抗旱節水冬小麥品種衡H1401 主要性狀分析與評價

柳斌輝，王變銀，陳朝陽，張文英*，張曉

（1.河北省農林科學院旱作農業研究所／河北省農作物抗旱研究重點實驗室，河北 衡水 053000；2.衡水市水利局河湖保護中心，河北 衡水 053000）

冬小麥是我國華北地區主要的糧食作物之一，用水量約占農業總用水量的70%[1，2]，因此，冬小麥節水在農業節水中占有重要地位。為了緩解華北地區地下水超采的嚴峻局勢[3～5]，通過生物節水，培育抗旱節水小麥新品種，提高小麥水分利用效率是節約水資源的有效途徑之一。廣大科技工作者廣泛開展了抗旱節水冬小麥新品種的選育研究，并取得了顯著成績[6～11]。

衡H1401 是2018 年通過河北省審定的抗旱節水小麥品種，抗旱節水性突出。對衡H1401 的抗旱節水性和主要性狀進行分析評價，以期探討該品種的抗旱節水性特征，并為其他抗旱節水小麥新品種的選育提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019 年10 月～2020 年6 月在河北省農林科學院旱作節水農業試驗站（河北深州市，北緯37°54′、東經115°42′，海拔20 m）進行。該區年平均降水量497.1 mm，其中 70%的降水集中在7～8 月，2019～2020 年小麥生育期降水量為109.9 mm；年平均氣溫13.3 ℃，其中最熱月平均氣溫為27.1 ℃，最冷月平均氣溫為-2.1 ℃；無霜期202 d，年≥10 ℃有效積溫為4 603.7 ℃。試驗地0～30 cm 耕層土壤基礎養分含量為有機質15.62 g/kg、全氮1.15 g/kg、速效氮84.03 mg/kg、速效磷14.38 mg/kg、速效鉀182.23 mg/kg。

1.2 試驗材料

試驗冬小麥材料為衡H1401 和衡4399（CK），均由河北省農林科學院旱作農業研究所選育并提供。衡H1401 突出特點為抗旱節水，抗干熱風，落黃好；衡4399 為河北省小麥區域試驗水地組對照品種，在高水肥條件下產量潛力大。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 2019 年10 月15 日足墑播種冬小麥，行距0.18 m，基本苗數量375 萬株/hm2。試驗水分條件設水、節水、旱3 個處理，其中，水處理采用正常水分管理，澆2 水（拔節水、揚花水），每次灌水量均為900 m3/hm2；節水處理只澆1 次拔節水，灌水量900 m3/hm2；旱處理是在出全苗的基礎上，至收獲不再澆水。小區面積8.1m2（長7.5m、寬1.08m），6行/區，采用隨機區組排列，3 次重復。試驗地兩頭設10 行保護區；為防止側滲，小區之間均采用了防滲區處理；其他管理同大田常規。

1.3.2 測定項目與方法

1.3.2.1 產量性狀和產量。小麥收獲前，每小區隨機選取有代表性的植株10 株，收獲后室內考種，采用常規方法測定株高、千粒重和穗粒數。小麥收獲時，去除邊行，每小區均收取中間行，脫粒后曬干，測定子粒產量。

1.3.2.2 葉綠素含量。分別在返青期（3 月6 日）、拔節中期（4 月15 日）、抽穗期（4 月27 日）和揚花期（5 月 6 日），以及花后第 5 天 （5 月 11 日）、第 10 天（5 月 16 日）、第 15 天 （5 月 21 日） 和第 20 天 （5 月26 日）取樣測定。每小區隨機選取單莖10 根，用活體葉綠素儀SPAD-502 測定單莖旗葉的葉綠素含量，指標值取平均數。

1.3.2.3 離體葉片失水速率（RWL）。采用稱重法測定[12]。取樣時間自揚花期（5 月6 日）開始，之后每隔5 d取旗葉測定1 次，每小區每次隨機取10 片葉，共連續取樣測定5 次。

1.3.2.4 單株生物量。分別在返青期（3 月6 日）、拔節中期（4 月15 日）、抽穗期（4 月27 日）、揚花期（5 月 6 日）、灌漿中期 （5 月 20 日） 和收獲期 （6 月6 日）取樣測定。每小區隨機選取5 株，烘干后分別稱重，指標值取平均數。

