不同降水年型旱地小麦主要性状变化规律分析

张养利，聂 耸，郝双奎，李 倩，王卫红

(1.渭南市农业科学研究所，陕西 渭南 715501；2.合阳县农业技术推广中心，陕西 合阳 715399)

小麦是我国三大粮食作物之一，对我国国民经济发展及满足人口增长对粮食需求发挥着举足轻重的作用。我国水资源比较匮乏，西北干旱半干旱地区耕地面积1 300万hm2，约占全国耕地总面积的1/3。近年来，土壤干旱已成为限制我国干旱地区小麦生产的重要因素，因此选育高产稳产、抗旱节水和抗病的小麦新品种，以及进行小麦抗旱性和旱地栽培技术研究成为目前旱地小麦新品种选育研究的重要方向[1]。

在干旱胁迫条件下，小麦单位面积产量及其相关的农艺性状，如株高、千粒重和容重等均有所下降[2～3]。农业科学家为了解决干旱胁迫对小麦生产的影响，从栽培与耕作方面做了大量研究，如旱地麦田休闲期覆盖渗水地膜结合生育期膜际条播能显著提高小麦穗数、产量及水分利用率[4～5]，优化施氮结合垄覆沟播是黄土高原渭北旱地小麦增产增效的栽培模式[6]，不同降水年型对旱地小麦产量及其构成因素具有显著影响，丰水年型的旱地小麦产量与平水年型和枯水年型相比较有明显提高[7]，旱地小麦深施磷肥能显著提高氮肥利用效率[8]。上述研究主要是通过栽培措施与耕作条件影响土壤水分从而影响旱地小麦产量，而对目前旱地小麦育种发展趋势研究较少，旱地小麦整体的产量潜力、抗旱性能等仍有待进一步深入探索。研究利用黄淮旱地和陕西省旱地小麦区试结果，依据不同降水年型分析参试小麦主要农艺性状的差异，了解目前旱地小麦育成新品种(系)主要性状的整体发展规律，以期为旱地小麦新品种选育目标的确立提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料共236份，来自渭南市农业科学研究所孙镇试验站2014-2017年黄淮旱薄地小麦区试、黄淮旱地小麦品比、陕西省旱地小麦区试的旱地小麦新品种(系)，对照品种为晋麦47。

1.2 试验设计

田间试验于2014-2017年在渭南市农业科学研究所孙镇试验站进行，试验采取完全随机设计，重复3次。每个试验小区为10行，行距为25 cm，行长为6 m，小区面积为13.5 m2。播种量0.014 kg·m-2，通过各参试旱地小麦品种(系)千粒重进行调整。在种植前通过测试土壤养分含量调整施肥量，施肥量为尿素225 kg·hm-2，钾肥75 kg·hm-2，磷肥12 000 kg·hm-2，均作为底肥在整地时施入。生长期管理措施同当地大田生产。

1.3 农艺性状测定

田间调查抽穗期、全生育期、667 m2穗数、穗粒数和株高。抽穗期为小区内50%植株完成抽穗的日期。全生育期是指小麦播种到落黄成熟的天数。667 m2穗数在成熟前调查，每小区选择有代表性样段3行，行长1 m，统计所有穗数，折算成667 m2穗数。穗粒数是小麦收获前在每个小区除边行外随机选取20株，数清所有穂数全部脱粒，统计总粒数求得平均每穂粒数。株高是在植株成熟期时，测量植株从土壤表面到麦穗顶端(不包括穗芒)的距离。

小麦成熟期每小区单独收获，晒干后称重，然后换算成单位面积产量。

室内考种，测定千粒重和容重。

1.4 降水年型划分

试验地近30年的年平均降雨量为520.1 mm，降雨量=休闲期降雨量+生育期降雨量(6-9月为休闲期、10月至次年5月为生育期)。参照高艳梅等[5]的降水年型划分标准，将2013-2014年、2015-2016年划分为干旱年、2014-2015年为平水年、2016-2017年为丰水年，其中2016年休闲期灌水1 050 m3·hm-2，折合降雨量105 mm)(表1)。

表1 2014-2017年度降雨量 (mm)

2 结果与分析

2.1 参试小麦品种在各年型的整体表现

2014-2017年参试小麦品种的主要农艺性状结果见表2。由表2可以看出，整体来说，参试小麦品种产量、株高、667 m2穗数和容重在丰水年(2017年)最高，平水年(2015年)次之，干旱年(2014年、2016年)较低；全生育期和穗粒数在平水年(2015年)最高，在丰水年(2017年)和干旱年(2014年、2016年)有所降低，而抽穗期和千粒重的变化无明显规律性。

表2 2014-2017年参试小麦品种的主要农艺性状

2.2 不同类型小麦品种在各降水年型下农艺性状的变异系数

不同类型对照品种、增产品种、参试品种农艺性状变异系数的变化趋势见图1。由图1可以看出：对照品种、增产品种、参试品种同一性状在不同降水年型变化趋势几乎一致，不同性状在不同降水年型影响的程度差异较大。各性状变异系数随降水年型由大到小依次为：产量>667 m2穗数>株高>穗粒数>抽穗期>全生育期>千粒重>容重。其中产量、667 m2穗数、株高、穗粒数影响较大，变异系数在0.16～0.30，抽穗期、全生育期、千粒重和容重受不同降水年型影响较小。说明在渭北旱塬降水对小麦产量的影响较大，因而选育和种植水分不敏感性小麦品种，有利于提高小麦产量。

