隴東旱地冬小麥品種抗旱性鑒定

摘要：為研究隴東特殊干旱氣候條件下抗旱育種的進展與現(xiàn)狀，選取近20 a隴東旱地選育的14個冬小麥新品種（系）為材料，以籽粒產(chǎn)量抗旱指數(shù)等為全生育期抗旱性鑒定指標(biāo)，在旱棚進行全生育期干旱脅迫試驗。結(jié)果表明，隴育4號和寧麥5號抗旱指數(shù)在1.100～1.299范圍內(nèi)，抗旱級別為2級；隴育7號和隴鑒387抗旱指數(shù)在0.700～0.899范圍內(nèi)，抗旱級別為4級；其余10個材料抗旱指數(shù)在0.900～1.099范圍內(nèi)，抗旱級別為3級。抗旱性級別在2～3級的材料占85.7%。產(chǎn)量性狀主因子分析發(fā)現(xiàn)，抗旱級別為2級的隴育4號和寧麥5號，在干旱脅迫下有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重?zé)o明顯變化；抗旱級別為4級的隴育7號和隴鑒387，在干旱脅迫下有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均減幅較大；抗旱級別為3級的其余10個材料在干旱條件下，其產(chǎn)量性狀三要素有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重中只有一項發(fā)生變化，沒有兩項疊加變化。

關(guān)鍵詞：隴東旱地；冬小麥；抗旱性；抗旱指數(shù)；產(chǎn)量因子

中圖分類號：S512.1 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2097-2172（2024）06-0522-05

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.06.006

Characterization of Drought Resistance of Winter Wheat Varieties in Longdong Drylands

YANG Xiao 1， 2， LIU Zicheng 1， 2， XIA Xianchun 1， 3

（1. Agricultural and Biological Engineering College， Longdong University， Qingyang Gansu 745000， China; 2. Gansu Provincial Dryland Winter Wheat Germplasm Innovation and Application Engineering Research Centre， Qingyang Gansu 745000，

China; 3. Institute of Crop Sciencies， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 10081， China）

Abstract： To study the progress and current situation of drought-resistant breeding under the special arid climate conditions in Longdong， 14 new winter wheat varieties（lines） selected and bred in Longdong dry land in the past 20 years were chosen as materials. Drought resistance throughout the entire growth period was identified using grain yield， drought resistance index and other indicators， with full growth period drought stress tests conducted in dry sheds. Results showed that the drought resistance index of Longyu 4 and Ningmai 5 ranged between 1.100 to 1.299 with a drought resistance level of 2. Longyu 7 and Longjian 387 had drought resistance indices ranged between 0.700 and 0.899 with a drought resistance level of 4， the remaining 10 varieties had a drought resistance index ranging from 0.900 to 1.099， with a drought resistance level of 3. Varieties with a drought resistance level 2 to 3 accounted for 85.7% of the tested varieties. Principal component analysis of yield traits indicated that Longyu 4 and Ningmai 5， with a drought resistance level of 2， showed no significant changes in effective panicle number， grain number per panicle， and thousand-grain weight under drought stress. Longyu 7 and Longjian 387， with a drought resistance level of 4， showed significant reductions in effective panicle number， grain number per panicle， and thousand-grain weight under drought stress. For the remaining 10 varieties （lines） with a drought resistance level of 3， only one of the three main yield traits， i.e.， effective panicle number， grain number per panicle， and thousand-grain weight， changed under drought conditions， with no overlapping changes in two traits.

