兩種灌水量對冬小麥農藝性狀及產量的影響

馮魁，馬艷明，賈莉莉，張金汕，迪里夏提·爾肯，汪志星，石書兵

(1. 新疆農業大學農學院，烏魯木齊 830052；2. 新疆農業科學院農作物品種資源研究所，烏魯木齊 830091)

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兩種灌水量對冬小麥農藝性狀及產量的影響

馮魁1，馬艷明2，賈莉莉1，張金汕1，迪里夏提·爾肯1，汪志星1，石書兵1

(1. 新疆農業大學農學院，烏魯木齊 830052；2. 新疆農業科學院農作物品種資源研究所，烏魯木齊 830091)

【目的】發掘冬小麥品種抗旱種質資源，在兩種灌水處理條件下，田間篩選小麥抗旱資源，拓寬新疆冬小麥抗旱遺傳育種選擇范圍。【方法】以4份新疆、16份黃淮麥區冬小麥品種(系)為材料，分別在5次灌水和3次灌水處理條件下，對小麥單株成穗數、株高、穗長、穗基部不育、穗頂部不育、小穗數、穗粒數、千粒重、產量等9個農藝性狀和產量指標進行分析。【結果】兩種處理下，20份材料的9個農藝性狀總體差異較大，5次灌溉處理下大部分性狀的均值高于3次灌溉處理；各個性狀的變異系數差異較大；各性狀抗旱系數變化在0.75～1.13；產量差異達到顯著水平，兩種灌水處理下產量都在前7位之內的有山農15號，煙農23號、新冬20號、新冬22號和新冬18號共5個品種；產量都在后6位之內的有山農12號、泰山22號、石4185號、石新616號和石麥18號共5個品種。【結論】適當增加灌水次數可以增加冬小麥產量。尤其是幼苗分蘗和籽粒灌漿成熟期保持充足的水分，對提高冬小麥產量有促進作用。相對黃淮麥區的冬小麥品種，新疆自育的冬小麥品種表現出較強的抗旱性。

冬小麥；灌水量；抗旱系數；農藝性狀

0 引 言

【研究意義】小麥是世界上最早栽培的農作物之一，現已經成為世界上分布最廣、面積最大、總產量第二、貿易額最多、營養價值最高的糧食作物之一[1]。全世界43個國家的35%～40%的人口以小麥為主要糧食，我國是全世界第一小麥生產大國[2-4]。統計資料表明，20世紀末中國小麥種植面積約占世界麥播面積的13%左右，總產量占世界小麥總產的20%左右，2010年中國小麥總產量達到11 518×104t，2015年中國小麥產量已超過1.4×108t。新疆是我國典型的干旱區，也是西北重要的小麥優勢產區，其小麥生產對地區糧食安全至關重要[5-7]。因此，選育和篩選抗旱性強的小麥品種，對提高小麥產量和品質，促進農民增收具有重要的現實意義。【前人研究進展】關于有限灌溉對小麥產量和農藝性狀的影響，國內外做了一定的研究[8-13]。聶迎彬等[14]選用引進國內冬小麥品種33份、新疆冬小麥主栽品種7份,進行產量和產量構成因素間差異的分析，得出河北品種平均產量最高，山東品種平均產量第二，新疆品種平均產量最低。徐海霞等[15]研究干旱脅迫對小麥主要性狀的影響及其機理，得出干旱脅迫導致小麥株高降低，單株產量和千粒重下降,各性狀對干旱脅迫敏感程度都存在顯著的品種間差異。余四平等[16]選用黃淮麥區大面積推廣的品種作為試驗材料，在不同灌水條件下研究不同旱地冬小麥品種的產量和品質表現，得出灌水次數對旱地小麥產量及成穗數的影響趨勢基本一致，即隨灌水次數的增加，產量和成穗數逐漸增加。但灌水量和灌水次數并非越多越好，Sun等[17]認為過量灌水不但不能提高產量，還會降低水分利用率。【本研究切入點】目前關于小麥灌水的研究主要集中在單一品種灌水量和灌溉頻次方面[18-20]。新疆麥區屬典型的大陸性氣候，水資源缺乏制約著新疆小麥發展[21-22]。針對這種特點，以新疆冬小麥育成品種和部分黃淮麥區冬小麥品種(系)為材料，研究兩種灌溉處理對不同小麥品種農藝性狀和產量的影響。【擬解決的關鍵問題】研究通過20個冬小麥品種在不同灌水處理下的農藝性狀與產量的差異分析比較，綜合評價不同區域冬小麥品種的抗旱特性。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試材料為4份新疆冬小麥主栽品種和16份黃淮麥區代表性冬小麥品種。表1

