北京地区抗旱丰产冬小麦品种筛选

梅丽，岳焕芳，周吉红，孟范玉，佟国香，刘国明

（1.北京市农业技术推广站，北京 100029；2.北京市房山区种植业技术推广站，北京 102446；3.北京市顺义区种植业服务中心，北京 101300）

冬小麦是北京市除玉米外的第二大农作物，年种植面积2.3 万hm2左右，是重要的口粮作物[1]。 北京位于北部冬麦区的最北端， 冬小麦生长要经历一年中最严酷的冬春季，面临严峻的干旱考验[2]。 北京水资源紧缺，年人均水资源量150 m3左右，远低于联合国认定的极度缺水标准（年人均水资源量500 m3），区域水资源不足直接影响着小麦的生产。 冬小麦全生育期需要耗水3 900～4 800 m3·hm-2， 北京麦区全生育期平均降水仅有168.1 mm[1]，折合为1 680 m3·hm-2，且降雨的时间分布与小麦需水的耦合性较差，全年70%降雨发生在7—9 月，小麦全生育期的平均有效降水量仅占平均需水量的30%左右，远不能满足生长需求[3]。 因此，只有不断提高小麦的抗旱能力，推广抗旱、丰产小麦品种，才能从根本上解决当前农业供水不足的问题。

作物的抗旱性是指作物在干旱胁迫条件下通过一些生理途径降低或抵消干旱的伤害， 维持作物基本生长的能力[4]。 近年来，国内外学者在小麦抗旱性鉴定方面做了大量研究， 发现种子萌发期是衡量小麦品种抗旱性强弱的重要时期[5]，直接关系到苗全、苗齐、苗壮，在机械化播种迅速推广的情况下，播种效率大幅度提高，播期相对集中，一旦播后遇旱，将导致大面积缺苗断垄，严重影响产量。利用聚乙二醇高渗透液模拟干旱胁迫环境， 进行小麦种子萌发期抗旱性鉴定，作为评判品种抗旱性的一个重要依据，是目前主要的研究方法[6-7]。 小麦品种全生育期抗旱性鉴定， 对于品种的推广应用也具有不可替代的价值，分为苗期和成株期不同生长阶段的鉴定，苗期主要是采用反复干旱法， 测定反复干旱处理后小麦幼苗的存活率[8]；成株期主要是采用田间全生育期直接鉴定法， 评价在逆境条件下小麦的生产能力[9]。GB/T 21127—2007《小麦抗旱性鉴定技术规范》[10]规定了小麦抗旱性的鉴定方法和判定规则。 前人研究多采用种子萌发期或田间直接鉴定法， 针对部分生育阶段对小麦抗旱性进行评价， 缺乏对3 种抗旱性鉴定方法的综合考虑和评判。 作物的抗旱性是一个多因子相互作用的复杂性状， 它不仅受多基因遗传控制，还与外部环境条件变化密切相关[11]，选择全面、有效的抗旱性指标进行测定，综合衡量小麦的抗旱性，才能使鉴定结果更准确[5]。 本研究以适宜北京地区种植的11 个小麦主栽品种为试验材料，从种子萌发期抗旱性鉴定、 苗期抗旱性鉴定和全生育期抗旱性鉴定3 方面进行综合评价， 以期筛选出综合抗旱性强且丰产的小麦品种， 为北京市高效节水农业发展提供品种保障。

1 材料与方法

1.1 试验材料与地点

供试小麦品种分别为农大3486、 农大212、 农大5181、农大211、中麦175、中麦415、轮选987、轮选169、京麦7 号、京麦8 号、保麦10 号，以北京市小麦品种区域试验节水组对照品种农大212 为对照（CK）。 种子萌发阶段抗旱性鉴定和苗期抗旱性鉴定于2021 年9—10 月在北京市农业技术推广站院内进行，全生育期抗旱性鉴定试验分别于2021 年9 月—2022 年6 月在北京市通州区宋庄镇双埠头村、2022 年9 月—2023 年6 月在房山区窦店镇窦店村进行， 窦店村土壤肥力较高，双埠头村土壤肥力中等，土壤养分含量见表1。

表1 试验地点土壤养分含量

1.2 试验期间的气象条件

冬小麦生长季气象条件见图1 和图2。 2021—2022 年冬小麦生长季累积降水量270.5 mm，日平均气温10.7 ℃；2022—2023 年冬小麦生长季累积降水量201.3 mm，日平均气温10.2 ℃。

图1 2021—2022 年冬小麦生长季月降水量和平均气温

图2 2022—2023 年冬小麦生长季月降水量和平均气温

1.3 试验设计

参照GB/T 21127—2007《小麦抗旱性鉴定技术规范》[10]，从小麦种子萌发期抗旱性鉴定、小麦苗期抗旱性鉴定和小麦全生育期抗旱性鉴定3 方面进行综合评价。

