干旱脅迫對小麥品種株高與產(chǎn)量及抗旱性相關分析

趙吉平，周 偉，郭鵬燕，任杰成，許 瑛

(1.山西農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟作物研究所，山西 汾陽 032200； 2.山西省汾陽市氣象局，山西 汾陽 032200)

在風雨侵襲、病蟲害侵襲的危害下，小麥植株正常生長狀態(tài)受到干擾，出現(xiàn)不可逆的錯位生長現(xiàn)象，即為倒伏現(xiàn)象[1,2]。倒伏嚴重限制小麥的正常生長發(fā)育，是造成小麥產(chǎn)量降低的重要因素之一[3,4]。強化小麥品種的抗倒伏性是確保穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)[5]。對于小麥植株株高的控制是目前常見的抗倒伏手段，但相關研究顯示，小麥植株過度矮化存在產(chǎn)量降低等負面結果[6]。合理控制小麥株高，在保障產(chǎn)量的前提下，提升抗倒伏增產(chǎn)能力是目前的育種栽培熱點。本試驗選取50份小麥品種作為研究對象，測定水旱條件下小麥株高、小區(qū)產(chǎn)量變化情況及小麥抗旱指數(shù)，探究干旱脅迫條件下小麥株高與產(chǎn)量、抗旱性的關系[7,8]，為選育高產(chǎn)小麥品種提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為山西省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所育種優(yōu)秀骨干品種8份，山西晉城、長治和晉中試驗基地正在參加區(qū)域試驗小麥品種42份。

1.2 試驗設計

試驗于2016—2018年2個周期在山西省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所(山西省汾陽市試驗基地)進行，所有試驗田前茬均為綠豆茬口，分為旱地和水地2個區(qū)組。水地小區(qū)、旱地小區(qū)間設置3 m隔離帶，隔離帶不澆水。隨機區(qū)組排列，2次重復，小區(qū)面積5.2 m2(2 m×2.6 m)。水、旱地小區(qū)供試小麥材料均設置相同行距以及株距，播量為基本苗225.0萬苗·hm-2。分別于2016年10月8日(水旱同日)和2017年10月5日(水旱同日)人工開溝和撒籽。旱地小區(qū)小麥依靠自然雨養(yǎng)，不提供人工灌溉。水地小區(qū)小麥除了依靠自然雨養(yǎng)條件外，分別于2017年4月10日、5月8日、5月25日，2018年4月12日、5月5日、5月27日澆水處理，澆水總量為650 m3·hm-2。各試驗小區(qū)正常田間管理。

1.3 數(shù)據(jù)指標

1.3.1株高、小區(qū)產(chǎn)量、抗旱指數(shù)的測定

于小麥成熟期，各品種隨機選取30株作為參照，分別測定旱地小區(qū)小麥以及水地小區(qū)小麥的株高、小區(qū)產(chǎn)量、抗旱指數(shù)。其中，抗旱指數(shù)根據(jù)蘭巨生等[9]的方法核算。

抗旱指數(shù)=(旱地產(chǎn)量值/水地產(chǎn)量值)×(旱地產(chǎn)量值/全部品種旱地產(chǎn)量均值)。

1.3.2聚類分析

根據(jù)50個小麥品種旱地株高數(shù)據(jù)，進行聚類分析。

1.3.3聚類類型性狀指標及方差分析

根據(jù)小麥品種聚類分析類型分組，測定各類型的株高均值、小區(qū)產(chǎn)量均值、抗旱指數(shù)數(shù)據(jù)，各性狀指標進行方差分析。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2016軟件整理數(shù)據(jù)，利用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計。采用LSD-t法進行株高、小區(qū)產(chǎn)量的水旱地數(shù)據(jù)顯著性檢驗。單因素方差分析(one-way ANOVA)測定聚類分組的株高、小區(qū)產(chǎn)量、抗旱指數(shù)數(shù)據(jù)。

2 結果與分析

2.1 干旱對小麥株高、小區(qū)產(chǎn)量及抗旱指數(shù)的影響

由表1可見：與水地處理相比較，旱地處理下各小麥品種株高明顯降低；除長治6195外，各小麥品種小區(qū)產(chǎn)量明顯下降。此外，不同小麥品種的抗旱指數(shù)存在差異性。