1.3.2.5 抗旱性評價。利用抗旱指數（DI）進行品種的抗旱性評價。計算公式為：

式中，DI 為抗旱指數；GYS(T)為待測材料旱地子粒產量；GYS(W)為待測材料水地子粒產量；GYCK(W)為對照品種水地子粒產量；GYCK(T)為對照品種旱地子粒產量。

1.3.3 數據統計分析 利用Microsoft Excel 2007 和DPS 15.10 統計軟件[13]進行數據處理和統計分析，采用LSD 法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同水分條件下衡H1401 的產量性狀和抗旱性分析

水處理下衡H1401 產量＞CK，節水處理下衡H1401 產量＜CK，但差異均不顯著；旱處理下，衡H1401 產量顯著＞CK（表1）。表明不同水分條件下，衡H1401 產量均達到了衡4399 水平，其中干旱條件下產量明顯高于衡4399。

進一步對不同水分條件下的小麥產量構成因素進行分析發現，水處理和節水處理下，衡H1401 單位面積穗數＜CK，穗粒數和千粒重＞CK，但差異均不顯著；旱處理下，衡H1401 單位面積穗數、穗粒數和千粒重均＞CK，其中千粒重差異達到了顯著水平?？梢钥闯觯诟珊禇l件下衡H1401 具有明顯產量優勢的主要原因是千粒重的大幅度增高。

隨著干旱脅迫程度的增大，2 個小麥品種的單位面積穗數和穗粒數均逐漸降低，指標值均表現為水處理與節水處理差異不顯著，但均顯著＞旱處理；千粒重變化趨勢不同，CK 指標值順序為水處理＞旱處理＞節水處理但差異均不顯著，衡H1401 指標值順序為旱處理顯著＞水處理和節水處理?？梢钥闯觯购倒澦院玫暮釮1401 在干旱條件下具有較高的千粒重優勢。

抗旱指數是基于產量綜合評價品種抗旱性的一個指標。抗旱節水性好的衡H1401 抗旱指數達到了1.265，其抗旱性級別為強。

表1 不同水分條件下衡H1401 的產量性狀和產量Table 1 Yield characters and yield of Heng H1401 under different water conditions

2.2 不同水分條件下衡H1401 的植株性狀分析

2.2.1 葉片SPAD 值 隨著生育進程，不同水分條件處理的2 個小麥品種葉片SPAD 值均呈“S”型變化，但指標值差異隨著干旱脅迫程度的增大而增大（圖1）。

水處理下，3 月6 日～5 月21 日（返青期到灌漿中期），衡H1401 的葉片SPAD 值與CK 差異均不顯著；之后，2 個品種的葉片衰老速度均加快，但衡H1401 的衰老速度慢于CK，至5 月26 日葉片SPAD值顯著＞CK（p＜0.05）。節水處理下，衡H1401 的葉片SPAD 值始終與CK 差異不顯著。旱處理下，3 月6日～4 月15 日（返青期到拔節中期），衡H1401 的葉片SPAD 值與 CK 基本持平；自 4 月 27 日開始，衡H1401 的葉片SPAD 值均＞CK，且差異隨生育進程而增大，至 5 月 26 日衡 H1401 指標值顯著＞CK（p＜0.05），充分顯示了其較好的抗旱性?？梢钥闯觯诓煌謼l件下，衡H1401 的光合作用能力均達到了衡4399 水平，尤其是干旱條件下，小麥灌漿中后期具有較強的持綠性，進而保持較高的光合速率，促進干物質的形成。

圖1 不同水分條件下衡H1401 葉片SPAD 值的動態變化Fig.1 Dynamic changes of SPAD value of leaves of Heng H1401 under different water conditions

2.2.2 旗葉失水速率 從小麥花期開始，隨著生育進程，不同水分處理的2 個小麥品種旗葉失水速率均呈增加趨勢；隨著干旱脅迫程度的增大，2 個小麥品種的旗葉失水速率均呈降低趨勢（圖2）。

圖2 不同水分條件下衡H1401 旗葉失水速率的動態變化Fig.2 Dynamic changes of flag leaf water loss rate of Heng H1401 under different water treatments

水處理下，在灌漿過程中，2 個品種的旗葉失水速率差異均不顯著；節水處理下，衡H1401 的旗葉失水速率均＜CK，但差異不顯著；旱處理下，衡H1401 的旗葉失水速率在5 月11～21 日＞CK，在灌漿中后期（5月26 日）＜CK?？梢钥闯?，在干旱脅迫程度增大、脅迫時間延長的情況下，抗旱節水性好的衡H1401 旗葉失水速率能夠保持在一定水平，不再持續大幅度增大。

