30 a来河南省不同类型小麦品种产量和农艺性状演变规律

河南省是我国小麦生产大省，常年种植面积在470万hm2以上， 约占全国小麦种植面积的21%，年总产达到3 100万t，约占全国的1/4[1]，按国家保护价收购小麦数量占全国收购量近60%[2]，河南省小麦生产为我国粮食安全做出了重要贡献。进入21世纪以来，河南省小麦快速发展，播种面积、单产、总产持续增加，自2003—2015年创造了 “十三连增”的纪录。据统计，至2017年，河南省小麦年播种面积已从常年的500万hm2稳定增至547万hm2以上，总产达355亿kg，平均单产达6 483 kg/hm2，分别是1980年河南省小麦播种面积392.67万hm2、总产89.04亿kg、单产2 265 kg/hm2的1.39倍、3.98倍、2.86倍。从上述数据可以看出，河南省小麦总产量的增加，主要得益于小麦单位面积产量水平的成倍提高。

在粮食增产诸多因素中，品种更新对粮食增产的贡献率可达40%以上，品种更新代表了科技在育种中的应用[3]。新中国成立以来，河南省小麦共经历了10次更替[4]。其中，新中国成立以来至20世纪80年代共经历了4次品种更替，其中新中国成立以前主要是应用农家品种，50年代主要品种是南大2419和碧玛系列品种，60年代主要品种是丰产3号、内乡5号，70年代主要品种是矮丰3号、阿夫、阿勃。这4次品种更替主要是应用农家品种、引进国外良种、矮化抗倒抗病育种以及推广完善传统耕作技术、建设农田水利、施用化肥农药等。1981年后，又经历5次换代，至2009年，河南省小麦品种进入第10次更新换代时期，品种选育上更注重品种的抗逆性，提倡优质、高产、稳产相结合。自20世纪80年代以来先后推广了以豫麦2号、豫麦18、郑麦9023、矮抗58、周麦22、郑麦7698、百农207等为代表的品种。

原料：肥鸡1只、无核李子脯125克、苹果3-4个、洋葱和胡萝卜各1个、生姜1小块、面粉2大勺、精盐和胡椒各适量

上述产量水平的提高与品种的多次更替，证明了小麦品种的遗传改良在河南省小麦生产上的重要作用。通过对1981—2012年河南省审定的小麦品种的农艺性状、产量和品质性状的统计分析，研究小麦品种演变趋势，为河南省小麦遗传改良方向提供参考。目前，国内外已有许多学者对小麦品种演变规律进行了大量研究。如雷振生等[5]曾对建国初期到20世纪80 年代中期河南省小麦生产上种植面积较大品种的主要农艺性状演变规律进行过研究。曹廷杰等[6]利用近20 a河南省小麦冬水组区域试验数据，对新育成品种的主要农艺性状演变规律进行了分析。曹文昕等[7]对黄淮麦区的40个小麦主推品种抗寒性进行了分析。沈磊等[8]对2001年之后河南省小麦审定品种主要性状的演变规律进行了分析。以往的研究仅针对河南省内应用较大的品种或者近几年审定品种，并没有对20世纪80年代以来所有审定品种进行分析，而且河南省小麦品种包含冬性和春性2类不同发育特性的品种，以往研究还不多。因此，本研究对20世纪80年代以来河南省小麦审定品种的主要农艺性状演变按半冬性、春性类型进行分析,试图找出河南省小麦品种主要农艺性状的演变规律，以了解河南省小麦品种改良的现状和存在的问题，为今后小麦品种改良提供参考。

1 材料和方法

以1981—2012年河南省审定的小麦品种为研究材料，以每年品种审定公告中生产试验数据为准(春性品种缺1984、1987年相关数据，半冬性品种缺1986、1987、1990、1991年相关数据)，将每年所有审定小麦品种的性状值进行平均，采用通径分析和趋势回归方法研究品种性状演变趋势。研究性状包括生育期、株高、产量及产量三要素。数据分析在Excel软件中进行。

江大亮进的货大都是从咱们这边进，老毛子的东西虽说货真价实，但利益不大，没什么赚头。从咱们这头进来的货那可就不同了，假冒伪劣应有尽有。江大亮真服了咱们这边造假的人了，信息特灵，那边什么走俏，咱们这边马上就跟着出来一批假冒的，以假乱真就连行家也很难分辩得清。说白了，在江大亮的店里真金白银的东西几乎没有。江大亮负责进货，那两个服务员负责卖货，卖了几年货的江大亮很聪明，柜台上摆出的货都记录得清清楚楚，每种首饰上面都贴着价格签，若想在货上做点手脚简直太难了。因此他就可以放心大胆地从布市到黑河来回穿梭。