1.3.1 种子萌发期抗旱性鉴定 用聚乙二醇-6000（PEG-6000）水溶液对11 个冬小麦品种的种子进行水分胁迫处理，以无离子水培养为对照。 20 ℃条件下培养，第8 天（168 h）后调查发芽种子数，计算各品种的相对发芽率，评价抗旱性，评判标准见表2。

表2 小麦种子萌发期抗旱性判定标准

1.3.2 苗期抗旱性鉴定

采用2 次干旱胁迫-复水法。在温度为（20±5）℃的无雨条件下进行。 将11 个冬小麦品种清除破粒、瘪粒， 选择的种子质量基本一致； 准备60 cm×40 cm×15 cm（长×宽×高）的塑料箱若干，在箱子里装满土；准备好测定土壤水分的土钻、铝盒等。 向装满土的塑料箱里浇水至土壤含水量达到田间持水量的（85±5）%。 每品种播1 个箱子为1 个处理， 重复3次，将冬小麦种子均匀撒播在湿土表面，在种子上面覆盖湿土3～4 cm， 用手轻拍使土壤充分接触种子。出苗后间苗，每箱留苗100 株，正常浇水使冬小麦长至三叶期（二叶一心）时停止供水，开始进行第1 次干旱胁迫， 一直持续到土壤含水量降至田间持水量的15%～20%时恢复浇水，使土壤水分达到田间持水量的（80±5）%，120 h 后调查植株萎蔫程度及存活苗数。 第1 次复水后即停止供水， 进行第2 次干旱胁迫， 当土壤含水量降至田间持水量的15%～20%时，进行第2 次复水， 使土壤水分达到田间持水量的（80±5）%，120 h 后再次调查植株萎蔫程度及存活苗数。以叶片转呈鲜绿色者为存活，抗旱性评判标准见表3。

表3 小麦苗情抗旱性判定标准

1.3.3 全生育期抗旱性鉴定 全生育期抗旱性鉴定在大田条件下进行。 将供试的11 个小麦品种每个设置干旱胁迫和对照2 个处理，3 次重复， 随机区组排列，小区面积为8 m2，行距20 cm，每小区种植8 行。操作如下：（1）胁迫处理。除播种期保证表土墒情适宜保证出苗外，全生育期其他阶段仅依靠自然降水来满足对水分的需要。（2）对照处理。在临近胁迫处理的试验地设置对照处理。 对照试验地的土壤养分含量、土壤质地和土层厚度等与胁迫处理的基本一致。除与胁迫处理一样，播种前表土墒情保证出苗外，分别在越冬前、拔节期、灌浆期灌水3 次，3 次灌水量分别为750、450、450 m3·hm-2。 全生育期抗旱性鉴定标准见表4。

表4 田间全程抗旱性鉴定标准

1.4 测定指标

（1）种子发芽率：

式中，GerT为胁迫培养的发芽率（%）；为胁迫培养4 次重复在168 h 萌发种子数的平均值；为胁迫培养4 次重复种子总数的平均值；GerCK为对照培养的发芽率 （%）；为对照培养4 次重复在168 h 萌发种子数的平均值；为对照培养4 次重复种子总数的平均值；RGer为相对发芽率（%）。

（2）干旱存活率：

式中，DS为干旱存活率的实测值（%）；DS1为第1 次干旱存活率（%）；DS2为第2 次干旱存活率（%）；为第1 次复水后，3 次重复存活苗数的平均值；为第1 次复水后，3 次重复总苗数的平均值；为第2 次复水后，3 次重复存活苗数的平均值。

（3）抗旱指数：

式中，DI为抗旱指数；GYS.T为待测材料胁迫处理籽粒产量；GYS.W为待测材料对照处理籽粒产量；GYCK.W为对照品种对照处理籽粒产量；GYCK.T为对照品种胁迫处理籽粒产量。

（4）产量：冬小麦成熟时，在各小区选取典型2 m2样点单独收获，晒干、脱粒、测产。

（5）综合抗旱性：采用种子萌发期、苗期和全生育期抗旱性鉴定3 种方法，评价出3 种方法下11 个冬小麦品种的抗旱性等级后，将HR、R、MR、S 和HS抗旱级别赋值5、4、3、2、1， 并根据北京气候和生产情况分别给予3 种方法鉴定结果以20%、10%和70%的权重，计算出综合抗旱指数，以综合抗旱指数值的高低对品种抗旱性进行评价。

1.5 数据统计

利用Excel 软件进行数据的计算、 整理， 使用SPSS 26.0 软件对数据进行方差分析和显著性测验。

2 结果与分析

2.1 种子萌发期抗旱性鉴定

由表5 可以看出， 农大211 对照培养的发芽率为73%， 其余10 个品种对照培养的发芽率均在80%以上。PEG-6000 胁迫处理后，农大3486 的相对发芽率最高（76.3%），比CK 提高了15.2 个百分点，种子萌发期抗旱等级为强（R）； 京麦8 号、 京麦7号、农大5181、中麦175 的种子萌发期抗旱等级等同CK，达到中等（MR）。

