抗逆广适小麦品种共性特征分析

吕丽华，韩江伟，张经廷，董志强，孟建，贾秀领

抗逆广适小麦品种共性特征分析

吕丽华1，韩江伟2，张经廷1，董志强1，孟建3，贾秀领

1河北省农林科学院粮油作物研究所/农业农村部华北地区作物栽培科学观测实验站/河北省作物栽培生理与绿色生产重点实验室，石家庄 050035；2石家庄市种子管理站，石家庄 050000；3河北省农业技术推广总站，石家庄 050000

【目的】在黄淮北片气象灾害频发的异常气候背景下，通过筛选抗旱、耐热和抗寒的冬小麦品种，明确抗逆广适品种的产量构成特征、株型结构特征和生理特征，为抗逆广适品种筛选工作提供简易检测指标。【方法】于2017年秋至2020年夏连续3个小麦生长季在河北藁城堤上试验站进行大田水分试验（试验1）和温室试验（试验2），同时，利用2018年和2020年春季自然低温进行抗寒品种筛选试验；试验1设置3个灌水处理，0水、1水（拔节水）和2水（拔节水+开花水），试验2设置2个温度处理，灌浆后期常温对照和增温处理，以16个冬小麦品种为材料，测定抗逆性能评价指标、产量形成指标、株型结构指标和叶片生理指标。【结果】综合考虑产量、抗旱指数、产量热感指数和冻害级别，筛选出济麦23、山农30、冀麦325、济麦22、品育8012 5个冬小麦品种，这些品种综合表现较优，具有抗旱、耐热、抗寒性强、丰产稳产的特点。通过分析产量与产量形成指标、株型指标和叶片生理指标的相关性，千粒重、收获指数和生物产量与产量呈极显著正相关；旗叶叶宽、茎粗和穗长与产量呈显著或极显著正相关，而旗叶茎叶夹角与产量呈显著负相关；旗叶相对叶绿素值（SPAD值）和相对含水量与产量均呈极显著正相关，冠层温度与产量呈极显著负相关。与其他品种比较，抗逆广适品种千粒重、收获指数和生物产量分别提高了12.9%、5.2%和3.4%；旗叶叶宽为（16.2±0.4） cm、茎叶夹角（18.2±3.2）°、基部茎粗（4.0±0.3） mm、穗长（7.5±0.14） cm、株高（80.3±1.3） cm；灌浆后期旗叶SPAD值和相对含水量分别提高了9.8%和4.2%、冠层温度降低了1.9 ℃。【结论】明确了抗逆广适小麦品种“上部紧凑直立、下部松散平展”的优化株型，提出了旗叶叶宽、茎叶夹角、基部茎粗、穗长的定量指标；明确了生育后期旗叶SPAD和相对含水量较高、冠层温度较低的生理特征以及千粒重、收获指数和生物产量较高的产量特征。

冬小麦；品种筛选；株型特征；生理特征；产量构成特征

0 引言

【研究意义】气候变化是全球重大环境问题[1]，由此导致气象灾害风险增大已成为农业生产的严峻挑战。黄淮北片冬小麦历经四季，生产系统受气候持续变暖、干旱程度不断加重、异常温度灾害频发的不利影响，脆弱性增加，稳定性受到严峻挑战。其中50%年份出现冬春干旱或春夏干旱，43%年份出现干热风事件，42%年份出现异常低温事件（数据来源国家气候中心）。在小麦增产的因素中，品种的贡献占30%[2]，因此，在异常天气频发的气候背景下，开展小麦多抗广适高产稳产品种的筛选工作尤为重要，与此同时，在众多的抗性指标中，寻找几种简单易测的评价指标，对于筛选小麦抗逆广适品种意义重大。【前人研究进展】在过去50年间，国内外学者对小麦“株型结构”展开了许多研究，尤其是针对小麦抗旱方面的研究较多，多集中于小麦根型[3-5]、茎型[6]、叶型[7]、穗型[8]、产量特征[9]和生理生化特征[10]；而关于耐热和抗寒方面的研究多以生理评价为主[11-13]；并且对小麦抗逆品种的筛选工作多集中于单项胁迫因子，包括干旱[14-15]、高温[12, 16-17]、倒春寒[11]等，而同时考虑多项胁迫因子对小麦的影响，并筛选多抗性的小麦品种，相关的研究并不多；同样前人关于多抗小麦品种的株型结构特点的相关研究鲜有报道。【本研究切入点】本研究统筹考虑干旱、春季低温、后期高温3种逆境因子，从株型结构、生理特征、产量形成方面提出适应多变环境的抗逆广适小麦品种共性特征。【拟解决的关键问题】本研究由大田和温室试验相结合，分析不同冬小麦品种的抗逆能力，通过测定其产量构成、株型结构和叶片生理指标，明确抗逆广适小麦品种的共性特征，为品种鉴选工作提供简易检测指标。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于2017年10月至2020年6月，在河北省农林科学院粮油作物研究所石家庄藁城堤上试验站进行。试验地0—20 cm土壤含有机质16.5 g·kg-1、全氮0.095%、全磷0.24%、有效磷18.9 mg·kg-1和有效钾88.3 mg·kg-1。

