气温变化背景下中国黄淮旱地冬小麦农艺性状的变化特征 ——以山西临汾为例

【目的】作物品种选育是在气候变化背景下的自然选择和人工选择的结果。黄淮麦区是中国最大的麦区,在保障中国小麦生产和粮食安全中有重要作用。研究过去30年黄淮旱地冬小麦品种农艺性状和气温要素变化规律,为旱地小麦育种适应未来气候变化提供理论依据和技术支撑。【方法】利用近30年来国家黄淮旱地冬小麦区域试验典型代表临汾点的对照品种农艺性状及该市的气温资料,研究对照品种农艺性状、生育期平均气温和≥0℃积温的变化规律,并进行农艺性状和气象要素的相关、多元回归和通径分析。【结果】小麦生育期的平均气温、≥0℃积温、最低和最高温度在逐年呈缓慢增加。小麦生育期平均气温平均每年上升0.05℃,≥0℃积温平均每年上升21.9℃,且二者呈正相关关系。≥0℃积温变化更能深入反映小麦生育期的温度变化情况。小麦生育期最高气温平均每年上升0.02℃、最低气温平均每年上升0.16℃。播种至越冬前的平均气温和≥0℃积温增加最多,营养生长阶段平均气温和≥0℃积温增加明显,生殖生长阶段平均气温增加较少且≥0℃积温有下降趋势。随着气候变暖,分蘖多的强冬性品种逐渐被分蘖适中的冬性和弱冬性品种替代。1986-1996年对照品种农艺性状变化幅度不大,1997-2007年期间变化较大,2007-2014年变化幅度最大;这和小麦生育期平均气温变化趋势基本相同。黄淮旱地对照品种千粒重和穗粒数逐年缓慢上升,分别每年平均增加1.57%和3.39%。有效穗数和产量及株高缓慢下降,分别每年平均下降0.16%和1.29%。产量与株高（0.684^**）、有效穗（0.531^**）和千粒重（0.541^**）均极显著正相关。株高、起身至拔节期≥0℃积温和平均气温是决定小麦产量的3个主要因子,分别决定了小麦产量的46.73%、26.17和3.26%的变异。在黄淮旱地小麦适应气候变化中,起身至拔节期≥0℃积温和株高对产量贡献较大且为正效应;起身至拔节期平均气温为负效应。【结论】气候变暖对黄淮旱地冬小麦农艺性状变化趋势有较强的影响,选育株高和有效穗数适中、穗粒数较多、千粒重较大的中高产抗旱品种是黄淮旱地小麦适应未来气候变化的育种改良方向。     

近10 a黄淮旱地小麦品种主要性状的演变

为了解黄淮冬麦区旱肥地品种性状的变化规律,以近10 a来黄淮冬麦区旱肥地区域试验数据为研究对象,对参试品种的主要性状进行整理和分析,以期为黄淮麦区旱肥地小麦育种提供参考。结果表明,随品种育成年份的推迟,成熟期呈延迟趋势,平均每年延迟0.327 4 d;抽穗期呈延迟趋势,平均每年延迟0.462 5 d;株高呈增加趋势,平均每年增加0.623 2 cm;全生育期天数呈减少趋势,平均每年减少0.635 6 d;灌浆时间呈增加趋势,平均每年增加0.263 4 d。相关性分析表明,株高与产量呈极显著正相关;成熟期与灌浆时间呈极显著正相关,与有效穗数呈显著负相关;穗粒数、有效穗与产量呈显著正相关。通径分析结果表明,产量构成因素对产量的直接贡献从大到小排序为有效穗数>千粒质量>穗粒数,有效穗数对产量的直接影响最大,通径系数达到0.538 8;穗粒数对产量的影响最小,通径系数为0.392 8。     

