黃淮旱地不同小麥品種的抗旱性鑒定及相關(guān)農(nóng)藝性狀分析

關(guān)鍵字：小麥；干旱；抗旱性；抗旱指數(shù)；產(chǎn)量

Analysis of Drought Resistance and Related Agronomic Traits of Different Wheat Varieties in Huang-Huai Dry Land

WANG Yin，ZHANG Ke，SUN Junwei，HUO Hong，GUO Jintai，MENG Limei，YANG Ziguang（Luoyang Academy ofAgricultural and Forestry Sciences，Luoyang 471022，Henan）

干旱缺水是限制小麥生產(chǎn)最主要的逆境因子之一[，干旱脅迫對(duì)小麥產(chǎn)量、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、株高等性狀有顯著影響[2-4]。小麥主產(chǎn)區(qū)河南、山東、河北等地受干旱影響嚴(yán)重，干旱影響強(qiáng)度可達(dá)到 1 5 % 以上[5]。鑒定、篩選和培育抗旱小麥品種是解決干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)資源用水短缺，促進(jìn)小麥產(chǎn)量提高的重要方法[。目前，我國(guó)旱地小麥生產(chǎn)主要集中在黃淮冬麥區(qū)，因此黃淮冬麥區(qū)旱地小麥抗旱性研究對(duì)保障糧食安全具有重要意義。

作物的抗旱性指作物在干旱條件下存活下來并保持一定穩(wěn)定產(chǎn)量的能力[，抗旱性鑒定主要是確定不同作物品種對(duì)干旱的適應(yīng)能力。2007年發(fā)布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T21127—2007《小麥抗旱性鑒定評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》明確了小麥抗旱性鑒定相關(guān)試驗(yàn)條件要求，目前國(guó)家旱地小麥采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的全生育期旱棚抗旱性鑒定，以抗旱指數(shù)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

利用抗旱指數(shù)對(duì)小麥抗旱性進(jìn)行劃分已實(shí)施多年，但對(duì)不同抗旱級(jí)別品種產(chǎn)量構(gòu)成因素的研究較少。為指導(dǎo)選育抗旱級(jí)別高的小麥品種，本研究利用多年黃淮冬麥區(qū)旱地組抗旱性鑒定數(shù)據(jù)，對(duì)不同抗旱級(jí)別小麥品種開展研究，分析不同抗旱級(jí)別小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量相關(guān)性狀差異，了解高抗旱級(jí)別小麥品種產(chǎn)量性狀特點(diǎn)，探討選育高抗旱級(jí)別小麥品種的關(guān)鍵性狀。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料數(shù)據(jù)來源為2014-2024年度黃淮冬麥區(qū)旱肥組、旱薄組抗旱性鑒定試驗(yàn)總結(jié)。參試品種及試驗(yàn)類型見表1、表2。

1.2試驗(yàn)方法2014-2024年度試驗(yàn)均在洛陽市農(nóng)林科學(xué)院抗旱鑒定站進(jìn)行，每個(gè)年度均分為旱肥組、旱薄組2個(gè)組別，以晉麥47為統(tǒng)一抗旱鑒定對(duì)照，每個(gè)組別還包括各自區(qū)域試驗(yàn)對(duì)照。依據(jù)GB/T21127—2007《小麥抗旱性鑒定評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》，采用旱棚鑒定法。旱肥組和旱薄組試驗(yàn)均包括兩種試驗(yàn)處理：干旱棚內(nèi)全生育期水分脅迫試驗(yàn)和干旱棚外相鄰地塊水分非脅迫試驗(yàn)。干旱脅迫區(qū)、非脅迫區(qū)兩組試驗(yàn)均設(shè)3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。干旱脅迫區(qū)試驗(yàn)小區(qū)長(zhǎng) 3 . 4 m ，行距 0 . 2 m， 3 行區(qū)；非脅迫區(qū)試驗(yàn)小區(qū)長(zhǎng) 2 . 0 m ，寬 1 . 6 m， 6 行區(qū)。干旱脅迫區(qū)試驗(yàn)在小麥播種后進(jìn)行全生育期干旱脅迫處理；非脅迫區(qū)試驗(yàn)全生育期以自然降雨為主，遇旱進(jìn)行補(bǔ)充灌溉。為充分發(fā)揮參試品種的性狀及產(chǎn)量潛力，水分非脅迫區(qū)于小麥起身前架設(shè)防倒網(wǎng)。其他管理措施以及性狀調(diào)查記載干旱脅迫區(qū)、非脅迫區(qū)一致。

