节水灌溉条件下优质中强筋小麦石4366的产量和品质分析

高振贤 曹 巧 班进福 赵彦坤 张士昌 史占良 何明琦

（石家庄市农林科学研究院小麦研究中心 河北石家庄 050041）

河北省是我国小麦主产省份之一，近10年播种面积在3 305.1万～3 630.5万亩之间。该省跨越北部春麦区、北部冬麦区和黄淮冬麦区,介于北纬36°05′～42°40′、东经 113°27′～119°50′之间，属温带大陆性季风气候。河北省光热资源丰富，但是水资源短缺。全省年降水量340～800 mm，小麦生育期间（10月至翌年6月）常年降水在150～200 mm[1]。同时河北又是主要优质麦产区，为了满足国家供给侧结构改革的需求，河北省农业农村厅提出2019年大力发展强筋麦，种植强筋小麦360万亩，到2020年达到400万亩，良种良法覆盖率达到95%。因此研究既节水又优质小麦品种及其配套栽培技术成为河北省小麦发展的当务之急。

由石家庄市农林科学研究院选育的优质小麦品种石4366在2015年通过冀中南优质组品种审定（审定编号:冀审麦2015003），2019年在冀中北水地组完成跨区审定（审定编号:冀审麦20198019）。为了更好的推广该品种，结合河北省生态环境特点，开展了播种密度和节水灌溉试验，同时与冀中南节水组和优质组对照品种进行产量和品质比较试验，以期为石4366的大面积推广提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验采取裂区设计。主区因素为水处理，分别为W1（春灌 1 水，拔节水）、W2（春灌 2 水，拔节水和灌浆水），拔节水每年3月底和4月初进行灌溉，灌浆水在5月上旬进行，每次灌水量约60 mm。副区因素为品种，副副区因素为密度，基本苗分别为3.00×106/hm2（D1）、3.75×106/hm2（D2）、4.50×106/hm2（D3），3 次重复。2017-2018年小麦生长季安排密度试验，2018-2019年和2019-2020年小麦生长季按基本苗3.00×106/hm2播种。小区面积为10.8 m2，小区行长9 m、宽1.2 m，8行区，行距 15 cm，足熵播种。亩施纯氮（N）192 kg/hm2、磷（P2O5）120 kg/hm2、钾（K2O）120 kg/hm2，磷肥和钾肥作为底肥一次施入，氮肥底施50%，拔节期随灌水追施50%，常规田间管理。

1.2 测定项目及方法

1.2.1 测产 用奥地利WINTERSTEIGER小区收割机进行收获，实打实测。千粒重的测定方法：将每个小区收获的小麦取2个500粒称量，确保2次重复之间质量差小于0.4 g。穗粒数的测定方法：收获前每小区选取长势均匀的位置，由下向上随机取20穗混合脱粒，数其总粒数，求得平均每穗粒数。有效穗数测定方法为成熟前每个小区定点区域的有效穗数（穗粒数在5粒以上者）。

1.2.2 制粉 将小麦样品含水量润麦到16.5%，润麦时间为15～18 h，用Brabender Junior试验磨粉机制粉。

1.2.3 品质参数测定 用DA7200二极管阵列分析仪（瑞典波通仪器公司）检测小麦籽粒的蛋白含量、籽粒硬度、拉伸长度、湿面筋和水分含量；籽粒沉降值采用“GB/T 15685-1995”规定的Brabender 297576设备测定；容重采用GHCS-1000型容重器测量。

1.3 数据计算和统计分析

用Microsoft Excel 2010整理数据，用DPS 17.10高级版进行数据的统计分析。

1.4 2017-2019年生长季降水

2017-2019年生长季降水情况见表1。

表1 2017-2019年小麦生长季降水（单位：mm）

2 结果与分析

2.1 不同灌水条件下播种密度对石4366产量的影响

2017-2018年度小麦的灌水及播种密度试验，正常收获并对其产量及产量三要素进行检测。从表2可以看出，春灌1水和春灌2水在不同播种密度下石4366小麦产量及其三要素无显著差异，灌水处理之间小麦产量也无显著差异。对该年降雨进行分析发现，2017-2018年度小麦生长季降水较常年多127.6 mm，尤其在小麦播种后处理10月和小麦拔节和灌浆的4月和5月降水较多（表1），导致春灌1水和灌2水处理产量差异不显著。同时该年度不同的播种密度对产量影响不显著，说明石4366对播种密度要求不高，在300万/hm2的密度下可获得较高产量，考虑到节约成本的需求，建议丰水年播种密度为300万/hm2基本苗。