旱地小麦籽粒品质与农艺性状关系的研究

以 2 0 0 0～ 2 0 0 1年度国家黄淮旱地小麦区试为材料 ,分析了小麦籽粒品质与若干农艺性状的关系 ,以及农艺性状之间、品质性状之间的关系 ,结果表明 :有效穗与株高、穗粒数呈显著负相关 ,蛋白质与吸水率呈显著正相关 ,湿面筋与吸水率呈极显著正相关 ,蛋白质、湿面筋与沉降值呈显著正相关 ,蛋白质与湿面筋呈极显著正相关 ,千粒重与沉降值呈显著负相关 ,株高与蛋白质呈弱正相关 ,生育期与容重呈显著负相关 ,千粒重与容重呈极显著负相关。据此提出旱地小麦优质与高产结合改良的重点是稳定提高穗粒数、有效穗 ,降低千粒重 ,培育早熟品种     

黄淮旱地冬小麦表观性状演变及相关性比较分析

为客观地评价黄淮旱地冬小麦区域试验主要性状的变化规律及其相互间的关系,充分挖掘区试观察记载的大数据性状资料的利用率,探索利用区试性状演变规律促进提高育种性状选择准确率的可能性,为旱地小麦育种性状选择提供支撑,本研究对2000—2015年度国家黄淮冬麦区旱地区试历年参试品种汇总的16个表观数量性状进行整理归纳分类,按产量性状、抗逆广适性状、品质性状3个指标性状分类,以区试分组为依据,对旱肥、旱薄两类参试品种性状差异及表现趋势进行比较,并运用简单相关分析和典型相关分析方法,研究比较参试品系的一般性状（育种辅助选择的亚性状或间接性状）和目标性状（品种审定直接考察要求达标的性状）相互间的遗传相关性,分析比对典型性状因子及其对旱地小麦育种性状选择和评价的作用,为提高优良性状选择利用提供参考与借鉴。     

黄淮北片冬小麦农艺性状及品质分析

对黄淮冬麦区北片水地组2006年和2007年通过国家品种审定委员会审定的7个冬小麦品种,进行了农艺性状及品质分析。结果表明：该区冬小麦品种的特征特性为半冬性,中晚熟,幼苗匍匐或半匍匐,分蘖力强,成穗率高,株高70～80cm,株型紧凑,穗型为纺锤形,长芒,白壳,白粒,籽粒为角质;产量和千粒重水平较稳定,平均产量7883．1kg／hm^2,千粒重39．43g;容重和蛋白质含量水平也较高且稳定,容重795．01g／L,蛋白质含量145．5g／kg;吸水率、湿面筋含量、沉降值、稳定时间、最大抗延阻力和拉伸面积指标,有待于进一步改进。选育和引进抗病品种应该引起重视。     

旱地小麦籽粒品质与农艺性状关系的研究

以2000－2001年度国家黄淮旱地小麦区试为材料，分析了小麦籽粒品质与若干农艺性状的关系，以及农艺性状之间，品质性状之间的关系，结果表明：有效穗与株高，穗粒数呈显著负相关，蛋白质与吸水率呈显著正相关，湿面筋与吸水率呈极显著正相关，蛋白质，湿面筋与沉降值呈显著正相关，蛋白质与湿面筋呈极显著正相关，千粒重与沉降值呈显著负相关，株高与蛋白质呈弱正相关，生育期与容重呈显著负相产，千粒重与容重呈极显著负相关，据此提出旱地小麦优质与高产结合改良的重点是稳定提高穗粒数，有效穗，降低千粒重，培育早熟品种。     

气象因素对旱地棉花产量及农艺性状的影响

研究了气象因素对旱地棉花产量及农艺性状的影响。9年试验资料分析表明,各因素对产量和有关性状影响的大小,因生育时期而异。整个生育期间,干燥度和蒸发量是产量的主要决定因素,株铃数、铃重和绒长与其关系密切;苗期,蒸发量是主要决定因素,铃重与其关系密切;蕾期,降雨量是主要决定因素,铃重和株高与其关系密切;铃期,蒸发量和积温是主要决定因素,株铃数、绒长和生育期与其关系密切。其间,各因素对有关性状和产量的影响表现了较高的同步性。由此认为,这一规律可作为旱地棉田综合治理的重要依据。并提出了旱地棉花育种和栽培的有关方略。     

