北疆地区不同冬小麦品种耐旱性研究

阿布都瓦斯提·买买提，雷钧杰，张永强

1.喀什地区农业技术推广中心，新疆喀什 844000 2.新疆农业科学院粮食作物研究所，乌鲁木齐 830091

随着恶劣天气频繁发生，干旱成为影响作物生长发育和产量形成的主要自然灾害之一，据统计我国平均每2～3 年就会发生一次严重旱灾[1]。新疆位于中国的西北内陆，属于温带大陆性气候，全年干旱少雨，新疆在同纬度地区属于降水最少的区域[2]。新疆农业用水约占总用水量的95%，远远高于全国平均水平68%以上，农业用水比重过大，用水效益较低，使水资源短缺问题更为突出[3]。近年来，由于工业化和城镇化建设的提速，造成了新疆的水资源结构性发生了很大的变化，其中农业用水进一步减少[4]。因而新疆水资源短缺成为制约新疆农业种植的关键因素，培育和选择高产的抗旱品种是节约水资源、保障粮食安全的主要途径。

小麦作为世界性的粮食作物，全球有近四分之一的人口以小麦为主要食物，其种植面积约2亿hm2[5]。新疆农业生产中小麦占有举足轻重的位置。目前，新疆地区小麦的总产量占整个新疆地区粮食总产量的40%以上，播种面积占全疆的50%以上[6]。新疆水资源整体缺乏，水资源已成为限制新疆小麦种植的关键因素，因此新疆小麦的抗旱性研究有着十分重要的意义。目前小麦的抗旱性鉴定研究主要是从三个方面，分别是小麦的种子萌发、苗期和田间产量指标的抗旱性研究[7～10]。而小麦对干旱胁迫的最直观反应就是地上生物量的变化[11]，随着市场经济的发展，市场上出现了很多不同品种的冬小麦，为了解北疆地区种植的主栽冬小麦品种的抗旱性，本研究以北疆地区7 个冬小麦品种为材料，采用双因素裂区试验设计，研究了不同冬小麦品种对叶片SPAD 值和产量的影响，以期为新疆北疆地区选择小麦抗旱节水栽培品种提供依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

本试验采用的材料均为北疆冬小麦主要栽培品种，分别是：新冬 17 号、新冬 18 号、新冬 22 号、新冬33号、新冬41号、新冬48号、石冬8号。

1.2 试验设计

在大田滴灌条件下，采用双因素裂区试验设计，主区设水区和旱区两个因素，副区设置7个冬小麦品种，分别为：新冬17号、新冬18号、新冬22号、新冬 33 号、新冬 41 号、新冬 48 号、石冬 8 号。采用大区试验，水区和旱区之间预留1.5 m 隔离带，以防水分横向渗漏。每处理小区面积60 m2（4 m×15 m），各处理均于2016年10月20日采用人工播种，行距20 cm。滴灌带采用1 管4 行（带间距60 cm）的铺设方式。播前结合整地深施磷酸二铵300 kg/hm2、尿素58.5 kg/hm2作为基肥，在冬小麦拔节期、孕穗期分别追施尿素228.75 kg/hm2、76.2 kg/hm2。水区和旱区灌水方式如表1。

表1 不同处理滴灌量及滴灌时期（m3/hm2）

1.3 测定项目与方法

定点调查各处理冬小麦基本苗、冬前总茎数、返青总茎数、起身期总茎数（春季最大总茎数）、收获穗数。

1.3.1 叶绿素含量测定

在孕穗期、抽穗期、灌浆前期、灌浆后期，用手持持便携式SPDA-502 型叶绿素仪（日本Minolta Camem 公司）测定。每处理测定5 株，拔节期测定倒2 叶，孕穗期测定旗叶，每片叶选取上、中、下测定3个值计平均数。

1.3.2 产量及产量结构

成熟期从各小区选取4 m2（2 m×2 m）样点，单独人工收割，脱粒后风干称重，并折算产量，籽粒含水量为13%。另从每小区取1 m 双行样段，调查有效穗数、穗粒数和千粒重。

1.4 数据分析

采用 Microsoft Excel2010 作图，用 DPS7.05 软件统计分析数据。

2 结果与分析

2.1 不同处理对冬小麦叶片SPAD值变化的影响

由图2可知，在水区、旱区各品种冬小麦叶片SPAD值变化规律基本一致，均随生育进程的推进呈“先增后降”的变化规律，且各品种均在灌浆前期达到最大，其中水区最大值为60.59（新冬41），分别较同等条件下石冬8 号、新冬18 号、新冬17号、新冬 22 号、新冬 33 号、新冬 41 号提高了1.73% 、10.65% 、12.75% 、14.72% 、15.19% 和9.09%，经方差分析得出，其与石冬8 号差异不显著，与新冬41 号差异达显著水平（P＜0.05），与其他各品种差异达极显著水平（P＜0.01）；在旱区最大值仍出现在新冬41，最大为58.51，分别较同等条件下石冬8 号、新冬18 号、新冬17 号、新冬22号、新冬33 号、新冬41 号提高了0.24%、7.65%、14.27%、16.62%、0.73%和9.69%，经方差分析得出，其与石冬8号、新冬33号差异不大，与新冬18号、新冬41 号差异达显著水平（P＜0.05），与其新冬17 号、新冬22 号差异达极显著水平（P＜0.01）。进一步分析可知，在两种水分条件下，新冬41号、新冬33号、石冬8号的SPAD值在整个测量期内均明显高于其他各品种；水区各品种SPAD值均高于旱区相应品种。