Key words： Longdong Dry land; Winter wheat; Drought resistance; Drought resistance index; Yield component

小麥?zhǔn)侵饕Z食作物之一，其全生育期需水量平均為540 mm，降水滿足率為55.9%～ 86.4%，需灌1～2水才能保證全生育期的需水量，達到豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的目標(biāo)［1 - 7 ］，全世界有1 /6的人口，約10億多人缺水［8 ］，專家估計，到2025年世界缺水人口將超過25億［8 ］。全世界發(fā)展中國家至少有6 000萬hm2小麥栽培在雨養(yǎng)耕地，產(chǎn)量水平只有灌溉條件下的10%～50%［9 ］。我國農(nóng)業(yè)用水占用水總量的62%［10 ］，小麥生產(chǎn)是北方農(nóng)業(yè)用水大戶，用水量占農(nóng)業(yè)用水的70%。我國旱地和非充分灌溉小麥占總面積的65%，常年受旱約667.67萬hm2，小麥單產(chǎn)不足3 000 kg/hm2的低產(chǎn)田約1 140.00萬hm2，占小麥播種面積的41%［9 ］，干旱是導(dǎo)致小麥減產(chǎn)的重要因素［11 ］，產(chǎn)量隨灌溉條件波動較大，穩(wěn)產(chǎn)性差［10 ］。干旱缺水已成為制約小麥高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的主要因素，嚴(yán)重制約我國糧食生產(chǎn)。

甘肅省小麥“十三五”發(fā)展規(guī)劃研究專家指出，制約小麥單產(chǎn)提高的首要問題是干旱范圍廣、程度重。甘肅小麥75%分布在旱地，降水大部分為400～600 mm，不僅降水稀少，而且時空分布不勻，小麥生長季節(jié)與降水季節(jié)錯位嚴(yán)重，季節(jié)性干旱突出，常出現(xiàn)春夏連旱甚至三季四季連旱，年際間變幅也大，后期常伴有干熱風(fēng)危害［12 ］。慶陽市位于甘肅東部，屬于中國北方麥區(qū)，平均海拔1 400 m，年均降水量460 mm，干旱出現(xiàn)的頻率高達91.0%，十年九旱是當(dāng)?shù)刂饕臍庀鬄?zāi)害，1971年以來共出現(xiàn)各類干旱39次［13 ］，年降水分布很不均衡，降水量多集中在秋季，7 — 9月的降水量占全年的50%～73%，冬春干旱、乳熟期的干熱風(fēng)對小麥生產(chǎn)負(fù)面影響很大，是限制產(chǎn)量的主要因素。

據(jù)研究，中國北方麥區(qū)小麥品種平均抗旱指數(shù)為0.90，國外品種平均抗旱指數(shù)為0.82，中國北方麥區(qū)冬小麥的整體抗旱性比國外品種高［14 ］。據(jù)國家年度抗旱鑒定北部冬麥區(qū)旱地組多年試驗資料顯示，抗旱性較強的品種數(shù)量極少，不到參試品種的3%；抗旱級別為3級的品種不到參試品種的30%［15 - 22 ］，適合旱地種植的抗旱級別2、3級品種偏少。在干旱環(huán)境下，小麥通過降低產(chǎn)量來維持生存和繁衍后代［23 ］。抗旱型品種的選育需要天然的干旱氣候條件迫使小麥激發(fā)抗旱潛力，提高水分利用效率，這是旱地小麥生產(chǎn)迫切需要解決的問題，而選育抗旱節(jié)水、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)品種是抵御干旱、保障糧食安全的重要途徑。目前針對隴東旱地育成品種的抗旱性進行鑒定還相對較少，鑒于此，我們以隴東旱地近20年育成的14個冬小麥新品種（系）為試驗材料，采用旱棚鑒定法，以小區(qū)籽粒產(chǎn)量、田間性狀抗旱指數(shù)為抗旱性鑒定指標(biāo)，以探索隴東旱地特有氣候條件下育成的小麥品種的抗旱性，為今后的冬小麥抗旱育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為隴東地區(qū)近20年育成的14個旱地冬小麥品種（系），分別為隴育1號、隴育4號、隴育5號、隴育7號、隴育8號、隴育10號、隴育12號、隴育14號、隴鑒110、隴鑒108、隴鑒0071、隴鑒387、隴鑒385、寧麥5號，以抗旱級別3級的西峰20號為對照（表1）。

