不同降水年型旱地小麥主要性狀變化規(guī)律分析

張養(yǎng)利，聶 聳，郝雙奎，李 倩，王衛(wèi)紅

(1.渭南市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，陜西 渭南 715501；2.合陽(yáng)縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西 合陽(yáng) 715399)

小麥?zhǔn)俏覈?guó)三大糧食作物之一，對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展及滿足人口增長(zhǎng)對(duì)糧食需求發(fā)揮著舉足輕重的作用。我國(guó)水資源比較匱乏，西北干旱半干旱地區(qū)耕地面積1 300萬(wàn)hm2，約占全國(guó)耕地總面積的1/3。近年來(lái)，土壤干旱已成為限制我國(guó)干旱地區(qū)小麥生產(chǎn)的重要因素，因此選育高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、抗旱節(jié)水和抗病的小麥新品種，以及進(jìn)行小麥抗旱性和旱地栽培技術(shù)研究成為目前旱地小麥新品種選育研究的重要方向[1]。

在干旱脅迫條件下，小麥單位面積產(chǎn)量及其相關(guān)的農(nóng)藝性狀，如株高、千粒重和容重等均有所下降[2～3]。農(nóng)業(yè)科學(xué)家為了解決干旱脅迫對(duì)小麥生產(chǎn)的影響，從栽培與耕作方面做了大量研究，如旱地麥田休閑期覆蓋滲水地膜結(jié)合生育期膜際條播能顯著提高小麥穗數(shù)、產(chǎn)量及水分利用率[4～5]，優(yōu)化施氮結(jié)合壟覆溝播是黃土高原渭北旱地小麥增產(chǎn)增效的栽培模式[6]，不同降水年型對(duì)旱地小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素具有顯著影響，豐水年型的旱地小麥產(chǎn)量與平水年型和枯水年型相比較有明顯提高[7]，旱地小麥深施磷肥能顯著提高氮肥利用效率[8]。上述研究主要是通過(guò)栽培措施與耕作條件影響土壤水分從而影響旱地小麥產(chǎn)量，而對(duì)目前旱地小麥育種發(fā)展趨勢(shì)研究較少，旱地小麥整體的產(chǎn)量潛力、抗旱性能等仍有待進(jìn)一步深入探索。研究利用黃淮旱地和陜西省旱地小麥區(qū)試結(jié)果，依據(jù)不同降水年型分析參試小麥主要農(nóng)藝性狀的差異，了解目前旱地小麥育成新品種(系)主要性狀的整體發(fā)展規(guī)律，以期為旱地小麥新品種選育目標(biāo)的確立提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料共236份，來(lái)自渭南市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所孫鎮(zhèn)試驗(yàn)站2014-2017年黃淮旱薄地小麥區(qū)試、黃淮旱地小麥品比、陜西省旱地小麥區(qū)試的旱地小麥新品種(系)，對(duì)照品種為晉麥47。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)于2014-2017年在渭南市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所孫鎮(zhèn)試驗(yàn)站進(jìn)行，試驗(yàn)采取完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，重復(fù)3次。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)為10行，行距為25 cm，行長(zhǎng)為6 m，小區(qū)面積為13.5 m2。播種量0.014 kg·m-2，通過(guò)各參試旱地小麥品種(系)千粒重進(jìn)行調(diào)整。在種植前通過(guò)測(cè)試土壤養(yǎng)分含量調(diào)整施肥量，施肥量為尿素225 kg·hm-2，鉀肥75 kg·hm-2，磷肥12 000 kg·hm-2，均作為底肥在整地時(shí)施入。生長(zhǎng)期管理措施同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)。

1.3 農(nóng)藝性狀測(cè)定

田間調(diào)查抽穗期、全生育期、667 m2穗數(shù)、穗粒數(shù)和株高。抽穗期為小區(qū)內(nèi)50%植株完成抽穗的日期。全生育期是指小麥播種到落黃成熟的天數(shù)。667 m2穗數(shù)在成熟前調(diào)查，每小區(qū)選擇有代表性樣段3行，行長(zhǎng)1 m，統(tǒng)計(jì)所有穗數(shù)，折算成667 m2穗數(shù)。穗粒數(shù)是小麥?zhǔn)斋@前在每個(gè)小區(qū)除邊行外隨機(jī)選取20株，數(shù)清所有穂數(shù)全部脫粒，統(tǒng)計(jì)總粒數(shù)求得平均每穂粒數(shù)。株高是在植株成熟期時(shí)，測(cè)量植株從土壤表面到麥穗頂端(不包括穗芒)的距離。

