山西地方耐旱水稻品种资源的筛选

王国鹏，元香梅，梅 青，王广元

（山西农业大学农学院，山西太原030031）

由于气候变暖和降水时空分布不均，干旱已成为限制我国农业发展的重要因素[1]。山西省地处黄土高原，少雨缺水，干旱一直是限制山西省农业发展的关键因素。但近年来，在新形势下，山西省逐渐总结并走出了一条特色节水的旱作农业道路[2-4]。水稻是耗水量最大的作物之一[5]，但不同品种其耐旱性也存在一定的差异[6]。耐旱性水稻品种的应用可以降低干旱对其产量的影响[7-9]，对发展山西旱地水稻产业也具有重要的意义。

地方品种是现代育种的重要种质资源，经过长期选择其更加适应当地的生态环境，并且具有遗传多样性高和抗逆基因多的优点[10-11]，充分挖掘、保护和利用地方品种可以促进山西水稻种植和育种的发展。目前，对于山西地方耐旱水稻品种资源筛选的研究报道虽然还较少，但我国广大的科研工作者对北方水稻耐旱性的研究，已经取得了一定的进展。彭朝才等[12]采用PEG 模拟干旱胁迫对不同水稻品种的耐旱性进行分析，结果表明，10 个杂交稻品种和10 个恢复系品种的耐旱性均存在差异；于艳敏等[13]比较了24 个黑龙江省主栽粳稻品种的苗期耐旱性，筛选出5 个苗期耐旱性较好的品种；房振兵等[14]对国内外20 份耐旱水稻苗期和穗期的耐旱性分别进行了评价。这些研究成果对筛选山西耐旱水稻品种资源均具有十分重要的参考意义。此外，有研究表明，叶片的卷曲程度、持绿性是评价水稻耐旱性的重要指标，同时，水稻的根系形态与土壤中的水分含量密切相关[15]，并且会影响作物的产量。因此，叶片长势和根系形态可以作为筛选耐旱水稻品种的重要指标。

本研究拟通过比较旱直播和水直播2 种栽培管理模式处理下不同水稻品种植株的生长动态、存活情况以及产量性状，筛选出适宜山西种植的地方耐旱水稻品种资源。

1 材料和方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试材料 共21 个山西地方水稻品种，其编号为 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、单倍体 4 号。

1.1.2 仪器与工具 JT-T 快速土壤水分测定仪、钢卷尺、电子显示游标卡尺、千分之一天平。

1.2 试验方法

试验于2018—2019 年在山西省农业科学院作物研究所晋祠基地的温室内进行。人工构建4 个水平隔离的水泥池，池深120 cm，池底垫煤渣30 cm，然后垫上90 cm 的农场黏壤土，分为2 个旱池、2 个水池（池长26 m、宽10 m）。播种前种子浸水3 d，使其吸饱水分。旱池采用旱直播（记为旱作）：旱作的土壤含水量60%左右时开沟播种；水池采用水直播（记为水作）：整地耙平，排水后即开沟播种。旱作和水作均分别在返青分蘖期、拔节孕穗期、抽穗结实期进行灌溉。旱作的土壤持水量保持在50%～60%；水作的土壤，生长初期保持湿度70%～80%，后期进行湿润灌溉并建立水层。

1.3 测定项目及方法

在水稻全生育期内，调查并记录植株的长势和叶片枯萎、枯死的现象；于成熟期测定剑叶长度和株高，并进行室内考种和小区产量测定，初步筛选出耐旱品种资源，并总结出耐旱品种的各项特征特性。

2019 年，对初步筛选出的耐旱水稻品种，采用单因素随机区组设计方法，比较其在水直播、旱直播2 种种植方式下根系生长情况的不同，初步分析耐旱水稻的根部特性。每种种植方式均为3 个小区（2.0 m×1.2 m）、3 个重复。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种水稻农艺性状的比较分析

在旱直播与水直播2 种栽培管理方式下，不同品种水稻生长发育过程的田间观察结果表明，旱直播的植株高度受土壤水分的限制，生长十分缓慢，株高明显低于水直播。水直播的植株初期生长速度缓慢，但开始灌水后，植株生长速度增快，呈现前慢后快的总趋势。