1.2 試驗方法

試驗共設(shè)2個處理，分別為干旱棚內(nèi)全生育期水分脅迫和干旱棚外水分非脅迫處理。棚內(nèi)試驗設(shè)在隴東學(xué)院生農(nóng)科技園2號大棚，大棚外試驗設(shè)在隴東學(xué)院試驗農(nóng)場。分別于2020、2021、2022年9月下旬播種，2021、2022、2023年6月中下旬收獲。試驗隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積3.2 m2（2.0 m×1.6 m），6行區(qū)。棚內(nèi)試驗于小麥播種后進行全生育期干旱處理；棚外試驗生育期以自然降水為主，越冬期、拔節(jié)期、孕穗期進行補充灌溉，保持0～50 cm的土層田間持水量為75%～80%。

1.3 測定方法

小麥灌漿中后期，每小區(qū)隨機選取5株測定株高、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)。成熟后，每小區(qū)隨機選取10株脫粒后測定單株籽粒產(chǎn)量和千粒重。單株籽粒產(chǎn)量為10株的平均值，千粒重（含水量約 13%以下）測定時每小區(qū)隨機數(shù)取500 粒分別稱重，重復(fù)2次，以2次之和作為千粒重；如2次稱重相差超過0.5 g，則再稱第3次，以相近的2次稱重之和作為千粒重。按小區(qū)單收計產(chǎn)。

1.4 抗旱指數(shù)計算方法及等級劃分

根據(jù)小麥抗旱性評價技術(shù)規(guī)范（GB /T 21127 —2007）提供的抗旱指數(shù)計算公式進行抗旱指數(shù)計算及抗旱級別判定［21 ］。

DI=（GYS.T2÷GYS.W）×（GYCK.W÷GYCK.T2）

式中，DI為抗旱指數(shù)；GYS.T為待測品種棚內(nèi)籽粒產(chǎn)量；GYS.W為待測品種棚外籽粒產(chǎn)量；GYCK.W為對照品種棚外籽粒產(chǎn)量；GYCK.T為對照品種棚內(nèi)籽粒產(chǎn)量。

根據(jù)抗旱指數(shù)把抗旱級別劃分為 5 級（表2）。

2 結(jié)果與分析

2.1 抗旱指數(shù)和抗旱級別

由表3可知，在14個參試品種（系）中，隴鑒387、隴育7號的抗旱指數(shù)分別為0.895、0.896，抗旱級別是4級，抗旱較弱；隴育1號、隴育8號、隴育5號、隴育10號、隴育12號、隴育14號、隴鑒110、隴鑒108、隴鑒0071、隴鑒385等10個品種（系）的抗旱指數(shù)在0.900～1.099范圍內(nèi)，抗旱級別為3級，為中等抗旱品種；隴育4號、寧麥5號的抗旱指數(shù)分別為1.124、1.146，抗旱級別是2級，為較強抗旱品種。

