(gè)品種，其中2006年、2008年和2010年審定的品種均有2個(gè)，2011年、2012年、2013年和2014年審定的品種分別有4個(gè)、1個(gè)、2個(gè)和3個(gè)，2016年審定的品種有7個(gè)（表1）。以濟(jì)麥22為對(duì)照品種。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)在山東省濟(jì)南市長(zhǎng)清區(qū)稼禾園農(nóng)作物新品種展示示范場(chǎng)實(shí)施，地力均勻一致，分2年進(jìn)行，播種和收獲的時(shí)間分別為：2015年10月18日至2016年6月8日、2016年10月14日至2017年6月3日。每品種播種300m2，用鄆農(nóng)2BJK-6小麥寬幅精量播種機(jī)統(tǒng)一播種，按照每667m218萬(wàn)基本苗確定播種量。常規(guī)田間管理。

表1 山東省23個(gè)小麥品種

1.3 性狀調(diào)查與測(cè)定產(chǎn)量性狀包括株高、穗長(zhǎng)、可育小穗數(shù)、不育小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和單位面積產(chǎn)量7個(gè)性狀。小麥成熟后收獲前隨機(jī)取20個(gè)單株測(cè)定株高、穗長(zhǎng)、可育小穗數(shù)、不育小穗數(shù)和穗粒數(shù)，并計(jì)算平均值。成熟后人工收割，用脫粒機(jī)脫粒，稱小區(qū)產(chǎn)量，計(jì)算單位面積產(chǎn)量。各品種隨機(jī)取500粒用1/1000天平測(cè)定千粒重，3次重復(fù)。

利用FOSS InfratecTM1241的近紅外谷物分析儀測(cè)定蛋白質(zhì)含量、淀粉含量、濕度、濕面筋含量和沉降指數(shù)5個(gè)品質(zhì)性狀。

養(yǎng)分利用效率指標(biāo)包括子粒氮含量、子粒磷含量、子粒鉀含量、子粒氮利用效率、子粒磷利用效率和子粒鉀利用效率6個(gè)性狀。子粒氮含量采用微量凱氏定氮法，利用KDY-9820型凱氏定氮儀測(cè)定。子粒磷含量用釩鉬酸銨顯色法[9]，用Lambda UV/VIS Specterometer分光光度計(jì)測(cè)定。子粒鉀含量利用FP640型火焰光度計(jì)測(cè)定[10]。子粒含養(yǎng)量的倒數(shù)為子粒養(yǎng)分利用效率。

1.4 數(shù)據(jù)處理利用Excel計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)等，利用SPSS 19.0軟件進(jìn)行方差分析，計(jì)算相關(guān)系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 基因型和年份對(duì)小麥產(chǎn)量、品質(zhì)和養(yǎng)分利用效率的影響由表1可知，在產(chǎn)量相關(guān)性狀上，品種間在株高、穗長(zhǎng)、可育小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和單位面積產(chǎn)量6個(gè)性狀上的差異均達(dá)到極顯著水平（P≤0.01），只有株高和單位面積產(chǎn)量在不同年份之間的差異達(dá)到極顯著水平（P≤0.001），其他5個(gè)性狀在年份之間的差異不顯著。在品質(zhì)性狀上，蛋白質(zhì)含量、濕度、淀粉含量、濕面筋含量和沉降值在品種間和不同年份間的差異均不顯著。在養(yǎng)分利用效率性狀上，子粒含氮量、子粒含磷量、子粒含鉀量、子粒氮利用效率、子粒磷利用效率和子粒鉀利用效率在品種間和不同年份間的差異均達(dá)到顯著水平（P≤0.05）。說(shuō)明品種間在產(chǎn)量和養(yǎng)分利用效率相關(guān)性狀上的差異明顯，不同年份對(duì)株高、單位面積產(chǎn)量以及氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率的影響較大。

表1 測(cè)定性狀的基因型和環(huán)境效應(yīng)的方差分析

2.2 不同品種在產(chǎn)量、品質(zhì)和養(yǎng)分利用效率性狀上的差異由表2可知，不同品種在7個(gè)產(chǎn)量相關(guān)性狀上的變異系數(shù)在4.74%～74.83%之間，其中單位面積產(chǎn)量的變異系數(shù)最小，不育小穗數(shù)的變異系數(shù)最大。連續(xù)2年單產(chǎn)平均為7997.17kg/hm2，株高平均為73.71cm，穗長(zhǎng)平均為9.25cm，穗粒數(shù)平均47.07粒，千粒重平均44.00g。在5個(gè)品質(zhì)性狀的變異系數(shù)在1.28%～6.76%之間，其中，蛋白質(zhì)含量平均為13.98%，濕面筋含量平均為34.55%。在6個(gè)養(yǎng)分效率性狀方面，子粒氮含量和氮利用效率性狀的變異系數(shù)較小，分別為6.87%和6.76%，子粒磷含量、鉀含量、磷利用效率和鉀利用效率的變異系數(shù)較大，在18.17%～23.04%之間。子粒氮含量、磷含量和鉀含量平均分別為26.75g/kg、2.98g/kg和3.74g/kg，子粒氮、磷和鉀利用效率平均分別為0.04g/kg、0.36g/kg和 0.29kg/g。