表1 干旱處理對小麥株高、產(chǎn)量指標及抗旱性的影響

2.2 株高聚類分析

對50個小麥品種進行株高聚類分析，結果如圖1所示，劃分為兩大類4小類。4類型小麥品種分別用A、B、C、D表示，A類：中麥4072、科遺12-6105、長5553、津麥3118、長麥3909、CA 1091、中麥93、農(nóng)大3486、晉太9923、長9499、太5293、太113、長麥251、京農(nóng)12-79、京麥10號、長6904、旱優(yōu)5號、長6794、長7080、輪選638、晉太114、長麥6789、晉太141、長治6195、長8255、太831、晉麥79號、太1508、太1305、長麥3897、航麥2566、太1411、太315；B類：長麥5973、中信麥88、眾麥7198、嬰泊700；C類：長麥5765、長麥6686、晉太146、太412、潤麥2號、長麥6697、晉太1310、長麥5823、長6065、太512、谷麥0982、晉太148；D類：晉麥68號。

圖1 株高聚類分析

2.3 干旱脅迫下4類小麥品種株高與產(chǎn)量及抗旱指數(shù)方差分析

由表2、表3可見，4類聚類類型的株高、小區(qū)產(chǎn)量、抗旱指數(shù)存在差異性，各類型間指標差異均達到顯著性水平。其中平均株高為68.12 cm的C類小麥品種可獲取最大小區(qū)產(chǎn)量以及最佳抗旱指數(shù)。

表2 各小麥聚類類型性狀指標

表3 各小麥聚類類型性狀方差分析

3 討 論

小麥為重要的糧食作物，有效提升小麥的產(chǎn)量，改善小麥品質(zhì)是確保糧食安全，提升人們生活水平的關鍵[10]。小麥產(chǎn)量受多方面因素的協(xié)調(diào)控制，其中倒伏是小麥產(chǎn)量的重要限制性因素。倒伏嚴重干擾作物葉片的分布，因倒伏導致的葉片遮蓋阻遏作物的光合作用，極大降低小麥作物的產(chǎn)量以及質(zhì)量[11,12]。合理控制小麥株高是抗倒伏的重要措施之一，通過株高的控制可降低倒伏率、實現(xiàn)增產(chǎn)。此外，合理株高可有效調(diào)節(jié)小麥作物的葉層密集性，確保小麥群體葉片正常的光合作用，增加植株間通風程度，促進作物積累，提高收獲指數(shù)[13,14]。小麥的株高與干旱程度存在一定的相關性，一般情況下，干旱條件下作物的株高比灌溉條件下低，干旱越嚴重，株高下降幅度越大?？购芰υ綇姡←湹闹旮呦陆捣仍叫?。株高變化亦是評估小麥作物抗旱性的關鍵性指標。

本試驗選取50份小麥品種作為研究對象，設置水地、旱地對照處理。觀察小麥株高差異、小區(qū)產(chǎn)量差異以及抗旱指數(shù)，旱地處理下小麥品種的株高以及小區(qū)產(chǎn)量均呈明顯的下降趨勢。不同小麥品種的抗旱指數(shù)存在差異性。由此可見，干旱脅迫下，小麥的株高以及小區(qū)產(chǎn)量受到顯著性的限制。對50個小麥品種進行株高聚類分析，劃分為兩大類4小類。經(jīng)過對4類聚類類型的株高、小區(qū)產(chǎn)量、抗旱指數(shù)方差分析，各類型間指標差異均達顯著水平。平均株高為68.12 cm的C類小麥品種具有最佳的小區(qū)產(chǎn)量及抗旱指數(shù)。

4 結 論

通過在干旱脅迫下，對小麥品種株高與產(chǎn)量及抗旱性相關分析可知，干旱脅迫嚴重影響小麥產(chǎn)量。干旱條件下，平均株高為68.1 cm的C類小麥品種(長麥5765、長麥6686、晉太146、太412、潤麥2號、長麥6697、晉太1310、長麥5823、長6065、太512、谷麥0982、晉太148)具有高產(chǎn)抗旱特性。本研究為選育高產(chǎn)小麥品種提供科學指導依據(jù)。此外，單純依靠矮化植株抗倒伏已不適用于現(xiàn)代作物研究，通過提高根冠生物量以及莖稈質(zhì)量達到抗倒伏、高產(chǎn)目的是近年的主要研究方向。后續(xù)應進一步研究，為小麥增產(chǎn)加大空間。