不同降水年型旱地小麥主要性狀變化規(guī)律分析

張養(yǎng)利，聶 聳，郝雙奎，李 倩，王衛(wèi)紅

(1.渭南市農(nóng)業(yè)科學研究所，陜西 渭南 715501；2.合陽縣農(nóng)業(yè)技術推廣中心，陜西 合陽 715399)

小麥是我國三大糧食作物之一，對我國國民經(jīng)濟發(fā)展及滿足人口增長對糧食需求發(fā)揮著舉足輕重的作用。我國水資源比較匱乏，西北干旱半干旱地區(qū)耕地面積1 300萬hm2，約占全國耕地總面積的1/3。近年來，土壤干旱已成為限制我國干旱地區(qū)小麥生產(chǎn)的重要因素，因此選育高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、抗旱節(jié)水和抗病的小麥新品種，以及進行小麥抗旱性和旱地栽培技術研究成為目前旱地小麥新品種選育研究的重要方向[1]。

在干旱脅迫條件下，小麥單位面積產(chǎn)量及其相關的農(nóng)藝性狀，如株高、千粒重和容重等均有所下降[2～3]。農(nóng)業(yè)科學家為了解決干旱脅迫對小麥生產(chǎn)的影響，從栽培與耕作方面做了大量研究，如旱地麥田休閑期覆蓋滲水地膜結合生育期膜際條播能顯著提高小麥穗數(shù)、產(chǎn)量及水分利用率[4～5]，優(yōu)化施氮結合壟覆溝播是黃土高原渭北旱地小麥增產(chǎn)增效的栽培模式[6]，不同降水年型對旱地小麥產(chǎn)量及其構成因素具有顯著影響，豐水年型的旱地小麥產(chǎn)量與平水年型和枯水年型相比較有明顯提高[7]，旱地小麥深施磷肥能顯著提高氮肥利用效率[8]。上述研究主要是通過栽培措施與耕作條件影響土壤水分從而影響旱地小麥產(chǎn)量，而對目前旱地小麥育種發(fā)展趨勢研究較少，旱地小麥整體的產(chǎn)量潛力、抗旱性能等仍有待進一步深入探索。研究利用黃淮旱地和陜西省旱地小麥區(qū)試結果，依據(jù)不同降水年型分析參試小麥主要農(nóng)藝性狀的差異，了解目前旱地小麥育成新品種(系)主要性狀的整體發(fā)展規(guī)律，以期為旱地小麥新品種選育目標的確立提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料共236份，來自渭南市農(nóng)業(yè)科學研究所孫鎮(zhèn)試驗站2014-2017年黃淮旱薄地小麥區(qū)試、黃淮旱地小麥品比、陜西省旱地小麥區(qū)試的旱地小麥新品種(系)，對照品種為晉麥47。

1.2 試驗設計

田間試驗于2014-2017年在渭南市農(nóng)業(yè)科學研究所孫鎮(zhèn)試驗站進行，試驗采取完全隨機設計，重復3次。每個試驗小區(qū)為10行，行距為25 cm，行長為6 m，小區(qū)面積為13.5 m2。播種量0.014 kg·m-2，通過各參試旱地小麥品種(系)千粒重進行調(diào)整。在種植前通過測試土壤養(yǎng)分含量調(diào)整施肥量，施肥量為尿素225 kg·hm-2，鉀肥75 kg·hm-2，磷肥12 000 kg·hm-2，均作為底肥在整地時施入。生長期管理措施同當?shù)卮筇锷a(chǎn)。

1.3 農(nóng)藝性狀測定

田間調(diào)查抽穗期、全生育期、667 m2穗數(shù)、穗粒數(shù)和株高。抽穗期為小區(qū)內(nèi)50%植株完成抽穗的日期。全生育期是指小麥播種到落黃成熟的天數(shù)。667 m2穗數(shù)在成熟前調(diào)查，每小區(qū)選擇有代表性樣段3行，行長1 m，統(tǒng)計所有穗數(shù)，折算成667 m2穗數(shù)。穗粒數(shù)是小麥收獲前在每個小區(qū)除邊行外隨機選取20株，數(shù)清所有穂數(shù)全部脫粒，統(tǒng)計總粒數(shù)求得平均每穂粒數(shù)。株高是在植株成熟期時，測量植株從土壤表面到麥穗頂端(不包括穗芒)的距離。