小麥成熟期每小區(qū)單獨(dú)收獲，曬干后稱重，然后換算成單位面積產(chǎn)量。

室內(nèi)考種，測(cè)定千粒重和容重。

1.4 降水年型劃分

試驗(yàn)地近30年的年平均降雨量為520.1 mm，降雨量=休閑期降雨量+生育期降雨量(6-9月為休閑期、10月至次年5月為生育期)。參照高艷梅等[5]的降水年型劃分標(biāo)準(zhǔn)，將2013-2014年、2015-2016年劃分為干旱年、2014-2015年為平水年、2016-2017年為豐水年，其中2016年休閑期灌水1 050 m3·hm-2，折合降雨量105 mm)(表1)。

表1 2014-2017年度降雨量 (mm)

2 結(jié)果與分析

2.1 參試小麥品種在各年型的整體表現(xiàn)

2014-2017年參試小麥品種的主要農(nóng)藝性狀結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可以看出，整體來(lái)說(shuō)，參試小麥品種產(chǎn)量、株高、667 m2穗數(shù)和容重在豐水年(2017年)最高，平水年(2015年)次之，干旱年(2014年、2016年)較低；全生育期和穗粒數(shù)在平水年(2015年)最高，在豐水年(2017年)和干旱年(2014年、2016年)有所降低，而抽穗期和千粒重的變化無(wú)明顯規(guī)律性。

表2 2014-2017年參試小麥品種的主要農(nóng)藝性狀

2.2 不同類型小麥品種在各降水年型下農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)

不同類型對(duì)照品種、增產(chǎn)品種、參試品種農(nóng)藝性狀變異系數(shù)的變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1。由圖1可以看出：對(duì)照品種、增產(chǎn)品種、參試品種同一性狀在不同降水年型變化趨勢(shì)幾乎一致，不同性狀在不同降水年型影響的程度差異較大。各性狀變異系數(shù)隨降水年型由大到小依次為：產(chǎn)量>667 m2穗數(shù)>株高>穗粒數(shù)>抽穗期>全生育期>千粒重>容重。其中產(chǎn)量、667 m2穗數(shù)、株高、穗粒數(shù)影響較大，變異系數(shù)在0.16～0.30，抽穗期、全生育期、千粒重和容重受不同降水年型影響較小。說(shuō)明在渭北旱塬降水對(duì)小麥產(chǎn)量的影響較大，因而選育和種植水分不敏感性小麥品種，有利于提高小麥產(chǎn)量。

圖1 不同類型對(duì)照品種、增產(chǎn)品種、參試品種農(nóng)藝性狀變異系數(shù)的變化趨勢(shì)

2.3 不同降水年型參試小麥品種相關(guān)農(nóng)藝性狀分析

2.3.1 參試小麥品種 不同降水年型參試小麥品種農(nóng)藝性狀與對(duì)照的差異結(jié)果見(jiàn)表3。從表3可以看出，在干旱年、平水年、豐水年，參試小麥品種生育期較對(duì)照(晉麥47)分別增加1，2.8和1 d，株高較對(duì)照分別降低4.2，9.5和5.5 cm，參試小麥品種在干旱年和平水年產(chǎn)量較對(duì)照低139和73 kg·hm-2，在豐水年產(chǎn)量較對(duì)照高104 kg·hm-2。表明參試小麥品種生育期普遍延長(zhǎng)，豐產(chǎn)潛力提高，而株高有明顯降低趨勢(shì)，抗旱性減弱，穩(wěn)產(chǎn)性降低；對(duì)照品種較強(qiáng)的抗旱性使其在干旱年和平水年仍有穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，但生產(chǎn)潛力較低。

表3 不同降水年型參試小麥品種農(nóng)藝性狀與對(duì)照的差異

2.3.2 增產(chǎn)品種 由表3可以看出：增產(chǎn)小麥品種抽穗期在干旱年較對(duì)照提早，在平水年和豐水年較對(duì)照推遲；在干旱年、平水年、豐水年，增產(chǎn)小麥品種生育期普遍推遲，較對(duì)照分別增加4.7，2.8和0.9 d。增產(chǎn)小麥品種株高在干旱年較對(duì)照和參試品種高，在平水年和豐水年均較對(duì)照和參試品種低，表現(xiàn)出較好的株高剛性度。增產(chǎn)小麥品種產(chǎn)量較對(duì)照和參試品種明顯增加，增產(chǎn)小麥品種穗粒數(shù)和千粒重較對(duì)照和參試品種也明顯增加。產(chǎn)量三因素中，增產(chǎn)小麥品種667 m2穗數(shù)和穗粒數(shù)較對(duì)照變異系數(shù)大，其中667 m2穗數(shù)變化更具不確定性，而穗粒數(shù)的穩(wěn)定提高對(duì)產(chǎn)量的穩(wěn)定提高貢獻(xiàn)較大。千粒重隨年型變化較小，在40～43 g。增產(chǎn)品種旱年有一定生物學(xué)產(chǎn)量和較高經(jīng)濟(jì)系數(shù)，達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)目的；豐水年的株高相對(duì)較低，因而提高了旱地小麥品種的豐產(chǎn)潛力，減少倒伏的風(fēng)險(xiǎn)。