1.2 试验品种

参试小麦品种为河北、山东、山西地区主栽的冬性或半冬性品种，2017—2018年（简称2018年）14个冬小麦品种，包括衡4444（H4444）、济麦22（JM22）、济麦23（JM23）、冀麦325（JM325）、山农28（SN28）、山农30（SN30）、舜麦1718（SM1718）、烟农1212（YN1212）、品育8012（PY8012）、师栾02-1（SL02-1）、中麦36（ZM36）、石麦22（SM22）、科农2009（KN2009）、中信麦9号（ZXM9）。2018—2019年（简称2019年）和2019—2020年（简称2020年）16个冬小麦品种，在2018年基础上增加了藁优5218（GY5218）和冀麦418（JM418）。

1.3 试验设计

试验1：水分试验，采取裂区设计，3次重复。主区为水分处理，0水、1水（拔节水）和2水（拔节水+开花水），副区为品种。基本苗数量360万株/hm2，行距15 cm，小区面积5.4 m×7 m。各处理施肥量一致，整地前底肥施入复合肥600 kg·hm-2（N-P2O5-K2O：19-21-5），春季追施尿素270 kg·hm-2（N：46%），拔节期在灌水前一次性撒施。底墒充足基础上播种，小麦10月8—10日播种，6月7—10日收获。该试验于2017—2019年小麦季设置3个水分处理（0水、1水和2水）；而2019—2020年仅设置1个水分处理（1水），进行低温冻害的调查。

试验2：增温试验，采取完全随机设计，3次重复。设2个处理，增温处理和常温对照处理，其中常温对照处理为试验1的1水处理，而增温处理于温室内进行，内设增温设备，2018年5月20日开始增温，2019年5月23日开始增温，增温时间为每天9：00—16：00，通过智能控温控湿系统控制温室内部温度，温度低于38 ℃系统自动加温，温度高于40 ℃时，排风扇自动散热，连续12 d高温处理；其他时段打开温室，保证温室内外温湿度一致。温室内小麦播期与试验1相同，每个小麦品种播种5行，行长6 m，行距15 cm，基本苗数量360万株/hm2。温室内冬小麦施肥、灌水及田间管理措施与试验1的1水处理一致，该试验于2017—2019年进行。温室内外温湿度见图1。

图1 温室内外温湿度

2018年4月上旬（拔节期）、2020年4月下旬（孕穗-抽穗期）出现低温天气（图2），小麦不同程度受冻，利用自然低温进行耐寒品种筛选。2017—2018年小麦季降水量192.0 mm（图3），属丰水年型；2018—2019年小麦季降水量77.8 mm，属干旱年型。2017—2018年小麦季5月27日至6月7日出现连续12 d 32 ℃以上高温天气，达到重点干热风程度。

图2 2018年4月上旬和2020年4月下旬最低气温

图3 小麦季降水量分布

1.4 测定方法

1.4.1 大棚内外温湿度 采用精创GSP-6温湿度记录仪自动记录大棚内外的温湿度。

1.4.2 产量及产量构成 大田冬小麦收获，采用小区联合收割机（CLASSIC，Wintersteiger，4910 Ried in Innkreis，Upper Austria，Austria）实收测产，风干后称重，折算为13%含水量的标准产量。收割前每小区收获1.11 m双行内所有植株，统计穗数，折合为单位面积穗数；随机取40穗统计穗粒数；风干后称总重，折合为单位面积生物产量；脱粒、风干后数千粒称重，重复5次，同时测定含水量，折算为13%含水量的标准千粒重。温室冬小麦收获，每个重复人工收获3行4 m小麦，风干后脱粒、称重，折算为13%含水量的标准产量。穗数、穗粒数和千粒重统计方法同大田。选取30个单茎测量穗长。