图1 不同处理冬小麦叶片SPAD值的动态变化

2.2 不同处理对冬小麦产量及产量构成因素的影响

由表3 可知，水区各品种的有效穗数、穗粒数、千粒重、产量及地上部分生物量均高于相应的旱区品种。水区和旱区的各品种间有效穗数均以新冬22 号的最大，分别为671.59 万穗/hm2（水区）和646.57 万穗/hm2（旱区），其中水区各品种有效穗数差异为：新冬22 号＞新冬18 号＞新冬17 号＞新冬48号＞新冬41号＞新冬33号＞石冬8号；旱区则为：新冬22 号＞新冬18 号＞新冬41 号＞新冬48 号＞新冬17 号＞新冬33 号＞石冬8 号。水区各品种穗粒数明显高于相应旱区各品种，水区最高为44.13 粒（新冬17 号），最低为27.49 粒（新冬22号）；而旱区最高为42.16粒（新冬17号），较水区同一品种降低了4.46%，最低为22.61 粒（新冬22号），较水区同一品种降低了17.75%。各品种千粒重，水区在42.89～55.73 g 之间变动，旱区在35.26～49.63 g 之间变动。籽粒产量水区最高为8 757.81 kg/hm2（新冬41 号），分别较石冬8号、新冬 17 号、新冬 18 号、新冬 22 号、新冬 33 号、新冬48 号分别提高了26.52%、2.09%、1.36%、10.77%、3.16%和10.66%；旱区籽粒产量最高为7 234.38 kg/hm2（新冬33号），分别较石冬8号、新冬17 号、新冬 18 号、新冬 22 号、新冬 41 号、新冬 48号分别提高了67.15%、19.18%、13.62%、40.30%、10.77%和9.54%。水区各品种的生物总量及收获指数均明显高于旱区相应品种，其中生物量降低幅度3.78%～26.90%，收获指数降低幅度为4.51%～20.42%。

表2 不同处理对冬小麦产量、产量构成因素及收获指数的影响

3 讨论

叶绿素含量的多少可以反映出干旱胁迫对作物光合作用的影响程度，史晓霞等研究结果表明：随着干旱胁迫程度的增加，叶绿素含量呈先增加后降低的趋势，强抗旱性品种的叶绿素含量要高于弱抗旱性品种[14]。本次试验研究结果符合以上规律，整个试验小区的SPAD 值呈先增加后降低的趋势，水区各品种SPAD 值基本均高于旱区相应品种，在两种水分条件下，新冬41 号、新冬33号、石冬8号的SPAD值在整个测量期内均明显高于其他各品种。

对粮食作物来说，其抗旱与否最终体现在籽粒产量方面，因此产量是作物抗旱性最终最切合生产实际的鉴定指标。小麦的穗不仅是籽粒产量的直接供应器官，而且穗部性状也与抗旱性存在密切关系。许海霞等研究认为，干旱胁迫对单株穗数、穗长、有效小穗数、总小穗数、穗粒数等农艺性状影响较大[17]。姚维传等研究指出，干旱胁迫和非胁迫相比较，所有品种在干旱胁迫下都表现有效穗数降低，穗粒数减少，千粒重下降[18]。这些与本研究结果基本一致：水区各品种的有效穗数、穗粒数、千粒重、产量及地上部分生物量均高于相应的旱区品种。有效穗数在25～133 万穗/hm2之间变化，穗粒数在0.14～11.02 粒之间变化，千粒重在在1.95～6.1 g 之间变化。水区各品种的生物总量及收获指数均明显高于旱区的相应品种，其中生物量降低幅度3.78%～26.90%，收获指数降低幅度为4.51%～20.42%。本研究结果和前人相符：在小麦产量的显著增加并不是完全依靠地上生物量的增加而获得的，而是与收获指数的显著增加相关[19]。

4 结论

本试验中，旱区不同品种小麦的SPAD值明显低于水区，干旱导致各品种的有效穗数、穗粒数、千粒重、产量及地上部分生物量均明显降低，其中生物量降低幅度3.78%～26.90%，收获指数降低幅度为4.51%～20.42%；旱区中新冬33 号冬小麦的叶面积指数低于大部分品种，同时叶绿素含量、花后同化物对籽粒贡献率均高于多数品种，旱区籽粒产量最高为7234.38 kg/hm2（新冬33号），最低为新冬22号5156.25 kg/hm2。综合各指标和产量因素，本试验条件下，新冬33号的耐旱性最强。