2 结果与分析

2.1 不同类型小麦品种各年代性状总体表现

将不同类型品种不同年代性状表现列于表1。可以看出，不论是半冬性品种还是春性品种，产量水平均大幅提高，生育期、株高演变规律一致，即生育期缩短、株高降低。但2类品种的产量三要素变化不尽一致。

2.4.2 春性小麦品种产量及其三要素随年份变化趋势 图9—12显示了近30 a河南省春性小麦品种的产量及三要素变化趋势。从图9可以看出，30 a春性小麦品种的产量大幅提高，依拟合曲线计算，产量年增加102.39 kg/hm2，30 a约提高3 071.7 kg/hm2。

2.2 不同类型小麦品种生育期随年份的变化趋势

图1和图2分别是半冬性和春性品种生育期随年份的变化趋势。2类品种生育期均随年份呈波动缩短趋势。半冬性品种的生育期至1995年呈上升趋势，之后呈下降趋势，2010年稍有下降，然后又开始升高，但整体呈下降趋势；生育期约以每年0.25 d的速度减少，30 a生育期缩短7.5 d。春性小麦的生育期变幅为210～231 d，生育期随年份波动变化，整体呈下降趋势，20世纪90年代小麦的生育期较80年代的变长，进入21世纪后，生育期又有缩短的趋势，生育期随年份约每年缩短0.38 d，30 a生育期约缩短11.4 d。生育期缩短究其原因一是躲避后期干热风、减轻病害的发生，二是利于玉米等夏粮作物早播，提高粮食年产量。

According to Stokes’ law, the resistance f of the phosphor particles during the settling time can be expressed as:where η is the mixing viscosity coefficient of silica gel and ν is the settling velocity of the phosphor solid particles.

 

表1 不同发育类型小麦品种各年代性状表现

  

品种类型年份品种数/个生育期/d株高/cm穗粒数穗数/(万穗/hm2)千粒质量/g产量/(kg/hm2)半冬性1981—199021233.086.032.5606.937.25 319.91991—200031230.883.233.7576.439.25 958.02001—2012117227.378.735.3574.842.56 959.1春性1981—199019225.583.634.6505.941.34 861.71991—200030225.781.334.3561.240.45 581.22001—201268218.579.835.4577.842.56 839.3

 

表2 不同发育类型小麦品种农艺和产量性状描述统计

  

品种类型项目生育期/d株高/cm穗粒数穗数/(万穗/hm2)千粒质量/g产量/(kg/hm2)半冬性范围218.1～236.575.0～92.026.9～38.8501.0～675.033.6～45.94 122.0～8 211.0平均值229.9081.9133.93583.5640.156 237.50标准差4.144.183.2045.863.18925.36变异系数/%1.805.109.437.867.9314.84春性范围210.0～231.075.5～100.825.7～41.0445.0～630.535.3～47.83 322.5～7 420.5平均值223.0481.1734.54552.9041.305 846.95标准差5.415.113.3850.042.341 043.72变异系数/%2.436.299.789.055.7217.85

  

图1 近30 a河南省半冬性小麦品种生育期变化

  

图2 近30 a河南省春性小麦品种生育期变化

2.3 不同类型小麦品种株高随年份的变化趋势

因此，可以认为，如果将近30 a春性小麦品种产量的提高归因于以上几个因素，生育期和株高变化与半冬性品种一致，即缩短生育期(早熟)以减轻后期干热风的危害，适当降低株高以增强抗倒伏能力；对于产量要素来说则是以增加穗数为主途径，协同增加穗粒数和千粒质量。

近100 a来，华北地区平均气温增加1.1 ℃[9]。1981—2005年，黄淮海平原年最高气温、平均气温和年最低气温均显著升高，且北部地区增温比南部地区明显，10 a高达0.7 ℃[10]。河南省豫北地区60 a来经历了10次品种更换，产量水平由低到高，植株高度由高变矮，品种特征由冬性品种为主逐步转变为半冬性、弱春性为主[11]。因此，近年来，整体上河南省品种结构表现为冬性减弱，春性增强。

  

图3 近30 a河南省半冬性小麦品种株高变化

  

图4 近30 a河南省春性小麦品种株高变化

2.4 不同类型小麦品种产量及其三要素随年份变化趋势

2.4.1 半冬性小麦品种产量及其要素随年份变化趋势 图5—8为近30 a半冬性小麦产量及其三要素变化趋势。图5显示，近30 a河南省半冬性小麦品种产量随年份稳步提高。从线性拟合方程看，产量水平随年份以100.88 kg/hm2的增幅提高，30 a单产约增加了3 023.4 kg/hm2。从产量三要素看，穗粒数和千粒质量随年份呈升高趋势，穗数随年份呈下降的趋势，如图6—8。

