山西中部區(qū)試小麥品種抗旱節(jié)水指標(biāo)分析

溫輝芹，程天靈，裴自友，李 雪，王宏兵，張立生

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，山西太原030031）

小麥?zhǔn)巧轿魇〉谝淮罂诩Z作物（第二大糧食作物），目前全省播種面積約56.5萬hm2，其中旱地占總播種面積的2/3。山西屬水資源最貧乏的省份之一，干旱缺水是山西省小麥生產(chǎn)的主要限制因素。由于小麥面積的下降，近年山西省小麥年均缺口約30億kg，占全省小麥總需求的50%以上[1]。受自然降水多寡的影響，旱地小麥生產(chǎn)中存在著單產(chǎn)波動、總產(chǎn)不穩(wěn)問題，加強培育抗旱節(jié)水品種，通過提高小麥自身的抗旱能力和水資源利用效率來增加產(chǎn)量，達到旱年少減產(chǎn)、常年增產(chǎn)、豐年大增產(chǎn)的目標(biāo)，對山西省小麥生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展、保證口糧供給具有重要意義[2-3]。

小麥區(qū)域試驗是品種審定推廣前的必經(jīng)環(huán)節(jié)，通過客觀、公正、科學(xué)地評價新育成小麥品種的豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性、適應(yīng)性、抗逆性、品質(zhì)及其利用價值，為品種審定提供科學(xué)依據(jù)。小麥旱地區(qū)域試驗結(jié)果僅反映干旱條件下品種抗旱性（豐產(chǎn)性）的表現(xiàn)，不能反映品種的節(jié)水即水分高效利用效率[4-5]。小麥抗旱節(jié)水鑒定指標(biāo)通常有農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀、生理性狀（冠層溫度、葉片氣體交換特性、葉片失水速率、葉綠素含量）等作為小麥抗旱節(jié)水（水分高效利用）育種的選擇指標(biāo)[6-8]。研究表明，通過有限灌水下對小麥進行節(jié)水豐產(chǎn)性的鑒定與分析，可以篩選出節(jié)水抗旱性好、水分利用率高、產(chǎn)量對水分脅迫反應(yīng)遲鈍的豐產(chǎn)品種[9-10]。

本研究以近年山西省中部旱地小麥區(qū)域試驗品種為材料，比較品種在干旱和灌溉條件下的抗旱性和產(chǎn)量、水分利用效率表現(xiàn)，準(zhǔn)確地鑒定新育成小麥品種的節(jié)水抗旱特性，篩選出適宜山西中部旱地種植的小麥新品種及適于山西省中部麥區(qū)的簡易抗旱節(jié)水小麥表型鑒選指標(biāo)，以更好地培育抗旱和水分高效利用型新品種。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為2015—2016年度山西省中部晚熟冬麥區(qū)旱地組區(qū)域試驗小麥品種，共10份（含對照品種長6878），由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所優(yōu)質(zhì)小麥課題組提供。

1.2 試驗設(shè)計

鑒定試驗于2018—2019年度在山西省晉中市榆次區(qū)東陽鎮(zhèn)山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院基地進行，前茬為小麥，土壤為黏土，肥力中上等。施用底肥為羊糞60 t/hm2＋磷酸二銨600 kg/hm2。播種日期為2018年9月23日，試驗分干旱（為保證安全越冬，僅澆越冬水）和灌溉（澆越冬水、拔節(jié)水和灌漿水）2個處理，每個處理均設(shè)置3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列。小區(qū)面積 12.5 m2，小區(qū)長 10 m，寬 1.25 m，6行區(qū)，使用山東萊蕪華龍機械廠生產(chǎn)2BJM型錐盤式小麥精密播種機播種，播種量為180 kg/hm2，田間管理同常規(guī)，成熟后適時收獲。

1.3 2018—2019年度氣候主要特點

冬季氣溫同常年利于小麥分蘗和安全，但越冬期降水（雪）偏少。4月氣溫多起伏，但無明顯凍害發(fā)生。冬小麥播種至2019年5月積溫比2018年偏少，平均氣候適宜度低于上年同期和近5 a平均值，造成抽穗、開花推遲；6月氣溫比常年同期偏高，小麥成熟期同常年。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的測定 收獲前調(diào)查株高、公頃穗數(shù)和穗粒數(shù)等主要農(nóng)藝性狀，成熟后全區(qū)收獲測產(chǎn)，調(diào)查千粒質(zhì)量。