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗在新疆農業科學院安寧渠綜合試驗場進行，該地區屬典型的溫帶大陸性干旱氣候，年降水量不足200 mm。試驗采用兩種灌水處理，兩種處理分別為3次灌水(越冬前、拔節期、灌漿期各灌水1次)和5次灌水(越冬前、拔節期、孕穗期各灌水1次、灌漿期灌水2次)，每次灌水量60 m3/667 m2，均采用隨機排列種植，不同灌水處理間進行隔離，每個材料播種3行，行長2 m，行距0.25 m，每行均勻播50粒種子，播深4～5 cm。分別于2012、2013年秋播，收獲后考種，小區產量實打實收。

1.2.2 測定項目

1.2.2.1 主要性狀

小麥成熟后，每個小區選取20株有代表性的植株，測定單株穗數、株高、穗長、穗基部不育、穗頂部不育、小穗數、穗粒數、千粒重等9個性狀。

1.2.2.2 抗旱系數

以供試小麥品種各小區農藝性狀作為基礎數據，對各性狀測定值進行平均數差異顯著性分析。計算單項抗旱系數(DC)[23]，式中Xi、Yi分別表示3和5次灌水處理的性狀測定值，抗旱系數越大，表明抗旱性越強。

1.3 數據處理

對調查所得數據進行統計整理，采用Excel 2007和SPSS 21.0進行數據處理及相關分析。

表1 供試材料名稱及來源
Table 1 The name and the resources of winter wheat

編號Number品種名稱Name來源Origin編號Number品種名稱Name來源Origin1煙農23號山東11石新616號河北2煙農22號山東12石麥18號河北3山農12號山東13石麥15號河北4泰山22號山東14石麥16號河北5煙農21號山東15石新828號河北6濟麥22號山東16小偃81號河北7山農15號山東17新冬20號新疆8煙農836號山東18新冬22號新疆9煙99102號山東19新冬18號新疆10石4185號河北20新冬32號新疆

2 結果與分析

2.1 不同品種農藝性狀

研究表明，在兩種灌水量處理下，20份材料的9個農藝性狀總體差異比較大，在3次灌水處理下，9個性狀的變異系數范圍在0.09～0.42，從低到高依次為每穗小穗數<穗長<株高<千粒重<穗粒數<單株穗數<產量<基部不育<頂部不育；在5次灌水處理下，變異系數在0.09～0.76，從低到高依次為每穗小穗數<穗長<穗粒數<株高<產量<千粒重<單株穗數<基部不育<頂部不育。兩種處理下，頂部不育小穗數的變異系數都是最高的，3次灌水處理下達到133%，5次灌水條件下為76%，其次是基部不育小穗數，分別為42%和61%，變異系數最小的是每穗小穗數，均為9%。3次灌水處理下9個性狀變異系數的平均值為32%，高于5次灌水處理(26.67%)，說明材料在灌水量少的情況下性狀變異范圍較大。

5次灌水處理下的單株穗數、株高、穗長、穗粒數、每穗小穗數、千粒重、產量、基部不育小穗數的平均值均大于3次灌水處理，說明灌水量充足對這8個性狀有增強效應；而灌水量少則對頂部不育小穗數有增強效應。表2

表2 供試材料性狀
Table 2 Traits performance of wheat accessions

性狀Trait3次灌水Threeirrigations5次灌水Fiveirrigations均值Mean變異系數CV(%)極小值Min極大值Max均值Mean變異系數CV(%)極小值Min極大值Max單株穗數(個)Spikenumber7942446412861125207711550株高(cm)Plantheight71781361009900748314580010400穗長(cm)Spikelength7521160090078812500900基部不育(個)Thebaseofsterile1324210030013861000300頂部不育(個)Atthetopofsterile02113300010001776000000每穗小穗數(個)Spikeltnumberperspike18079140021001826914002200穗粒數(個)Grainnumberperspike3881152700490042491333005300千粒重(g)1000-grainweight3044142300410033171826005200產量(kg/hm2)Yield4568582726806574627165628217348334817222

2.2 抗旱系數

研究表明，各性狀抗旱系數均值變化在0.70～1.13，由大到小依次為基部不育>穗長>基部不育>每穗小穗數>株高>千粒重>穗粒數>單株穗數>產量，其中穗長、每穗小穗數、基部不育、頂部不育的抗旱系數大于1，其余5個性狀的抗旱系數都在1以下；基部不育的抗旱系數最大，為1.13，產量的抗旱系數最小，為0.70。說明穗長、每穗小穗數、基部不育和頂部不育小穗數4個性狀主要由品種的遺傳特性決定，對灌水量減少具有耐受性，而單株穗數、株高、穗粒數、千粒重和產量4個性狀受灌水量影響比較大，說明冬小麥分蘗和灌漿成熟期需要充足的水分。表3

