山西地方耐旱水稻品種資源的篩選

王國鵬，元香梅，梅 青，王廣元

（山西農業大學農學院，山西太原030031）

由于氣候變暖和降水時空分布不均，干旱已成為限制我國農業發展的重要因素[1]。山西省地處黃土高原，少雨缺水，干旱一直是限制山西省農業發展的關鍵因素。但近年來，在新形勢下，山西省逐漸總結并走出了一條特色節水的旱作農業道路[2-4]。水稻是耗水量最大的作物之一[5]，但不同品種其耐旱性也存在一定的差異[6]。耐旱性水稻品種的應用可以降低干旱對其產量的影響[7-9]，對發展山西旱地水稻產業也具有重要的意義。

地方品種是現代育種的重要種質資源，經過長期選擇其更加適應當地的生態環境，并且具有遺傳多樣性高和抗逆基因多的優點[10-11]，充分挖掘、保護和利用地方品種可以促進山西水稻種植和育種的發展。目前，對于山西地方耐旱水稻品種資源篩選的研究報道雖然還較少，但我國廣大的科研工作者對北方水稻耐旱性的研究，已經取得了一定的進展。彭朝才等[12]采用PEG 模擬干旱脅迫對不同水稻品種的耐旱性進行分析，結果表明，10 個雜交稻品種和10 個恢復系品種的耐旱性均存在差異；于艷敏等[13]比較了24 個黑龍江省主栽粳稻品種的苗期耐旱性，篩選出5 個苗期耐旱性較好的品種；房振兵等[14]對國內外20 份耐旱水稻苗期和穗期的耐旱性分別進行了評價。這些研究成果對篩選山西耐旱水稻品種資源均具有十分重要的參考意義。此外，有研究表明，葉片的卷曲程度、持綠性是評價水稻耐旱性的重要指標，同時，水稻的根系形態與土壤中的水分含量密切相關[15]，并且會影響作物的產量。因此，葉片長勢和根系形態可以作為篩選耐旱水稻品種的重要指標。

本研究擬通過比較旱直播和水直播2 種栽培管理模式處理下不同水稻品種植株的生長動態、存活情況以及產量性狀，篩選出適宜山西種植的地方耐旱水稻品種資源。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試材料 共21 個山西地方水稻品種，其編號為 82-17-2、81-10、80-101-2、82-36-1、80-96、80-101-1、82-26、82-10-1、82-18、81-58、82-28、82-17-1、82-12-4、82-32、82-40、82-3-1、81-58-1、80-95、82-19、82-39-3-1、單倍體 4 號。

1.1.2 儀器與工具 JT-T 快速土壤水分測定儀、鋼卷尺、電子顯示游標卡尺、千分之一天平。

1.2 試驗方法

試驗于2018—2019 年在山西省農業科學院作物研究所晉祠基地的溫室內進行。人工構建4 個水平隔離的水泥池，池深120 cm，池底墊煤渣30 cm，然后墊上90 cm 的農場黏壤土，分為2 個旱池、2 個水池（池長26 m、寬10 m）。播種前種子浸水3 d，使其吸飽水分。旱池采用旱直播（記為旱作）：旱作的土壤含水量60%左右時開溝播種；水池采用水直播（記為水作）：整地耙平，排水后即開溝播種。旱作和水作均分別在返青分蘗期、拔節孕穗期、抽穗結實期進行灌溉。旱作的土壤持水量保持在50%～60%；水作的土壤，生長初期保持濕度70%～80%，后期進行濕潤灌溉并建立水層。

1.3 測定項目及方法

在水稻全生育期內，調查并記錄植株的長勢和葉片枯萎、枯死的現象；于成熟期測定劍葉長度和株高，并進行室內考種和小區產量測定，初步篩選出耐旱品種資源，并總結出耐旱品種的各項特征特性。

2019 年，對初步篩選出的耐旱水稻品種，采用單因素隨機區組設計方法，比較其在水直播、旱直播2 種種植方式下根系生長情況的不同，初步分析耐旱水稻的根部特性。每種種植方式均為3 個小區（2.0 m×1.2 m）、3 個重復。