图1 不同类型对照品种、增产品种、参试品种农艺性状变异系数的变化趋势

2.3 不同降水年型参试小麦品种相关农艺性状分析

2.3.1 参试小麦品种 不同降水年型参试小麦品种农艺性状与对照的差异结果见表3。从表3可以看出，在干旱年、平水年、丰水年，参试小麦品种生育期较对照(晋麦47)分别增加1，2.8和1 d，株高较对照分别降低4.2，9.5和5.5 cm，参试小麦品种在干旱年和平水年产量较对照低139和73 kg·hm-2，在丰水年产量较对照高104 kg·hm-2。表明参试小麦品种生育期普遍延长，丰产潜力提高，而株高有明显降低趋势，抗旱性减弱，稳产性降低；对照品种较强的抗旱性使其在干旱年和平水年仍有稳产优势，但生产潜力较低。

表3 不同降水年型参试小麦品种农艺性状与对照的差异

2.3.2 增产品种 由表3可以看出：增产小麦品种抽穗期在干旱年较对照提早，在平水年和丰水年较对照推迟；在干旱年、平水年、丰水年，增产小麦品种生育期普遍推迟，较对照分别增加4.7，2.8和0.9 d。增产小麦品种株高在干旱年较对照和参试品种高，在平水年和丰水年均较对照和参试品种低，表现出较好的株高刚性度。增产小麦品种产量较对照和参试品种明显增加，增产小麦品种穗粒数和千粒重较对照和参试品种也明显增加。产量三因素中，增产小麦品种667 m2穗数和穗粒数较对照变异系数大，其中667 m2穗数变化更具不确定性，而穗粒数的稳定提高对产量的稳定提高贡献较大。千粒重随年型变化较小，在40～43 g。增产品种旱年有一定生物学产量和较高经济系数，达到稳产目的；丰水年的株高相对较低，因而提高了旱地小麦品种的丰产潜力，减少倒伏的风险。

3 讨 论

在不同气候年型下旱地小麦品种产量及主要农艺性状变幅大，小麦生育期内有多个气象因子与旱地小麦产量和农艺性状呈显著、极显著相关[9]。笔者研究结果表明：在不同降水年型旱地小麦品种不同性状的变幅存在较大差异，各性状变异系数随降水年型由大到小依次为产量>667 m2穗数>株高>穗粒数>抽穗期>全生育期>千粒重>容重，其中产量、667 m2穗数、株高、穗粒数影响较大。因此，在旱地小麦选育过程中，建议结合区域农业气象因子变化特点进行有目标的选择，从而提高小麦新品种选育成功的几率。

在干旱条件下，干旱程度越重，作物株高降低越明显[10]。一般认为理想的抗旱小麦品种株高要求，干旱条件下株高降低不明显，而在水分充裕时株高增加不显著[11]。笔者研究结果表明，增产小麦品种株高在干旱年较对照和参试品种高，在平水年和丰水年均较对照和参试品种低，但变异幅度不是很大，表现出较好的株高刚性度。行翠平等[12]认为，在不同的环境条件下，小麦品种的株高具有一定的弹性和稳定性，才能发挥这类小麦品种的超高产潜力。这与笔者研究增产小麦品种不同年型株高变化特性一致。因此对小麦株高的选择只能在一定的限度内进行，植株过矮或者过高对提高收获指数不利[13]。卫云宗等[14～15]认为,在旱作条件下，相对较高的植株有利于产量因素的稳定，但其单穗重较低，表示其生产潜力低。杨学举等[16]认为，从早衰和倒伏两方面考虑，株高80 cm左右最为合适，可作为旱地小麦育种株高选择的指标。

小麦产量的增加主要是穗部生物量分配的增加，且增加幅度要大于地上生物量的增加幅度，因此收获指数也呈增加趋势。刘新月等[17]认为，要提高小麦产量是在保证单位面积穗数的基础上，通过增加穗粒数和提高千粒重来实现的。因此在不同降水年型稳定穗数，增加穗粒数和千粒重是旱地小麦产量稳定提高的保障。笔者研究结果表明，增产小麦品种穗粒数和千粒重较对照和参试品种明显增加，且穗粒数的稳定提高对产量的稳定提高贡献较大，千粒重随年型变化较小，在40～43 g。

研究结果表明，旱地小麦品种同一性状在不同降水年型变化趋势一致，但不同降水年型对不同性状影响有不同程度的差异，其中产量、667 m2穗数、株高和穗粒数影响较大，说明这些性状在不同降水年型应有不同标准，以便准确选择后代材料。如适度降低小麦株高，选择株高刚性度好的品种，以增强旱地小麦抗倒伏能力，保持667 m2穗数稳定增加；延长灌浆期，提高灌浆速率，保证千粒重和籽粒饱满度；减少无效小花和小穗，增加穗粒数，并注重优质旱地小麦品种选育是今后旱地小麦育种方向。