沿淮地區(qū)不同小麥品種灌漿期耐漬性評(píng)價(jià)與鑒定

王榮圓，陳 娟，閆素輝，周永進(jìn)，吳文革，李文陽(yáng)*

（1.安徽科技學(xué)院 農(nóng)學(xué)院，安徽 鳳陽(yáng) 233100；2.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 水稻研究所，安徽 合肥 230031）

0 引言

降雨量偏多、灌溉過(guò)量或土壤排水不足等問(wèn)題，對(duì)作物生長(zhǎng)造成嚴(yán)重危害，全球約12%的耕地受到影響［1］。沿淮地區(qū)是我國(guó)小麥主產(chǎn)區(qū)之一，該地區(qū)屬于過(guò)渡性氣候帶，半濕潤(rùn)地區(qū)，受南北氣候過(guò)渡帶影響，南北降水量差異性大，沿淮地區(qū)降水量達(dá)到800～ 1 000 mm，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不穩(wěn)定性增加［2-3］。小麥漬害，也稱“濕害”，是指土壤水分過(guò)多、地下水位高，土壤水飽和區(qū)侵及根系密集層，使根系長(zhǎng)期缺氧，抑制小麥生長(zhǎng)發(fā)育，嚴(yán)重減產(chǎn)或死亡的農(nóng)業(yè)災(zāi)害現(xiàn)象［4-5］。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上通過(guò)開溝排水、合理施肥等措施降低漬害造成的損失，其中選用耐漬品種是減輕小麥漬害最直接、最有效的方法。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)漬害脅迫下小麥不同時(shí)期產(chǎn)量和品質(zhì)構(gòu)成等方面做了大量研究，發(fā)現(xiàn)漬害脅迫下不同生育期和不同天數(shù)對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)構(gòu)成等影響差異較大［6-7］。苗期雖然不是小麥?zhǔn)軡n影響最嚴(yán)重的時(shí)期，但不同小麥品種苗期反應(yīng)差異很大，出現(xiàn)根系腐爛，葉片萎蔫、變黃等現(xiàn)象［8］；隨著脅迫天數(shù)的延長(zhǎng)，小麥產(chǎn)量也隨著顯著下降［9-11］。耐漬品種的篩選鑒定是減輕漬害脅迫下產(chǎn)量和品質(zhì)損失的有效方法，是品種選育的基礎(chǔ)。作物耐漬性的鑒定和評(píng)價(jià)至今沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。佟漢文等［11］對(duì)37 份小麥新品種（系）的不同指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，篩選出最適合種植在長(zhǎng)江中下游小麥區(qū)域的品種。田文濤［12］通過(guò)對(duì)生長(zhǎng)、生理和光合特性等方面的測(cè)定與考查，形成耐漬性鑒定方法，篩選出鑒定漬害指示性指標(biāo)。

適宜的多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法可全面反映漬害脅迫對(duì)作物不同品種的影響和耐漬脅迫能力，目前小麥耐漬品種篩選的指標(biāo)和評(píng)價(jià)體系并不完善。本研究通過(guò)大田全生育期試驗(yàn)，在正常水分處理和漬水脅迫處理下研究34 份小麥品種主要品質(zhì)指標(biāo)、產(chǎn)量及構(gòu)成因素的差異，通過(guò)耐漬系數(shù)和隸屬函數(shù)值，建立評(píng)價(jià)體系，篩選出耐漬品種，為小麥耐漬品種的鑒定和評(píng)價(jià)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及供試品種

試驗(yàn)于2021-2022 年在安徽科技學(xué)院種植科技園進(jìn)行。試驗(yàn)材料來(lái)源于安徽、江蘇、河南等省份的小麥品種，共34 份（表1）。

表1 試驗(yàn)小麥品種和審定時(shí)間Tab.1 Test wheat varieties and certification time

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用大田種植，裂區(qū)設(shè)計(jì)，水分處理為主區(qū)，品種為副區(qū)。試驗(yàn)設(shè)置2 個(gè)處理：灌漿期漬水脅迫處理（WL）、正常水分即常規(guī)栽培處理為對(duì)照（CK）。每個(gè)處理設(shè)3 次重復(fù)，于灌漿期（開花期～ 開花后10 d）實(shí)施漬水處理，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)10 行，小區(qū)面積為9 m2（3 m × 3 m），行距0.25 m。