1.4.2 抗旱節(jié)水指標(biāo)的計算 參照文獻[11-13]的方法計算抗旱節(jié)水指標(biāo)。

1.4.3 葉綠素含量測定 5月20日13：00—14：00，利用SPAD-502葉綠素儀，測定供試品種的葉綠素含量，測定部位為旗葉葉片中部。每個品種測5次，取平均值[14]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗采用Excel 2007和SPSS軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥區(qū)試品種的抗旱節(jié)水性評價

由表1可知，在干旱條件下晉太141、長麥6197、ZM147、汾 4862、長 5553和長麥 6065 等 6 個品種的產(chǎn)量高于對照。在灌溉條件下，晉太141、長麥6197、ZM147、長5553和汾4862等5個品種產(chǎn)量高于對照。

從抗旱系數(shù)看，長麥6065、汾4862、ZM147和長麥6197抗旱系數(shù)較高，但其產(chǎn)量在干旱條件下的排名分別是第6、第4、第3和第2。品種的抗旱系數(shù)高，說明其抗旱性強，但抗旱系數(shù)作為篩選指標(biāo)并沒有反映品種的豐產(chǎn)性。

抗旱指數(shù)兼顧了豐產(chǎn)性和抗旱性，以長6878為對照品種，評價小麥的抗旱性和豐產(chǎn)性。長6878的抗旱指數(shù)為1，長麥6197（1.119）、晉太141（1.118）、汾 4862（1.112）、ZM147（1.111）、長麥 6065（1.101）和長5553（1.067）等6個品種的抗旱指數(shù)大于1，表明其抗旱性優(yōu)于對照長6878。太1512、潤麥1號和太1411等3個品種的抗旱指數(shù)均低于1，說明其抗旱性不如對照長6878。

產(chǎn)量-水分高效利用指數(shù)反映品種的節(jié)水抗旱特性。由表1可知，有6個品種的產(chǎn)量-水分高效利用指數(shù)高于對照長6878，其由高到低依次為晉太141（1.073）＞長麥 6197（1.046）＞ZM147（1.035）＞長 5553（1.021）＞汾 4862（1.014）＞長麥 6065（1.000）。按吳振錄等[15]的分級標(biāo)準(zhǔn)，晉太141是具有水分高效利用特性（水高效）的小麥品種，潤麥1號和太1411為水低效品種，其余品種為水中效品種。

表1 小麥品種抗旱節(jié)水指標(biāo)比較

2.2 農(nóng)藝性狀與抗旱節(jié)水評價指標(biāo)的相關(guān)分析

利用產(chǎn)量抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)和產(chǎn)量-水分高效利用指數(shù)與株高、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和公頃穗數(shù)等主要農(nóng)藝性狀的數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析，結(jié)果表明（表2），干旱條件下穗粒數(shù)與產(chǎn)量-水分高效利用指數(shù)呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.739 5；與抗旱指數(shù)呈顯著正相關(guān)（0.631 8），其他性狀（包括干旱、灌溉）與抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)和產(chǎn)量-水分高效利用指數(shù)均不顯著相關(guān)。株高與抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)、產(chǎn)量-水分高效利用指數(shù)呈負相關(guān)關(guān)系，其余性狀均為正相關(guān)關(guān)系。與灌溉相比，干旱條件下的公頃穗數(shù)、穗粒數(shù)與抗旱節(jié)水指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)相對較高，而千粒質(zhì)量與抗旱節(jié)水指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)相對低些。

表2 小麥農(nóng)藝性狀與抗旱節(jié)水指標(biāo)間的相關(guān)性分析

2.3 葉綠素含量與抗旱節(jié)水指標(biāo)相關(guān)性分析

灌溉條件下的葉綠素含量和產(chǎn)量正相關(guān)（表3），但相關(guān)不顯著，相關(guān)系數(shù)僅0.050 2。葉綠素含量與抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)和產(chǎn)量-水分高效利用指數(shù)均呈負相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.103 4、-0.058 5和-0.006 0。

