北京地區抗旱豐產冬小麥品種篩選

梅麗，岳煥芳，周吉紅，孟范玉，佟國香，劉國明

（1.北京市農業技術推廣站，北京 100029；2.北京市房山區種植業技術推廣站，北京 102446；3.北京市順義區種植業服務中心，北京 101300）

冬小麥是北京市除玉米外的第二大農作物，年種植面積2.3 萬hm2左右，是重要的口糧作物[1]。 北京位于北部冬麥區的最北端， 冬小麥生長要經歷一年中最嚴酷的冬春季，面臨嚴峻的干旱考驗[2]。 北京水資源緊缺，年人均水資源量150 m3左右，遠低于聯合國認定的極度缺水標準（年人均水資源量500 m3），區域水資源不足直接影響著小麥的生產。 冬小麥全生育期需要耗水3 900～4 800 m3·hm-2， 北京麥區全生育期平均降水僅有168.1 mm[1]，折合為1 680 m3·hm-2，且降雨的時間分布與小麥需水的耦合性較差，全年70%降雨發生在7—9 月，小麥全生育期的平均有效降水量僅占平均需水量的30%左右，遠不能滿足生長需求[3]。 因此，只有不斷提高小麥的抗旱能力，推廣抗旱、豐產小麥品種，才能從根本上解決當前農業供水不足的問題。

作物的抗旱性是指作物在干旱脅迫條件下通過一些生理途徑降低或抵消干旱的傷害， 維持作物基本生長的能力[4]。 近年來，國內外學者在小麥抗旱性鑒定方面做了大量研究， 發現種子萌發期是衡量小麥品種抗旱性強弱的重要時期[5]，直接關系到苗全、苗齊、苗壯，在機械化播種迅速推廣的情況下，播種效率大幅度提高，播期相對集中，一旦播后遇旱，將導致大面積缺苗斷壟，嚴重影響產量。利用聚乙二醇高滲透液模擬干旱脅迫環境， 進行小麥種子萌發期抗旱性鑒定，作為評判品種抗旱性的一個重要依據，是目前主要的研究方法[6-7]。 小麥品種全生育期抗旱性鑒定， 對于品種的推廣應用也具有不可替代的價值，分為苗期和成株期不同生長階段的鑒定，苗期主要是采用反復干旱法， 測定反復干旱處理后小麥幼苗的存活率[8]；成株期主要是采用田間全生育期直接鑒定法， 評價在逆境條件下小麥的生產能力[9]。GB/T 21127—2007《小麥抗旱性鑒定技術規范》[10]規定了小麥抗旱性的鑒定方法和判定規則。 前人研究多采用種子萌發期或田間直接鑒定法， 針對部分生育階段對小麥抗旱性進行評價， 缺乏對3 種抗旱性鑒定方法的綜合考慮和評判。 作物的抗旱性是一個多因子相互作用的復雜性狀， 它不僅受多基因遺傳控制，還與外部環境條件變化密切相關[11]，選擇全面、有效的抗旱性指標進行測定，綜合衡量小麥的抗旱性，才能使鑒定結果更準確[5]。 本研究以適宜北京地區種植的11 個小麥主栽品種為試驗材料，從種子萌發期抗旱性鑒定、 苗期抗旱性鑒定和全生育期抗旱性鑒定3 方面進行綜合評價， 以期篩選出綜合抗旱性強且豐產的小麥品種， 為北京市高效節水農業發展提供品種保障。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與地點

供試小麥品種分別為農大3486、 農大212、 農大5181、農大211、中麥175、中麥415、輪選987、輪選169、京麥7 號、京麥8 號、保麥10 號，以北京市小麥品種區域試驗節水組對照品種農大212 為對照（CK）。 種子萌發階段抗旱性鑒定和苗期抗旱性鑒定于2021 年9—10 月在北京市農業技術推廣站院內進行，全生育期抗旱性鑒定試驗分別于2021 年9 月—2022 年6 月在北京市通州區宋莊鎮雙埠頭村、2022 年9 月—2023 年6 月在房山區竇店鎮竇店村進行， 竇店村土壤肥力較高，雙埠頭村土壤肥力中等，土壤養分含量見表1。

表1 試驗地點土壤養分含量

1.2 試驗期間的氣象條件

冬小麥生長季氣象條件見圖1 和圖2。 2021—2022 年冬小麥生長季累積降水量270.5 mm，日平均氣溫10.7 ℃；2022—2023 年冬小麥生長季累積降水量201.3 mm，日平均氣溫10.2 ℃。

