節(jié)水灌溉條件下優(yōu)質(zhì)中強(qiáng)筋小麥?zhǔn)?366的產(chǎn)量和品質(zhì)分析

高振賢 曹 巧 班進(jìn)福 趙彥坤 張士昌 史占良 何明琦

（石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院小麥研究中心 河北石家莊 050041）

河北省是我國小麥主產(chǎn)省份之一，近10年播種面積在3 305.1萬～3 630.5萬畝之間。該省跨越北部春麥區(qū)、北部冬麥區(qū)和黃淮冬麥區(qū),介于北緯36°05′～42°40′、東經(jīng) 113°27′～119°50′之間，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候。河北省光熱資源豐富，但是水資源短缺。全省年降水量340～800 mm，小麥生育期間（10月至翌年6月）常年降水在150～200 mm[1]。同時(shí)河北又是主要優(yōu)質(zhì)麥產(chǎn)區(qū)，為了滿足國家供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革的需求，河北省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳提出2019年大力發(fā)展強(qiáng)筋麥，種植強(qiáng)筋小麥360萬畝，到2020年達(dá)到400萬畝，良種良法覆蓋率達(dá)到95%。因此研究既節(jié)水又優(yōu)質(zhì)小麥品種及其配套栽培技術(shù)成為河北省小麥發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。

由石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院選育的優(yōu)質(zhì)小麥品種石4366在2015年通過冀中南優(yōu)質(zhì)組品種審定（審定編號(hào):冀審麥2015003），2019年在冀中北水地組完成跨區(qū)審定（審定編號(hào):冀審麥20198019）。為了更好的推廣該品種，結(jié)合河北省生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，開展了播種密度和節(jié)水灌溉試驗(yàn)，同時(shí)與冀中南節(jié)水組和優(yōu)質(zhì)組對(duì)照品種進(jìn)行產(chǎn)量和品質(zhì)比較試驗(yàn)，以期為石4366的大面積推廣提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采取裂區(qū)設(shè)計(jì)。主區(qū)因素為水處理，分別為W1（春灌 1 水，拔節(jié)水）、W2（春灌 2 水，拔節(jié)水和灌漿水），拔節(jié)水每年3月底和4月初進(jìn)行灌溉，灌漿水在5月上旬進(jìn)行，每次灌水量約60 mm。副區(qū)因素為品種，副副區(qū)因素為密度，基本苗分別為3.00×106/hm2（D1）、3.75×106/hm2（D2）、4.50×106/hm2（D3），3 次重復(fù)。2017-2018年小麥生長(zhǎng)季安排密度試驗(yàn)，2018-2019年和2019-2020年小麥生長(zhǎng)季按基本苗3.00×106/hm2播種。小區(qū)面積為10.8 m2，小區(qū)行長(zhǎng)9 m、寬1.2 m，8行區(qū)，行距 15 cm，足熵播種。畝施純氮（N）192 kg/hm2、磷（P2O5）120 kg/hm2、鉀（K2O）120 kg/hm2，磷肥和鉀肥作為底肥一次施入，氮肥底施50%，拔節(jié)期隨灌水追施50%，常規(guī)田間管理。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.2.1 測(cè)產(chǎn) 用奧地利WINTERSTEIGER小區(qū)收割機(jī)進(jìn)行收獲，實(shí)打?qū)崪y(cè)。千粒重的測(cè)定方法：將每個(gè)小區(qū)收獲的小麥取2個(gè)500粒稱量，確保2次重復(fù)之間質(zhì)量差小于0.4 g。穗粒數(shù)的測(cè)定方法：收獲前每小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)均勻的位置，由下向上隨機(jī)取20穗混合脫粒，數(shù)其總粒數(shù)，求得平均每穗粒數(shù)。有效穗數(shù)測(cè)定方法為成熟前每個(gè)小區(qū)定點(diǎn)區(qū)域的有效穗數(shù)（穗粒數(shù)在5粒以上者）。

1.2.2 制粉 將小麥樣品含水量潤(rùn)麥到16.5%，潤(rùn)麥時(shí)間為15～18 h，用Brabender Junior試驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)制粉。

1.2.3 品質(zhì)參數(shù)測(cè)定 用DA7200二極管陣列分析儀（瑞典波通儀器公司）檢測(cè)小麥籽粒的蛋白含量、籽粒硬度、拉伸長(zhǎng)度、濕面筋和水分含量；籽粒沉降值采用“GB/T 15685-1995”規(guī)定的Brabender 297576設(shè)備測(cè)定；容重采用GHCS-1000型容重器測(cè)量。

