沿淮地区不同小麦品种灌浆期耐渍性评价与鉴定

王荣圆，陈 娟，闫素辉，周永进，吴文革，李文阳*

（1.安徽科技学院 农学院，安徽 凤阳 233100；2.安徽省农业科学院 水稻研究所，安徽 合肥 230031）

0 引言

降雨量偏多、灌溉过量或土壤排水不足等问题，对作物生长造成严重危害，全球约12%的耕地受到影响［1］。沿淮地区是我国小麦主产区之一，该地区属于过渡性气候带，半湿润地区，受南北气候过渡带影响，南北降水量差异性大，沿淮地区降水量达到800～ 1 000 mm，农业生产不稳定性增加［2-3］。小麦渍害，也称“湿害”，是指土壤水分过多、地下水位高，土壤水饱和区侵及根系密集层，使根系长期缺氧，抑制小麦生长发育，严重减产或死亡的农业灾害现象［4-5］。农业生产上通过开沟排水、合理施肥等措施降低渍害造成的损失，其中选用耐渍品种是减轻小麦渍害最直接、最有效的方法。

目前，国内外对渍害胁迫下小麦不同时期产量和品质构成等方面做了大量研究，发现渍害胁迫下不同生育期和不同天数对小麦产量和品质构成等影响差异较大［6-7］。苗期虽然不是小麦受渍影响最严重的时期，但不同小麦品种苗期反应差异很大，出现根系腐烂，叶片萎蔫、变黄等现象［8］；随着胁迫天数的延长，小麦产量也随着显著下降［9-11］。耐渍品种的筛选鉴定是减轻渍害胁迫下产量和品质损失的有效方法，是品种选育的基础。作物耐渍性的鉴定和评价至今没有一个统一的标准。佟汉文等［11］对37 份小麦新品种（系）的不同指标进行综合评价，筛选出最适合种植在长江中下游小麦区域的品种。田文涛［12］通过对生长、生理和光合特性等方面的测定与考查，形成耐渍性鉴定方法，筛选出鉴定渍害指示性指标。

适宜的多指标综合评价方法可全面反映渍害胁迫对作物不同品种的影响和耐渍胁迫能力，目前小麦耐渍品种筛选的指标和评价体系并不完善。本研究通过大田全生育期试验，在正常水分处理和渍水胁迫处理下研究34 份小麦品种主要品质指标、产量及构成因素的差异，通过耐渍系数和隶属函数值，建立评价体系，筛选出耐渍品种，为小麦耐渍品种的鉴定和评价提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点及供试品种

试验于2021-2022 年在安徽科技学院种植科技园进行。试验材料来源于安徽、江苏、河南等省份的小麦品种，共34 份（表1）。

表1 试验小麦品种和审定时间Tab.1 Test wheat varieties and certification time

1.2 试验设计

试验采用大田种植，裂区设计，水分处理为主区，品种为副区。试验设置2 个处理：灌浆期渍水胁迫处理（WL）、正常水分即常规栽培处理为对照（CK）。每个处理设3 次重复，于灌浆期（开花期～ 开花后10 d）实施渍水处理，每个试验小区10 行，小区面积为9 m2（3 m × 3 m），行距0.25 m。

灌浆期进行渍水10 d 处理（渍水时间由预试验确定），渍水前田块下挖并起垄进行覆膜隔水，正常水分处理和渍水处理小区之间设置6.5 m 隔离带。渍水处理时，用塑料管向小区处理灌水，用水龙头调节水量，渍水时持续保持田间水层高于地表2 cm。对照按照高产田大田正常管理进行灌溉（保持相对含水量60%～ 70%），处理结束后拆除薄膜、排水。2021 年和2022 年小麦生长季气候条件如表2 所示。

表2 2021-2022 年小麦生育时期气候条件Tab.2 Climatic conditions during the wheat growth period from 2021 to 2022

1.3 测定项目与方法

1.3.1 产量及其构成因素的测定 于开花期（2022 年4 月23 日）调查小麦穗数，于成熟期（2022 年5 月25 日）调查穗粒数，并计算单位面积籽粒数。在小麦成熟期实收1 m2测产，并进行粒重测定。

1.3.2 品质性状 小麦于成熟期（2022 年5 月31 日）收获，进行测产及室内考种。用瑞典Perten公司IM 9500 近红外淀粉品质测定仪分别测定其籽粒湿面筋含量、蛋白质含量和淀粉含量。