2.2.3 單株生物量 水處理下，3 月6 日～6 月6 日（返青期至收獲），2 個小麥品種的單株生物量始終差異不顯著（圖3），表明在正常水分管理條件下衡H1401生物量達到了衡4399 水平。節水處理下，3 月6日～5 月6日（花期以前）衡H1401 的單株生物量＜CK，花期后衡H1401 的指標值＞CK，表明在灌漿期衡H1401 生物量增長速度較快。旱處理下，返青期至收獲，衡H1401的單株生物量始終＞CK，表明衡H1401 在持續干旱脅迫環境下具有較高的生物量增長優勢，顯示了其較好的抗旱節水性。

圖2 不同水分條件下衡H1401 的旗葉失水速率動態變化Fig.2 Dynamic changes of flag leaf water loss rate of Heng H1401 under different water treatments

3 結論與討論

衡H1401 是河北省黑龍港流域節水組審定的抗旱節水性較強的品種，以河北省小麥區域試驗水地組對照品種衡4399 為CK，在水、節水、旱3 種水分環境下，對衡H1401 的主要性狀進行了分析與評價。結果表明，衡H1401 在不同的水分條件下均具有豐產、抗旱、節水的優良特性，尤其是干旱環境下，與對照品種衡4399 相比具有較多的單位面積穗數（p＞0.05）和明顯的千粒重（p＜0.05）優勢。

葉綠素是植物進行光合作用的主要色素，作物葉片葉綠素含量可以有效反映植物的光合特性[14]，葉綠素含量越高表明光合能力越強，不同水分條件下冬小麥葉片葉綠素含量與光合速率的季節變化趨勢基本一致[15]。何麗香等[16]研究表明，小麥灌漿期上三葉葉綠素含量與穗粒數、千粒重和穗粒重均呈正相關；楊國華等[17]研究表明，無論是高溫脅迫下還是在常溫條件下，春小麥旗葉葉綠素含量與千粒重和穗粒重均呈正相關，但相關性不顯著。本研究結果表明，干旱處理下，在灌漿中后期衡H1401 的葉片葉綠素含量顯著高于衡4399，使光合速率保持在較高水平，維持了較高的灌漿速率，形成了較高產量。離體葉片失水速率是研究作物抗旱節水的重要指標，小麥生育期間消耗的水分絕大部分是通過作物表面散失到大氣中，通常用離體葉片失水速率衡量小麥葉片的保水力，小麥離體葉片失水速率與其抗旱性之間有密切關系[18～20]，較低的離體葉片失水速率與作物抗旱性有關[21，22]。不同生育期、不同品種和不同灌水的小麥離體葉片失水速率表現不同[23]。小麥花期后，節水處理下衡4399 的旗葉失水速率均高于衡H1401；旱處理條件下，在灌漿中后期（5 月26 日） 衡H1401 的旗葉失水速率低于衡4399，可見，在脅迫程度增大、脅迫時間延長的情況下，衡H1401 旗葉失水速率能夠保持在一定水平，不再持續大幅度增大，其通過降低葉片水分散失的速度，保障了小麥后期灌漿正常的生理功能。小麥生物產量是指小麥一生中積累的同化物總量，干旱條件下單株干物質量與小麥品種的抗旱性關系密切。持續的嚴重干旱往往造成小麥分蘗或者分蘗成穗等減少，降低水分消耗是抵御干旱從而保證種子延續性的有效辦法，然而這不可避免地會導致產量降低，但是抗旱型品種降低的幅度較小。在節水和旱處理條件下，灌漿期衡H1401 的單株生物量始終高于衡4399，且其增長速度大于衡4399，可見在持續旱脅迫環境下，衡H1401 具有較高的生物量增長優勢，為實現小麥子粒產量的增加奠定了基礎，顯示了其較好的抗旱節水性。

衡H1401 具有突出的抗旱節水性，其可以作為生產品種在河北省水資源嚴重短缺和地下水壓采區進行推廣，能有效緩解農業用水嚴重超采的問題；還可以作為抗旱節水種質資源加以改良和利用，能為抗旱節水小麥新品種的選育提供技術支撐。