西北旱地春小麥農(nóng)藝指標(biāo)變異及穩(wěn)定性分析.pdf

1、本研究以2002-2007年由35個品種(系)、20個試點組成的全國旱地春小麥區(qū)域試驗為材料，該試驗涉及及陜、甘、寧、新、青、河北、內(nèi)蒙、西藏地帶，試驗點位于東經(jīng)84°42'～114°42'，北緯29°20'～43°25'范圍內(nèi)，年降雨量變化在300～580mm、海拔在1147～2670m，平均氣溫變化在2.6～9.0℃、日照時數(shù)在2322～3035h、年積溫(≥10℃)在1979～3732℃范圍內(nèi)。定量研究了基因型、環(huán)境、基因型與環(huán)境

2、互作效應(yīng)對產(chǎn)量變異的影響效應(yīng)和主要農(nóng)藝指標(biāo)的變異，并采用多種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了品種產(chǎn)量穩(wěn)定性分析。主要研究結(jié)果如下： 1、多年多點多品種分析表明，環(huán)境、基因型、基因型與環(huán)境互作(GEI)對旱地春小麥單位面積籽粒產(chǎn)量有極顯著的影響，環(huán)境間的差異包括試點環(huán)境和年際環(huán)境間的差異。其中由環(huán)境差異引起的產(chǎn)量差異遠(yuǎn)大于基因型和GEI，GEI的影響貢獻(xiàn)大于基因型。環(huán)境、基因型、GEI對產(chǎn)量變異的貢獻(xiàn)分別為87.28％、2.0％、10.33％。用同

3、品種、同年份和同地點的分析也精確表明，試點間的產(chǎn)量及其它農(nóng)藝指標(biāo)的差異遠(yuǎn)大于年份間的差異；地點×品種、品種×年份、地點×品種×年份的互作效應(yīng)極顯著，其中以地點×品種的互作效應(yīng)最明顯、地點×品種×年份互作效應(yīng)次之、品種×年份互作效應(yīng)最小，三者引起的產(chǎn)量變異分別占處理平方和的7.23％，0.16％、2.39％；品種間適應(yīng)度的差異極大，高低相差可達(dá)5倍以上，其中廣適性好的品種(即適應(yīng)度60％以上)占供試材料總數(shù)的33.67％。因此在我國華北和

4、西北旱地春小麥產(chǎn)區(qū)，通過栽培環(huán)境的優(yōu)化調(diào)控、優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)的規(guī)劃、品種的合理布局，進(jìn)一步提高旱地春小麥生產(chǎn)力大有潛力。 2.高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)是生產(chǎn)上的主要追求，基因型與環(huán)境的互作的存在(GEI)是影響穩(wěn)定性的根源，二者的互作效應(yīng)越大、則品種穩(wěn)定性越差。采用AMMI模型進(jìn)行穩(wěn)定性分析表明：品種間穩(wěn)定性差異很大，品種間的穩(wěn)定性參數(shù)值(Di)一般可高低相差4.3倍左右。地點對品種差異的分辨力相差更大，地點間的分辨力一般可高低相差8.7倍左右，因此在

5、優(yōu)良品種的鑒定和區(qū)域試驗中選擇適宜的試點至關(guān)重要。 AMMI模型與Shukla等其它幾種模型穩(wěn)定性分析結(jié)果具有很大一致性，穩(wěn)定性分析結(jié)果可靠性強。AMMI模型的前3個顯著的IPCA解釋了總變異的84.03％，而采用線性回歸模型平均只解釋了40.15％的GEI平方和，表明AMMI模型是一種比傳統(tǒng)的線性回歸模型能更有效地分析GEI的模型。 3.試點分辨力Dj和試點主要的7個環(huán)境因素的相關(guān)分析表明，影響試點分辨力主要環(huán)境因子有

6、：年平均氣溫(-0.535**)、≥10℃年積溫(-0.430﹡﹡)、無霜期(-0.420﹡﹡)、海拔(0.371﹡﹡)、年降雨量(0.28﹡﹡)、生育期降雨量(0.382﹡﹡)，而與年日照時數(shù)關(guān)系不密切。 4.水分是生產(chǎn)上影響旱地小麥產(chǎn)量高低的最主要因子，抗旱系數(shù)(DRC)的大小是衡量小麥性狀對水分變化反映敏感性的直接指標(biāo)，在人工控制水分條件下測定的DRC表明：品種間產(chǎn)量的抗旱系數(shù)差異明顯，最大可相差2.42倍；作為綜合衡量抗

