冀東地區(qū)冬小麥新品系主要性狀及產(chǎn)量相關(guān)性評(píng)價(jià)

陸晴，宋茂興，馬宏亮，甄志華，吳志會(huì)*

(1 唐山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，河北 唐山 063000；2 唐山市農(nóng)作物種子站，河北 唐山 063000)

小麥(Triticum aestivumL.)屬禾本科小麥屬，是世界上廣泛種植的糧食作物之一，具有耐寒性強(qiáng)、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，可以與多種大田作物輪作，有穩(wěn)定的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。隨著優(yōu)良品種不斷被選育，我國(guó)小麥產(chǎn)量所占糧食總產(chǎn)量的比例從1949 年的12.20%上升為2015 年的20.95%，并繼續(xù)保持穩(wěn)步增長(zhǎng)[1]。我國(guó)小麥資源極為豐富多樣，具有優(yōu)異基因的種質(zhì)資源(抗逆性、抗病性強(qiáng)，品質(zhì)性狀優(yōu)良)不斷被育種家們篩選和應(yīng)用[2-5]，河北省也培育了一大批優(yōu)良小麥品種，其培育的強(qiáng)筋小麥品質(zhì)更是全國(guó)領(lǐng)先[6]。

小麥的生產(chǎn)對(duì)穩(wěn)定國(guó)家糧食安全和社會(huì)安全具有至關(guān)重要的作用，從種植到收獲的各個(gè)環(huán)節(jié)都要保證小麥耕作的地域適應(yīng)性和品種安全性。冀東地區(qū)冬小麥種植占河北省小麥播種面積的9%，是河北省重要的糧食產(chǎn)區(qū)。本地區(qū)屬暖溫帶大陸性半濕潤(rùn)季風(fēng)型氣候，夏季炎熱多雨，冬季干燥寒冷。冬春季大田低溫會(huì)引發(fā)小麥植株在生長(zhǎng)期內(nèi)的一系列變化。耐寒特征是小麥能否正常越冬及抵御極端天氣的關(guān)鍵，抗寒性指標(biāo)更成為檢驗(yàn)小麥地域適應(yīng)性的重要組成部分和品種越冬性遺傳改良的首要條件[7]。田間鑒定抗寒性的指標(biāo)主要包括死苗死蘗率、枯葉率、植株直立性[8]、死株率、死莖率[9]及凍害等級(jí)[10]。田間鑒定可以直接反映出小麥各個(gè)品系在田間自然環(huán)境下的抗寒性，是生產(chǎn)、引進(jìn)及推廣新品種過(guò)程中的一項(xiàng)必不可少的流程。近年來(lái)，本地區(qū)自外省市引進(jìn)的小麥品種種植面積不斷擴(kuò)大，地域環(huán)境和氣候差別使得外來(lái)品種的生長(zhǎng)弊端不斷顯現(xiàn)。冀東地區(qū)冬春季的寒冷干旱條件對(duì)外引小麥品種生長(zhǎng)和越冬造成極大挑戰(zhàn)，不適應(yīng)生長(zhǎng)環(huán)境、遇倒春寒不耐寒、易染病害等問(wèn)題嚴(yán)重影響了本地小麥種植和生產(chǎn)。因此急需穩(wěn)產(chǎn)性強(qiáng)、優(yōu)質(zhì)、耐寒的冬小麥新品種來(lái)推動(dòng)冀東地區(qū)小麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

