山西省近二十年審定小麥品種的農藝和品質性狀變化

馬小飛，李竹梅，王 敏，曹 勇，李曉麗， 姜蘭芳，郝建宇，張定一，姬虎太

(1.山西省農業科學院小麥研究所，山西臨汾 041000； 2.山西省農業種子總站，山西太原 030006)

小麥是世界總產量排名第二的糧食作物，養活了全球約五分之二的人口，小麥生產力需要每年增加1.6%，才能滿足人口增長對糧食的需求[1]。在山西省城鄉居民糧食消費中，小麥占74.9%，小麥生產事關我省糧食安全。山西小麥以抗旱和優質聞名，晉麥47獲國家科技進步二等獎，作為黃淮麥區旱薄地區域試驗的對照品種已20多年；長6878獲山西省科技進步一等獎，多年來作為北部冬麥區旱地組區試對照品種[2]；臨汾5064是我國3大優質骨干親本之一[3]。因此，山西省小麥產量和品質遺傳改良研究對山西省乃至全國小麥育種和生產具有重要意義。

山西省地形狹長，橫跨6個緯度，海拔高差2.8 km以上，全省分為南部中熟冬麥區、中部晚熟冬麥區和北部春麥區三個麥區，這對小麥品種選育帶來挑戰[2]。在“十二五”時期，山西省小麥種植面積為70×104hm2左右，但目前已降到55×104hm2左右，小麥種植面積呈現下滑態勢[4]。優良的小麥品種和及時的推廣工作是保證小麥生產的重要舉措[5]。研究表明，中國1985-1994年間小麥遺傳改良對產量提高的貢獻率為30.9%，每次品種更替可提高產量10%左右[3]。國內外大量研究表明，小麥產量的提高主要源于收獲指數和單位面積粒數的增加[6-8]，收獲指數的提高主要是因為株高降低，而粒數的增加主要是因為穗粒數的增加[9]，或者是穗粒數和單位面積穗數的同時增加[10-11]。品質是決定小麥加工利用的基礎，但國內對小麥加工品質重視相對不夠，相關研究也較少[12-14]。1997-2018年山西省共審定小麥品種175個，有關山西省的育種情況已有報道。張俊靈等[15]發現，山西省旱地小麥育種過程中，現有的育種技術和種質材料不能滿足育種需求，應改變育種目標、創新種質材料和改善育種方法；裴自友等[16]對山西中部小麥的育種現狀進行分析，發現種質資源創新后勁不足，育種手段單一，育種規模較小且不注重推廣。但品種演變的研究報道較少。

近20年來，山西省小麥育種工作者對小麥品種進行選育，涌現了一批適合山西各生態區種植的小麥優良品種[17]。本研究回顧過去20年小麥育種工作，比較分析品種性狀特征和演化趨勢，以期為今后山西省小麥品種選育提供理論參考。

1 材料與方法

試驗材料為1997-2018年山西省審定的175個小麥品種，按照審定區域和生態環境可劃分為(表1)：南部中熟冬麥區水地品種53個，中部晚熟冬麥區水地品種41個，南部中熟冬麥區旱地品種45個，中部晚熟冬麥區旱地品種30個，北部春麥區6個。其中，優質強筋小麥品種13個，特色品種(紫黑、藍黑和糯性) 12個。農藝性狀和產量性狀數據為兩年多點試驗結果的平均值，品質參數由農業部谷物及品質質量監督檢測中心(哈爾濱)提供。測試結果數據來源于山西省農業種子總站，1997-2001年無面團穩定時間數據，2016-2018年無沉降值數據。由于北部春麥區審定小麥品種數量較少，未進行分析。

試驗數據用Spass進行分析、處理。

2 結果與分析

2.1 1997-2018年山西省南部水地審定小麥品種農藝及品質性狀分析

從表2可知，南部水地審定小麥品種的株高呈現先下降后上升的趨勢，“十一五”和“十二五”時期的株高顯著低于“九五”時期，其余時期之間差異不顯著。各時期品種的穗粒數為35.33～ 37.68粒，千粒重為41.48～43.81 g，各時期之間均無顯著差異；總體上看，穗數和產量均呈上升的趨勢，“十一五”時期穗數達到574.39×104穗·hm-2，產量達到6 699.11 kg·hm-2，均比“九五”和“十五”時期顯著上升。南部水地審定小麥品種籽粒蛋白質含量、濕面筋含量、沉降值和穩定時間在各時期之間均無顯著差異，但是“十五”時期小麥品種的穩定時間最長，平均達到6.09 min。

