山西地方耐旱水稻品種資源的篩選

王國(guó)鵬，元香梅，梅 青，王廣元

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太原030031）

由于氣候變暖和降水時(shí)空分布不均，干旱已成為限制我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素[1]。山西省地處黃土高原，少雨缺水，干旱一直是限制山西省農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。但近年來，在新形勢(shì)下，山西省逐漸總結(jié)并走出了一條特色節(jié)水的旱作農(nóng)業(yè)道路[2-4]。水稻是耗水量最大的作物之一[5]，但不同品種其耐旱性也存在一定的差異[6]。耐旱性水稻品種的應(yīng)用可以降低干旱對(duì)其產(chǎn)量的影響[7-9]，對(duì)發(fā)展山西旱地水稻產(chǎn)業(yè)也具有重要的意義。

地方品種是現(xiàn)代育種的重要種質(zhì)資源，經(jīng)過長(zhǎng)期選擇其更加適應(yīng)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，并且具有遺傳多樣性高和抗逆基因多的優(yōu)點(diǎn)[10-11]，充分挖掘、保護(hù)和利用地方品種可以促進(jìn)山西水稻種植和育種的發(fā)展。目前，對(duì)于山西地方耐旱水稻品種資源篩選的研究報(bào)道雖然還較少，但我國(guó)廣大的科研工作者對(duì)北方水稻耐旱性的研究，已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。彭朝才等[12]采用PEG 模擬干旱脅迫對(duì)不同水稻品種的耐旱性進(jìn)行分析，結(jié)果表明，10 個(gè)雜交稻品種和10 個(gè)恢復(fù)系品種的耐旱性均存在差異；于艷敏等[13]比較了24 個(gè)黑龍江省主栽粳稻品種的苗期耐旱性，篩選出5 個(gè)苗期耐旱性較好的品種；房振兵等[14]對(duì)國(guó)內(nèi)外20 份耐旱水稻苗期和穗期的耐旱性分別進(jìn)行了評(píng)價(jià)。這些研究成果對(duì)篩選山西耐旱水稻品種資源均具有十分重要的參考意義。此外，有研究表明，葉片的卷曲程度、持綠性是評(píng)價(jià)水稻耐旱性的重要指標(biāo)，同時(shí)，水稻的根系形態(tài)與土壤中的水分含量密切相關(guān)[15]，并且會(huì)影響作物的產(chǎn)量。因此，葉片長(zhǎng)勢(shì)和根系形態(tài)可以作為篩選耐旱水稻品種的重要指標(biāo)。

本研究擬通過比較旱直播和水直播2 種栽培管理模式處理下不同水稻品種植株的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)、存活情況以及產(chǎn)量性狀，篩選出適宜山西種植的地方耐旱水稻品種資源。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試材料 共21 個(gè)山西地方水稻品種，其編號(hào)為 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、單倍體 4 號(hào)。

1.1.2 儀器與工具 JT-T 快速土壤水分測(cè)定儀、鋼卷尺、電子顯示游標(biāo)卡尺、千分之一天平。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2018—2019 年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所晉祠基地的溫室內(nèi)進(jìn)行。人工構(gòu)建4 個(gè)水平隔離的水泥池，池深120 cm，池底墊煤渣30 cm，然后墊上90 cm 的農(nóng)場(chǎng)黏壤土，分為2 個(gè)旱池、2 個(gè)水池（池長(zhǎng)26 m、寬10 m）。播種前種子浸水3 d，使其吸飽水分。旱池采用旱直播（記為旱作）：旱作的土壤含水量60%左右時(shí)開溝播種；水池采用水直播（記為水作）：整地耙平，排水后即開溝播種。旱作和水作均分別在返青分蘗期、拔節(jié)孕穗期、抽穗結(jié)實(shí)期進(jìn)行灌溉。旱作的土壤持水量保持在50%～60%；水作的土壤，生長(zhǎng)初期保持濕度70%～80%，后期進(jìn)行濕潤(rùn)灌溉并建立水層。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

在水稻全生育期內(nèi)，調(diào)查并記錄植株的長(zhǎng)勢(shì)和葉片枯萎、枯死的現(xiàn)象；于成熟期測(cè)定劍葉長(zhǎng)度和株高，并進(jìn)行室內(nèi)考種和小區(qū)產(chǎn)量測(cè)定，初步篩選出耐旱品種資源，并總結(jié)出耐旱品種的各項(xiàng)特征特性。

2019 年，對(duì)初步篩選出的耐旱水稻品種，采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)方法，比較其在水直播、旱直播2 種種植方式下根系生長(zhǎng)情況的不同，初步分析耐旱水稻的根部特性。每種種植方式均為3 個(gè)小區(qū)（2.0 m×1.2 m）、3 個(gè)重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種水稻農(nóng)藝性狀的比較分析

在旱直播與水直播2 種栽培管理方式下，不同品種水稻生長(zhǎng)發(fā)育過程的田間觀察結(jié)果表明，旱直播的植株高度受土壤水分的限制，生長(zhǎng)十分緩慢，株高明顯低于水直播。水直播的植株初期生長(zhǎng)速度緩慢，但開始灌水后，植株生長(zhǎng)速度增快，呈現(xiàn)前慢后快的總趨勢(shì)。