本研究結(jié)合本地環(huán)境氣候特點(diǎn)，采用近些年來(lái)本院選育的14 份小麥新品系為試驗(yàn)材料，根據(jù)越冬率、枯葉率和凍害等級(jí)鑒定品系的抗寒性，同時(shí)結(jié)合主要性狀分析篩選出適宜冀東地區(qū)種植的優(yōu)質(zhì)耐寒品系，發(fā)掘優(yōu)良種質(zhì)資源，為進(jìn)一步選育新品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用的14 個(gè)小麥新品種(系)均由唐山市農(nóng)科院小麥研究所提供，按順序編為1～14 號(hào)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)于2019—2020 年在唐山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)場(chǎng)(118.23°E，39.61°N)進(jìn)行。土壤類型為壤土，肥力中等，pH 值為7.2，有機(jī)質(zhì)含量27.5 g/kg。10 月9 日按165 kg/hm2的用種量播種，10月17 日出苗。小區(qū)行長(zhǎng)8 m，寬2 m，行距16.7 cm，12 行區(qū)。采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)。四周設(shè)保護(hù)行，試驗(yàn)總占地面積0.1 hm2。上茬為綠豆，水肥管理同大田[11-12]。

1.2.2 性狀調(diào)查

按照國(guó)家小麥品種區(qū)域試驗(yàn)記載標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查小麥主要農(nóng)藝性狀(全生育期、基本苗、最高莖數(shù)、株高、成穗數(shù)等)、產(chǎn)量性狀(穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量及產(chǎn)量等)和抗寒性狀(越冬率等)[13]。越冬后和返青前兩次調(diào)查固定取樣區(qū)間內(nèi)的存活苗數(shù)，計(jì)算越冬率。計(jì)算公式為:

越冬率(%)=越冬后存活苗數(shù)÷返青前總苗數(shù)×100[14]

根據(jù)返青后新葉未出時(shí)的小麥葉片長(zhǎng)寬測(cè)定總?cè)~面積及枯葉部分面積，計(jì)算枯葉率，計(jì)算公式:

枯葉率(%)=返青后枯葉面積÷返青后總?cè)~面積×100[10]

根據(jù)小麥植株莖葉受凍害程度鑒定凍害等級(jí)，按5 級(jí)劃分[10]。0 級(jí):莖葉無(wú)凍死部分；1 級(jí):葉片凍死部分僅限于葉尖，下部葉片及莖部未受凍，全田綠色葉多；2 級(jí):葉片凍死部分小于綠葉部分，可見(jiàn)部分下部葉莖部受凍，地面部出現(xiàn)部分枯黃葉片；3級(jí):葉片凍死部分大于綠葉部分，綠色葉片較少，地面部可見(jiàn)整片枯葉；4 級(jí):上下部葉片全部枯黃，莖部?jī)鏊乐寥晁劳?。根?jù)實(shí)際調(diào)查情況，在確定等級(jí)時(shí)有±0.5 浮動(dòng)范圍。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和繪圖；采用SPSS 19.0 對(duì)小麥農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，對(duì)各個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，計(jì)算各個(gè)品種性狀的平均數(shù)(X)、標(biāo)準(zhǔn)差(S)和變異系數(shù)(CV)。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥新品系主要性狀綜合評(píng)價(jià)

14 個(gè)小麥新品系的生育期為243～250 d，在冀東地區(qū)均可正常成熟。其中品系7 的生育期最短，為243 d，具有早熟特征；其次是品系3，為245 d；品系1、2、4、5、8、10、11、12 均為247 d；品系6、9、13 均為248 d；品系14 的生育期最長(zhǎng)，為250 d。

由表1 可知，各小麥品系每公頃的基本苗數(shù)為354.0 萬(wàn)～392.0 萬(wàn)，品系8 基本苗數(shù)最高；品系4每公頃最高莖數(shù)最高，為2 290.0 萬(wàn)，且顯著高于其他品系，表現(xiàn)出較高的分蘗特征；品系7 和11 的株高達(dá)到85.0 cm，在14 個(gè)品系中最高，品系13 株高最低，為66.1 cm；品系2、7、11、12 每公頃成穗數(shù)較高，分別為817.5 萬(wàn)、790.5 萬(wàn)、817.5 萬(wàn)、782.0 萬(wàn)，顯著高于其他品系；每公頃穗粒數(shù)方面，品系1、10、12、14 較高，分別為34.6、33.8、33.4、34.6，顯著高于其他品系；在千粒質(zhì)量上，品系8 最高，為49.9 g，其次是品系9，為44.9 g，且兩者之間差異顯著；品系2、3、5、7、8、11、12 的產(chǎn)量較高，均在7 327.6 kg/hm2以上，7 個(gè)品系間差異不顯著，其中品系8 產(chǎn)量最高，達(dá)到8 088.2 kg/hm2。