由上述可以认为，河南省半冬性小麦品种单产的提升主要得益于千粒质量和穗粒数的增加。

当q=1，2，3，...，l时，设第q组样本输入x q=[x 1q，x 2q，x 3q，...，x nq]，期 望 输 出 d q=[d 1q，d 2q，d 3q，...，d mq]，则节点i在第q组样本输入时的网络实际输出y iq见式(2)。

  

图5 近30 a河南省半冬性小麦品种产量变化

  

图6 近30 a河南省半冬性小麦品种穗数变化

  

图7 近30 a河南省半冬性小麦品种穗粒数变化

  

图8 近30 a河南省半冬性小麦品种千粒质量变化

表2是不同发育类型品种性状的描述统计。可以看出，春性品种各性状的变异系数大于半冬性品种。从性状平均值看，2类品种平均株高差异不大，而平均穗粒数、平均千粒质量春性品种大于半冬性品种，平均穗数则是半冬性品种大于春性品种。

  

图9 近30 a河南省春性小麦品种产量变化

  

图10 近30 a河南省春性小麦品种穗数变化

  

图11 近30 a河南省春性小麦品种穗粒数变化

  

图12 近30 a河南省春性小麦品种千粒质量变化

弱筋小麦主要用于制作饼干，扩大弱筋小麦的种植面积，能弥补我国饼干小麦品种的不足，改善品种结构。河南省弱筋小麦适宜区位于南部地区，约在北纬32°40′～33°20′，是河南省饼干小麦和啤酒小麦的重要基地[2]。该地区夏收小麦面积约106.7万hm2，约占河南省小麦收获面积的20%。因此，在河南省小麦品种品质结构方面，应增强弱筋品种选育。

2.5.2 春性小麦品种产量和农艺性状通径分析 河南省春性小麦品种产量性状和农艺性状的通径分析显示(如表4)，春性小麦品种产量和株高、生育期呈负相关，与穗数、穗粒数和千粒质量呈正相关。从直接相关系数看，产量与三要素的直接决定系数表现为穗数>千粒质量>穗粒数。

2.5 小麦品种产量和农艺性状的通径分析

2.5.1 半冬性小麦品种产量和农艺性状通径分析 相关系数和通径分析显示(表3)，半冬性小麦品种产量与株高、生育期呈负相关；与穗粒数和千粒质量呈正相关，与穗数呈负相关。从直接相关系数看，产量构成要素对产量的决定系数大小依次为千粒质量、穗粒数。因此，如果将近30 a产量的提高归因于以上几个因素，可以认为，一方面，生育期缩短(早熟)以减轻后期干热风的危害，适当降低株高以增强植株抗倒伏能力，从抗逆性方面实现品种产量潜力的挖掘；另一方面，保持一定穗数，通过大幅提高千粒质量，同时增加穗粒数，以增加单穗质量，从幼穗发育特性和后期灌浆、光合特性方面实现产量潜力的挖掘。以上两方面共同促进了河南省半冬性小麦产量大幅提高，这也是未来河南省半冬性小麦品种高产育种的发展趋势。

 

表3 河南省半冬性小麦品种产量和农艺性状的通径分析

  

性状生育期株高穗粒数穗数千粒质量产量生育期1株高 0.172 31穗粒数-0.203 1-0.177 81穗数-0.160 2 0.337 1-0.284 61千粒质量-0.442 4-0.544 7 0.000 8-0.197 31产量-0.424 9-0.570 4 0.406 3-0.308 10.682 41r-0.104 7-0.187 8 0.333 0-0.064 10.520 9

从图5和图9产量趋势线可以得出，春性小麦品种年增幅102.39 kg/hm2较半冬性小麦品种年增幅100.88 kg/hm2大，说明河南省小麦产量水平的提高过程中，春性小麦品种也起到了很大的作用。

图3和图4分别是河南省半冬性和春性品种株高随年份变化趋势，可以看出，2类品种株高均随年份呈波动降低趋势。由拟合曲线看，半冬性品种株高约每年降低0.37 cm，30 a株高下降约11.1 cm；春性品种株高随年份降低的进程约为0.26 cm，30 a株高平均降低约7.8 cm。半冬性品种株高降幅较春性大。

 

表4 河南省春性小麦品种产量和农艺性状的通径分析

  