表2 不同灌水制度下播种密度对石4366产量的影响

2.2 不同灌水制度对石4366品质的影响

对2017-2018年度收获的不同灌水制度下的石4366进行品质检测，结果表明石4366籽粒的蛋白含量、籽粒硬度、拉伸长度、容重、湿面筋、水分和沉降值等品质参数无显著差异（表3），说明在2017-2018年的丰水年春灌1水和春灌2水对石4366的品质无影响。

表3 不同灌水制度对石4366品质的影响

2.3 石4366产量比较试验

为了检测石4366在节水灌溉条件下的产量表现，将石4366与河北省节水组对照品种石麦22、河北省优质组对照品种师栾02-1和目前生产推广面积较大的藁优2018进行产量比较，结果表明，春灌1水条件下石4366与石麦22连续3个生长季的产量无显著差异，2018-2019年和2019-2020年2个生长季产量显著高于优质麦师栾02-1和藁优2018；春灌2水条件下石4366与石麦22连续3个生长季的产量无显著差异，连续3个生长季产量都显著高于优质麦师栾02-1或藁优2018（表4）。说明石4366在节水灌溉条件下产量达到节水小麦品种的产量水平，同时显著高于优质麦的产量，是节水和品质有效结合的优良小麦品种。表4还表明，缺水年或正常年春灌2水小麦产量明显高于春灌1水小麦产量，同时节水灌溉条件下不同品种可以造成产量显著差异，因此有必要对目前审定的小麦品种进行筛选，选出节水高产的小麦品种进行推广。

表4 石4366产量比较

2.4 石4366品质比较试验

通过比较石4366和对照品种石麦22、师栾02-1的品质指标发现，春灌1水条件下石4366蛋白含量较优质麦对照师栾02-1低，但是沉降值和容重与师栾02-1无显著差异；石4366沉降值和容重较节水对照品种石麦22显著增加；春灌2水条件下石4366蛋白含量和沉降值与师栾02-1无显著差异，容重低于师栾02-1；沉降值和容重较节水对照品种石麦22显著增加，蛋白含量无显著差异。说明节水灌溉条件下石4366的品质明显优于节水小麦品种石麦22，在沉降值参数上与优质小麦师栾02-1无异。从表5还发现灌水对本次试验的3个小麦品种的品质影响不显著，品质的差异主要由品种本身产生。

表5 石4366品质比较

3 结论与讨论

河北省小麦的发展将长期受本省水资源短缺的制约，其中发展节水小麦品种、提高小麦水分利用效率是缓解这一现状的有效途径之一[2]。目前河北小麦品种审定方案中规定足墒播种条件下，要求冀中南水地组春季只灌2水，节水组春季只灌1水。在这种限水灌溉基础上，河北省大力培育节水小麦品种，近3年河北省审定的小麦新品种数量分别是33个（2018 年）、48 个（2019 年）和 37 个（2020 年），企业育成品种所占比例也在持续增长，2018年、2019年和2020年占比分别是63.64%、75.00%和81.08%。在数量众多的审定小麦品种中发现本院育成的石4366在春灌1水和春灌2水试验中，与节水组对照相比产量无显著差异，但是品质远远高于对照，是集节水与优质为一体的小麦品种。

同时选择籽粒产量和品质是小麦育种中的一个主要挑战，这两者之间存在一定程度的负相关[3]。在试验中发现石4366的蛋白含量虽然与石麦22差异不显著，但是其品质明显高于石麦22，灌2水条件下蛋白含量、沉降值与优质组对照品种师栾02-1无显著差异。小麦烘焙品质性状通常是以蛋白质含量作为早期世代的主要选择标准，但是除了蛋白质含量外，小麦品质还取决于蛋白质质量，而蛋白质质量可以通过面团流变学试验进行评估[4]。与蛋白质含量相比，环境相互作用对面团流变学性状的影响一般较小[5]，但是因其劳动密集、耗时和成本高昂限制了其在小麦育种早期世代中的应用。石4366是以优质小麦石优17为父本，通过常规杂交选育而来，选育具有一定目的性，同时存在盲目性。现代基因组工具提供了一个很好的机会来预测早期世代小麦系的最终用途表现和其他品质特征，而不需要进行直接的质量测试[6-7]。此外，小麦全基因组序列信息等重要基因组资源的公开[8]和最近改进的基因编辑技术[9]，也为操纵重要的单个基因以改善表型表现提供了新的机会。因此了解目标性状的遗传学知识显得尤为重要，想在短时间内获得遗传增益，不仅需要充分利用现有的基因组资源，还得掌握基因组学的相关知识鉴定影响小麦品质性状的QTL基因，估计这些基因座上重要等位基因的效应，今后加强小麦基因组学辅助育种的经费、时间和人力投入，为河北培育更多更好的节水优质小麦新品种。