表1 近20年山西省審定的小麥品種數Table 1 Wheat cultivars released in Shanxi province from 1997 to 2018

表2 近20年山西省南部水地審定小麥品種的農藝及品質性狀Table 2 Agronomic and quality traits of wheat cultivars released in irrigated land in southern Shanxi province from 1997 to 2018

2.2 1997-2018年山西省中部水地審定小麥品種農藝及品質性狀分析

從表3可知，中部水地小麥審定品種的株高呈現先下降后升高的趨勢，“十一五”時期的株高最低，與“九五”、“十二五”和“十三五”之間差異顯著，其余時期之間差異不顯著；各時期千粒重介于39.55～43.50 g，各時期之間無顯著差異；穗數、穗粒數和產量呈上升趨勢，“十二五”時期穗數達到645.00×104穗·hm-2，產量達到6 691.88 kg·hm-2，和“十一五”及其之前相比，均顯著上升，“十三五”時期的穗粒數比“九五”時期多4.01粒，差異達顯著性水平。中部水地小麥審定品種濕面筋含量、沉降值和穩定時間各時期之間均無顯著差異，與“十五”時期相比，“十二五”時期籽粒蛋白質含量顯著提高，但到“十三五”時期又顯著降低。

2.3 1997-2018年山西省南部旱地審定小麥品種農藝及品質性狀分析

從表4可知，南部旱地審定小麥品種的株高介于78.10～82.81 cm，各時期之間無顯著差異；千粒重呈下降趨勢，“十三五”時期千粒重較”十五”時期降低4.21 g，差異達到顯著性水平；穗數、穗粒數和產量呈上升趨勢，“十二五”時期穗數為 497.55×104穗·hm-2，較“十五”和“十一五”時期顯著提高，而與“十三五”時期無顯著差異；“十三五”時期穗粒數為33.61粒，比“十二五”時期顯著提高，而與“十五”和“十一五”時期無顯著差異；“十三五”時期產量達到4 723.41 kg·hm-2，比“十五”、“十一五”和“十二五”時期顯著提高。南部旱地審定小麥品種濕面筋含量、沉降值、穩定時間各時期之間均無顯著差異，籽粒蛋白含量呈升高趨勢，“十二五”時期籽粒蛋白含量最高，為 15.19%，比“十五”時期顯著提高，而與“十三五”時期無顯著差異。

2.4 1997-2018年山西省中部旱地審定小麥品種農藝及品質性狀分析

從表5可以看出，中部旱地審定小麥品種的株高呈先下降后升高的趨勢，“十一五”和“十二五”時期較“九五”時期株高顯著下降；各時期千粒重在38.93～41.00 g之間，各時期之間無顯著差異；穗數和產量呈上升趨勢，“十二五”和“十三五”時期的穗數較“九五”和“十五”時期有顯著提高，“十一五”時期產量達到4 873.50 kg·hm-2，較“九五”時期有顯著提高，之后基本保持穩定。中部旱地小麥審定品種籽粒蛋白含量、濕面筋含量、沉降值、穩定時間各時期之間均無顯著差異。“十五”期間穩定時間最長，為6.74 min。

表3 近20年山西省中部水地審定小麥品種的農藝及品質性狀Table 3 Agronomic and quality traits of wheat cultivars released in irrigated land in central Shanxi province from 1997 to 2018

表4 近20年山西省南部旱地審定小麥品種的農藝及品質性狀Table 4 Agronomic and quality traits of wheat cultivars released in dry land in southern Shanxi province from 1997 to 2018

表5 近20年山西省中部旱地審定小麥品種的農藝及品質性狀Table 5 Agronomic and quality traits of wheat cultivars released in dry land in central Shanxi province from 1997 to 2018

2.5 1997-2018年山西省審定的強筋和特色小麥品種品質性狀分析

由表6可知，1997-2018年山西省累計審定優質強筋品種13個，只占到審定品種總數的 7.43%，優質強筋品種數量相對較少，應在“十四五”時期繼續加強優質強筋品種的選育工作。其中，“十五”時期審定7個，占到審定強筋品種總數的53.8%，說明山西省“十五”時期小麥品質改良方面工作成效顯著。臨優2069籽粒蛋白質含量和濕面筋含量均最高，分別為18.31%和37.8%，說明臨優2069蛋白質數量多；中優206沉降值和穩定時間均最高，分別為65.5 mL和41.0 min，說明中優206蛋白質質量好，這兩個品種可作為小麥品質改良的優異種質材料。

1997-2018年山西省累計審定特色小麥品種有12個(表7)，其中籽粒紫黑色品種有6個，籽粒藍黑品色種有3個，全糯品種有3個。1997年審定的黑小麥76號是國內第一個黑粒小麥品種，其蛋白質含量高達20.50%，免疫白粉病，高抗條銹病。