1.3 數(shù)據(jù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析

用Microsoft Excel 2010整理數(shù)據(jù)，用DPS 17.10高級(jí)版進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。

1.4 2017-2019年生長(zhǎng)季降水

2017-2019年生長(zhǎng)季降水情況見表1。

表1 2017-2019年小麥生長(zhǎng)季降水（單位：mm）

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌水條件下播種密度對(duì)石4366產(chǎn)量的影響

2017-2018年度小麥的灌水及播種密度試驗(yàn)，正常收獲并對(duì)其產(chǎn)量及產(chǎn)量三要素進(jìn)行檢測(cè)。從表2可以看出，春灌1水和春灌2水在不同播種密度下石4366小麥產(chǎn)量及其三要素?zé)o顯著差異，灌水處理之間小麥產(chǎn)量也無顯著差異。對(duì)該年降雨進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，2017-2018年度小麥生長(zhǎng)季降水較常年多127.6 mm，尤其在小麥播種后處理10月和小麥拔節(jié)和灌漿的4月和5月降水較多（表1），導(dǎo)致春灌1水和灌2水處理產(chǎn)量差異不顯著。同時(shí)該年度不同的播種密度對(duì)產(chǎn)量影響不顯著，說明石4366對(duì)播種密度要求不高，在300萬/hm2的密度下可獲得較高產(chǎn)量，考慮到節(jié)約成本的需求，建議豐水年播種密度為300萬/hm2基本苗。

表2 不同灌水制度下播種密度對(duì)石4366產(chǎn)量的影響

2.2 不同灌水制度對(duì)石4366品質(zhì)的影響

對(duì)2017-2018年度收獲的不同灌水制度下的石4366進(jìn)行品質(zhì)檢測(cè)，結(jié)果表明石4366籽粒的蛋白含量、籽粒硬度、拉伸長(zhǎng)度、容重、濕面筋、水分和沉降值等品質(zhì)參數(shù)無顯著差異（表3），說明在2017-2018年的豐水年春灌1水和春灌2水對(duì)石4366的品質(zhì)無影響。

表3 不同灌水制度對(duì)石4366品質(zhì)的影響

2.3 石4366產(chǎn)量比較試驗(yàn)

為了檢測(cè)石4366在節(jié)水灌溉條件下的產(chǎn)量表現(xiàn)，將石4366與河北省節(jié)水組對(duì)照品種石麥22、河北省優(yōu)質(zhì)組對(duì)照品種師欒02-1和目前生產(chǎn)推廣面積較大的藁優(yōu)2018進(jìn)行產(chǎn)量比較，結(jié)果表明，春灌1水條件下石4366與石麥22連續(xù)3個(gè)生長(zhǎng)季的產(chǎn)量無顯著差異，2018-2019年和2019-2020年2個(gè)生長(zhǎng)季產(chǎn)量顯著高于優(yōu)質(zhì)麥師欒02-1和藁優(yōu)2018；春灌2水條件下石4366與石麥22連續(xù)3個(gè)生長(zhǎng)季的產(chǎn)量無顯著差異，連續(xù)3個(gè)生長(zhǎng)季產(chǎn)量都顯著高于優(yōu)質(zhì)麥師欒02-1或藁優(yōu)2018（表4）。說明石4366在節(jié)水灌溉條件下產(chǎn)量達(dá)到節(jié)水小麥品種的產(chǎn)量水平，同時(shí)顯著高于優(yōu)質(zhì)麥的產(chǎn)量，是節(jié)水和品質(zhì)有效結(jié)合的優(yōu)良小麥品種。表4還表明，缺水年或正常年春灌2水小麥產(chǎn)量明顯高于春灌1水小麥產(chǎn)量，同時(shí)節(jié)水灌溉條件下不同品種可以造成產(chǎn)量顯著差異，因此有必要對(duì)目前審定的小麥品種進(jìn)行篩選，選出節(jié)水高產(chǎn)的小麥品種進(jìn)行推廣。

表4 石4366產(chǎn)量比較

2.4 石4366品質(zhì)比較試驗(yàn)