灌漿期進(jìn)行漬水10 d 處理（漬水時(shí)間由預(yù)試驗(yàn)確定），漬水前田塊下挖并起壟進(jìn)行覆膜隔水，正常水分處理和漬水處理小區(qū)之間設(shè)置6.5 m 隔離帶。漬水處理時(shí)，用塑料管向小區(qū)處理灌水，用水龍頭調(diào)節(jié)水量，漬水時(shí)持續(xù)保持田間水層高于地表2 cm。對(duì)照按照高產(chǎn)田大田正常管理進(jìn)行灌溉（保持相對(duì)含水量60%～ 70%），處理結(jié)束后拆除薄膜、排水。2021 年和2022 年小麥生長(zhǎng)季氣候條件如表2 所示。

表2 2021-2022 年小麥生育時(shí)期氣候條件Tab.2 Climatic conditions during the wheat growth period from 2021 to 2022

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的測(cè)定 于開花期（2022 年4 月23 日）調(diào)查小麥穗數(shù)，于成熟期（2022 年5 月25 日）調(diào)查穗粒數(shù)，并計(jì)算單位面積籽粒數(shù)。在小麥成熟期實(shí)收1 m2測(cè)產(chǎn)，并進(jìn)行粒重測(cè)定。

1.3.2 品質(zhì)性狀 小麥于成熟期（2022 年5 月31 日）收獲，進(jìn)行測(cè)產(chǎn)及室內(nèi)考種。用瑞典Perten公司IM 9500 近紅外淀粉品質(zhì)測(cè)定儀分別測(cè)定其籽粒濕面筋含量、蛋白質(zhì)含量和淀粉含量。

1.3.3 耐漬性評(píng)價(jià) 耐漬系數(shù)（waterlogging tolerance coefficient，WTC）［13］的計(jì)算公式為：WTC=Xt/XCK，其中Xt和XCK分別為性狀處理值和對(duì)照值。

隸屬函數(shù)（Uij）［13］的計(jì)算公式為：Uij=(WTCij-WTCjmin)/(WTCjmax-WTCjmin)(j=1,2,…,6;i=1,2,…,36)，其中，Uij為第i個(gè)材料第j個(gè)性狀的隸屬函數(shù)；WTCij為第i個(gè)材料的j個(gè)性狀的耐漬系數(shù)；WTCjmax為第j個(gè)性狀的最大耐漬系數(shù)；WTCjmin為第j個(gè)性狀的最小耐漬系數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel 2010 整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，用DPS 7.0 軟件進(jìn)行方差分析，OriginPro 2021 進(jìn)行繪圖分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同小麥品種水分處理下產(chǎn)量和品質(zhì)的差異

對(duì)不同小麥品種水分處理下的產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行方差分析（見表3），結(jié)果表明：不同小麥品種的穗粒數(shù)、粒重、穗數(shù)、籽粒產(chǎn)量、濕面筋含量、蛋白質(zhì)含量、淀粉含量均存在極顯著差異（P<0.01）；水分處理間穗粒數(shù)、粒重、產(chǎn)量、濕面筋含量、蛋白質(zhì)含量、淀粉含量均存在極顯著水平（P<0.01），穗數(shù)呈不顯著水平（P>0.05）；互作效應(yīng)表現(xiàn)為品種與水分處理間穗粒數(shù)、粒重、籽粒產(chǎn)量、濕面筋含量、蛋白質(zhì)含量、淀粉含量均存在極顯著水平（P<0.01），穗數(shù)呈不顯著水平水平（P>0.05）。

表3 不同小麥品種水分處理下的產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)方差分析Tab.3 Variance analysis of yield and quality indexes of different wheat varieties under water treatment

2.2 灌漿期漬水脅迫對(duì)小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

由表4 可知，與正常水分即常規(guī)栽培處理相比，漬水脅迫下不同小麥品種的穗數(shù)、穗粒數(shù)、粒重、籽粒產(chǎn)量平均值均降低，漬水脅迫下穗數(shù)、穗粒數(shù)、粒重、籽粒產(chǎn)量的變幅分別為327.67～608.00、36.67～ 63.67、23.42～ 47.57 和5 676.9～ 10 525.69，表明漬水脅迫對(duì)小麥的產(chǎn)量及構(gòu)成因素有一定的影響（表4）。