表3 抗旱系數統計
Table 3 Drought-resistant coefficient statistical results

性狀Trait極小值Min極大值Max均值Mean單株穗數(個)Spikenumber049113075株高(cm)Plantheight090107096穗長(cm)Spikelength092125105基部不育(個)Thebaseofsterile050222113頂部不育(個)Atthetopofsterile000600103每穗小穗數(個)Spikeltnumberperspike094108101穗粒數(個)Kernelspike065118092千粒重(g)1000-grainweight070123093產量(kg/hm2)Yield046094070

2.3 性狀抗旱相關性

研究表明，單株穗數與株高、穗長、基部不育、產量呈負相關，與千粒重呈極顯著負相關，與頂部不育、每穗小穗數、穗粒數呈正相關；株高與穗長、每穗小穗數、穗粒數、千粒重、產量呈正相關，與基部不育、頂部不育呈負相關；穗長與基部不育、頂部不育、每穗小穗數、千粒重呈正相關，與頂部不育呈極顯著正相關，與穗粒數、產量呈負相關；基部不育與穗粒數、產量呈負相關，與頂部不育、每穗小穗數、千粒重呈正相關；頂部不育與穗粒數、千粒重呈負相關，與每穗小穗數、產量呈正相關，與產量呈極顯著正相關；每穗小穗數與穗粒數、千粒重、產量呈正相關，與穗粒數呈極顯著正相關；穗粒數與千粒重呈負相關，與產量呈正相關；千粒重與產量呈極顯著正相關。表4

表4 各個性狀抗旱相關性
Table 4 The analysis results of Each character drought-resistant related

性狀Trait單株穗數(個)Spikenumber株高(cm)Plantheight穗長(cm)Spikelength基部不育(個)Thebaseofsterile頂部不育(個)Atthetopofsterile每穗小穗數(個)Spikeltnumberperspike穗粒數(個)Kernelspike千粒重(g)1000-grainweight產量(kg/hm2)Yield單株穗數(個)Spikenumber1株高(cm)Plantheight-0121穗長(cm)Spikelength-0170281基部不育(個)Thebaseofsterile-014-0020181頂部不育(個)Atthetopofsterile004-004072??0071每穗小穗數(個)Spikeltnumberperspike021012042009043?1穗粒數(個)Kernelspike028007-003-03-001062??1千粒重(g)1000-grainweight-074??03602035-00301501產量(kg/hm2)Yield-021009-008-003008034039058??1

注：*表示0.05顯著水平；**表示0.01顯著水平

Note:*represent 0.05 significant level;**represent 0.01 significant level

2.4 不同小麥品種在兩種灌水量下產量比較

2.4.1 3次灌水處理產量

研究表明，將20個品種分成高產、中產和低產三組，3次灌水處理產量在前7位的(高產組)分別是：新冬18號，新冬20號，新冬22號，煙農23號，新冬32號，山農15號和小偃81號，平均產量水平為7 462.71～4 788.01 kg/hm2；產量在中間的7個品種(中產組)分別是：煙99102號，石新828號，石麥15號，濟麥22號，石麥16號，煙農0428號，煙農22號，平均產量水平為4 771.22～3 923.67 kg/hm2；產量在后6位的品種(低產組)分別是：泰山22號，石4185號，石麥18號，煙農21號，石新616號，山農12號，平均產量水平為3 905.83～2 680.65 kg/hm2。

經方差分析, 3次灌水處理下品種間產量差異達到極顯著水平，其中新冬18號產量顯著高于除煙農23號、新冬20號、新冬22號和新冬32號以外的其余15個品種；新冬20號產量顯著高于煙農22號、山農12號、泰山22號、煙農21號、濟麥22號，煙農22號、煙農0428號、石4185號、石新616號、石麥18號、石麥16號、石麥15號；新冬22號和新冬32號的產量顯著高于山農12號和石新616號。表5

表5 3次灌水處理、5次灌水處理產量差異比較
Table 5 Difference of yield under 3 times irrigation and 5 times irrigation condition