2.2 干旱脅迫下供試材料的性狀表現(xiàn)及其抗旱性

由表3、表4可知，隴育1號抗旱指數(shù)1.094，抗旱級別3級，抗旱性中等，在干旱脅迫下有效穗數(shù)相對減小。隴育4號抗旱指數(shù)1.124，抗旱級別2級，是抗旱性較強的旱地品種，在干旱脅迫下千粒重和穗粒數(shù)變化小。隴育5號抗旱指數(shù)1.091，抗旱級別3級，抗旱性中等，在干旱脅迫下千粒重有所下降。隴育7號抗旱指數(shù)0.896，抗旱級別4級，是抗旱性較差的旱地品種，在干旱脅迫下，千粒重有所下降，穗粒數(shù)、成穗數(shù)減幅較大。隴育8號抗旱指數(shù)0.937，抗旱級別3級，抗旱性中等，在干旱脅迫下千粒重和穗粒數(shù)穩(wěn)定。隴育10號抗旱指數(shù)1.087，抗旱級別3級，抗旱性中等，在干旱脅迫下有效穗數(shù)較穩(wěn)定，株高和穗粒數(shù)變化較大。隴育12號抗旱指數(shù)1.038，抗旱級別3級，抗旱性中等，在干旱脅迫下有效穗數(shù)較穩(wěn)定，穗粒數(shù)變化較大。隴育14號抗旱指數(shù)0.916，抗旱級別3級，抗旱性中等，在干旱脅迫下穗粒數(shù)變化較大。隴鑒110抗旱指數(shù)1.031，抗旱級別3級，抗旱性中等，在干旱脅迫下有效穗數(shù)較穩(wěn)定，穗粒數(shù)變化較大。隴鑒108抗旱指數(shù)0.928，抗旱級別3級，抗旱性中等，在干旱脅迫下千粒重穩(wěn)定，有效穗變化較大。隴鑒0071抗旱指數(shù)0.934，抗旱級別3級，抗旱性中等，在干旱脅迫下有效穗數(shù)數(shù)變化大。隴鑒387抗旱指數(shù)0.895，抗旱級別4級，抗旱性較差，在干旱脅迫下，千粒重較穩(wěn)定，穗粒數(shù)有所減少、成穗數(shù)減幅較大。寧麥5號抗旱指數(shù)1.146，抗旱級別2級，抗旱性較強，在干旱脅迫下千粒重、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)無明顯變化，抗旱系數(shù)較高，熟相好。隴鑒385抗旱指數(shù)1.019，抗旱級別3級，抗旱性中等，在干旱脅迫下穗粒數(shù)變化較大。

2.3 總體評價

在參試的14個冬小麥品種（系）中，抗旱級別均在2、3級，即抗旱性在中等以上的品種（系）有12個，占參試品種（系）的85.7%；與抗旱對照品種西峰20號抗旱性一致的品種（系）有10個；抗旱性超過對照的品種（系）有2個。其中抗性級別為2級的隴育4號和寧麥5號，在干旱脅迫下穗粒數(shù)、千粒重?zé)o明顯變化；抗性級別為4級的隴育7號和隴鑒387，占參試品種（系）的14.3%，在干旱脅迫下有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重減幅較大；其余10個抗性級別為3級的品種（系），在干旱脅迫下，90%有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重中只有1項發(fā)生變化，沒有2項變化的疊加。

3 討論與結(jié)論

參試品種育種環(huán)境為隴東旱地雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，生育期降水無保證，激發(fā)了品種抵御不良條件的能力，這為抗旱育種提供了有利的環(huán)境條件，說明品種抗旱性是遺傳因素與環(huán)境的綜合體現(xiàn)，抗旱品種的選育離不開干旱環(huán)境［23 - 24 ］。本研究中，抗旱性2級的2個品種的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、粒重等3個產(chǎn)量因素減幅均小；抗旱級別為3級的10個品種（系）在干旱條件下，其產(chǎn)量性狀三要素有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重中只有1項發(fā)生變化，沒有2項疊加的變化。抗旱性4級的2品種產(chǎn)量形成3因素有2個或3個減幅均大。任何一個品種都不可能完美，在育種實踐中產(chǎn)量因素只要有其中2個因素變幅較小就可以保證穩(wěn)產(chǎn)性。

對籽粒產(chǎn)量的抗旱指數(shù)統(tǒng)計的結(jié)果顯示，抗旱指數(shù)為1.100～1.299，抗旱級別為2級品種（系）有2個，抗旱指數(shù)分別為1.124、1.146；抗旱指數(shù)在0.916～1.094范圍，抗旱級別為3級品種的品種有10個； 抗旱指數(shù)為0.700～0.899，抗旱級別為4級品種有2個，抗旱指數(shù)分別為0.895、0.896。旱地品種的抗旱性級別在2～3級的占參試品種的85.7%，抗旱性4級的占參試品種的14.3%，這與張園等［1 ］的研究相一致。與國家年度抗旱鑒定北部冬麥區(qū)旱地組多年試驗以產(chǎn)量、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、株高的抗旱指數(shù)為指標(biāo)的抗旱鑒定結(jié)果相比，結(jié)果高出52.7%［15 - 24 ］，說明作物的抗逆育種與育種地的氣候條件有直接的關(guān)系。

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