表4 漬水脅迫對(duì)不同小麥品種產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響Tab.4 Effects of waterlogging stress on yield and constitute factors of different wheat varieties

從表4 的耐漬系數(shù)和變異系數(shù)（CV）來(lái)看，漬水脅迫對(duì)小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)、粒重和籽粒產(chǎn)量均產(chǎn)生抑制作用，但抑制程度因性狀不同而異。其中對(duì)粒重的抑制作用最大，變異系數(shù)達(dá)到14.80%；其次為籽粒產(chǎn)量、穗粒數(shù)和穗數(shù)，變異系數(shù)分別為7.13%、6.48%和0.41%。

2.3 灌漿期漬水脅迫對(duì)小麥品質(zhì)性狀的影響

由表5 可知，與正常水分即對(duì)照處理相比，漬水脅迫下，不同小麥品種的濕面筋和蛋白質(zhì)含量的平均值升高，淀粉含量平均值均降低，漬水脅迫下濕面筋含量、蛋白質(zhì)含量、淀粉含量的變幅分別為26.47～ 46.93、11.73～ 20.43、61.00～ 68.03，表明漬水脅迫對(duì)小麥的品質(zhì)性狀影響存在差異。

表5 漬水脅迫對(duì)不同小麥品種品質(zhì)的影響Tab.5 Effects of waterlogging stress on qualities of different wheat varieties /%

從表5 的耐漬系數(shù)和變異系數(shù)來(lái)看，漬水脅迫對(duì)小麥濕面筋、蛋白質(zhì)、淀粉含量均產(chǎn)生抑制作用，但抑制程度因性狀不同而異，其中對(duì)濕面筋的抑制作用最大，變異系數(shù)達(dá)到9.72%；其次為蛋白質(zhì)含量、淀粉含量，變異系數(shù)分別為9.57%、2.07%。

2.4 不同小麥品種（系）耐漬性的綜合評(píng)價(jià)

目前對(duì)小麥的耐漬性沒(méi)有統(tǒng)一的指標(biāo)進(jìn)行鑒定和評(píng)價(jià)，隸屬函數(shù)法是將獨(dú)立測(cè)定的各性狀轉(zhuǎn)換成相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)。根據(jù)隸屬函數(shù)公式計(jì)算每份材料隸屬函數(shù)值（表6），平均隸屬值范圍為0.255 9～ 0.865 9。對(duì)材料耐漬系數(shù)的隸屬函數(shù)值進(jìn)行聚類分析（見圖1），在距離1.4 將其分為3 個(gè)類群，并根據(jù)其耐漬性劃分為：耐漬類群、中等耐漬類群、敏感類群。

圖1 34 份小麥品種耐漬性聚類圖Fig.1 Cluster dendrogram of 34 wheat varieties in waterlogging tolerance

表6 不同小麥品種產(chǎn)量性狀和品質(zhì)指標(biāo)耐漬系數(shù)的隸屬函數(shù)值Tab.6 The membership function values of the waterlogging tolerance coefficient of yield traits and quality indexes of different wheat varieties

耐漬類群包括揚(yáng)麥13、揚(yáng)麥22、寧麥13、揚(yáng)麥20、揚(yáng)麥24、揚(yáng)麥15、中育9320、俊達(dá)104、周麥28、新麥9817、洛麥28、揚(yáng)麥19、豫農(nóng)982、百農(nóng)207、存麥11、華成865、豫麥158、周麥30、華成863、鄭品麥25、生選6 號(hào)、徐麥35，共22 份材料，占總材料的64.71%；中等耐漬類群包括魯研128、鴻麥168、漯麥9908、德研8 號(hào)、百農(nóng)307、鄭麥132、西農(nóng)979、開麥18、魯原502、濮興8 號(hào)，共10 份材料，占總材料的29.41%；敏感類群包括華成2019 與華成863，共2 份材料，占總材料的5.88%。耐漬性聚類圖詳見圖1。

