山西中部区试小麦品种抗旱节水指标分析

温辉芹，程天灵，裴自友，李 雪，王宏兵，张立生

（山西农业大学农学院，农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室，山西太原030031）

小麦是山西省第一大口粮作物（第二大粮食作物），目前全省播种面积约56.5万hm2，其中旱地占总播种面积的2/3。山西属水资源最贫乏的省份之一，干旱缺水是山西省小麦生产的主要限制因素。由于小麦面积的下降，近年山西省小麦年均缺口约30亿kg，占全省小麦总需求的50%以上[1]。受自然降水多寡的影响，旱地小麦生产中存在着单产波动、总产不稳问题，加强培育抗旱节水品种，通过提高小麦自身的抗旱能力和水资源利用效率来增加产量，达到旱年少减产、常年增产、丰年大增产的目标，对山西省小麦生产的可持续发展、保证口粮供给具有重要意义[2-3]。

小麦区域试验是品种审定推广前的必经环节，通过客观、公正、科学地评价新育成小麦品种的丰产性、稳产性、适应性、抗逆性、品质及其利用价值，为品种审定提供科学依据。小麦旱地区域试验结果仅反映干旱条件下品种抗旱性（丰产性）的表现，不能反映品种的节水即水分高效利用效率[4-5]。小麦抗旱节水鉴定指标通常有农艺性状、产量性状、生理性状（冠层温度、叶片气体交换特性、叶片失水速率、叶绿素含量）等作为小麦抗旱节水（水分高效利用）育种的选择指标[6-8]。研究表明，通过有限灌水下对小麦进行节水丰产性的鉴定与分析，可以筛选出节水抗旱性好、水分利用率高、产量对水分胁迫反应迟钝的丰产品种[9-10]。

本研究以近年山西省中部旱地小麦区域试验品种为材料，比较品种在干旱和灌溉条件下的抗旱性和产量、水分利用效率表现，准确地鉴定新育成小麦品种的节水抗旱特性，筛选出适宜山西中部旱地种植的小麦新品种及适于山西省中部麦区的简易抗旱节水小麦表型鉴选指标，以更好地培育抗旱和水分高效利用型新品种。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料为2015—2016年度山西省中部晚熟冬麦区旱地组区域试验小麦品种，共10份（含对照品种长6878），由山西省农业科学院作物科学研究所优质小麦课题组提供。

1.2 试验设计

鉴定试验于2018—2019年度在山西省晋中市榆次区东阳镇山西省农业科学院基地进行，前茬为小麦，土壤为黏土，肥力中上等。施用底肥为羊粪60 t/hm2＋磷酸二铵600 kg/hm2。播种日期为2018年9月23日，试验分干旱（为保证安全越冬，仅浇越冬水）和灌溉（浇越冬水、拔节水和灌浆水）2个处理，每个处理均设置3次重复，随机区组排列。小区面积 12.5 m2，小区长 10 m，宽 1.25 m，6行区，使用山东莱芜华龙机械厂生产2BJM型锥盘式小麦精密播种机播种，播种量为180 kg/hm2，田间管理同常规，成熟后适时收获。

1.3 2018—2019年度气候主要特点

冬季气温同常年利于小麦分蘖和安全，但越冬期降水（雪）偏少。4月气温多起伏，但无明显冻害发生。冬小麦播种至2019年5月积温比2018年偏少，平均气候适宜度低于上年同期和近5 a平均值，造成抽穗、开花推迟；6月气温比常年同期偏高，小麦成熟期同常年。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 农艺性状和产量的测定 收获前调查株高、公顷穗数和穗粒数等主要农艺性状，成熟后全区收获测产，调查千粒质量。

1.4.2 抗旱节水指标的计算 参照文献[11-13]的方法计算抗旱节水指标。

1.4.3 叶绿素含量测定 5月20日13：00—14：00，利用SPAD-502叶绿素仪，测定供试品种的叶绿素含量，测定部位为旗叶叶片中部。每个品种测5次，取平均值[14]。

1.5 数据分析

试验采用Excel 2007和SPSS软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 小麦区试品种的抗旱节水性评价

由表1可知，在干旱条件下晋太141、长麦6197、ZM147、汾 4862、长 5553和长麦 6065 等 6 个品种的产量高于对照。在灌溉条件下，晋太141、长麦6197、ZM147、长5553和汾4862等5个品种产量高于对照。

从抗旱系数看，长麦6065、汾4862、ZM147和长麦6197抗旱系数较高，但其产量在干旱条件下的排名分别是第6、第4、第3和第2。品种的抗旱系数高，说明其抗旱性强，但抗旱系数作为筛选指标并没有反映品种的丰产性。

抗旱指数兼顾了丰产性和抗旱性，以长6878为对照品种，评价小麦的抗旱性和丰产性。长6878的抗旱指数为1，长麦6197（1.119）、晋太141（1.118）、汾 4862（1.112）、ZM147（1.111）、长麦 6065（1.101）和长5553（1.067）等6个品种的抗旱指数大于1，表明其抗旱性优于对照长6878。太1512、润麦1号和太1411等3个品种的抗旱指数均低于1，说明其抗旱性不如对照长6878。