性状生育期株高穗粒数穗数千粒质量产量生育期1株高 0.106 31穗粒数-0.352 5 0.011 81穗数-0.108 2-0.336 2-0.418 41千粒质量-0.435 6 0.111 1-0.033 20.015 71产量-0.591 8-0.375 6 0.115 50.453 70.343 11r-0.381 8-0.224 9 0.157 40.399 50.200 7

3 结论与讨论

3.1 气候变暖背景下小麦品种结构的改变

作为最具民营经济活力的区县之一，常州市武进区在围绕解决当前民企发展过程中的矛盾，特别是在破解民企融资难题上，作出了一系列有益探索。

从产量成因变化趋势看(如图10—12)，春性小麦产量要素中的穗粒数和千粒质量随年份变化稍有增加，穗数随年份增加幅度较大。因此，可以认为河南省春性小麦产量的提高主要得益于穗数的增加，穗粒数和千粒质量增加趋势不明显。

柴达木盆地及周缘土壤主要为干旱土类，即漠钙土、灰钙土、黄土等；植被稀疏，主要分布在低洼处、大河床等地下水出露较浅地段。

综上，从气候因素和品质结构上，春性小麦品种的选育和推广具有重要的生产意义。河南省以半冬性中强筋小麦品种为主，育种工作者往往忽视了春性和弱筋小麦品种的选育，未来应加强此方面的研究与应用。

3.2 不同类型小麦品种生育期、株高等性状的演变规律

河南省近30 a来，不论是春性品种还是半冬性品种，其发展趋势都表现出株高降低、生育期缩短的特点。20世纪60年代农林10号的出现开启了矮化育种的先河，我国自20世纪80年代开始矮化育种。20世纪小麦品种的演变过程中，株高降低是一个显著的特点[12]，陕西省关中地区、山东品种演变规律均与本研究结果一致[13-16]。小麦生育期缩短不仅减轻了黄淮地区后期干热风对籽粒灌浆的影响，而且可使玉米提早播种，提高光热利用率。另外，小麦晚播也是引起生育期缩短的因素。一般晚播的原因有2个，一是异常天气导致的延期播种，二是为降低倒春寒危害频率而采取的措施。适期晚播后，通过延后小麦拔节，降低倒春寒危害频率。孙新素等[17]和程延年[18]的研究也说明了这一点，气候变暖背景下，黄淮海地区冬小麦播种时间推迟，生育期缩短，冬小麦增产。因此，从这两方面来说，小麦生育期缩短适应了河南省的耕作制度和气候变化。

从品种表现来说，1981年审定的品种郑引1号、博农7203、丰产3号、阿夫、矮丰3号等品种株高为100 cm左右，生育期为230 d左右。之后审定的以豫麦2号、西安8号、徐州9号、豫麦13等为代表的品种才显现现代品种的特色，株高降至80 cm左右，生育期缩短至220 d左右。进入21世纪之后，生育期、株高的变化趋势变弱，早熟品种生育期为210 d左右，株高平均在75～80 cm。代表品种优质强筋小麦品种郑麦9023生育期约210 d，矮抗58株高约70 cm。

3.3 不同类型小麦品种产量和产量要素演变规律

近30 a来，不论半冬性还是春性品种，河南省小麦单产均大幅提高，究其原因，除地力水平提高之外，更重要的是品种改良的贡献。笔者对产量要素的分析结果表明，半冬性品种和春性品种变化特点不同：半冬性小麦穗粒数和千粒质量随年份逐渐增加，穗数稍有下降，说明产量水平的提升主要得益于千粒质量和穗粒数的增加，也即单穗质量的增加；春性小麦品种穗粒数和千粒质量随年份稍有增加，穗数增加幅度较大，说明穗数对产量的贡献较大。史民芳等[19]对不同穗型品种产量构成分析认为，小麦产量构成因素中，决定产量的主导因子是穗数，其次是千粒质量，最后是穗粒数；小麦高产育种策略应增加有效分蘖，稳定千粒质量，挖掘穗粒数的潜力。杨洪强等[20]认为，河南省旱地小麦品种产量的提高是在保证穗数的基础上，通过增加穗粒数、提高千粒质量来实现的。

因此，为适应当前耕作制度、生产条件和气候变化的影响，河南省半冬性品种选育应在加强品种节水节肥性选择的基础上，保持当前穗数，适当降低株高增强抗倒性，发育节奏前慢后快减轻倒春寒危害，选择穗大粒多品系以提高穗粒数，选择花后光合速率强、灌浆速率高、抗干热风、早熟的品系以提高千粒质量。河南省春性品种的选育应在加强抗病性选择的基础上，选育分蘖性强的品种，进一步提高有效穗数，同时注意选择小花退化率低、后期灌浆速率快的品种提高穗粒数和千粒质量。

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