1.3.3 耐渍性评价 耐渍系数（waterlogging tolerance coefficient，WTC）［13］的计算公式为：WTC=Xt/XCK，其中Xt和XCK分别为性状处理值和对照值。

隶属函数（Uij）［13］的计算公式为：Uij=(WTCij-WTCjmin)/(WTCjmax-WTCjmin)(j=1,2,…,6;i=1,2,…,36)，其中，Uij为第i个材料第j个性状的隶属函数；WTCij为第i个材料的j个性状的耐渍系数；WTCjmax为第j个性状的最大耐渍系数；WTCjmin为第j个性状的最小耐渍系数。

1.4 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2010 整理试验数据，用DPS 7.0 软件进行方差分析，OriginPro 2021 进行绘图分析。

2 结果与分析

2.1 不同小麦品种水分处理下产量和品质的差异

对不同小麦品种水分处理下的产量和品质指标进行方差分析（见表3），结果表明：不同小麦品种的穗粒数、粒重、穗数、籽粒产量、湿面筋含量、蛋白质含量、淀粉含量均存在极显著差异（P<0.01）；水分处理间穗粒数、粒重、产量、湿面筋含量、蛋白质含量、淀粉含量均存在极显著水平（P<0.01），穗数呈不显著水平（P>0.05）；互作效应表现为品种与水分处理间穗粒数、粒重、籽粒产量、湿面筋含量、蛋白质含量、淀粉含量均存在极显著水平（P<0.01），穗数呈不显著水平水平（P>0.05）。

表3 不同小麦品种水分处理下的产量和品质指标方差分析Tab.3 Variance analysis of yield and quality indexes of different wheat varieties under water treatment

2.2 灌浆期渍水胁迫对小麦产量及构成因素的影响

由表4 可知，与正常水分即常规栽培处理相比，渍水胁迫下不同小麦品种的穗数、穗粒数、粒重、籽粒产量平均值均降低，渍水胁迫下穗数、穗粒数、粒重、籽粒产量的变幅分别为327.67～608.00、36.67～ 63.67、23.42～ 47.57 和5 676.9～ 10 525.69，表明渍水胁迫对小麦的产量及构成因素有一定的影响（表4）。

表4 渍水胁迫对不同小麦品种产量及构成因素的影响Tab.4 Effects of waterlogging stress on yield and constitute factors of different wheat varieties

从表4 的耐渍系数和变异系数（CV）来看，渍水胁迫对小麦穗数、穗粒数、粒重和籽粒产量均产生抑制作用，但抑制程度因性状不同而异。其中对粒重的抑制作用最大，变异系数达到14.80%；其次为籽粒产量、穗粒数和穗数，变异系数分别为7.13%、6.48%和0.41%。

2.3 灌浆期渍水胁迫对小麦品质性状的影响

由表5 可知，与正常水分即对照处理相比，渍水胁迫下，不同小麦品种的湿面筋和蛋白质含量的平均值升高，淀粉含量平均值均降低，渍水胁迫下湿面筋含量、蛋白质含量、淀粉含量的变幅分别为26.47～ 46.93、11.73～ 20.43、61.00～ 68.03，表明渍水胁迫对小麦的品质性状影响存在差异。

表5 渍水胁迫对不同小麦品种品质的影响Tab.5 Effects of waterlogging stress on qualities of different wheat varieties /%

从表5 的耐渍系数和变异系数来看，渍水胁迫对小麦湿面筋、蛋白质、淀粉含量均产生抑制作用，但抑制程度因性状不同而异，其中对湿面筋的抑制作用最大，变异系数达到9.72%；其次为蛋白质含量、淀粉含量，变异系数分别为9.57%、2.07%。

2.4 不同小麦品种（系）耐渍性的综合评价

目前对小麦的耐渍性没有统一的指标进行鉴定和评价，隶属函数法是将独立测定的各性状转换成相互独立的综合指标。根据隶属函数公式计算每份材料隶属函数值（表6），平均隶属值范围为0.255 9～ 0.865 9。对材料耐渍系数的隶属函数值进行聚类分析（见图1），在距离1.4 将其分为3 个类群，并根据其耐渍性划分为：耐渍类群、中等耐渍类群、敏感类群。