表3 葉綠素含量與抗旱節(jié)水指標(biāo)間的相關(guān)性分析

2.4 產(chǎn)量與抗旱節(jié)水指標(biāo)的相關(guān)性分析

小麥的抗旱性最終要體現(xiàn)在產(chǎn)量上，產(chǎn)量是一個品種最重要的綜合鑒定指標(biāo)。由表4可知，干旱條件下產(chǎn)量與灌溉產(chǎn)量、抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)和產(chǎn)量-水分高效利用指數(shù)間均呈極顯著正相關(guān)。灌溉條件下產(chǎn)量與抗旱系數(shù)相關(guān)不顯著（r＝0.490 1），而與抗旱指數(shù)顯著正相關(guān)（r＝0.716 6），與產(chǎn)量-水分高效利用指數(shù)則呈極顯著正相關(guān)（r＝0.926 0）。抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)、產(chǎn)量-水分高效利用指數(shù)之間呈極顯著正相關(guān)。

表4 產(chǎn)量與抗旱節(jié)水指標(biāo)間的相關(guān)性分析

3 結(jié)論與討論

3.1 小麥品種抗旱節(jié)水特性評價

通過對品種抗旱指數(shù)和產(chǎn)量-水分高效利用指數(shù)的綜合分析，結(jié)果表明，長麥6197、晉太141、汾4862、ZM147、長麥6065和長5553等6個品種抗旱節(jié)水性優(yōu)于對照長6878，可用作抗旱節(jié)水小麥親本材料。其中，除了長麥6065在灌溉條件下產(chǎn)量低于對照外，其他上述5個品種無論干旱還是灌溉條件下的產(chǎn)量均高于對照品種。晉太141是具有水分高效利用特性（水高效）的小麥品種，潤麥1號和太1411為水低效品種，其余品種為水中效品種。晉太141、長麥6197、ZM147和長5553等4個品種已先后通過了山西省或國家農(nóng)作物品種委員會審定，建議加強其配套栽培技術(shù)研究，大力推廣種植。

3.2 小麥農(nóng)藝性狀與抗旱節(jié)水的關(guān)系

李雪等[15]研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)量三要素中的公頃穗數(shù)與抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)間呈極顯著正相關(guān)，千粒質(zhì)量和抗旱指數(shù)間呈顯著相關(guān)。趙紅梅等[7]研究表明，干旱脅迫下小麥品種成熟期的農(nóng)藝性狀與抗旱指數(shù)均相關(guān)不顯著。本研究通過對山西省中部旱地區(qū)域試驗小麥品種在干旱和灌溉條件下的性狀與抗旱節(jié)水指標(biāo)間的相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)干旱條件下穗粒數(shù)與產(chǎn)量-水分高效利用指數(shù)呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.739 5；與抗旱指數(shù)呈顯著正相關(guān)，這可能與本試驗所選材料、試驗環(huán)境條件和計算方法不同有關(guān)。本研究說明，品種在旱地條件下的穗粒數(shù)的表現(xiàn)，可作為抗旱節(jié)水小麥種質(zhì)的篩選指標(biāo)。因此，在保障一定的有效穗數(shù)的基礎(chǔ)上，提高穗粒數(shù)是今后選育小麥抗旱節(jié)水高產(chǎn)品種的主攻方向。

與李雪等[15]研究結(jié)論一致，本研究表明，產(chǎn)量和產(chǎn)量-水分高效利用指數(shù)間呈極顯著相關(guān)，干旱、灌溉條件下的產(chǎn)量和抗旱指數(shù)分別呈極顯著（r＝0.982 9）和顯著相關(guān)（r＝0.716 6），說明水利用效率高的品種干旱和灌溉下的產(chǎn)量都高，因此，可利用水旱交替綜合選擇育種方法，結(jié)合抗旱節(jié)水指數(shù)鑒定方法，在高產(chǎn)品種（系）中篩選高水分利用率的品種。董建力等[16]研究表明，春小麥葉綠素含量與抗旱性密切相關(guān)。由于材料和環(huán)境等因素影響，本研究中葉綠素含量與抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)和產(chǎn)量-水分高效利用指數(shù)均呈負相關(guān)關(guān)系，研究結(jié)果與張東旭等[17]研究結(jié)論一致，葉綠素含量測定對鑒定抗旱節(jié)水性沒有實際意義。