圖1 2021—2022 年冬小麥生長季月降水量和平均氣溫

圖2 2022—2023 年冬小麥生長季月降水量和平均氣溫

1.3 試驗設計

參照GB/T 21127—2007《小麥抗旱性鑒定技術規范》[10]，從小麥種子萌發期抗旱性鑒定、小麥苗期抗旱性鑒定和小麥全生育期抗旱性鑒定3 方面進行綜合評價。

1.3.1 種子萌發期抗旱性鑒定 用聚乙二醇-6000（PEG-6000）水溶液對11 個冬小麥品種的種子進行水分脅迫處理，以無離子水培養為對照。 20 ℃條件下培養，第8 天（168 h）后調查發芽種子數，計算各品種的相對發芽率，評價抗旱性，評判標準見表2。

表2 小麥種子萌發期抗旱性判定標準

1.3.2 苗期抗旱性鑒定

采用2 次干旱脅迫-復水法。在溫度為（20±5）℃的無雨條件下進行。 將11 個冬小麥品種清除破粒、癟粒， 選擇的種子質量基本一致； 準備60 cm×40 cm×15 cm（長×寬×高）的塑料箱若干，在箱子里裝滿土；準備好測定土壤水分的土鉆、鋁盒等。 向裝滿土的塑料箱里澆水至土壤含水量達到田間持水量的（85±5）%。 每品種播1 個箱子為1 個處理， 重復3次，將冬小麥種子均勻撒播在濕土表面，在種子上面覆蓋濕土3～4 cm， 用手輕拍使土壤充分接觸種子。出苗后間苗，每箱留苗100 株，正常澆水使冬小麥長至三葉期（二葉一心）時停止供水，開始進行第1 次干旱脅迫， 一直持續到土壤含水量降至田間持水量的15%～20%時恢復澆水，使土壤水分達到田間持水量的（80±5）%，120 h 后調查植株萎蔫程度及存活苗數。 第1 次復水后即停止供水， 進行第2 次干旱脅迫， 當土壤含水量降至田間持水量的15%～20%時，進行第2 次復水， 使土壤水分達到田間持水量的（80±5）%，120 h 后再次調查植株萎蔫程度及存活苗數。以葉片轉呈鮮綠色者為存活，抗旱性評判標準見表3。

表3 小麥苗情抗旱性判定標準

1.3.3 全生育期抗旱性鑒定 全生育期抗旱性鑒定在大田條件下進行。 將供試的11 個小麥品種每個設置干旱脅迫和對照2 個處理，3 次重復， 隨機區組排列，小區面積為8 m2，行距20 cm，每小區種植8 行。操作如下：（1）脅迫處理。除播種期保證表土墑情適宜保證出苗外，全生育期其他階段僅依靠自然降水來滿足對水分的需要。（2）對照處理。在臨近脅迫處理的試驗地設置對照處理。 對照試驗地的土壤養分含量、土壤質地和土層厚度等與脅迫處理的基本一致。除與脅迫處理一樣，播種前表土墑情保證出苗外，分別在越冬前、拔節期、灌漿期灌水3 次，3 次灌水量分別為750、450、450 m3·hm-2。 全生育期抗旱性鑒定標準見表4。

表4 田間全程抗旱性鑒定標準

1.4 測定指標

（1）種子發芽率：

式中，GerT為脅迫培養的發芽率（%）；為脅迫培養4 次重復在168 h 萌發種子數的平均值；為脅迫培養4 次重復種子總數的平均值；GerCK為對照培養的發芽率 （%）；為對照培養4 次重復在168 h 萌發種子數的平均值；為對照培養4 次重復種子總數的平均值；RGer為相對發芽率（%）。

（2）干旱存活率：

式中，DS為干旱存活率的實測值（%）；DS1為第1 次干旱存活率（%）；DS2為第2 次干旱存活率（%）；為第1 次復水后，3 次重復存活苗數的平均值；為第1 次復水后，3 次重復總苗數的平均值；為第2 次復水后，3 次重復存活苗數的平均值。

（3）抗旱指數：

式中，DI為抗旱指數；GYS.T為待測材料脅迫處理籽粒產量；GYS.W為待測材料對照處理籽粒產量；GYCK.W為對照品種對照處理籽粒產量；GYCK.T為對照品種脅迫處理籽粒產量。