3 討 論

在不同氣候年型下旱地小麥品種產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀變幅大，小麥生育期內(nèi)有多個(gè)氣象因子與旱地小麥產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀呈顯著、極顯著相關(guān)[9]。筆者研究結(jié)果表明：在不同降水年型旱地小麥品種不同性狀的變幅存在較大差異，各性狀變異系數(shù)隨降水年型由大到小依次為產(chǎn)量>667 m2穗數(shù)>株高>穗粒數(shù)>抽穗期>全生育期>千粒重>容重，其中產(chǎn)量、667 m2穗數(shù)、株高、穗粒數(shù)影響較大。因此，在旱地小麥選育過(guò)程中，建議結(jié)合區(qū)域農(nóng)業(yè)氣象因子變化特點(diǎn)進(jìn)行有目標(biāo)的選擇，從而提高小麥新品種選育成功的幾率。

在干旱條件下，干旱程度越重，作物株高降低越明顯[10]。一般認(rèn)為理想的抗旱小麥品種株高要求，干旱條件下株高降低不明顯，而在水分充裕時(shí)株高增加不顯著[11]。筆者研究結(jié)果表明，增產(chǎn)小麥品種株高在干旱年較對(duì)照和參試品種高，在平水年和豐水年均較對(duì)照和參試品種低，但變異幅度不是很大，表現(xiàn)出較好的株高剛性度。行翠平等[12]認(rèn)為，在不同的環(huán)境條件下，小麥品種的株高具有一定的彈性和穩(wěn)定性，才能發(fā)揮這類小麥品種的超高產(chǎn)潛力。這與筆者研究增產(chǎn)小麥品種不同年型株高變化特性一致。因此對(duì)小麥株高的選擇只能在一定的限度內(nèi)進(jìn)行，植株過(guò)矮或者過(guò)高對(duì)提高收獲指數(shù)不利[13]。衛(wèi)云宗等[14～15]認(rèn)為,在旱作條件下，相對(duì)較高的植株有利于產(chǎn)量因素的穩(wěn)定，但其單穗重較低，表示其生產(chǎn)潛力低。楊學(xué)舉等[16]認(rèn)為，從早衰和倒伏兩方面考慮，株高80 cm左右最為合適，可作為旱地小麥育種株高選擇的指標(biāo)。

小麥產(chǎn)量的增加主要是穗部生物量分配的增加，且增加幅度要大于地上生物量的增加幅度，因此收獲指數(shù)也呈增加趨勢(shì)。劉新月等[17]認(rèn)為，要提高小麥產(chǎn)量是在保證單位面積穗數(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加穗粒數(shù)和提高千粒重來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此在不同降水年型穩(wěn)定穗數(shù)，增加穗粒數(shù)和千粒重是旱地小麥產(chǎn)量穩(wěn)定提高的保障。筆者研究結(jié)果表明，增產(chǎn)小麥品種穗粒數(shù)和千粒重較對(duì)照和參試品種明顯增加，且穗粒數(shù)的穩(wěn)定提高對(duì)產(chǎn)量的穩(wěn)定提高貢獻(xiàn)較大，千粒重隨年型變化較小，在40～43 g。

研究結(jié)果表明，旱地小麥品種同一性狀在不同降水年型變化趨勢(shì)一致，但不同降水年型對(duì)不同性狀影響有不同程度的差異，其中產(chǎn)量、667 m2穗數(shù)、株高和穗粒數(shù)影響較大，說(shuō)明這些性狀在不同降水年型應(yīng)有不同標(biāo)準(zhǔn)，以便準(zhǔn)確選擇后代材料。如適度降低小麥株高，選擇株高剛性度好的品種，以增強(qiáng)旱地小麥抗倒伏能力，保持667 m2穗數(shù)穩(wěn)定增加；延長(zhǎng)灌漿期，提高灌漿速率，保證千粒重和籽粒飽滿度；減少無(wú)效小花和小穗，增加穗粒數(shù)，并注重優(yōu)質(zhì)旱地小麥品種選育是今后旱地小麥育種方向。