北疆地區(qū)不同冬小麥品種耐旱性研究

阿布都瓦斯提·買買提，雷鈞杰，張永強(qiáng)

1.喀什地區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，新疆喀什 844000 2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，烏魯木齊 830091

隨著惡劣天氣頻繁發(fā)生，干旱成為影響作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成的主要自然災(zāi)害之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)平均每2～3 年就會(huì)發(fā)生一次嚴(yán)重旱災(zāi)[1]。新疆位于中國(guó)的西北內(nèi)陸，屬于溫帶大陸性氣候，全年干旱少雨，新疆在同緯度地區(qū)屬于降水最少的區(qū)域[2]。新疆農(nóng)業(yè)用水約占總用水量的95%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國(guó)平均水平68%以上，農(nóng)業(yè)用水比重過(guò)大，用水效益較低，使水資源短缺問(wèn)題更為突出[3]。近年來(lái)，由于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化建設(shè)的提速，造成了新疆的水資源結(jié)構(gòu)性發(fā)生了很大的變化，其中農(nóng)業(yè)用水進(jìn)一步減少[4]。因而新疆水資源短缺成為制約新疆農(nóng)業(yè)種植的關(guān)鍵因素，培育和選擇高產(chǎn)的抗旱品種是節(jié)約水資源、保障糧食安全的主要途徑。

小麥作為世界性的糧食作物，全球有近四分之一的人口以小麥為主要食物，其種植面積約2億hm2[5]。新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中小麥占有舉足輕重的位置。目前，新疆地區(qū)小麥的總產(chǎn)量占整個(gè)新疆地區(qū)糧食總產(chǎn)量的40%以上，播種面積占全疆的50%以上[6]。新疆水資源整體缺乏，水資源已成為限制新疆小麥種植的關(guān)鍵因素，因此新疆小麥的抗旱性研究有著十分重要的意義。目前小麥的抗旱性鑒定研究主要是從三個(gè)方面，分別是小麥的種子萌發(fā)、苗期和田間產(chǎn)量指標(biāo)的抗旱性研究[7～10]。而小麥對(duì)干旱脅迫的最直觀反應(yīng)就是地上生物量的變化[11]，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場(chǎng)上出現(xiàn)了很多不同品種的冬小麥，為了解北疆地區(qū)種植的主栽冬小麥品種的抗旱性，本研究以北疆地區(qū)7 個(gè)冬小麥品種為材料，采用雙因素裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究了不同冬小麥品種對(duì)葉片SPAD 值和產(chǎn)量的影響，以期為新疆北疆地區(qū)選擇小麥抗旱節(jié)水栽培品種提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)采用的材料均為北疆冬小麥主要栽培品種，分別是：新冬 17 號(hào)、新冬 18 號(hào)、新冬 22 號(hào)、新冬33號(hào)、新冬41號(hào)、新冬48號(hào)、石冬8號(hào)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在大田滴灌條件下，采用雙因素裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主區(qū)設(shè)水區(qū)和旱區(qū)兩個(gè)因素，副區(qū)設(shè)置7個(gè)冬小麥品種，分別為：新冬17號(hào)、新冬18號(hào)、新冬22號(hào)、新冬 33 號(hào)、新冬 41 號(hào)、新冬 48 號(hào)、石冬 8 號(hào)。采用大區(qū)試驗(yàn)，水區(qū)和旱區(qū)之間預(yù)留1.5 m 隔離帶，以防水分橫向滲漏。每處理小區(qū)面積60 m2（4 m×15 m），各處理均于2016年10月20日采用人工播種，行距20 cm。滴灌帶采用1 管4 行（帶間距60 cm）的鋪設(shè)方式。播前結(jié)合整地深施磷酸二銨300 kg/hm2、尿素58.5 kg/hm2作為基肥，在冬小麥拔節(jié)期、孕穗期分別追施尿素228.75 kg/hm2、76.2 kg/hm2。水區(qū)和旱區(qū)灌水方式如表1。

表1 不同處理滴灌量及滴灌時(shí)期（m3/hm2）

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

定點(diǎn)調(diào)查各處理冬小麥基本苗、冬前總莖數(shù)、返青總莖數(shù)、起身期總莖數(shù)（春季最大總莖數(shù)）、收獲穗數(shù)。