1.4.3 收获指数 收获指数=籽粒产量/生物产量。

1.4.4 产量热感指数（yield heat sensitive index，YHSI） 热感指数＜1，为抗热品种，热感指数≥1，为热感品种。

1.4.6 冻害级别(grade of freeze injury, GFI) 根据国家小麦品种区域试验记载标准划分，共分为5级。1级—无冻害，2级—叶尖受冻发黄，3级—叶片冻死一半，4级—叶片全枯，5级—植株或大部分分蘖冻死。

1.4.7 水分利用效率（water use efficiency，WUE） WUE=Y/ET，式中，Y为籽粒产量（kg·hm-2），ET为作物全生育期总耗水量（m3·hm-2），平均WUE指0水、1水和2水处理WUE平均值。作物生育期耗水量ET=P+U–R–F+ΔW+I，播种前及成熟期用CNC503B型中子土壤水分仪（北京核子仪器公司）测定0—200 cm土层水分含量，以20 cm为一个土壤层次。式中，ΔW为土壤贮水消耗量，P为该时段降水量，U为地下水通过毛管作用上移补给作物水量，R为地表径流量，F为补给地下水量，I为灌水量。本试验地块地势平坦，地下水埋深5 m以下，降水入渗深度不超过2 m，因此U、R、F均为0。

1.4.8 植株形态调查 测定了2水处理16个小麦品种植株形态指标，于开花期取样，每小区取30个有代表性的单茎，测量每个叶片的叶长、叶宽、茎叶夹角、基部茎粗。

1.4.9 旗叶SPAD值 于2019年5月23日采用手持式SPAD-502型叶绿素计测定所有处理旗叶的SPAD值，3次重复，每重复选5片旗叶，每叶测定2点，取平均值。

1.4.10 旗叶相对含水量 于2019年5月24日早晨7：00开始取样，采用烘干称重法测定所有处理旗叶相对含水量，3次重复，每重复取10个叶片，混在一起测定。叶片相对含水量（%）=（鲜重-干重）/（饱和重-干重）×100。

1.4.11 冠层温度 于2019年5月24日13：00—15：00气温较为稳定时段，采用美国产6110L型冠层温度仪测定所有处理冠层温度，重复2次。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2007处理数据，在SAS v8e软件包中运行GLM（General Linear Model）程序进行统计分析。

2 结果

2.1 抗旱、耐热、抗寒广适品种筛选

0水条件下，SN30、JM23、JM325、H4444、SN28、SM22产量较高（表1），2018和2019年较其他品种分别提高3.8%—6.7%和8.1%—15.4%，其次是PY8012、JM22、JM418、YN1212和ZXM9，2018和2019年较产量偏低的品种分别提高6.0%—9.3%和3.7%—11.2%。结合小麦抗旱指数可知，SN30、JM325、SM22、SN28、H4444抗旱指数较高，2018和2019年较其他品种分别提高2.1%—10.0%和17.4%—30.0%，其次是JM23、PY8012、YN1212和JM418，2018和2019年较抗旱指数偏低的品种分别提高7.5%—10.1%和5.0%—18.9%。说明这些品种抗旱性能较强，适宜旱地种植。1水条件下，SN30、JM23、SN28、SM22产量较高，2018和2019年较其他品种分别提高7.1%—11.7%和20.2%—31.0%，其次是JM325和JM22，2018和2019年较产量偏低的品种分别提高6.7%—7.2%和6.1%—8.7%。说明这些品种节水性能较强，适宜限水灌溉条件下种植。2水条件下，SN30、JM23、JM325、PY8012、JM22和ZXM9产量较高，2018和2019年较其他品种分别提高2.4%—7.8%和4.3%—12.3%，其次是SN28、SM22和JM418。说明这些品种丰产性较强，适宜水浇地种植。由小麦WUE可知，SN30、JM325、JM23、SM22、SN28、JM22、PY8012的WUE较高，2018和2019年较其他品种分别提高5.5%—8.6%和4.4%—12.9%。综合2季水分处理产量、抗旱指数和WUE得出，SN30、JM325、JM23、JM22、PY8012、SN28、SM22可以实现抗旱节水高效。