1.4 數據處理

試驗數據采用Excel 軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同品種水稻農藝性狀的比較分析

在旱直播與水直播2 種栽培管理方式下，不同品種水稻生長發育過程的田間觀察結果表明，旱直播的植株高度受土壤水分的限制，生長十分緩慢，株高明顯低于水直播。水直播的植株初期生長速度緩慢，但開始灌水后，植株生長速度增快，呈現前慢后快的總趨勢。

通過對部分農藝性狀的測定和考種分析，結果表明，不同的栽培方式，植株的劍葉長度差異顯著，不同品種，旱直播比水直播處理劍葉長度減小5%～57%；2 種栽培方式下，均表現為總穗數較多，穗小粒少，但結實率與千粒質量因直播方式的不同而有所差異。旱直播處理由于整個生育期在旱地生長，尤其在中、后期因土壤水分不足的限制，千粒質量均低于水直播處理，降幅為2.51%～43.37%；有17 個品種的小區產量及結實率也均低于水直播處理，其中，小區產量降低3.95%～82.30%，結實率降低25%～49%（表1）。

通過對不同品種水稻的葉片枯死率和植株存活率的測定，結果表明，在不同栽培條件下其結果表現不同，旱直播的葉片枯死率為52.2%，水直播為21.6%；旱直播的植株存活率為54%，水直播為69%。

綜上所述，比較篩選出耐旱品種5 個，編號分別為 82-10-1、82-18、82-40、82-39-3-1 和單倍體4 號。這5 個耐旱品種的共同特點是：整個生育期表現為耐旱、植株長勢較好、葉形較完整、葉色持綠性強，中午葉片卷曲極不明顯，植株較高，穗多、穗大，結實率高（82%～85%），產量較高。

2.2 不同栽培方式對耐旱水稻根系生長情況的影響

在耐旱水稻品種篩選試驗的基礎上，以5 個耐旱水稻品種為試驗材料，分析比較了不同栽培方式對其根系的影響。結果表明，水直播處理的植株根系只分布在土壤0～10 cm 的表層，且橫向擴展，呈扁橢圓形。旱直播因播種較深，苗期干旱時間長，生根少，根系多向縱向伸展，待至分蘗初期，生根旺盛，且多分布在土壤肥沃的淺層，從而形成了前期生根過旺，而中、后期生根較少的現象，造成了旱直播處理水稻植株容易倒伏的結果。挖出根系（稻根）進一步觀察可見，旱直播處理的植株不定根較短，多分布于土壤淺層，萌發出的側根和根毛較多，較水直播處理的植株根系發達，吸水力強，具有旱作作物須根多的特征；水直播播種淺，不定根向四周生長，根系平鋪在土壤淺層，造成水直播處理的植株易倒伏的結果。

表1 不同水稻品種農藝性狀的分析比較

3 結論與討論

干旱對作物葉片形態會產生一定的影響，嚴重時還會導致葉片卷曲和枯萎[16]。21 個供試品種中有15 個品種的劍葉長度在干旱條件下均不同程度地減小，這與前人研究的干旱條件下水稻葉面積會減小的結果相類似[17-18]，而 82-40、82-39-3-1 這 2 個品種旱作條件下的劍葉長度較水作表現為增長，可能與這2 個品種的耐旱能力較強有關。虞來根等[19]研究表明，干旱條件下水稻的株高、結實率和產量均降低，本試驗研究結果基本呈現相同的規律，只有82-3-1 和82-19 表現出了旱作產量更高的情況，這可能與品種特性有關，有待后續進一步研究。此外，水稻根系在水分、養分的吸收和轉運中起著重要的作用，根長、根體積和根系結構與水稻的耐旱性和產量密切相關[20]。本研究發現，耐旱水稻品種根系發達，且在旱作直播條件下可產生更多更長的不定根，這與UGA 等[21]對水稻根系結構的研究結果一致。生產上可以利用耐旱水稻根系的這一特點，通過旱育秧移栽和間歇式灌溉促進根系縱深發展，從而達到耐旱、抗倒、增產的目的。

綜上所述，本研究通過旱直播和水直播2 種種植方式，比較了21 個山西地方水稻品種的生長狀態和成熟期的產量性狀，篩選出了5 個耐旱水稻品種，同時，比較分析了耐旱水稻根系在不同栽培方式下根系結構的差異。研究結果對水稻旱作栽培具有一定的參考價值。