黄淮麦区105份冬小麦农艺及品质性状的分析与评价

为明确供试材料农艺、品质性状的遗传多样性,指导育种实践,以105份黄淮麦区的小麦品种(系)为材料,对单株产量、5个农艺性状(株高、穗长、有效分蘖数单株穗数、穗粒数、千粒重)以及11个品质性状(蛋白质含量、湿面筋含量、吸水率、沉淀值、容重、延展性、硬度指数、最大拉伸阻力、稳定时间、形成时间、拉伸面积)进行变异性分析、偏相关性分析和聚类分析。变异性分析结果表明,农艺性状中有效分蘖数单株穗数的变异系数最大(23.11%),千粒重的变异系数最小(8.81%);品质性状中稳定时间的变异系数最大(28.24%),容重的变异系数最小(1.21%)。偏相关分析结果表明,单株产量与各品质性状间无显著相关性;株高与稳定时间(-0.346)呈极显著负相关,与形成时间(0.393)呈极显著正相关;穗粒数与沉淀值(0.299)呈极显著正相关;千粒重与硬度指数(-0.278)呈极显著负相关。聚类分析结果表明,供试材料被分为7个类群,类群间遗传差异较小,仅个别类群之间在穗粒数、千粒重、吸水率、沉淀值、硬度指数、最大拉伸阻力、稳定时间性状中的少数性状上表现显著性差异。从第Ⅴ类群中筛选出在4个综合性状较好的材料(山农2...     

钾肥对冬小麦越冬性及农艺性状的影响

通过钾能不同施肥量处理,研究了钾肥对冬小麦越冬性及农艺性状的影响。结果表明,随着施肥量的增加,越冬率明显提高。因此,可以通过增施钾肥提高冬小麦抗寒性,以促进其安全越冬。不同施肥量处理之间在主穗小穗数、有效小穗数、单株粒重等主要产量因素及小区产量上具有显著差异。冬小麦施用钾肥的适宜用量为75kg/hm2。     

限量灌溉对冬小麦农艺性状及产量的影响

本文在试验、示范及调查的基础上,探索灌溉与小麦高产的关系。就高产粮区冬小麦非充分灌溉节水高产技术进行了试验,共设4个处理,采用不同浇灌次数限量灌溉,3次重复,结果表明随着灌溉次数的增加,产量增幅逐渐减小,经济效益降低。春浇拔节水+开花水可以实现增收、高产、节水。     

黄淮小麦农艺性状进化及对产量性状调控机理的分析

【目的】气候变化对小麦生产的影响已经受到广泛关注。在气候变化背景下,小麦育种必须重新定位。文章对黄淮地区小麦进化材料的农艺性状进化以及对单株产量性状调控机理进行分析,为未来小麦适应气候变化和高产育种目标提供理论依据。【方法】对30个不同染色体倍数的小麦进化材料的12个农艺性状进行进化趋势分析。并对小麦进化材料的农艺性状进行相关分析、通径分析、逐步回归分析、主成分分析和聚类分析,探讨小麦进化育种中各农艺性状对单株产量的调控规律。【结果】通过对农艺性状的进化趋势分析和多重统计分析获得如下结果：①黄淮小麦进化过程中其抽穗期、生育期、株高、单株穗数等有减少的趋势,但生殖生长期占全生育期比例、收获指数、千粒重和单株粒重等有不同程度的增加趋势。②相关分析表明,单株粒重与穗粒数、千粒重、收获指数和单株生物学产量均呈极显著正相关,与生殖生长期占全生育期比例呈显著正相关,与抽穗期、生育期和单株穗数均呈极显著负相关。③多元逐步回归分析结果表明,收获指数、单株生物学产量和生育期是决定单株粒重的3个主要因子,共同决定了单株粒重96%的变异。其中,收获指数、单株生物学产量对小麦单株粒重有大的正效应调控作用,生育期对小麦单株粒重有较大的负效应调控作用。④通径分析表明,11个农艺性状对单株粒重直接贡献大小依次为收获指数＞单株生物学产量＞穗粒数＞穗长＞单株穗数＞每穗小穗数＞生殖生长期占全生育期比例＞抽穗期＞株高＞千粒重＞生育期。其中,收获指数、单株生物学产量、千粒重和穗粒数对单株粒重有较大的正效应。⑤主成分分析结果显示,3个主成分累积贡献率达81.873%,表明3个主成分已覆盖所有性状的主要信息。⑥根据综合值的聚类分析和对不同年代的种质资源农艺性状的特征比较,将30个小麦进化材料分为了早熟矮秆低产型、晚熟高秆低产型、晚熟高秆中产型、早熟高秆中产型和早熟矮秆高产型五大类小麦资源。【结论】通过对30个小麦进化材料农艺性状的多重统计分析,得出每个小麦进化材料的相关信息。小麦由二倍体到六倍体进化过程中,收获指数、单株生物学产量和穗粒数对小麦单株粒重有明显正效应,而生育期对其有显著负效应。这是在气候变暖背景下,人工选育高产品种和自然选择共同作用的结果。     