从增温下小麦产量结果可知，SN30和JM23产量显著较高，2018和2019年较其他品种分别提高13.7% —14.2%和14.4%—17.1%，其次是JM325、JM22、PY8012和JM418，2018和2019年较产量较低品种分别提高7.1%—14.2%和4.3%—12.7%。由小麦产量热感指数可知，JM325、SN30、JM23、JM22、PY8012、SM1718、ZM36产量热感指数均低于1，耐热性强，2018和2019年较其他品种分别降低30.8%—66.8%和15.3%—38.1%。综合两季增温处理产量和产量热感指数得出，SN30、JM23、JM325、JM22和PY8012耐热性较好。

表1 不同小麦品种抗逆性状分析

同列不同字母表示处理间差异显著（＜0.05）。DRI：抗旱指数；YHSI：产量热感指数，GFI：冻害级别。由于2018—2019年小麦季无自然冻害发生，表中该季度冻害级别的数据为2019—2020年小麦季冻害数据

Different letters in the same column mean significant differences among different treatments at 0.05 level. DRI: Drought resistance index; YHSI: Yield heat sensitive index; GFI: Grade of freezing injury. Since there is no natural frost damage in the wheat season of 2018-2019, the data of the frost damage level in this table collected from the wheat season of 2019-2020

由小麦冻害级别可知，JM22、PY8012和SN28抗冻性较高，冻害级别为1—2级，而KN2009、SL02-1和SM1718抗冻性较差，冻害级别为2—3级，其他品种居中，冻害级别均为2级。由于2018—2019年小麦季无自然冻害发生，该季度冻害级别的数据来自2019—2020年小麦季。

综合分析表1可得到表现较优的品种，包括JM22、JM23、JM325、SN30和PY8012，这几个品种具有抗逆性强，丰产稳产性高的特点；其次是SN28和SM22，但后二者耐后期高温能力偏差，并不适于后期干热风频发的地区。

2.2 抗逆广适品种产量构成特点

小麦产量构成三因素中，穗数和穗粒数可互相调节，因此，本研究用穗数和穗粒数的乘积代表单位面积粒数。由相关性分析结果表明（图4），单位面积粒数与产量相关性不显著，而千粒重、收获指数和生物产量与产量呈极显著正相关。

通过分析16个小麦品种产量性状可知（图5），抗逆广适小麦品种JM22、JM23、JM325、PY8012和SN30单位面积粒数的平均值小于其他品种的平均值，2018和2019年分别减少6.4%和7.5%，2年平均减少7.0%，该项指标与产量相关性未达显著水平。抗逆广适5个小麦品种千粒重较高，其平均值大于其他品种平均值，2018和2019年分别提高11.5%和14.3%，2年平均提高12.9%；其他品种中SN28千粒重较高，与JM22和JM325相当，但明显高于同类其他品种，2018和2019年分别平均提高9.1%和10.2%。抗逆广适5个小麦品种收获指数的平均值高于其他品种的平均值，2018和2019年分别提高4.3%和6.1%，2年平均提高5.2%；2018年其他品种中SN28收获指数较高，与PY8012相当，较同类其他品种平均提高2.6%；2019年其他品种中SN28和SM22收获指数较高，与抗逆广适品种相当（SN30除外），但较同类其他品种平均提高5.2%。抗逆广适5个小麦品种生物产量较高，其平均值大于其他品种平均值，2018和2019年分别提高2.7%和4.1%，2年平均提高3.4%；2018年其他品种中ZXM9生物产量较高，其次是SM22和H4444，与抗逆广适品种相当，但明显高于同类其他品种，分别平均提高9.2%和6.4%；2019年其他品种中YN1212生物产量较高，与JM22相当，其次是JM418和ZXM9，与JM23相当，但明显高于同类其他品种，分别平均提高7.3%和4.7%。可见，广适品种一般具有较高的千粒重、收获指数和生物产量。