通過對(duì)部分農(nóng)藝性狀的測(cè)定和考種分析，結(jié)果表明，不同的栽培方式，植株的劍葉長(zhǎng)度差異顯著，不同品種，旱直播比水直播處理劍葉長(zhǎng)度減小5%～57%；2 種栽培方式下，均表現(xiàn)為總穗數(shù)較多，穗小粒少，但結(jié)實(shí)率與千粒質(zhì)量因直播方式的不同而有所差異。旱直播處理由于整個(gè)生育期在旱地生長(zhǎng)，尤其在中、后期因土壤水分不足的限制，千粒質(zhì)量均低于水直播處理，降幅為2.51%～43.37%；有17 個(gè)品種的小區(qū)產(chǎn)量及結(jié)實(shí)率也均低于水直播處理，其中，小區(qū)產(chǎn)量降低3.95%～82.30%，結(jié)實(shí)率降低25%～49%（表1）。

通過對(duì)不同品種水稻的葉片枯死率和植株存活率的測(cè)定，結(jié)果表明，在不同栽培條件下其結(jié)果表現(xiàn)不同，旱直播的葉片枯死率為52.2%，水直播為21.6%；旱直播的植株存活率為54%，水直播為69%。

綜上所述，比較篩選出耐旱品種5 個(gè)，編號(hào)分別為 82-10-1、82-18、82-40、82-39-3-1 和單倍體4 號(hào)。這5 個(gè)耐旱品種的共同特點(diǎn)是：整個(gè)生育期表現(xiàn)為耐旱、植株長(zhǎng)勢(shì)較好、葉形較完整、葉色持綠性強(qiáng)，中午葉片卷曲極不明顯，植株較高，穗多、穗大，結(jié)實(shí)率高（82%～85%），產(chǎn)量較高。

2.2 不同栽培方式對(duì)耐旱水稻根系生長(zhǎng)情況的影響

在耐旱水稻品種篩選試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以5 個(gè)耐旱水稻品種為試驗(yàn)材料，分析比較了不同栽培方式對(duì)其根系的影響。結(jié)果表明，水直播處理的植株根系只分布在土壤0～10 cm 的表層，且橫向擴(kuò)展，呈扁橢圓形。旱直播因播種較深，苗期干旱時(shí)間長(zhǎng)，生根少，根系多向縱向伸展，待至分蘗初期，生根旺盛，且多分布在土壤肥沃的淺層，從而形成了前期生根過旺，而中、后期生根較少的現(xiàn)象，造成了旱直播處理水稻植株容易倒伏的結(jié)果。挖出根系（稻根）進(jìn)一步觀察可見，旱直播處理的植株不定根較短，多分布于土壤淺層，萌發(fā)出的側(cè)根和根毛較多，較水直播處理的植株根系發(fā)達(dá)，吸水力強(qiáng)，具有旱作作物須根多的特征；水直播播種淺，不定根向四周生長(zhǎng)，根系平鋪在土壤淺層，造成水直播處理的植株易倒伏的結(jié)果。

表1 不同水稻品種農(nóng)藝性狀的分析比較

3 結(jié)論與討論

干旱對(duì)作物葉片形態(tài)會(huì)產(chǎn)生一定的影響，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致葉片卷曲和枯萎[16]。21 個(gè)供試品種中有15 個(gè)品種的劍葉長(zhǎng)度在干旱條件下均不同程度地減小，這與前人研究的干旱條件下水稻葉面積會(huì)減小的結(jié)果相類似[17-18]，而 82-40、82-39-3-1 這 2 個(gè)品種旱作條件下的劍葉長(zhǎng)度較水作表現(xiàn)為增長(zhǎng)，可能與這2 個(gè)品種的耐旱能力較強(qiáng)有關(guān)。虞來根等[19]研究表明，干旱條件下水稻的株高、結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量均降低，本試驗(yàn)研究結(jié)果基本呈現(xiàn)相同的規(guī)律，只有82-3-1 和82-19 表現(xiàn)出了旱作產(chǎn)量更高的情況，這可能與品種特性有關(guān)，有待后續(xù)進(jìn)一步研究。此外，水稻根系在水分、養(yǎng)分的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)中起著重要的作用，根長(zhǎng)、根體積和根系結(jié)構(gòu)與水稻的耐旱性和產(chǎn)量密切相關(guān)[20]。本研究發(fā)現(xiàn)，耐旱水稻品種根系發(fā)達(dá)，且在旱作直播條件下可產(chǎn)生更多更長(zhǎng)的不定根，這與UGA 等[21]對(duì)水稻根系結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果一致。生產(chǎn)上可以利用耐旱水稻根系的這一特點(diǎn)，通過旱育秧移栽和間歇式灌溉促進(jìn)根系縱深發(fā)展，從而達(dá)到耐旱、抗倒、增產(chǎn)的目的。

綜上所述，本研究通過旱直播和水直播2 種種植方式，比較了21 個(gè)山西地方水稻品種的生長(zhǎng)狀態(tài)和成熟期的產(chǎn)量性狀，篩選出了5 個(gè)耐旱水稻品種，同時(shí)，比較分析了耐旱水稻根系在不同栽培方式下根系結(jié)構(gòu)的差異。研究結(jié)果對(duì)水稻旱作栽培具有一定的參考價(jià)值。