1.3測(cè)量指標(biāo)及方法試驗(yàn)測(cè)量每品種在干旱脅迫區(qū)與水分非脅迫區(qū)的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、株高和產(chǎn)量，并計(jì)算相應(yīng)的抗旱指數(shù)?？购抵笖?shù)依照GB/T21127—2007《小麥抗旱性鑒定評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》的計(jì)算方法。計(jì)算公式如下。

式中： D I 為抗旱指數(shù)， G Y S . T 為待測(cè)品種棚內(nèi)籽粒產(chǎn)量， G Y S . W 為待測(cè)品種棚外籽粒產(chǎn)量，GYCK.W為對(duì)照品種棚外籽粒產(chǎn)量，GYCK.T為對(duì)照品種棚內(nèi)籽粒產(chǎn)量。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析用Excel和R語言對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、做圖，文中所有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均按照當(dāng)年度參試品種數(shù)量進(jìn)行，重復(fù)品種不進(jìn)行刪減，區(qū)域試驗(yàn)對(duì)照品種與抗旱性鑒定對(duì)照品種數(shù)據(jù)不納入分析。

2 結(jié)果與分析

2.12014-2024年度黃淮冬麥區(qū)旱地組抗旱性鑒定參試品種抗旱級(jí)別2014-2024年度黃淮冬麥區(qū)旱地組抗旱性鑒定參試品種抗旱級(jí)別如表3所示，抗旱級(jí)別3級(jí)的品種抗旱指數(shù)在 0 . 9 0 0～1 . 0 9 2 之間，抗旱評(píng)價(jià)為中等，抗旱級(jí)別4級(jí)的品種抗旱指數(shù)在0 . 7 0 1～0 . 8 9 8 之間，抗旱評(píng)價(jià)為較弱，抗旱級(jí)別5級(jí)的品種抗旱指數(shù)在 0 . 5 0 4～0 . 6 3 9 之間，抗旱評(píng)價(jià)為弱。去除同組重復(fù)品種及對(duì)照晉麥47后，旱肥組試驗(yàn)中，抗旱級(jí)別為3級(jí)的品種有38個(gè)，4級(jí)的品種有127個(gè)，5級(jí)的品種有12個(gè)；旱薄組試驗(yàn)中，抗旱級(jí)別為3級(jí)的品種有39個(gè)，4級(jí)的品種有38個(gè)，5級(jí)的品種有1個(gè)。

各年度試驗(yàn)中，抗旱級(jí)別為3級(jí)的品種以2021-2022年度旱薄組試驗(yàn)最多，為9個(gè)；4級(jí)品種以2022-2023年度旱肥組試驗(yàn)最多，為25個(gè)；5級(jí)品種以2020-2021年度旱肥組試驗(yàn)最多，為4個(gè)。旱肥組抗旱級(jí)別4級(jí)的參試品種數(shù)量年度間整體呈增加趨勢(shì)，3級(jí)、5級(jí)品種數(shù)量呈波動(dòng)變化；旱薄組抗旱級(jí)別3級(jí)的品種數(shù)量在2014-2018年度逐年減少，2018-2022年度呈增加趨勢(shì)；總體來說，抗旱級(jí)別為4級(jí)的品種較多。由圖1可知，旱肥組年度間各抗旱級(jí)別品種占比相對(duì)穩(wěn)定，無明顯增加或減少趨勢(shì)；旱薄組3級(jí)品種占比在2014-2018年度逐年減少，2018-2022年度呈增加趨勢(shì)，4級(jí)品種占比在2014-2018年度逐年增加。

2.2不同抗旱級(jí)別品種產(chǎn)量相關(guān)性狀變化由圖2可知，旱肥組脅迫條件下不同抗旱級(jí)別品種的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、株高存在顯著差異，非脅迫條件下不同抗旱級(jí)別品種的產(chǎn)量相關(guān)性狀差異不顯著。脅迫條件下旱肥組抗旱級(jí)別3級(jí)的品種每 有效穗數(shù)為18.9萬 ～3 7 . 0 萬穗，4級(jí)品種的有效穗數(shù)為14.2萬 ～3 9 . 0 萬穗，5級(jí)品種的有效穗數(shù)為18.3萬＼～26.3萬穗；3級(jí)品種的穗粒數(shù)為 2 1 . 4～4 3 . 0 粒，4級(jí)品種的穗粒數(shù)為 1 9 . 2 ～4 3 . 0 粒，5級(jí)品種的穗粒數(shù)為21.7＼～40.9粒;3級(jí)品種的千粒重為 2 8 . 8～4 9 . 9 g 4級(jí)品種的千粒重為 2 6 . 3～5 0 . 4 g， 5 級(jí)品種的千粒重為 3 5 . 9～4 6 . 8 g; 3 級(jí)品種的株高為 5 4 . 1～8 3 . 0 c m 4級(jí)品種的株高為 4 9 . 4～8 4 . 1 c m， 5 級(jí)品種的株高為4 7 . 4 ～7 3 . 6 c m 。干旱脅迫下，有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、株高隨抗旱級(jí)別降低均有下降趨勢(shì)，其中有效穗數(shù)下降最為明顯。