品種Varieties3次灌水Threeirrigations5次灌水Fiveirrigations均值Yield(kg/hm2)顯著性F(005)位次Order均值Yield(kg/hm2)顯著性F(005)位次Order煙農23號Yannong23557593abcd4689543abcd7煙農22號Yannong22392367cdef14657302abcde11山農12號Shannong12268065f20580435def17泰山22號Taishan22390583cdef15621244cdef15煙農21號Yannong21310480ef18650980bcdef13濟麥22號Jimai22428208cdef11689300abcd8山農15號Shannong15488527bcdef6805525ab2煙農836號Yannong836394338cdef13694276abcd6煙99102號Yan99102477122bcdef8629730bcdef14石4185號Shi4185385775def16548548ef18石新616號Shixin616308439f19349334f20石麥18號Shimai18367203ef17593992cdef16石麥15號Shimai15446050cdef10514541ef19石麥16號Shimai16399968cdef12768979abc4石新828號Shixin828459989bcdef9658245abcde10小偃81號Xiaoyan81478801bcdef7652986abcdef12新冬20號Xindong20682956ab2817222a1新冬22號Xindong22635340abc3747240abcd5新冬18號Xindong18746271a1796511abc3新冬32號Xindong32519080abcde5659700abcde9

注：小寫字母表示在5%水平上存在差異

Note：The small letters mean 0.05 significant

2.4.2 5次灌水處理產量

將20份材料分成高產、中產和低產三組，5次灌水處理產量在前7位的(高產組)分別是：新冬20號，山農15號，新冬18號，石麥16號，新冬22號，煙農0428號，煙農23號，平均產量水平為8 172.22～6 895.43 kg/hm2；產量在中間的7個品種(中產組)分別是：濟麥22號，新冬32號，石新828號，煙農22號，小偃81號，煙農21號，煙99102號，平均產量水平為6 893.00～6 297.30 kg/hm2；產量在后6位的品種(低產組)分別是：泰山22號，石麥18號、山農12號、石4185號、石麥15號，石新616號，平均產量水平為6 212.44～3 493.34 kg/hm2。

經方差分析，5次灌水處理品種間產量差異達到極顯著水平，其中新冬20號產量顯著高于山農12號、泰山22號、煙農21號、煙99102號、石4185號、石新616號、石麥18號和石麥15號；山農15號產量顯著高于山農12號、泰山22號、石4185號、石新616號、石麥18號和石麥15號；新冬18號產量顯著高于山農12號、石4185號、石新616號和石麥15號；石麥16號產量顯著高于石4185號、石新616號和石麥15號。表5

3 討 論

3.1 不同小麥品種抗旱系數

植物在生長過程中，會因周圍環境的變化而變化，隨著環境的日益惡化，對植物農藝性狀和產量性狀都帶來不利的影響，特別是干旱，已成為限制作物高產的重要因素[24]。干旱脅迫導致主穗千粒重降低，株高、千粒重及產量均明顯下降[25]；干旱脅迫抑制植株后期的生長以及產量且隨時間推移抑制作用增強，隨干旱脅迫的加劇，株高、莖粗、一次有效分枝數及單株產量抗旱系數不斷下降，且抗旱性弱的材料下降幅度大[26]。詹海仙等[27]研究不同水分處理下小麥4個生育期生理的變化得出，干旱脅迫條件下生理指標明顯低于對照，小麥在干旱條件下時，會發生一系列生理生化的調整和適應，最終使其農藝性狀發生改變。試驗20份材料的9個性狀抗旱系數在3和5次灌水下差異比較大，基部不育的抗旱系數最大，達到了1.13，產量的抗旱系數最小，僅為0.07，且不同品種同一性狀的抗旱性不同, 同一品種各性狀的抗旱系數也存在較大差異,說明各性狀對干旱脅迫的敏感程度各異, 且所測指標間的關系也比較復雜。

3.2 性狀間耐旱性差異

根據不同小麥品種在3和5次灌水下農藝性狀的總體表現，可以發現在3次灌水下，20份材料產量和農藝性狀的值相對5次灌水都有降低，這個結論與許海霞[15]的研究一致，分析原因是干旱條件使得植物缺水，無法完成自身形態器官建成，影響營養生長與生殖生長的進行[28-29]。試驗中在3次灌水下，有4個農藝性狀變異系數大于5次灌水，變化幅度相對5次灌水較大，如頂部不育小穗數，3次灌水處理下，為133.33%，5次灌水處理下，僅為76%，說明此性狀受水分影響大，變異系數最小的是每穗小穗數，均為9%，說明每穗小穗數主要由品種遺傳特性決定，對土壤水分變化不敏感。整體來看，20份不同小麥品種遺傳多樣性豐富[30-31]，能夠為選育優良小麥品種提供借鑒，這與顏國榮[32]分析主要農藝性狀變異系數來篩選優良品種一致。