图4 产量与产量构成因素相关性

图中不同字母表示品种间差异显著（P＜0.05）。下同

2.3 抗逆广适品种株型结构特点

通过分析产量与各项株型结构指标的相关性可知（表2），叶长与产量呈负相关，而叶宽和叶面积与产量均呈正相关，其中叶宽除倒4叶以外，其他叶片与产量均呈显著或极显著正相关。旗叶和倒2叶茎叶夹角与产量呈负相关，其他叶片茎叶夹角与产量呈正相关，其中，旗叶茎叶夹角与产量相关性达显著水平。茎粗、株高和穗长与产量均呈正相关，其中，茎粗和穗长与产量相关性达显著或极显著水平。各茎节长度与产量相关性不显著。经研究得出了抗逆广适小麦品种“上部紧凑直立、下部松散平展”株型特点，小麦旗叶较宽、旗叶茎叶夹角较小、茎秆偏粗、麦穗偏长。

通过测定2水处理株型结构指标可见（图6），抗逆广适小麦品种旗叶大多较短（JM325除外），叶长平均为（13.4±1.4） cm，较其他品种降低7.1%，但叶长与产量相关性未达显著水平。抗逆广适品种旗叶较宽，叶宽平均为（16.2±0.4） mm，较其他品种叶宽增加9.4%；其他品种中JM418叶片明显较宽，其次是SN28，较同类其他品种分别增加24.3%和14.4%。广适品种旗叶茎叶夹角较小，平均为（18.2±3.2）°，较其他品种平均减少33.2%；其他品种中SN28夹角明显较小，与广适品种JM22相当，其次是YN1212和ZXM9，与广适品种JM325相当，较同类其他品种分别减少43.3%和24.3%。广适品种麦穗较长，穗长平均为（7.5±0.14） cm，较其他品种平均增长4.4%；其他品种中H4444和JM418麦穗明显较长，与广适品种PY8012相当，其次是SN28和ZM36，与广适品种JM23、JM325和SN30相当，较同类其他品种分别增长10.6%和4.1%。广适品种基部茎节偏粗，茎粗平均为（4.0±0.3） mm，较其他品种平均增长15.7%；其他品种中H4444茎秆较粗，其次是SN28和YN1212，与广适品种JM325相当，较同类其他品种分别增长23.0%和13.7%。广适品种株高中等偏高，平均为（80.3±1.3） cm，但株高与产量相关性未达显著水平。

图6 参试品种株型结构特点

表2 株型结构指标与产量的相关性

2.4 抗逆广适品种生理特点

由图7可知，旗叶SPAD值和相对含水量与产量均呈极显著正相关，冠层温度与产量呈极显著负相关。由2水条件下参试小麦品种生理指标数据可见，5个抗逆广适小麦品种旗叶SPAD较高，其平均值较其他品种平均值提高9.8%（图8）；其他品种中JM418、KN2009和YN1212的SPAD值较高，与抗逆广适品种相当（PY8012除外），但明显高于同类其他品种，平均提高11.4%。5个抗逆广适小麦品种旗叶相对含水量较高，其平均值较其他品种平均值提高4.2%；其他品种中JM418和SN28叶片相对含水量较高，其次是SN22，均与抗逆广适品种相当，明显高于同类其他品种，平均提高4.8%。抗逆广适小麦品种冠层温度较低，其平均值较其他品种平均值低1.9 ℃，降低了6.4%；其他品种中H4444、JM418和KN2009冠层温度较低，与抗逆广适品种JM23相当，明显低于同类其他品种，平均低2.3 ℃，降低了7.5%。可见抗逆广适小麦品种具有较高的旗叶SPAD值和相对含水量、较低的冠层温度这些共性特征。