通過比較石4366和對(duì)照品種石麥22、師欒02-1的品質(zhì)指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，春灌1水條件下石4366蛋白含量較優(yōu)質(zhì)麥對(duì)照師欒02-1低，但是沉降值和容重與師欒02-1無顯著差異；石4366沉降值和容重較節(jié)水對(duì)照品種石麥22顯著增加；春灌2水條件下石4366蛋白含量和沉降值與師欒02-1無顯著差異，容重低于師欒02-1；沉降值和容重較節(jié)水對(duì)照品種石麥22顯著增加，蛋白含量無顯著差異。說明節(jié)水灌溉條件下石4366的品質(zhì)明顯優(yōu)于節(jié)水小麥品種石麥22，在沉降值參數(shù)上與優(yōu)質(zhì)小麥師欒02-1無異。從表5還發(fā)現(xiàn)灌水對(duì)本次試驗(yàn)的3個(gè)小麥品種的品質(zhì)影響不顯著，品質(zhì)的差異主要由品種本身產(chǎn)生。

表5 石4366品質(zhì)比較

3 結(jié)論與討論

河北省小麥的發(fā)展將長(zhǎng)期受本省水資源短缺的制約，其中發(fā)展節(jié)水小麥品種、提高小麥水分利用效率是緩解這一現(xiàn)狀的有效途徑之一[2]。目前河北小麥品種審定方案中規(guī)定足墑播種條件下，要求冀中南水地組春季只灌2水，節(jié)水組春季只灌1水。在這種限水灌溉基礎(chǔ)上，河北省大力培育節(jié)水小麥品種，近3年河北省審定的小麥新品種數(shù)量分別是33個(gè)（2018 年）、48 個(gè)（2019 年）和 37 個(gè)（2020 年），企業(yè)育成品種所占比例也在持續(xù)增長(zhǎng)，2018年、2019年和2020年占比分別是63.64%、75.00%和81.08%。在數(shù)量眾多的審定小麥品種中發(fā)現(xiàn)本院育成的石4366在春灌1水和春灌2水試驗(yàn)中，與節(jié)水組對(duì)照相比產(chǎn)量無顯著差異，但是品質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)照，是集節(jié)水與優(yōu)質(zhì)為一體的小麥品種。

同時(shí)選擇籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)是小麥育種中的一個(gè)主要挑戰(zhàn)，這兩者之間存在一定程度的負(fù)相關(guān)[3]。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)石4366的蛋白含量雖然與石麥22差異不顯著，但是其品質(zhì)明顯高于石麥22，灌2水條件下蛋白含量、沉降值與優(yōu)質(zhì)組對(duì)照品種師欒02-1無顯著差異。小麥烘焙品質(zhì)性狀通常是以蛋白質(zhì)含量作為早期世代的主要選擇標(biāo)準(zhǔn)，但是除了蛋白質(zhì)含量外，小麥品質(zhì)還取決于蛋白質(zhì)質(zhì)量，而蛋白質(zhì)質(zhì)量可以通過面團(tuán)流變學(xué)試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估[4]。與蛋白質(zhì)含量相比，環(huán)境相互作用對(duì)面團(tuán)流變學(xué)性狀的影響一般較小[5]，但是因其勞動(dòng)密集、耗時(shí)和成本高昂限制了其在小麥育種早期世代中的應(yīng)用。石4366是以優(yōu)質(zhì)小麥?zhǔn)瘍?yōu)17為父本，通過常規(guī)雜交選育而來，選育具有一定目的性，同時(shí)存在盲目性。現(xiàn)代基因組工具提供了一個(gè)很好的機(jī)會(huì)來預(yù)測(cè)早期世代小麥系的最終用途表現(xiàn)和其他品質(zhì)特征，而不需要進(jìn)行直接的質(zhì)量測(cè)試[6-7]。此外，小麥全基因組序列信息等重要基因組資源的公開[8]和最近改進(jìn)的基因編輯技術(shù)[9]，也為操縱重要的單個(gè)基因以改善表型表現(xiàn)提供了新的機(jī)會(huì)。因此了解目標(biāo)性狀的遺傳學(xué)知識(shí)顯得尤為重要，想在短時(shí)間內(nèi)獲得遺傳增益，不僅需要充分利用現(xiàn)有的基因組資源，還得掌握基因組學(xué)的相關(guān)知識(shí)鑒定影響小麥品質(zhì)性狀的QTL基因，估計(jì)這些基因座上重要等位基因的效應(yīng)，今后加強(qiáng)小麥基因組學(xué)輔助育種的經(jīng)費(fèi)、時(shí)間和人力投入，為河北培育更多更好的節(jié)水優(yōu)質(zhì)小麥新品種。