1.3.1 葉綠素含量測(cè)定

在孕穗期、抽穗期、灌漿前期、灌漿后期，用手持持便攜式SPDA-502 型葉綠素儀（日本Minolta Camem 公司）測(cè)定。每處理測(cè)定5 株，拔節(jié)期測(cè)定倒2 葉，孕穗期測(cè)定旗葉，每片葉選取上、中、下測(cè)定3個(gè)值計(jì)平均數(shù)。

1.3.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)

成熟期從各小區(qū)選取4 m2（2 m×2 m）樣點(diǎn)，單獨(dú)人工收割，脫粒后風(fēng)干稱重，并折算產(chǎn)量，籽粒含水量為13%。另從每小區(qū)取1 m 雙行樣段，調(diào)查有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用 Microsoft Excel2010 作圖，用 DPS7.05 軟件統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)冬小麥葉片SPAD值變化的影響

由圖2可知，在水區(qū)、旱區(qū)各品種冬小麥葉片SPAD值變化規(guī)律基本一致，均隨生育進(jìn)程的推進(jìn)呈“先增后降”的變化規(guī)律，且各品種均在灌漿前期達(dá)到最大，其中水區(qū)最大值為60.59（新冬41），分別較同等條件下石冬8 號(hào)、新冬18 號(hào)、新冬17號(hào)、新冬 22 號(hào)、新冬 33 號(hào)、新冬 41 號(hào)提高了1.73% 、10.65% 、12.75% 、14.72% 、15.19% 和9.09%，經(jīng)方差分析得出，其與石冬8 號(hào)差異不顯著，與新冬41 號(hào)差異達(dá)顯著水平（P＜0.05），與其他各品種差異達(dá)極顯著水平（P＜0.01）；在旱區(qū)最大值仍出現(xiàn)在新冬41，最大為58.51，分別較同等條件下石冬8 號(hào)、新冬18 號(hào)、新冬17 號(hào)、新冬22號(hào)、新冬33 號(hào)、新冬41 號(hào)提高了0.24%、7.65%、14.27%、16.62%、0.73%和9.69%，經(jīng)方差分析得出，其與石冬8號(hào)、新冬33號(hào)差異不大，與新冬18號(hào)、新冬41 號(hào)差異達(dá)顯著水平（P＜0.05），與其新冬17 號(hào)、新冬22 號(hào)差異達(dá)極顯著水平（P＜0.01）。進(jìn)一步分析可知，在兩種水分條件下，新冬41號(hào)、新冬33號(hào)、石冬8號(hào)的SPAD值在整個(gè)測(cè)量期內(nèi)均明顯高于其他各品種；水區(qū)各品種SPAD值均高于旱區(qū)相應(yīng)品種。

圖1 不同處理冬小麥葉片SPAD值的動(dòng)態(tài)變化

2.2 不同處理對(duì)冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表3 可知，水區(qū)各品種的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量及地上部分生物量均高于相應(yīng)的旱區(qū)品種。水區(qū)和旱區(qū)的各品種間有效穗數(shù)均以新冬22 號(hào)的最大，分別為671.59 萬(wàn)穗/hm2（水區(qū)）和646.57 萬(wàn)穗/hm2（旱區(qū)），其中水區(qū)各品種有效穗數(shù)差異為：新冬22 號(hào)＞新冬18 號(hào)＞新冬17 號(hào)＞新冬48號(hào)＞新冬41號(hào)＞新冬33號(hào)＞石冬8號(hào)；旱區(qū)則為：新冬22 號(hào)＞新冬18 號(hào)＞新冬41 號(hào)＞新冬48 號(hào)＞新冬17 號(hào)＞新冬33 號(hào)＞石冬8 號(hào)。水區(qū)各品種穗粒數(shù)明顯高于相應(yīng)旱區(qū)各品種，水區(qū)最高為44.13 粒（新冬17 號(hào)），最低為27.49 粒（新冬22號(hào)）；而旱區(qū)最高為42.16粒（新冬17號(hào)），較水區(qū)同一品種降低了4.46%，最低為22.61 粒（新冬22號(hào)），較水區(qū)同一品種降低了17.75%。各品種千粒重，水區(qū)在42.89～55.73 g 之間變動(dòng)，旱區(qū)在35.26～49.63 g 之間變動(dòng)。籽粒產(chǎn)量水區(qū)最高為8 757.81 kg/hm2（新冬41 號(hào)），分別較石冬8號(hào)、新冬 17 號(hào)、新冬 18 號(hào)、新冬 22 號(hào)、新冬 33 號(hào)、新冬48 號(hào)分別提高了26.52%、2.09%、1.36%、10.77%、3.16%和10.66%；旱區(qū)籽粒產(chǎn)量最高為7 234.38 kg/hm2（新冬33號(hào)），分別較石冬8號(hào)、新冬17 號(hào)、新冬 18 號(hào)、新冬 22 號(hào)、新冬 41 號(hào)、新冬 48號(hào)分別提高了67.15%、19.18%、13.62%、40.30%、10.77%和9.54%。水區(qū)各品種的生物總量及收獲指數(shù)均明顯高于旱區(qū)相應(yīng)品種，其中生物量降低幅度3.78%～26.90%，收獲指數(shù)降低幅度為4.51%～20.42%。