图7 产量与生理指标相关性

图8 参试品种旗叶叶绿素值、相对含水量和冠层温度

3 讨论

3.1 抗逆广适小麦品种筛选依据

在河北省小麦主要的限制因子为生育期干旱、灌浆期高温和春季低温。本研究中，品种抗旱性能采用产量、抗旱指数和水分利用效率3项指标来综合衡量，以避免单一指标评价带来的局限性，可做到在考察抗旱性的同时筛选具有高产和高水效的小麦品种。耐热性采用产量和产量热感指数[18]两项指标来衡量，在考虑耐热性的同时还可以考虑品种的高产稳产性能。抗冻性采用冻害等级来衡量。经研究表明，参试16个冬小麦品种，其中JM23、SN30、JM325、JM22、PY8012综合表现较优，具有抗旱耐热抗寒丰产稳产的特点。2017—2018年小麦季出现了春季低温和后期重度干热风，但该年份小麦季降水量192 mm，充足的降水部分弥补了春季低温和后期高温对小麦的不利影响，抗逆品种和其他品种不同处理平均产量分别为8 304.4 kg·hm-2和7 737.3 kg·hm-2，其中高温下2类品种产量分别降低了7.9%和15.9%（表1），抗逆品种产量变异幅度明显较小。2018—2019年小麦季出现严重干旱，降水量仅77.8 mm，该年型2水处理产量明显较高（9 646.3 kg·hm-2），而增温处理产量明显降低（6 343.8 kg·hm-2），其中抗逆品种和其他品种增温下产量分别降低21.2%和24.2%（表1），抗逆品种同样表现出较低的变异幅度，稳产性能较好。

3.2 抗逆广适品种产量性状共性特征

关于产量性状与小麦抗逆性的研究较多，一些学者认为抗旱性较强的小麦品种穗数[8]、穗粒数和千粒重较高[19-20]，穗长较长[21]。一些学者通过研究不同年代小麦品种产量提高的主要影响因素得出，小麦籽粒产量显著提高主要原因是收获指数、穗粒数、千粒重和生物产量显著增加，而与穗数关系不大[20, 22-24]。说明除穗数存在争议之外，其他研究结果基本一致。本研究把穗数和穗粒数作为一个整体，用穗数和穗粒数的乘积代表单位面积粒数，结果表明，单位面积粒数与产量呈正相关，但相关性未达显著水平，而千粒重、收获指数、生物产量和穗长与产量均呈显著正相关，说明抗逆广适品种具有千粒重、收获指数和生物产量较高和麦穗较长的共性特点。

3.3 抗逆广适品种植株形态共性特征

关于叶型与小麦抗逆性的研究表明，旗叶较短、叶片直立夹角较小[7]、顶部三叶总面积较小[25-26]的品种抗旱性较强。而关于叶宽观点不一，一部分研究认为叶宽与抗旱性关系不大[9]，另一部分研究认为叶片较宽抗旱性较强[21]。本研究结果表明，抗逆广适品种具有“上部紧凑直立、下部松散平展”的株型特点，表现为各叶位叶片较短、叶片较宽、旗叶和倒2叶茎叶夹角较小，尤其表现出旗叶短而宽、茎叶夹角小的特点。

关于茎秆性状与小麦抗逆性研究表明，穗茎节长而细[10, 27]、比例趋近“黄金分割”[6]、占茎秆的40%小麦品种抗旱性较强。关于株高，认为植株较高[28]品种抗旱性较强，20世纪90年代旱地小麦品种株高在90—105 cm[10]、21世纪初株高在80—100 cm[6]、当代高产小麦品种株高70—80 cm[20]较为理想。本研究表明，抗逆小麦品种各茎节长度与产量相关性较弱，株高与产量呈正相关，但相关性同样未达显著水平，在2水条件下表现为中等偏高、平均80.3 cm左右；而基部茎粗与产量呈显著正相关，2水条件下平均在4.0 mm左右。

3.4 抗逆广适品种生理特征

关于生理指标与抗逆丰产性的研究表明，花后光合性能的提高是小麦品种改良过程中高产的重要生理基础[29]。低温胁迫后抗寒性强的小麦品种具有较高的净光合速率和PSⅡ最大光化学效率[30]；高温干旱胁迫下耐高温品种灌浆期具有较高的旗叶SPAD值、净光合速率和较低的冠温[31-33]。本研究表明，灌浆期旗叶SPAD值和相对含水量与产量呈极显著正相关，冠层温度与产量呈极显著负相关，抗逆性较强的小麦品种在生育后期具有较高的旗叶SPAD值和相对含水量、较低的冠层温度这些共性特征。

4 结论

本文综合分析了抗逆广适小麦品种产量与产量性状指标、植株形态指标和叶片生理指标的相关性，初步得出了评价抗逆广适小麦品种简单易测的共性特征指标，并就其与产量的关系对指标进行了定性或定量分析。其中产量性状指标包括千粒重、收获指数和生物产量，植株形态性状指标包括旗叶叶宽、茎叶夹角、穗长、茎粗，生理性状指标包括灌浆期旗叶SPAD值、叶片相对含水量和冠层温度。但为了确保试验结论的可靠性，后续还需扩大参试品种数量，继续进行试验验证。