小麥成熟期每小區(qū)單獨收獲，曬干后稱重，然后換算成單位面積產(chǎn)量。

室內(nèi)考種，測定千粒重和容重。

1.4 降水年型劃分

試驗地近30年的年平均降雨量為520.1 mm，降雨量=休閑期降雨量+生育期降雨量(6-9月為休閑期、10月至次年5月為生育期)。參照高艷梅等[5]的降水年型劃分標準，將2013-2014年、2015-2016年劃分為干旱年、2014-2015年為平水年、2016-2017年為豐水年，其中2016年休閑期灌水1 050 m3·hm-2，折合降雨量105 mm)(表1)。

表1 2014-2017年度降雨量 (mm)

2 結果與分析

2.1 參試小麥品種在各年型的整體表現(xiàn)

2014-2017年參試小麥品種的主要農(nóng)藝性狀結果見表2。由表2可以看出，整體來說，參試小麥品種產(chǎn)量、株高、667 m2穗數(shù)和容重在豐水年(2017年)最高，平水年(2015年)次之，干旱年(2014年、2016年)較低；全生育期和穗粒數(shù)在平水年(2015年)最高，在豐水年(2017年)和干旱年(2014年、2016年)有所降低，而抽穗期和千粒重的變化無明顯規(guī)律性。

表2 2014-2017年參試小麥品種的主要農(nóng)藝性狀

2.2 不同類型小麥品種在各降水年型下農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)

不同類型對照品種、增產(chǎn)品種、參試品種農(nóng)藝性狀變異系數(shù)的變化趨勢見圖1。由圖1可以看出：對照品種、增產(chǎn)品種、參試品種同一性狀在不同降水年型變化趨勢幾乎一致，不同性狀在不同降水年型影響的程度差異較大。各性狀變異系數(shù)隨降水年型由大到小依次為：產(chǎn)量>667 m2穗數(shù)>株高>穗粒數(shù)>抽穗期>全生育期>千粒重>容重。其中產(chǎn)量、667 m2穗數(shù)、株高、穗粒數(shù)影響較大，變異系數(shù)在0.16～0.30，抽穗期、全生育期、千粒重和容重受不同降水年型影響較小。說明在渭北旱塬降水對小麥產(chǎn)量的影響較大，因而選育和種植水分不敏感性小麥品種，有利于提高小麥產(chǎn)量。

圖1 不同類型對照品種、增產(chǎn)品種、參試品種農(nóng)藝性狀變異系數(shù)的變化趨勢

2.3 不同降水年型參試小麥品種相關農(nóng)藝性狀分析

2.3.1 參試小麥品種 不同降水年型參試小麥品種農(nóng)藝性狀與對照的差異結果見表3。從表3可以看出，在干旱年、平水年、豐水年，參試小麥品種生育期較對照(晉麥47)分別增加1，2.8和1 d，株高較對照分別降低4.2，9.5和5.5 cm，參試小麥品種在干旱年和平水年產(chǎn)量較對照低139和73 kg·hm-2，在豐水年產(chǎn)量較對照高104 kg·hm-2。表明參試小麥品種生育期普遍延長，豐產(chǎn)潛力提高，而株高有明顯降低趨勢，抗旱性減弱，穩(wěn)產(chǎn)性降低；對照品種較強的抗旱性使其在干旱年和平水年仍有穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)勢，但生產(chǎn)潛力較低。

表3 不同降水年型參試小麥品種農(nóng)藝性狀與對照的差異

2.3.2 增產(chǎn)品種 由表3可以看出：增產(chǎn)小麥品種抽穗期在干旱年較對照提早，在平水年和豐水年較對照推遲；在干旱年、平水年、豐水年，增產(chǎn)小麥品種生育期普遍推遲，較對照分別增加4.7，2.8和0.9 d。增產(chǎn)小麥品種株高在干旱年較對照和參試品種高，在平水年和豐水年均較對照和參試品種低，表現(xiàn)出較好的株高剛性度。增產(chǎn)小麥品種產(chǎn)量較對照和參試品種明顯增加，增產(chǎn)小麥品種穗粒數(shù)和千粒重較對照和參試品種也明顯增加。產(chǎn)量三因素中，增產(chǎn)小麥品種667 m2穗數(shù)和穗粒數(shù)較對照變異系數(shù)大，其中667 m2穗數(shù)變化更具不確定性，而穗粒數(shù)的穩(wěn)定提高對產(chǎn)量的穩(wěn)定提高貢獻較大。千粒重隨年型變化較小，在40～43 g。增產(chǎn)品種旱年有一定生物學產(chǎn)量和較高經(jīng)濟系數(shù)，達到穩(wěn)產(chǎn)目的；豐水年的株高相對較低，因而提高了旱地小麥品種的豐產(chǎn)潛力，減少倒伏的風險。