黄淮小麦农艺性状演变趋势

【目的】通过对黄淮小麦品种农艺性状演变趋势分析,研究黄淮小麦适应气候变化自然选择和人工高产育种选择的规律。【方法】记载二倍体、四倍体、六倍体小麦进化材料和现代小麦品种不同生育期的农艺性状,收获后测定产量性状。【结果】小麦在进化过程中,分蘖和叶片数有减少的趋势。二倍体→四倍体→六倍体野生种,株高有增加的趋势;从六倍体野生小麦到现代小麦,株高和生物学产量又有明显降低的趋势。单株总叶面积在返青—抽穗期是二倍体＜四倍体＜六倍体＜农家种＜现代品种,在开花期—灌浆期是六倍体＞四倍体＞农家种和现代品种＞二倍体,表现相反趋势。小麦单株生物学产量有降低的趋势,籽粒产量和收获指数有增加的趋势。【结论】野生种具有适应低温和生长缓慢的野生生长方式和遗传特性,现代品种适应气候变暖而提早成熟,减少分蘖,避免旺长遭遇冷害,后期叶片将更多的干物质转运到籽粒。     

2001-2009年中国北部冬小麦生育期和产量变化

【目的】研究中国北部冬麦区水地组小麦品种农艺性状适应气候变暖的变化规律,为小麦品种改良提供理论依据和指导方法。【方法】利用2001—2009年国家冬小麦区域试验北部冬麦区水地组对照品种的农艺性状和该地区相关气象资料,研究对照品种农艺性状变化规律,并进行农艺性状和气象要素的相关分析。【结果】对照品种出苗日期和成熟日期逐渐推迟;生育期逐渐缩短,且与年平均温度和生育期≥0℃积温呈负相关;生殖生长阶段随着相应期间≥0℃积温的增加而延长;随着气候变暖,千粒重和每公顷产量呈增加趋势。农艺性状相关分析表明,千粒重与每公顷产量呈极显著正相关,生殖生长阶段与每公顷产量呈较强正相关;多元线性回归分析表明,株高和千粒重2 性状决定了产量变异的95.7%。【结论】气候变暖对北部冬麦区冬小麦生长发育有较强的影响,选育生育期较短,但生殖生长阶段较长,千粒重大的高产品种是北部冬麦区未来适应气候变暖的品种改良方向。     

黄淮麦区85个小麦品种（系）农艺性状的聚类分析

为了解黄淮麦区小麦种质资源农艺性状的遗传多样性,对85个品种（系）的12个叶、穗部及其他农艺性状进行了鉴定。结果表明：12个农艺性状具有较大的变异幅度,最大的是芒长,变异系数为36．8％;变异系数最小的是籽粒灌浆期,为6．4％。欧氏距离的变异区间为1．85—11．32,平均为5．62。在欧氏距离为16．25处可以把所有品种分为3大类6小类。     