表1 小麥新品系的主要性狀比較Table 1 Comparision of main characters of new wheat strains

對(duì)小麥新品系主要性狀進(jìn)行變異分析(表2)，變異系數(shù)由大到小的性狀依次是最高莖數(shù)、成穗數(shù)、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量、穗粒數(shù)、株高、基本苗、全生育期，分別為17.22%、14.15%、13.74%、11.37%、10.92%、7.74%、3.61%、0.64%。其中每公頃最高莖數(shù)最大值為2 290.0 萬(wàn)、最小值為1 117.5 萬(wàn)；成穗數(shù)最大值為817.5 萬(wàn)，最小值為546.0 萬(wàn)；千粒質(zhì)量最大值為49.9 g，最小值為28.5 g；產(chǎn)量最高為8 088.2 kg/hm2、最低為5 800.1 kg/hm2；穗粒數(shù)最高為34.6、最低為25.0。在以上性狀指標(biāo)中，最高莖數(shù)、成穗數(shù)和千粒質(zhì)量的變異系數(shù)大，反映出此類性狀可通過(guò)育種手段和栽培措施得到進(jìn)一步提升；生育期和基本苗變異系數(shù)小、數(shù)據(jù)穩(wěn)定，表明這兩類性狀受不同品系特性影響小，即在本地區(qū)有效改變此類性狀的幾率較小。

表2 小麥新品系主要性狀變異分析結(jié)果Table 2 Results of variation analysis of main characters of new wheat strains

2.2 小麥新品系主要性狀相關(guān)性分析

對(duì)不同品系主要性狀指標(biāo)之間的相關(guān)性進(jìn)行分析(表3)，結(jié)果表明，產(chǎn)量與成穗數(shù)呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.623；與千粒質(zhì)量的相關(guān)性系數(shù)為0.512，但相關(guān)性不顯著；千粒質(zhì)量與最高莖數(shù)相關(guān)系數(shù)為-0.469，相關(guān)性不顯著。不同品系的成穗數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)性較大，在品種選育過(guò)程中，成穗率可作為反映不同品系在當(dāng)?shù)貐^(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)示范中的產(chǎn)量指標(biāo)之一。

表3 小麥新品系主要性狀指標(biāo)相關(guān)分析結(jié)果Table 3 Correlation analysis on main characters of new wheat strains

2.3 小麥新品系的抗寒性表現(xiàn)

根據(jù)田間觀察，小麥植株葉片在越冬后有不同程度損害，但未出現(xiàn)大面積枯黃葉片，莖部未見(jiàn)明顯凍害，大部分品系表現(xiàn)出正常越冬狀態(tài)。

對(duì)品系的越冬率、枯葉率及凍害等級(jí)進(jìn)行比較(表4)，14 個(gè)品系的越冬率為76.9%～95.6%，其中6 個(gè)品系的越冬率達(dá)到90%以上，由大到小分別為品系12、7、8、2、11、5；對(duì)應(yīng)的枯葉率為5.5%～14.7%，其中品系12 的枯葉率最低；不同品系間的凍害等級(jí)為0.5～2.5 之間，品系7 和品系12 的凍害等級(jí)最低為0.5。

表4 小麥新品系越冬率、枯葉率及凍害等級(jí)比較Table 4 Comparison of overwintering rate，dry leaf rate and freezing damage grade of new wheat strains