（4）產量：冬小麥成熟時，在各小區選取典型2 m2樣點單獨收獲，曬干、脫粒、測產。

（5）綜合抗旱性：采用種子萌發期、苗期和全生育期抗旱性鑒定3 種方法，評價出3 種方法下11 個冬小麥品種的抗旱性等級后，將HR、R、MR、S 和HS抗旱級別賦值5、4、3、2、1， 并根據北京氣候和生產情況分別給予3 種方法鑒定結果以20%、10%和70%的權重，計算出綜合抗旱指數，以綜合抗旱指數值的高低對品種抗旱性進行評價。

1.5 數據統計

利用Excel 軟件進行數據的計算、 整理， 使用SPSS 26.0 軟件對數據進行方差分析和顯著性測驗。

2 結果與分析

2.1 種子萌發期抗旱性鑒定

由表5 可以看出， 農大211 對照培養的發芽率為73%， 其余10 個品種對照培養的發芽率均在80%以上。PEG-6000 脅迫處理后，農大3486 的相對發芽率最高（76.3%），比CK 提高了15.2 個百分點，種子萌發期抗旱等級為強（R）； 京麥8 號、 京麥7號、農大5181、中麥175 的種子萌發期抗旱等級等同CK，達到中等（MR）。

表5 種子萌發期聚乙二醇脅迫抗旱性鑒定結果

2.2 苗期抗旱性鑒定

由表6 可以看出，經過2 次干旱脅迫-復水后，除中麥415 的干旱存活率低于60%外，其余品種的干旱存活率均在60%以上。 農大3486 僅有1 株死苗， 干旱存活率高達99%， 比CK 提高了4 個百分點，苗期抗旱性判定為極強（HR），另外抗旱等級等同CK、為極強（HR）的品種還有中麥175、輪選169、京麥7 號、 京麥8 號、 農大5181。 輪選987、 農大211、保麥10 號3 個品種的抗旱等級為強（R），中麥415 抗旱等級為中等（MR）。

表6 苗期干旱脅迫抗旱性鑒定結果

2.3 全生育期抗旱性鑒定

由表7 可以看出， 農大3486 的抗旱指數為1.26，在所有品種中最高，抗旱性等級達到強（R），另外抗旱等級為強（R）的品種還有中麥415、京麥8號；農大211、農大5181、輪選987、保麥10 號、中麥175 的抗旱指數同CK，抗旱性等級為中等（MR）。

表7 全生育期抗旱性鑒定結果

由表8 可以看出，在2 個試驗點，對照處理的所有品種產量均可達到75 00 kg·hm-2以上， 其中，以京麥7 號產量最高， 分別達10 876.5 kg·hm-2和9 828.0 kg·hm-2。 經過干旱脅迫處理后，所有冬小麥品種的產量與對照處理相比均有所下降，其中，在房山竇店地區，農大3486 的產量下降了21.6%，降低幅度最小，京麥7 號的產量下降了39.1%，下降幅度最大； 在通州雙埠頭地區， 中麥415 產量下降了19.4%， 降低幅度最小， 京麥7 號的產量下降了35.9%，下降幅度最大。 在房山竇店地區，脅迫處理后產量高于CK、與CK 產量達顯著性差異的品種有農大3486、 農大5181， 以農大3486 產量最高（7 537.5 kg·hm-2），與農大5181 差異不顯著，中麥145 與CK 產量差異不顯著， 其余品種脅迫處理后的產量均顯著低于CK；在通州雙埠頭地區，脅迫處理后產量高于CK、與CK 產量達顯著性差異的品種有農大3486、農大5181，以農大3486 產量最高（7 087.5 kg·hm-2），與農大5181 差異不顯著，中麥415、京麥8 號，與中麥415 產量差異不顯著，其余品種脅迫處理后的產量均顯著低于CK。

表8 不同品種冬小麥脅迫處理和對照處理產量

2.4 綜合抗旱性評價

由表9 可以看出， 農大3486 綜合抗旱指數最高，3 種方法下抗旱性均在強（R）至極強（HR）等級，綜合抗旱性最好；此外，京麥8 號、中麥415 的綜合抗旱指數高于CK，但中麥415 種子萌發期抗旱性評價為極弱，播種出苗階段抗旱性較差，可能會對出苗造成影響，抗旱性有待進一步驗證。 農大5181、 中麥175 的綜合抗旱指數為3.2， 綜合抗旱指數等同CK， 輪選987 等其他5個品種的綜合抗旱指數低于3.0，抗旱性相對較差。