临汾市冬小麦生育期降水对产量的影响分析

冬小麦产量的变化主要受降水、温度、光照等气象要素的影响,其中,以降水尤为明显。冬小麦全生育期对降水量的需求不尽相同,拔节—抽穗期和抽穗—乳熟期是冬小麦需水最大的时期,降水对产量的影响也最大。临汾市冬小麦生育期降水量的变化是影响冬小麦产量的主要因素。1985—2008年冬小麦产量和降水的对比分析发现:4月份(拔节—抽穗)降水量的多少对冬小麦产量影响很大,降水量与小麦产量呈正相关,在适宜的范围内,降水量偏多的年份为增产年,降水量偏少的年份为减产年;在冬小麦全生育期,临汾市多年平均降水量小于冬小麦生育期需水量;在春季降水异常的年份中,降水量偏少比降水量偏多对冬小麦减产影响明显;在冬小麦生育后期,降水因素(降水量与降水日数)是影响冬小麦产量的主要因素。     

黄淮北片冬麦区国家区试冬小麦品种抗寒性鉴定与评价

冬小麦冻害是影响我国粮食生产安全的主要气候灾害之一,对小麦冻害的研究具有重要意义。通过对46个黄淮北片冬麦区国家区试冬小麦品种在山西定襄、太谷和河北遵化三个环境下的苗期表型（死茎率、冬前单株分蘖数和冬前单株次生根数）进行分析,筛选抗寒品种,并结合各试点表现对抗寒鉴定试验提供指导意见。结果表明：定襄环境下品种死茎率与其余两环境存在极显著差异（P<0.01）,而太谷和遵化无显著差异。冬前单株分蘖数和冬前单株次生根数在三个环境下均存在极显著差异（P<0.01）。根据三个环境下品种死茎率进行聚类分析,参试品种被分为抗寒能力较强（Ⅰ类）、抗寒能力差（Ⅱ类）与抗寒能力中等（Ⅲ类）三类品种。在三个环境下筛选出死茎率稳定低于对照的7个品种。综合来看,太谷和遵化适宜作为黄淮北片冬麦区品种抗寒性鉴定试点。该研究结果为黄淮北片冬麦区国家区试冬小麦新品种抗寒性鉴定试验提供了理论依据和实践指导。     

冬麦北移河西后生长发育及农艺性状比较研究

不同冬小麦品种在北移区(武威)和原种植区(清水)两地生长发育差异比较研究,结果表明,冬麦北移河西后生育期表现为冬前生长期延长,越冬期延长,拔节至抽穗期缩短,抽穗至成熟期也缩短.农艺性状比较结果表明,冬麦北移河西后,株高降低,单株成穗数增多,并且主穗与分蘖穗的差异缩小,千粒重提高,主穗穗粒数减少,单株生物产量、单株籽粒产量和经济系数等均明显提高.若加强北移区小麦生长后期的田间管理,延长灌浆时间,提高粒重,产量可进一步提高.     

近二十年中国冬小麦收获指数时空格局

【目的】揭示近20年中国冬小麦收获指数的总体状况、时空格局和主要影响因子。【方法】利用冬小麦农业气象观测站观测资料,采用统计分析方法,计算中国冬小麦收获指数和相关统计参数;分析冬小麦主产省中时间序列完整(1982—2005年)站点收获指数的年际变化趋势,以及收获指数与产量构成因子、秸秆产量的相关关系。【结果】近20年来,中国冬小麦收获指数总体平均值为0.409(±0.069,n=1522);20世纪80年代为0.378(±0.061,n=428),90年代为0.408(±0.070,n=657),当前为0.440(±0.062,n=437);冬小麦主产省河南、河北和山东的收获指数平均值分别为0.408、0.417和0.410。1982—2005年间,上述冬小麦主产省收获指数在时间序列上显著增加,其中以河南(0.066/10a)最高,山东(0.044/10a)次之,河北(0.032/10a)最小。偏相关分析表明,收获指数与有效穗数、穗粒数和千粒重均呈极显著正相关,收获指数与秸秆产量的偏相关系数最大,与千粒重的相关系数最小,与有效穗数和穗粒数的相关系数介于两者中间,但具有区域差异。【结论】中国冬小麦收获指数表现出明显的时空变化特征。中国冬小麦收获指数增加的主要原因在于秸秆绝对产量的下降,千粒重增加对收获指数的贡献最小,有效穗数和穗粒数对收获指数的贡献介于前两者之间,其贡献率大小有区域差异性。