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Analysis of common Characteristics of Widely Adaptation Wheat Cultivars

LÜ LiHua1, HAN JiangWei2, ZHANG JingTing1, DONG ZhiQiang1, MENG Jian3, JIA XiuLing

1Institute of Cereal and Oil Crops, Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences/Scientific Observing and Experimental Station of Crop Cultivation in North China, Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Key Laboratory of Crop Cultivation Physiology and Green Production in Hebei Province, Shijiazhuang 050035;2Shijiazhuang seed management station, Shijiazhuang 050000;3Hebei Agricultural Technology Extension Station, Shijiazhuang 050000

【Objective】 The objective of this study was to provide simple detection indicators for the screening of stress resistant and widely adapted cultivars under the background of frequent meteorological disasters in the North HuangHuaiHai Plain, through to screen drought resistant, heat-resistant and cold resistant winter wheat cultivars, and to clarify the yield composition, plant type structure and physiological characteristics of stress resistant and widely suitable cultivars.【Method】A field and a greenhouse experiments (experiment 1 and experiment 2, respectively) were carried out in Gaocheng of Hebei province from Autumn 2017 to Summer 2020, and using 16 winter wheat cultivars as experimental material. For experiment 1, three treatments were set up, i.e., 0 irrigation, 1 irrigation (jointing) and 2 irrigation (jointing and flowering). For experiment 2, two treatments were set up at the late stage of filling, i.e., normal temperature treatment (ck) and warming temperature treatment. At the same time, the cold resistance test was conducted using the natural low temperature in the spring of 2018 and 2020. The stress resistance evaluation index, yield formation index, plant type structure index and leaf physiological index were determined.【Result】Five winter wheat cultivars were screened out by comprehensively considering yield, drought resistance index, yield heat sensitivity index and grade of freeze injury, and these cultivars included Jimai 23, Shannong 30, Jimai 325, Jimai 22 and Pinyu 8012. These cultivars had strong drought, heat and cold resistance, and had high and stable yield. By analyzing the correlation between yield and yield formation index, plant type index and leaf physiological index, it was found that 1000-grain weight, harvest index and biomass production were positively correlated with yield; the width of flag leaf, stem diameter and spike length were significantly or extremely significantly positively correlated with yield, while angle of stem and flag leaf was significantly negatively correlated with yield; relative chlorophyll value (SPAD value) and relative water content of flag leaf were positively correlated with yield, and the canopy temperature was negatively correlated with yield. Compared with other cultivars, the 1000-grain weight, harvest index and biomass production of the stress resistant cultivars increased by 12.9%, 5.2% and 3.4%, respectively. For stress resistant wheat cultivars, the width of flag leaf, angle of stem and flag leaf , diameter of basal stem, ear length and plant height were (16.2 ± 0.4) mm, (18.2 ± 3.2)°, (4.0 ± 0.3) mm, (7.5 ± 0.14) cm and (80.3 ± 1.3) cm, respectively. Compared with other cultivars, the SPAD value and relative water content in flag leaves of these five cultivars increased by 9.8% and 4.2% respectively, and the canopy temperature decreased by 1.9 ℃ at the late stage of filling.【Conclusion】The optimized plant type of the stress resistant wheat cultivars, namely “compact in the upper part and flat in the lower part”, was defined. The quantitative indexes were put forward, including width of flag leaf, angle of stem and flag leaf, diameter of basal stem and ear length; the physiological characteristics were put forward, including higher leaf SPAD value and relative water content of flag, and lower canopy temperature; the yield characteristics were identified, including higher 1000-grain weight, harvest index and biomass production.

winter wheat; cultivar selection; plant type characteristics; physiological characteristics; characteristics of yield components

2022-08-24；

2022-10-13

国家自然科学基金（32172119）、河北省农林科学院基本科研业务费项目（2021060203）、国家重点研发计划（2017YFD0300203）

吕丽华，e-mail：nkyllh@163.com。韩江伟，e-mail：6633713@qq.com。吕丽华和韩江伟为同等贡献作者。通信作者贾秀领，e-mail：jiaxl@163.com

10.3864/j.issn.0578-1752.2023.11.003

（责任编辑 杨鑫浩，李莉）