將產(chǎn)量與3 個(gè)抗寒指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表5。小麥產(chǎn)量與越冬率和枯葉率顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.429 和-0.508，與凍害等級(jí)極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)到-0.714；凍害等級(jí)與越冬率、枯葉率均極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.690、0.682。表明抗寒性強(qiáng)的品系可以更好地生長(zhǎng)發(fā)育，并表現(xiàn)出更強(qiáng)的地域適應(yīng)性，有增產(chǎn)潛力。

表5 產(chǎn)量與抗寒性狀相關(guān)性分析結(jié)果Table 5 Correlation analysis on the yield and cold resistances

3 討論

作物在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷當(dāng)?shù)丨h(huán)境的檢驗(yàn)，表現(xiàn)出不同的地域適應(yīng)性，選擇適宜當(dāng)?shù)胤N植的小麥品種對(duì)提高產(chǎn)量有著重要作用[15]。在管理水平相同，水肥一致的條件下，田間性狀指標(biāo)可以直接反映出品種的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)14 份小麥新品系的分析得知，性狀指標(biāo)中最高莖數(shù)、成穗數(shù)和千粒質(zhì)量的變異度較大，同時(shí)產(chǎn)量與成穗數(shù)呈顯著正相關(guān)。綜合方差分析結(jié)果，確定2、7、8、11、12 品系有高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)趨勢(shì)。

小麥抗寒性被認(rèn)為是小麥品種選育的重要指標(biāo)[16-17]，田間鑒定抗寒性的指標(biāo)主要有凍害穗數(shù)、死苗率、枯葉率、凍害等級(jí)等[10，18]。本研究中的小麥全生長(zhǎng)期均處于冀東地區(qū)的正常氣候之下，兩年間未發(fā)生極端凍害天氣，因此選取越冬率、枯葉率和凍害等級(jí)指標(biāo)對(duì)小麥新品系進(jìn)行田間抗寒性初步鑒定。在14 個(gè)品系中，品系12、7、8、2、11、5 表現(xiàn)出優(yōu)良的抗寒性，越冬率均在90%以上，枯葉率低于15%，凍害等級(jí)為0.5～1.0。在小麥生產(chǎn)中，產(chǎn)量高低與抗寒性因素密切相關(guān)。本研究表明，14 份小麥品系的產(chǎn)量與越冬率和枯葉率顯著相關(guān)，抗寒性高的品系最高莖數(shù)多，成穗數(shù)增多，產(chǎn)量提高。該結(jié)果與彭靜等[19]研究結(jié)果類似。拔節(jié)孕穗期的低溫凍害(倒春寒)會(huì)對(duì)小麥生長(zhǎng)造成影響，尤其是造成穗粒數(shù)減少[20-21]，今后需對(duì)有增產(chǎn)抗寒潛力的品系進(jìn)行進(jìn)一步的鑒定篩選，同時(shí)針對(duì)春季特殊環(huán)境因素對(duì)小麥穗、葉、莖部進(jìn)行抗寒性鑒定，以明確品系的重要抗寒穩(wěn)產(chǎn)因素，更加準(zhǔn)確地發(fā)掘適宜本地區(qū)種植的優(yōu)質(zhì)抗寒小麥新品系。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)從小麥的主要性狀和抗寒性等方面對(duì)本地區(qū)的小麥品系進(jìn)行分析鑒定，明確成穗率可作為重要指標(biāo)之一來(lái)反映品系間的產(chǎn)量差異。14 個(gè)品系中，品系12、7、8、2、11、5 表現(xiàn)出優(yōu)良的抗寒性，而品系2、7、11、12 可以保持較高的成穗數(shù)，品系8 在千粒質(zhì)量和產(chǎn)量方面占有優(yōu)勢(shì)。綜合分析，品系7可作為早熟抗寒優(yōu)質(zhì)資源，品系8 為高產(chǎn)抗寒資源，品系2、7、11、12 可作為穩(wěn)產(chǎn)耐寒資源加以利用。