通过对部分农艺性状的测定和考种分析，结果表明，不同的栽培方式，植株的剑叶长度差异显著，不同品种，旱直播比水直播处理剑叶长度减小5%～57%；2 种栽培方式下，均表现为总穗数较多，穗小粒少，但结实率与千粒质量因直播方式的不同而有所差异。旱直播处理由于整个生育期在旱地生长，尤其在中、后期因土壤水分不足的限制，千粒质量均低于水直播处理，降幅为2.51%～43.37%；有17 个品种的小区产量及结实率也均低于水直播处理，其中，小区产量降低3.95%～82.30%，结实率降低25%～49%（表1）。

通过对不同品种水稻的叶片枯死率和植株存活率的测定，结果表明，在不同栽培条件下其结果表现不同，旱直播的叶片枯死率为52.2%，水直播为21.6%；旱直播的植株存活率为54%，水直播为69%。

综上所述，比较筛选出耐旱品种5 个，编号分别为 82-10-1、82-18、82-40、82-39-3-1 和单倍体4 号。这5 个耐旱品种的共同特点是：整个生育期表现为耐旱、植株长势较好、叶形较完整、叶色持绿性强，中午叶片卷曲极不明显，植株较高，穗多、穗大，结实率高（82%～85%），产量较高。

2.2 不同栽培方式对耐旱水稻根系生长情况的影响

在耐旱水稻品种筛选试验的基础上，以5 个耐旱水稻品种为试验材料，分析比较了不同栽培方式对其根系的影响。结果表明，水直播处理的植株根系只分布在土壤0～10 cm 的表层，且横向扩展，呈扁椭圆形。旱直播因播种较深，苗期干旱时间长，生根少，根系多向纵向伸展，待至分蘖初期，生根旺盛，且多分布在土壤肥沃的浅层，从而形成了前期生根过旺，而中、后期生根较少的现象，造成了旱直播处理水稻植株容易倒伏的结果。挖出根系（稻根）进一步观察可见，旱直播处理的植株不定根较短，多分布于土壤浅层，萌发出的侧根和根毛较多，较水直播处理的植株根系发达，吸水力强，具有旱作作物须根多的特征；水直播播种浅，不定根向四周生长，根系平铺在土壤浅层，造成水直播处理的植株易倒伏的结果。

表1 不同水稻品种农艺性状的分析比较

3 结论与讨论

干旱对作物叶片形态会产生一定的影响，严重时还会导致叶片卷曲和枯萎[16]。21 个供试品种中有15 个品种的剑叶长度在干旱条件下均不同程度地减小，这与前人研究的干旱条件下水稻叶面积会减小的结果相类似[17-18]，而 82-40、82-39-3-1 这 2 个品种旱作条件下的剑叶长度较水作表现为增长，可能与这2 个品种的耐旱能力较强有关。虞来根等[19]研究表明，干旱条件下水稻的株高、结实率和产量均降低，本试验研究结果基本呈现相同的规律，只有82-3-1 和82-19 表现出了旱作产量更高的情况，这可能与品种特性有关，有待后续进一步研究。此外，水稻根系在水分、养分的吸收和转运中起着重要的作用，根长、根体积和根系结构与水稻的耐旱性和产量密切相关[20]。本研究发现，耐旱水稻品种根系发达，且在旱作直播条件下可产生更多更长的不定根，这与UGA 等[21]对水稻根系结构的研究结果一致。生产上可以利用耐旱水稻根系的这一特点，通过旱育秧移栽和间歇式灌溉促进根系纵深发展，从而达到耐旱、抗倒、增产的目的。

综上所述，本研究通过旱直播和水直播2 种种植方式，比较了21 个山西地方水稻品种的生长状态和成熟期的产量性状，筛选出了5 个耐旱水稻品种，同时，比较分析了耐旱水稻根系在不同栽培方式下根系结构的差异。研究结果对水稻旱作栽培具有一定的参考价值。