由圖3可知，旱薄組脅迫條件下不同抗旱級(jí)別品種的穗粒數(shù)、千粒重、株高有顯著差異，有效穗數(shù)差異不顯著，非脅迫條件下僅有效穗數(shù)差異顯著。脅迫條件下旱薄組抗旱級(jí)別3級(jí)的品種每 有效穗數(shù)為21.0萬＼～39.1萬穗，4級(jí)品種的有效穗數(shù)為15.7萬 ～3 8 . 3 萬穗；3級(jí)品種的穗粒數(shù)為21.7＼～44.5粒，4級(jí)品種的穗粒數(shù)為20.7＼～40.1粒；3級(jí)品種的千粒重為 2 7 . 9～4 9 . 3 g， 4 級(jí)品種的千粒重為 2 5 . 5～4 7 . 0 g; 3 級(jí)品種的株高為 5 7 . 3～9 1 . 5cm， 4 級(jí)品種的株高為 5 3 . 7 ～9 2 . 6 c m 。干旱脅迫下穗粒數(shù)、千粒重、株高均隨抗旱級(jí)別的降低而降低，有效穗數(shù)變化不明顯，非脅迫下有效穗數(shù)隨抗旱級(jí)別的降低而降低。

由圖4可知，旱肥組和旱薄組僅脅迫區(qū)產(chǎn)量在不同抗旱級(jí)別間有顯著差異。旱肥組在脅迫條件下隨著抗旱級(jí)別的降低，產(chǎn)量有降低趨勢(shì)；抗旱級(jí)別4級(jí)較抗旱級(jí)別3級(jí)品種產(chǎn)量顯著降低，但抗旱級(jí)別5級(jí)較抗旱級(jí)別4級(jí)品種產(chǎn)量差異不顯著；脅迫條件下，3級(jí)品種每 產(chǎn)量為 1 9 3 . 9～3 4 1 . 5 k g 金禾19459、河農(nóng)8178、西農(nóng)711等產(chǎn)量較高，4級(jí)品種的產(chǎn)量為 1 6 8 . 8～3 0 7 . 7 k g ，山農(nóng)651545、山農(nóng)F3530、CA16087等產(chǎn)量較高，5級(jí)品種的產(chǎn)量為206.4＼～257.6kg，LS6213、山農(nóng)442、泰科麥49等產(chǎn)量較高。旱肥組非脅迫條件下，抗旱級(jí)別5級(jí)產(chǎn)量高于抗旱級(jí)別4級(jí)。旱薄組在脅迫條件下抗旱級(jí)別4級(jí)較抗旱級(jí)別3級(jí)品種產(chǎn)量顯著降低，非脅迫區(qū)產(chǎn)量有所降低但差異不顯著。脅迫條件下，3級(jí)品種每 產(chǎn)量為 1 9 4 . 3～3 1 8 . 6 k g ，晉麥111號(hào)、運(yùn)旱1818、臨旱11號(hào)等產(chǎn)量較高，4級(jí)品種的產(chǎn)量為 1 7 5 . 4 ～2 7 6 . 9 k g ，長(zhǎng)7080、中原國(guó)科11號(hào)、臨旱16號(hào)等產(chǎn)量較高，5級(jí)品種僅2022-2023年度參試品種中原國(guó)科23，產(chǎn)量為 2 2 3 . 0 k g 。以上結(jié)果在一定程度上反映了抗旱指數(shù)與產(chǎn)量性狀的內(nèi)在聯(lián)系，抗旱指數(shù)小或抗旱級(jí)別低的品種，通常在干旱脅迫下產(chǎn)量低，產(chǎn)量下降較多，有效穗數(shù)降低較多。