表9 全生育期鑒定下冬小麥品種綜合抗旱性結果

3 討論與結論

小麥種子萌發期抗旱性對于出苗數量和健壯程度具有重要影響[8]，PEG 是鑒定作物抗旱性常用的干旱脅迫處理試劑，通過PEG 滲透脅迫為小麥種子人工模擬干旱環境，因為試驗周期短，易操作被廣泛應用，經過PEG 高滲溶液處理后作物各項生長生理指標會產生影響[12]，在谷子、番茄等其他作物種子發芽試驗中已經應用成熟[13-14]。 本研究結果表明，經過PEG 處理后，不同品種的冬小麥種子發芽率表現出較大差異，農大3486 的相對發芽率為76.3%，在所有處理中最高， 種子萌發期抗旱性等級評定為強（R）， 原因可能是PEG 溶液可以停止部分種子的休眠，改善種子細胞膜透性，促進萌發力和胚根生長速度[15-16]，抗旱性表現較好的品種可能是其具有較強的滲透調節能力，有能力應對干旱逆境環境[17]。

幼苗期作為小麥生長期的起始階段， 根系和葉片數量較少，抗逆能力較差，該階段的抗旱性對于后期冬小麥植株生長和產量形成具有重要意義[18]，在生產過程中， 冬小麥整個苗期均無法灌溉而極度干旱屬于較少遇到的狀況，大部分時間是階段性缺水，所以遭遇干旱環境后再復水， 不同冬小麥品種的抗旱性表現，對于實際生產指導性更有價值。試驗結果表明，經過2 次干旱復水后，農大3486 干旱存活率達到99%，11 個冬小麥品種中有7 個品種抗旱性評價為極強（HR），3 個品種抗旱性評價為強（R），1 個品種抗旱性評價為中等（MR）。不同品種苗期抗旱性可能與階段發育形成的品種生態適應性有關[19]，在干旱脅迫的逆境條件下， 抗旱性較強的冬小麥品種根系和植株形態均可能發生變化， 復水后能迅速恢復活力，對干旱具有較好的耐受能力。

在田間全生育期生產條件下， 提供干旱逆境環境，挖掘冬小麥的節水抗旱潛力，檢驗干旱條件下不同品種冬小麥的最終生產能力， 是抗旱性鑒定的重要環節[13]，根據抗旱指數評價品種抗旱性，農大3486抗旱性最強，7 個品種抗旱指數大于1.00，抗旱指數反映了不同冬小麥品種在干旱脅迫條件和正常灌溉條件下的差異， 抗旱指數越高說明該品種穩產性越好，抗旱性強[20]。 產量指標是最重要的、綜合的、根本的小麥品種抗旱性鑒定指標，其他抗旱性生理生化指標是否可靠最終是以產量指標抗旱指數為依據來確定的[21]。正常灌溉條件下，京麥7 號產量最高（10 876.5 kg·hm-2）， 經過干旱脅迫處理后， 農大3486 產量最高（7 537.5 kg·hm-2），與正常灌溉相比較降低幅度最小，下降了21.6%。不同冬小麥品種產量對干旱的響應差異較大， 抗旱性較強的品種水分利用效率較高，可以充分吸收利用有限的水分，促進生長發育，提高分蘗數量，促進穗數和穗粒數等產量形成因素的形成[20]。

冬小麥的抗旱性是一個復雜的現象， 單一鑒定指標很難準確反映品種優劣[22]，要實現全面有效地反映不同冬小麥種質資源的抗旱性強弱， 有必要考慮整個生育期內各個階段的抗旱性能進行綜合性系統評價[23]，農大3486 綜合抗旱指數最高達到4.1，6個品種抗旱指數達到3.0 以上。 通過綜合分析評價，篩選出了適宜北京地區種植的抗旱高產冬小麥品種， 為抗旱節水栽培下大面積推廣應用提供了理論依據和技術支持，未來將對篩選出的品種持續關注，收集在不同區縣氣候條件下的生產應用效果。

綜合3 種抗旱性結果， 綜合抗旱指數在3.0 以上、 抗旱性優于或等于對照的品種有農大3486、京麥8 號、中麥415、農大5181、中麥175。 結合脅迫處理后各品種的產量表現，農大3486、農大5181 可作為北京地區抗旱豐產冬小麥首選品種， 京麥8 號可作為備選品種。