7、旱性強弱的指標(biāo)抗旱指數(shù)最大可相差37.93倍。在供試現(xiàn)代旱地春小麥基因型群體中，抗旱極強的基因型占2.86％，抗旱性強的占8.57％，抗旱性中等及中等以下的品種占大多數(shù)，反映出現(xiàn)代基因型的改良主要以產(chǎn)量為目標(biāo)。 多年多點區(qū)試分析發(fā)現(xiàn)，在產(chǎn)量及產(chǎn)量因素等8個重要農(nóng)藝指標(biāo)中，千粒重在環(huán)境間的變異系數(shù)最小，即對環(huán)境的變化反映最穩(wěn)定。進(jìn)一步通過性狀的DRC排序、Di與各性狀DRC的相關(guān)分析也表明，產(chǎn)量三因素中，千粒重是對水分反映最穩(wěn)定的

8、因子。DRC的大小依次為：千粒重(0.9409)>單位面積穗數(shù)(0.7745)>株高(0.7668)>穗粒數(shù)(0.6791)>產(chǎn)量(0.6373)；品種穩(wěn)定性參數(shù)Di與各性狀DRC和產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)依次為：單位面積穗數(shù)DRC(-0.337*)>水分脅迫區(qū)籽粒產(chǎn)量(-0.378﹡﹡)>株高DRC(-0.370﹡﹡)>區(qū)試旱地大田籽粒產(chǎn)量(-0.368﹡﹡)>穗粒數(shù)DRC(-0.319﹡)>正常供水籽粒產(chǎn)量(0.106)>千粒重DRC(0.0

9、75)。結(jié)果也表明在旱地春小麥區(qū)，穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)互為基礎(chǔ)，即品種穩(wěn)定性越強、產(chǎn)量水平越高。 5.對我國新近育成的現(xiàn)代旱地春小麥基因型在西北、華北、青藏區(qū)大范圍的性狀變異分析表明：我國旱地春小麥平均產(chǎn)量水平為2471.03 kg·hm-2，品種間變幅為1318.6～3028.02 kg·hm-2，高低相差2.30倍。不同地點間產(chǎn)量變幅更大(392.61～6424.72 kg·hm-2)，高低平均相差10.53倍。盡管總體上環(huán)境引起產(chǎn)量

10、的差異遠(yuǎn)大于基因型引起的差異，但在同一試點基因型間的差異也很大，表明各地通過抗旱生態(tài)育種和引種適宜品種來提高產(chǎn)量仍大有潛力。最高產(chǎn)記錄在青海大通由品種青春193獲得(8266.7 kg·hm-2)。根據(jù)多年的試驗結(jié)果，我國春小麥高產(chǎn)區(qū)主要分布在青海大通、甘肅榆中、青?；ブ?、西藏山南等高海拔陰濕區(qū)，低產(chǎn)區(qū)主要分布在寧夏海原、陜西榆林、寧夏固原等低海拔旱情嚴(yán)酷區(qū)?，F(xiàn)代旱地春小麥品種間其它主要農(nóng)藝指標(biāo)的平均水平(及變幅)為：千粒重39.65g

11、(29.35～50.01g)，穗粒數(shù)29.12粒/穗(18.7～33.58粒/穗)，有效穗341.17穗·hm-2(222.75～375.75穗·hm-2)，株高81.71cm(65.59～99.17cm)，GPUE平均為9.45kg·hm-2·mm-1(5.55～11.84 kg·hm-2·mm-1)，穩(wěn)定時間2.74min(0.7～6.5 min)，蛋白質(zhì)含量15.5％(11.25～17.8％)，容重773.51 g/L(750～7

12、94g/L)。 用同一品種(定西35號)比較發(fā)現(xiàn)，不同試點間主要農(nóng)藝指標(biāo)的變幅很大，其變幅分別為：千粒重31.45～46.29g，穗粒數(shù)14.40～48.0粒/穗，有效穗239.10～532.65穗·hm-1，株高59.28～120.97cm，GPUE1.52～27.2kg·hm-2·mm-1。 6.產(chǎn)量和試點間主要的7個環(huán)境因素的相關(guān)分析表明，影響品種產(chǎn)量的主要環(huán)境因子有：生育期降雨量(0.408**)、年降雨量(0.

13、379**)、海拔(0.304**)、無霜期(-0.373**)、≥10°年積溫(-0.427**)、平均氣溫(-0.441**)、年日照時數(shù)(0.105)。 通過產(chǎn)量相關(guān)因素分析表明，產(chǎn)量與有效穗、千粒重、穗粒數(shù)的相關(guān)系數(shù)分別為：0.684**，0.453**，0.089，而與穗粒數(shù)相關(guān)不顯著，表明在我國西北、華北、青藏高原旱地春小麥產(chǎn)區(qū)，現(xiàn)代基因型的個體與群體矛盾不突出，有效穗、千粒重處于可同步提高范圍，高產(chǎn)育種的限制性相對