表2 不同處理對(duì)冬小麥產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素及收獲指數(shù)的影響

3 討論

葉綠素含量的多少可以反映出干旱脅迫對(duì)作物光合作用的影響程度，史曉霞等研究結(jié)果表明：隨著干旱脅迫程度的增加，葉綠素含量呈先增加后降低的趨勢(shì)，強(qiáng)抗旱性品種的葉綠素含量要高于弱抗旱性品種[14]。本次試驗(yàn)研究結(jié)果符合以上規(guī)律，整個(gè)試驗(yàn)小區(qū)的SPAD 值呈先增加后降低的趨勢(shì)，水區(qū)各品種SPAD 值基本均高于旱區(qū)相應(yīng)品種，在兩種水分條件下，新冬41 號(hào)、新冬33號(hào)、石冬8號(hào)的SPAD值在整個(gè)測(cè)量期內(nèi)均明顯高于其他各品種。

對(duì)糧食作物來(lái)說(shuō)，其抗旱與否最終體現(xiàn)在籽粒產(chǎn)量方面，因此產(chǎn)量是作物抗旱性最終最切合生產(chǎn)實(shí)際的鑒定指標(biāo)。小麥的穗不僅是籽粒產(chǎn)量的直接供應(yīng)器官，而且穗部性狀也與抗旱性存在密切關(guān)系。許海霞等研究認(rèn)為，干旱脅迫對(duì)單株穗數(shù)、穗長(zhǎng)、有效小穗數(shù)、總小穗數(shù)、穗粒數(shù)等農(nóng)藝性狀影響較大[17]。姚維傳等研究指出，干旱脅迫和非脅迫相比較，所有品種在干旱脅迫下都表現(xiàn)有效穗數(shù)降低，穗粒數(shù)減少，千粒重下降[18]。這些與本研究結(jié)果基本一致：水區(qū)各品種的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量及地上部分生物量均高于相應(yīng)的旱區(qū)品種。有效穗數(shù)在25～133 萬(wàn)穗/hm2之間變化，穗粒數(shù)在0.14～11.02 粒之間變化，千粒重在在1.95～6.1 g 之間變化。水區(qū)各品種的生物總量及收獲指數(shù)均明顯高于旱區(qū)的相應(yīng)品種，其中生物量降低幅度3.78%～26.90%，收獲指數(shù)降低幅度為4.51%～20.42%。本研究結(jié)果和前人相符：在小麥產(chǎn)量的顯著增加并不是完全依靠地上生物量的增加而獲得的，而是與收獲指數(shù)的顯著增加相關(guān)[19]。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)中，旱區(qū)不同品種小麥的SPAD值明顯低于水區(qū)，干旱導(dǎo)致各品種的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量及地上部分生物量均明顯降低，其中生物量降低幅度3.78%～26.90%，收獲指數(shù)降低幅度為4.51%～20.42%；旱區(qū)中新冬33 號(hào)冬小麥的葉面積指數(shù)低于大部分品種，同時(shí)葉綠素含量、花后同化物對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率均高于多數(shù)品種，旱區(qū)籽粒產(chǎn)量最高為7234.38 kg/hm2（新冬33號(hào)），最低為新冬22號(hào)5156.25 kg/hm2。綜合各指標(biāo)和產(chǎn)量因素，本試驗(yàn)條件下，新冬33號(hào)的耐旱性最強(qiáng)。