2.5 平均隸屬值與不同性狀及其耐漬系數(shù)的相關(guān)性

相關(guān)性分析（表7）表明，平均隸屬值與粒重、淀粉含量極顯著正相關(guān)；與濕面筋、蛋白質(zhì)含量極顯著負(fù)相關(guān)；與粒重、濕面筋、蛋白質(zhì)含量、淀粉含量的耐漬系數(shù)極顯著正相關(guān)；與產(chǎn)量的耐漬系數(shù)顯著正相關(guān)。

表7 不同小麥品種性狀值及其耐漬系數(shù)與平均隸屬值的相關(guān)性Tab.7 Correlation between trait value and waterlogging tolerance coefficient of different wheat varieties and average membership value

3 討論

植株的品質(zhì)性狀、穗粒數(shù)、粒重、產(chǎn)量等存在基因型差異，均可作為耐漬品種和鑒定的指標(biāo)［13-14］。小麥的產(chǎn)量和粒重可以作為耐漬評(píng)價(jià)的首選指標(biāo)［15］。本研究表明，不同小麥品種的產(chǎn)量、粒重、穗粒數(shù)、淀粉含量、穗數(shù)均明顯降低，其中，籽粒產(chǎn)量、粒重的降幅較大，降幅的平均值分別達(dá)到25.34%、13.71%。在漬水脅迫下小麥的穗粒數(shù)（CV常規(guī)9.80%和CV漬水11.24%）、粒重（CV常規(guī)9.15%和CV漬水17.23%）、濕面筋（CV常規(guī)5.65%和CV漬水11.85%）、蛋白質(zhì)含量（CV常規(guī)5.03%和CV漬水11.60%）、淀粉含量（CV常規(guī)0.92%和CV漬水2.21%）的變異系數(shù)增大，表明漬水脅迫加大了品種間產(chǎn)量和品質(zhì)等性狀的變異。從耐漬系數(shù)的變異系數(shù)（CV）看，灌漿期漬水脅迫對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的抑制作用表現(xiàn)為粒重>濕面筋含量>蛋白質(zhì)含量>籽粒產(chǎn)量>穗粒數(shù)>淀粉含量>穗數(shù)，漬水對(duì)粒重影響最大，穗數(shù)的影響最小。小麥產(chǎn)量的80%～ 90%來(lái)自花后［16］，花后是冬小麥增加粒重和提高產(chǎn)量的關(guān)鍵期，花后漬水主要通過(guò)縮短灌漿周期，降低灌漿速率來(lái)降低單粒重［15，17］。本研究相關(guān)性分析也表明小麥的粒重對(duì)綜合評(píng)價(jià)的影響較大，最終粒重作為耐漬小麥品種選擇的首選指標(biāo)，濕面筋含量、蛋白質(zhì)含量、籽粒產(chǎn)量等指標(biāo)作為耐漬小麥品種選擇的次級(jí)指標(biāo)。

作物耐漬性是一個(gè)受多基因控制的復(fù)雜性狀［18-20］，用單一指標(biāo)難以評(píng)價(jià)，而基于多個(gè)性狀的脅迫指數(shù)和隸屬函數(shù)的綜合評(píng)價(jià)方法已更加全面、科學(xué)地應(yīng)用于耐鹽性［21-22］、抗旱性［23］等作物的綜合評(píng)價(jià)。本文研究的34 份小麥品種在漬水脅迫下產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的表達(dá)受到抑制，各指標(biāo)含量明顯下降，從耐漬系數(shù)的變異系數(shù)看，灌漿期漬水脅迫對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的抑制作用表現(xiàn)為粒重>濕面筋含量>蛋白質(zhì)含量>籽粒產(chǎn)量>穗粒數(shù)>淀粉含量>穗數(shù)，粒重可作為小麥耐漬評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。本研究采用耐漬系數(shù)和隸屬函數(shù)法對(duì)不同小麥進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，將34 份小麥劃分為耐漬型、耐漬中間型和敏感型3 種類型。揚(yáng)麥13、揚(yáng)麥22、寧麥13 等22 份材料可視為耐漬型小麥品種，其中揚(yáng)麥13、揚(yáng)麥22、寧麥13 與其他品種相比具有較高的粒重、穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量，耐漬系數(shù)相對(duì)較高，可作為小麥耐漬的首選品種，也可作為小麥耐漬栽培育種的參考資源。