3.3 不同灌溉量下產量

通過對產量結果方差分析，3次灌水與5次灌水產量差異都達到顯著水平，說明兩處理間產量差異與灌水量直接相關。3次灌水下，高產組中有4個品種(占57.14%)來自新疆。就品種來源地分析，在3次灌水條件下，新疆品種產量比內地品種產量較高，原因可能是不同地域氣候環境造成，內地雨水豐富，品種抗旱性較弱；而新疆地區長期干旱少雨，品種經過“鍛煉”，適應這種干旱，抗旱性相對內地品種較強。在5次灌水條件下，新疆自育的4個品種中3個都在高產組中，而黃淮麥區的16個品種中僅有4個品種在高產組，后六位(低產組)都是黃淮麥區冬品種，說明新疆品種更能適應水分充足條件，產量提升幅度大；而大部分黃淮麥區品種產量相對較低。大量研究認為[33-34]，灌水處理對小麥產量和構成因素有較大影響，灌水次數增加，產量呈顯著提高。以后的研究可以集中在多次灌水處理、灌水量以及科學的水肥調控上，挖掘產量潛力。

4 結論

4.1 5次灌水處理下高產組平均產量為8 172.22～6 895.43 kg/hm2，3次灌水處理下高產組平均產量為7 462.71～4 788.01 kg/hm2，5次灌水處理下比3次灌水處理下冬小麥產量高，由此說明，適當增加灌水次數可以增加冬小麥產量。尤其是幼苗分蘗和籽粒灌漿成熟期保持充足的水分，對提高冬小麥產量有促進作用。

4.2 5次灌水處理下，新疆自育的4個冬小麥品種有3個品種的產量均在高產組，3次灌水處理下，新疆自育的冬小麥品種產量全部都在高產組。因此，相對黃淮麥區的冬小麥品種，新疆自育的冬小麥品種表現出較強的抗旱性。

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Fund project:Supported by the special action plan of enriching people and strengthening counties by science and technology of Ministry of Science and Technology of China " technology integration of one million acres of sound quality wheat and industrialization"

Effects of Two Irrigation on the Agronomic Traits and the Yield of Winter Wheat

FENG Kui1, MA Yan-ming2, JIA Li-li1, ZHANG Jin-shan1, Dilixiati Erken1,WANG Zhi-xing1, SHI Shu-bing1

(1. College of Agronomy，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China; 2. Research InstituteofCropGermplasmResources，XinjiangAcademyofAgriculturalSciences，Urumqi830091，China)

【Objective】 In order to explore winter wheat drought-resistant germplasms in different irrigation treatments, the project aims to screen wheat germplasm resources in the filed to widen the range of Xinjiang winter drought-resistance germplasm resources and breeding.【Method】There were 20 kinds of winter wheat, which four from Xinjiang and 16 from Huanghuai area were chosen to investigate 9 characters under 5 irrigation times and 3 irrigation treatments. The nine characters were: number of spikes per plant, plant height, ear length, the sterile of basal spikelet, the sterile of top spikelet, spikelet number, kernels per spike, thousand kernel weight and yield.【Result】9 agronomic characters of 20 copies of the material was significantly different from each other, most of the average of 5 irrigation treatment times were higher than 3 times under this two kinds of irrigation treatment; the variation coefficient of each character was exactly different; Various characters drought-resistant coefficient ranged from 0.75 to 1.13; Yield difference reached significant level, which under the condition of two irrigation treatment quantity, production always within the top seven were Shannon 15, Yannong 23, Xindong 20, Xindong 22 and Xindong 18；Production in the post six were Shannong 12, Taishan 22, Shi 4185, Shixin 616 and Shimai 18.【Conclusion】Increasing irrigation times can increase winter wheat yields. Especially in the seedling tillering and grain filling stage of grain maturation, keeping enough water supply can to improve the winter wheat yield. Compared with Huanghuai winter wheat varieties, winter wheat varieties bred in Xinjiang showed stronger drought resistance.

winter wheat; irrigation quantity; drought-resistant coefficient; agronomic characters

10.6048/j.issn.1001-4330.2016.11.005

2016-03-22

科技部科技富民強縣專項行動計劃“百萬畝優質小麥技術集成及產業化”

馮魁(1989- )，男，河南人，碩士研究生，研究方向為作物栽培與耕作，(E-mail)1223373674@qq.com

石書兵(1966-)，男，山東人，教授，博士生導師，研究方向為小麥高產栽培，(E-mail)shbshi@ sina.com

S512

A

1001-4330(2016)11-1999-09