表6 近20年山西省審定的強筋小麥品種Table 6 Strong gluten wheat cultivars released in Shanxi province from 1997 to 2018

表7 近20年山西省審定的特色小麥品種Table 7 Specific wheat cultivars released in Shanxi province from 1997 to 2018

3 討 論

1997-2018年山西省累計審定了175個小麥品種，平均每年審定8.75個，審定數量較多，同時審定品種類型多樣，不僅有高產、優質強筋小麥類型，還有彩色和糯性等特色小麥類型，育成品種的產量明顯提高，為今后山西省小麥產量水平持續提高奠定了良好基礎。

宋健民等[18]研究了1999-2010年山東省審定小麥品種農藝性狀演變情況，發現選育每公頃穗數接近600×104、穗粒數接近40粒、千粒重40g以上、株高75～80 cm 的小麥品種更容易實現高產穩產。鄭 軍等[19]發現，山西省小麥育成品種的遺傳多樣性較豐富，重要農藝性狀仍有較大的改良潛力。張東旭等[20]以山西不同地區選育的321個品種為研究對象，對品種的穗部和籽粒性狀進行分析，發現山西小麥改良發展方向主要是中穗中粒和少穗大粒類型。本研究發現山西省近二十年審定小麥品種產量水平呈顯著上升趨勢，水地品種每公頃平均穗數超過600×104、平均穗粒數接近35 粒，平均千粒重40 g以上，平均產量為7 377.03 kg·hm-2，但是與河南[21]、山東[18]等小麥生產大省還有一定的差距，下一步育種工作應在保證穗數和粒重的基礎上加強穗粒數性狀的選擇；旱地品種每公頃平均穗數達到 500×104左右、平均穗粒數32 粒左右、平均千粒重不足40 g，平均產量為4 949.29 kg·hm-2，在后續工作中應注重穗粒數和粒重性狀的選擇。山西省近二十年審定小麥品種株高整體呈下降趨勢(80 cm左右)，由于經濟系數的提高，降稈沒有影響到產量，但中部水地審定品種“十三五”時期株高達到 90.17 cm，下一步育種工作中應降低株高，提高收獲指數，降低倒伏風險。山西省近二十年審定小麥品種單位面積穗數呈顯著上升趨勢，上升趨勢與產量增加的趨勢一致，說明近二十年山西省小麥品種產量的增加主要是因為單位面積穗數的增加。山西省近二十年審定小麥品種穗粒數穩步提高，南部中熟冬麥區品種穗粒數均高于中部晚熟冬麥區品種，說明中部品種在穗粒數上還有提升的空間。山西省近二十年審定小麥品種千粒重比較穩定，但“十三五”時期旱地品種千粒重下降明顯，其中南部旱地小麥品種“十三五”時期比“十五”時期千粒重降低5 g左右，育種家在下一步育種過程中應適當加強粒重的選擇。

劉新月等[17]研究發現，2001-2010年山西省審定小麥品種品質性狀指標均高于全國水平，證明山西是重要的優質麥生產區域。趙佳佳等[22]研究了山西省小麥育成品種的品質，發現山西小麥整體上以中筋為主。本研究發現，1997-2018年山西省不同生態區域審定小麥品種品質性狀沒有顯著變化，籽粒和面粉品質性狀如籽粒蛋白質含量、濕面筋含量、沉降值和穩定時間沒有顯著提高，但品質性狀指標整體高于全國平均水平；產量性狀和品質性狀之間存在一定的矛盾，但是，山西省在“十五”期間也育成一批高產優質強筋品種，如臨優145、晉太170獲得山西省科技進步一等獎，臨優2069獲得山西省科技進步三等獎，這些優質強筋品種不僅填補了山西省優質專用小麥新品種的空白，而且在優質與高產結合方面取得了長足進展，說明我們今后一段時間的育種目標仍然是品質與產量的協同提高。

黑粒、糯性等特色小麥具有保健功能和獨特的加工特性。魯晉秀等[23]研究發現在硒水平相當的土壤上，黑小麥比普通小麥對硒的積累量大，富硒程度較高。張鳳琴等[24]研究發現，糯麥粉抗回生能力強，能有效延長餅干、面包、蛋糕等烘烤面食的貨架期。山西省近20年審定的12個特色小麥品種，可作為綠色食品和保健食品的優質原料，推動農產品加工精細化、特色化、功能化發展。對于功能營養的特色小麥今后仍然需要進一步深入研究和改良提高。