图1 34 份小麦品种耐渍性聚类图Fig.1 Cluster dendrogram of 34 wheat varieties in waterlogging tolerance

表6 不同小麦品种产量性状和品质指标耐渍系数的隶属函数值Tab.6 The membership function values of the waterlogging tolerance coefficient of yield traits and quality indexes of different wheat varieties

耐渍类群包括扬麦13、扬麦22、宁麦13、扬麦20、扬麦24、扬麦15、中育9320、俊达104、周麦28、新麦9817、洛麦28、扬麦19、豫农982、百农207、存麦11、华成865、豫麦158、周麦30、华成863、郑品麦25、生选6 号、徐麦35，共22 份材料，占总材料的64.71%；中等耐渍类群包括鲁研128、鸿麦168、漯麦9908、德研8 号、百农307、郑麦132、西农979、开麦18、鲁原502、濮兴8 号，共10 份材料，占总材料的29.41%；敏感类群包括华成2019 与华成863，共2 份材料，占总材料的5.88%。耐渍性聚类图详见图1。

2.5 平均隶属值与不同性状及其耐渍系数的相关性

相关性分析（表7）表明，平均隶属值与粒重、淀粉含量极显著正相关；与湿面筋、蛋白质含量极显著负相关；与粒重、湿面筋、蛋白质含量、淀粉含量的耐渍系数极显著正相关；与产量的耐渍系数显著正相关。

表7 不同小麦品种性状值及其耐渍系数与平均隶属值的相关性Tab.7 Correlation between trait value and waterlogging tolerance coefficient of different wheat varieties and average membership value

3 讨论

植株的品质性状、穗粒数、粒重、产量等存在基因型差异，均可作为耐渍品种和鉴定的指标［13-14］。小麦的产量和粒重可以作为耐渍评价的首选指标［15］。本研究表明，不同小麦品种的产量、粒重、穗粒数、淀粉含量、穗数均明显降低，其中，籽粒产量、粒重的降幅较大，降幅的平均值分别达到25.34%、13.71%。在渍水胁迫下小麦的穗粒数（CV常规9.80%和CV渍水11.24%）、粒重（CV常规9.15%和CV渍水17.23%）、湿面筋（CV常规5.65%和CV渍水11.85%）、蛋白质含量（CV常规5.03%和CV渍水11.60%）、淀粉含量（CV常规0.92%和CV渍水2.21%）的变异系数增大，表明渍水胁迫加大了品种间产量和品质等性状的变异。从耐渍系数的变异系数（CV）看，灌浆期渍水胁迫对小麦产量和品质性状的抑制作用表现为粒重>湿面筋含量>蛋白质含量>籽粒产量>穗粒数>淀粉含量>穗数，渍水对粒重影响最大，穗数的影响最小。小麦产量的80%～ 90%来自花后［16］，花后是冬小麦增加粒重和提高产量的关键期，花后渍水主要通过缩短灌浆周期，降低灌浆速率来降低单粒重［15，17］。本研究相关性分析也表明小麦的粒重对综合评价的影响较大，最终粒重作为耐渍小麦品种选择的首选指标，湿面筋含量、蛋白质含量、籽粒产量等指标作为耐渍小麦品种选择的次级指标。

作物耐渍性是一个受多基因控制的复杂性状［18-20］，用单一指标难以评价，而基于多个性状的胁迫指数和隶属函数的综合评价方法已更加全面、科学地应用于耐盐性［21-22］、抗旱性［23］等作物的综合评价。本文研究的34 份小麦品种在渍水胁迫下产量和品质性状的表达受到抑制，各指标含量明显下降，从耐渍系数的变异系数看，灌浆期渍水胁迫对小麦产量和品质性状的抑制作用表现为粒重>湿面筋含量>蛋白质含量>籽粒产量>穗粒数>淀粉含量>穗数，粒重可作为小麦耐渍评价的重要指标。本研究采用耐渍系数和隶属函数法对不同小麦进行综合评价，将34 份小麦划分为耐渍型、耐渍中间型和敏感型3 种类型。扬麦13、扬麦22、宁麦13 等22 份材料可视为耐渍型小麦品种，其中扬麦13、扬麦22、宁麦13 与其他品种相比具有较高的粒重、穗粒数和籽粒产量，耐渍系数相对较高，可作为小麦耐渍的首选品种，也可作为小麦耐渍栽培育种的参考资源。