2.3不同抗旱級(jí)別品種產(chǎn)量性狀的相關(guān)性分析及通徑分析由表4可知，脅迫區(qū)中不同抗旱級(jí)別的產(chǎn)量與有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、株高均呈正相關(guān)，但不同抗旱級(jí)別相關(guān)性不同。旱肥組抗旱級(jí)別3級(jí)品種的產(chǎn)量與穗粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)；抗旱級(jí)別4級(jí)品種的產(chǎn)量與有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、株高均呈極顯著正相關(guān)；抗旱級(jí)別5級(jí)品種的產(chǎn)量與有效穗數(shù)、穗粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與株高呈顯著正相關(guān)。為明確產(chǎn)量相關(guān)性狀對(duì)產(chǎn)量影響的重要性，對(duì)產(chǎn)量和相關(guān)性狀進(jìn)行通徑分析（表5）。通徑分析顯示，旱肥組脅迫區(qū)不同抗旱級(jí)別中均為穗粒數(shù)對(duì)脅迫區(qū)產(chǎn)量直接影響最大，千粒重為影響脅迫區(qū)產(chǎn)量的第二大性狀。

旱薄組脅迫區(qū)抗旱級(jí)別3級(jí)品種的產(chǎn)量與穗粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與有效穗數(shù)呈正相關(guān)但不顯著，與千粒重、株高均呈負(fù)相關(guān);抗旱級(jí)別4級(jí)品種的產(chǎn)量與千粒重呈顯著正相關(guān)，與株高呈極顯著正相關(guān)，與有效穗數(shù)、穗粒數(shù)呈正相關(guān)但不顯著。通徑分析顯示，抗旱級(jí)別3級(jí)的品種穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量影響最大，抗旱級(jí)別4級(jí)的品種千粒重對(duì)產(chǎn)量影響最大。由此可見，無論是旱肥類型或是旱薄類型小麥品種，穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的影響都很顯著，在進(jìn)行抗旱小麥品種選育時(shí)，應(yīng)選擇結(jié)實(shí)性好的品種。

3 討論與結(jié)論

抗旱指數(shù)可以兼顧品種的抗旱性和豐產(chǎn)性，是較為全面的抗旱性評(píng)價(jià)指標(biāo)[8]。干旱脅迫條件下，旱肥組產(chǎn)量相關(guān)性狀有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、株高在抗旱級(jí)別間表現(xiàn)出顯著差異，且隨抗旱級(jí)別降低，性狀數(shù)據(jù)有降低趨勢(shì)；旱薄組產(chǎn)量相關(guān)性狀穗粒數(shù)、千粒重、株高隨抗旱級(jí)別降低，性狀數(shù)據(jù)有顯著降低。非脅迫條件下，旱肥組產(chǎn)量相關(guān)性狀無顯著差異，旱薄組僅有效穗數(shù)在不同抗旱級(jí)別間差異顯著。表明不同抗旱級(jí)別產(chǎn)量相關(guān)性狀在脅迫區(qū)表現(xiàn)出的差異較非脅迫區(qū)明顯。

本研究通過多年黃淮旱地參試品種脅迫區(qū)和非脅迫區(qū)抗旱鑒定數(shù)據(jù)驗(yàn)證了抗旱指數(shù)與產(chǎn)量性狀的關(guān)系，尤其是高抗旱級(jí)別品種穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量影響顯著。這與李超[對(duì)黃土高原旱地小麥研究提出在田塊尺度上產(chǎn)量增加主要來源于穗數(shù)和穗粒數(shù)的增加的結(jié)論相一致，建議在選育抗旱小麥品種時(shí)，應(yīng)選擇干旱脅迫、非脅迫下穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)大的品種或者通過分子育種手段來提高結(jié)實(shí)性以達(dá)到提高小麥品種的抗旱性。由于分析品種的抗旱級(jí)別為3＼～5級(jí)，沒有1級(jí)、2級(jí)的品種，產(chǎn)量性狀與抗旱指數(shù)是否僅穗粒數(shù)影響顯著，尚有待進(jìn)一步進(jìn)行研究。

通過對(duì)2014-2024年度黃淮冬麥區(qū)旱地組抗旱性鑒定數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，目前旱地育種的難點(diǎn)仍在品種抗旱性，近十年沒有選育出抗旱性1級(jí)與2級(jí)的品種，建議育種者在注重豐產(chǎn)性提高的同時(shí)，要進(jìn)一步重視品種的抗旱性及應(yīng)對(duì)旱區(qū)自然災(zāi)害的抗災(zāi)能力，助力糧食安全。

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（收稿日期：2025-02-18）