2.3 產(chǎn)量、品質(zhì)及養(yǎng)分利用效率性狀間的相關(guān)性利用23個(gè)小麥品種2年18個(gè)測(cè)定性狀的平均值進(jìn)行相關(guān)性分析（表3），只有20.9%（32/153×100%=20.9%）的測(cè)定性狀在P≤0.05水平上表現(xiàn)相關(guān)性顯著。

產(chǎn)量性狀上，株高與穗長(zhǎng)、株高與不育小穗數(shù)之間存在顯著相關(guān)關(guān)系（P≤0.05），穗長(zhǎng)與可育小穗數(shù)、可育小穗數(shù)與穗粒數(shù)之間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系（P≤0.01），不育小穗數(shù)與穗粒數(shù)之間存在極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。品質(zhì)性狀上，蛋白質(zhì)含量與濕面筋含量、沉降指數(shù)之間，濕面筋含量與沉降指數(shù)之間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系；而淀粉含量與蛋白質(zhì)含量之間存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與濕面筋含量之間存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。養(yǎng)分利用效率性狀上，子粒鉀含量與子粒磷含量之間、子粒鉀利用效率與子粒磷利用效率之間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，而子粒鉀利用效率與子粒磷含量存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明小麥對(duì)磷、鉀元素具有協(xié)同吸收效應(yīng)。

品質(zhì)性狀與產(chǎn)量性狀之間的相關(guān)性分析顯示，淀粉含量與不育小穗數(shù)，沉降指數(shù)與單位面積產(chǎn)量之間存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。說(shuō)明小麥子粒的品質(zhì)與產(chǎn)量性狀在一定程度上呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。子粒氮含量與蛋白質(zhì)含量和沉降指數(shù)存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，與濕面筋含量存在顯著正相關(guān)關(guān)系；子粒氮利用效率與蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉降指數(shù)存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，淀粉含量與子粒氮利用效率存在顯著正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明小麥氮素營(yíng)養(yǎng)性狀與品質(zhì)性狀密切相關(guān)，子粒氮含量增加可在一定程度上改善子粒品質(zhì)性狀。不育小穗數(shù)與子粒氮含量之間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，穗粒數(shù)與子粒氮利用效率之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系。

表2 不同小麥品種在18個(gè)測(cè)定性狀上的平均表現(xiàn)

表3 測(cè)定性狀之間的相關(guān)性

2.4 不同品種在產(chǎn)量、品質(zhì)和養(yǎng)分利用效率性狀上的比較由表4可知，在單位面積產(chǎn)量方面，連續(xù)2年單產(chǎn)超過(guò)對(duì)照品種濟(jì)麥22的品種有8個(gè)，分別為山農(nóng)29、儒麥1號(hào)、菏麥20、煙農(nóng)999、山農(nóng)23、齊麥2號(hào)、良星99和良星77，其中山農(nóng)29、儒麥1號(hào)和菏麥20的產(chǎn)量分別高出對(duì)照10.34%、8.55%和5.82%。

在品質(zhì)性狀方面，23個(gè)小麥品種連續(xù)2年的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降指數(shù)平均值分別為13.98%、34.55%和56.59（表2），在這3個(gè)指標(biāo)上均超出平均水平的品種有7個(gè)（表4），分別是濟(jì)麥22、山農(nóng) 22、山農(nóng) 24、濟(jì)麥 23、山農(nóng) 31、鑫麥 296 和菏麥20，其中山農(nóng)31的蛋白質(zhì)含量為15.80%，濕面筋含量為39.30%，沉降指數(shù)為65.15，明顯高于其他品種，綜合品質(zhì)性狀較好。

在氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率方面，23個(gè)小麥品種連續(xù)2年子粒氮、磷和鉀利用效率平均分別為0.04kg/g、0.36kg/g和 0.29kg/g（表 2），在這 3個(gè)指標(biāo)上均超出平均水平的小麥品種有7個(gè)（表4），分別是山農(nóng) 20、山農(nóng)29、山農(nóng)23、紅地95、煙農(nóng) 173、齊麥2號(hào)和登海202。

表4 不同品種在產(chǎn)量、蛋白質(zhì)含量和養(yǎng)分利用效率上的表現(xiàn)

3 結(jié)論

23個(gè)小麥品種在產(chǎn)量和養(yǎng)分利用效率相關(guān)性狀上的差異明顯，不同年份對(duì)株高、單產(chǎn)以及氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率的影響較大。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，品質(zhì)與產(chǎn)量性狀在一定程度上呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；穗粒數(shù)與子粒氮利用效率、不育小穗數(shù)與子粒氮含量之間分別存在顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系，濕面筋含量與子粒氮含量之間，蛋白質(zhì)含量和沉降指數(shù)與子粒氮含量之間分別存在顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明小麥的氮素營(yíng)養(yǎng)水平直接影響產(chǎn)量和品質(zhì)。山農(nóng)29、儒麥1號(hào)和菏麥20產(chǎn)量分別比對(duì)照濟(jì)麥22高10.34%、8.55%和5.82%，為適合本地種植的高產(chǎn)品種；山農(nóng)31在蛋白質(zhì)含量（15.80%）、濕面筋含量（39.30%）和沉降指數(shù)（65.15）上均明顯高于其他品種，綜合品質(zhì)性狀較好；山農(nóng)20、山農(nóng)29、山農(nóng)23、紅地95、煙農(nóng)173、齊麥2號(hào)和登海202的氮、磷、鉀利用效率均較高。

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