3 討 論

在不同氣候年型下旱地小麥品種產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀變幅大，小麥生育期內(nèi)有多個氣象因子與旱地小麥產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀呈顯著、極顯著相關[9]。筆者研究結果表明：在不同降水年型旱地小麥品種不同性狀的變幅存在較大差異，各性狀變異系數(shù)隨降水年型由大到小依次為產(chǎn)量>667 m2穗數(shù)>株高>穗粒數(shù)>抽穗期>全生育期>千粒重>容重，其中產(chǎn)量、667 m2穗數(shù)、株高、穗粒數(shù)影響較大。因此，在旱地小麥選育過程中，建議結合區(qū)域農(nóng)業(yè)氣象因子變化特點進行有目標的選擇，從而提高小麥新品種選育成功的幾率。

在干旱條件下，干旱程度越重，作物株高降低越明顯[10]。一般認為理想的抗旱小麥品種株高要求，干旱條件下株高降低不明顯，而在水分充裕時株高增加不顯著[11]。筆者研究結果表明，增產(chǎn)小麥品種株高在干旱年較對照和參試品種高，在平水年和豐水年均較對照和參試品種低，但變異幅度不是很大，表現(xiàn)出較好的株高剛性度。行翠平等[12]認為，在不同的環(huán)境條件下，小麥品種的株高具有一定的彈性和穩(wěn)定性，才能發(fā)揮這類小麥品種的超高產(chǎn)潛力。這與筆者研究增產(chǎn)小麥品種不同年型株高變化特性一致。因此對小麥株高的選擇只能在一定的限度內(nèi)進行，植株過矮或者過高對提高收獲指數(shù)不利[13]。衛(wèi)云宗等[14～15]認為,在旱作條件下，相對較高的植株有利于產(chǎn)量因素的穩(wěn)定，但其單穗重較低，表示其生產(chǎn)潛力低。楊學舉等[16]認為，從早衰和倒伏兩方面考慮，株高80 cm左右最為合適，可作為旱地小麥育種株高選擇的指標。

小麥產(chǎn)量的增加主要是穗部生物量分配的增加，且增加幅度要大于地上生物量的增加幅度，因此收獲指數(shù)也呈增加趨勢。劉新月等[17]認為，要提高小麥產(chǎn)量是在保證單位面積穗數(shù)的基礎上，通過增加穗粒數(shù)和提高千粒重來實現(xiàn)的。因此在不同降水年型穩(wěn)定穗數(shù)，增加穗粒數(shù)和千粒重是旱地小麥產(chǎn)量穩(wěn)定提高的保障。筆者研究結果表明，增產(chǎn)小麥品種穗粒數(shù)和千粒重較對照和參試品種明顯增加，且穗粒數(shù)的穩(wěn)定提高對產(chǎn)量的穩(wěn)定提高貢獻較大，千粒重隨年型變化較小，在40～43 g。

研究結果表明，旱地小麥品種同一性狀在不同降水年型變化趨勢一致，但不同降水年型對不同性狀影響有不同程度的差異，其中產(chǎn)量、667 m2穗數(shù)、株高和穗粒數(shù)影響較大，說明這些性狀在不同降水年型應有不同標準，以便準確選擇后代材料。如適度降低小麥株高，選擇株高剛性度好的品種，以增強旱地小麥抗倒伏能力，保持667 m2穗數(shù)穩(wěn)定增加；延長灌漿期，提高灌漿速率，保證千粒重和籽粒飽滿度；減少無效小花和小穗，增加穗粒數(shù)，并注重優(yōu)質(zhì)旱地小麥品種選育是今后旱地小麥育種方向。