产量-水分高效利用指数反映品种的节水抗旱特性。由表1可知，有6个品种的产量-水分高效利用指数高于对照长6878，其由高到低依次为晋太141（1.073）＞长麦 6197（1.046）＞ZM147（1.035）＞长 5553（1.021）＞汾 4862（1.014）＞长麦 6065（1.000）。按吴振录等[15]的分级标准，晋太141是具有水分高效利用特性（水高效）的小麦品种，润麦1号和太1411为水低效品种，其余品种为水中效品种。

表1 小麦品种抗旱节水指标比较

2.2 农艺性状与抗旱节水评价指标的相关分析

利用产量抗旱系数、抗旱指数和产量-水分高效利用指数与株高、穗粒数、千粒质量和公顷穗数等主要农艺性状的数据进行相关性分析，结果表明（表2），干旱条件下穗粒数与产量-水分高效利用指数呈极显著正相关，相关系数为0.739 5；与抗旱指数呈显著正相关（0.631 8），其他性状（包括干旱、灌溉）与抗旱系数、抗旱指数和产量-水分高效利用指数均不显著相关。株高与抗旱系数、抗旱指数、产量-水分高效利用指数呈负相关关系，其余性状均为正相关关系。与灌溉相比，干旱条件下的公顷穗数、穗粒数与抗旱节水指标间的相关系数相对较高，而千粒质量与抗旱节水指标间的相关系数相对低些。

表2 小麦农艺性状与抗旱节水指标间的相关性分析

2.3 叶绿素含量与抗旱节水指标相关性分析

灌溉条件下的叶绿素含量和产量正相关（表3），但相关不显著，相关系数仅0.050 2。叶绿素含量与抗旱系数、抗旱指数和产量-水分高效利用指数均呈负相关关系，相关系数分别为-0.103 4、-0.058 5和-0.006 0。

表3 叶绿素含量与抗旱节水指标间的相关性分析

2.4 产量与抗旱节水指标的相关性分析

小麦的抗旱性最终要体现在产量上，产量是一个品种最重要的综合鉴定指标。由表4可知，干旱条件下产量与灌溉产量、抗旱系数、抗旱指数和产量-水分高效利用指数间均呈极显著正相关。灌溉条件下产量与抗旱系数相关不显著（r＝0.490 1），而与抗旱指数显著正相关（r＝0.716 6），与产量-水分高效利用指数则呈极显著正相关（r＝0.926 0）。抗旱系数、抗旱指数、产量-水分高效利用指数之间呈极显著正相关。

表4 产量与抗旱节水指标间的相关性分析

3 结论与讨论

3.1 小麦品种抗旱节水特性评价

通过对品种抗旱指数和产量-水分高效利用指数的综合分析，结果表明，长麦6197、晋太141、汾4862、ZM147、长麦6065和长5553等6个品种抗旱节水性优于对照长6878，可用作抗旱节水小麦亲本材料。其中，除了长麦6065在灌溉条件下产量低于对照外，其他上述5个品种无论干旱还是灌溉条件下的产量均高于对照品种。晋太141是具有水分高效利用特性（水高效）的小麦品种，润麦1号和太1411为水低效品种，其余品种为水中效品种。晋太141、长麦6197、ZM147和长5553等4个品种已先后通过了山西省或国家农作物品种委员会审定，建议加强其配套栽培技术研究，大力推广种植。

3.2 小麦农艺性状与抗旱节水的关系

李雪等[15]研究发现，产量三要素中的公顷穗数与抗旱系数、抗旱指数间呈极显著正相关，千粒质量和抗旱指数间呈显著相关。赵红梅等[7]研究表明，干旱胁迫下小麦品种成熟期的农艺性状与抗旱指数均相关不显著。本研究通过对山西省中部旱地区域试验小麦品种在干旱和灌溉条件下的性状与抗旱节水指标间的相关分析，发现干旱条件下穗粒数与产量-水分高效利用指数呈极显著正相关，相关系数为0.739 5；与抗旱指数呈显著正相关，这可能与本试验所选材料、试验环境条件和计算方法不同有关。本研究说明，品种在旱地条件下的穗粒数的表现，可作为抗旱节水小麦种质的筛选指标。因此，在保障一定的有效穗数的基础上，提高穗粒数是今后选育小麦抗旱节水高产品种的主攻方向。

与李雪等[15]研究结论一致，本研究表明，产量和产量-水分高效利用指数间呈极显著相关，干旱、灌溉条件下的产量和抗旱指数分别呈极显著（r＝0.982 9）和显著相关（r＝0.716 6），说明水利用效率高的品种干旱和灌溉下的产量都高，因此，可利用水旱交替综合选择育种方法，结合抗旱节水指数鉴定方法，在高产品种（系）中筛选高水分利用率的品种。董建力等[16]研究表明，春小麦叶绿素含量与抗旱性密切相关。由于材料和环境等因素影响，本研究中叶绿素含量与抗旱系数、抗旱指数和产量-水分高效利用指数均呈负相关关系，研究结果与张东旭等[17]研究结论一致，叶绿素含量测定对鉴定抗旱节水性没有实际意义。