表5 种子萌发期聚乙二醇胁迫抗旱性鉴定结果

2.2 苗期抗旱性鉴定

由表6 可以看出，经过2 次干旱胁迫-复水后，除中麦415 的干旱存活率低于60%外，其余品种的干旱存活率均在60%以上。 农大3486 仅有1 株死苗， 干旱存活率高达99%， 比CK 提高了4 个百分点，苗期抗旱性判定为极强（HR），另外抗旱等级等同CK、为极强（HR）的品种还有中麦175、轮选169、京麦7 号、 京麦8 号、 农大5181。 轮选987、 农大211、保麦10 号3 个品种的抗旱等级为强（R），中麦415 抗旱等级为中等（MR）。

表6 苗期干旱胁迫抗旱性鉴定结果

2.3 全生育期抗旱性鉴定

由表7 可以看出， 农大3486 的抗旱指数为1.26，在所有品种中最高，抗旱性等级达到强（R），另外抗旱等级为强（R）的品种还有中麦415、京麦8号；农大211、农大5181、轮选987、保麦10 号、中麦175 的抗旱指数同CK，抗旱性等级为中等（MR）。

表7 全生育期抗旱性鉴定结果

由表8 可以看出，在2 个试验点，对照处理的所有品种产量均可达到75 00 kg·hm-2以上， 其中，以京麦7 号产量最高， 分别达10 876.5 kg·hm-2和9 828.0 kg·hm-2。 经过干旱胁迫处理后，所有冬小麦品种的产量与对照处理相比均有所下降，其中，在房山窦店地区，农大3486 的产量下降了21.6%，降低幅度最小，京麦7 号的产量下降了39.1%，下降幅度最大； 在通州双埠头地区， 中麦415 产量下降了19.4%， 降低幅度最小， 京麦7 号的产量下降了35.9%，下降幅度最大。 在房山窦店地区，胁迫处理后产量高于CK、与CK 产量达显著性差异的品种有农大3486、 农大5181， 以农大3486 产量最高（7 537.5 kg·hm-2），与农大5181 差异不显著，中麦145 与CK 产量差异不显著， 其余品种胁迫处理后的产量均显著低于CK；在通州双埠头地区，胁迫处理后产量高于CK、与CK 产量达显著性差异的品种有农大3486、农大5181，以农大3486 产量最高（7 087.5 kg·hm-2），与农大5181 差异不显著，中麦415、京麦8 号，与中麦415 产量差异不显著，其余品种胁迫处理后的产量均显著低于CK。

表8 不同品种冬小麦胁迫处理和对照处理产量

2.4 综合抗旱性评价

由表9 可以看出， 农大3486 综合抗旱指数最高，3 种方法下抗旱性均在强（R）至极强（HR）等级，综合抗旱性最好；此外，京麦8 号、中麦415 的综合抗旱指数高于CK，但中麦415 种子萌发期抗旱性评价为极弱，播种出苗阶段抗旱性较差，可能会对出苗造成影响，抗旱性有待进一步验证。 农大5181、 中麦175 的综合抗旱指数为3.2， 综合抗旱指数等同CK， 轮选987 等其他5个品种的综合抗旱指数低于3.0，抗旱性相对较差。

表9 全生育期鉴定下冬小麦品种综合抗旱性结果

3 讨论与结论

小麦种子萌发期抗旱性对于出苗数量和健壮程度具有重要影响[8]，PEG 是鉴定作物抗旱性常用的干旱胁迫处理试剂，通过PEG 渗透胁迫为小麦种子人工模拟干旱环境，因为试验周期短，易操作被广泛应用，经过PEG 高渗溶液处理后作物各项生长生理指标会产生影响[12]，在谷子、番茄等其他作物种子发芽试验中已经应用成熟[13-14]。 本研究结果表明，经过PEG 处理后，不同品种的冬小麦种子发芽率表现出较大差异，农大3486 的相对发芽率为76.3%，在所有处理中最高， 种子萌发期抗旱性等级评定为强（R）， 原因可能是PEG 溶液可以停止部分种子的休眠，改善种子细胞膜透性，促进萌发力和胚根生长速度[15-16]，抗旱性表现较好的品种可能是其具有较强的渗透调节能力，有能力应对干旱逆境环境[17]。

幼苗期作为小麦生长期的起始阶段， 根系和叶片数量较少，抗逆能力较差，该阶段的抗旱性对于后期冬小麦植株生长和产量形成具有重要意义[18]，在生产过程中， 冬小麦整个苗期均无法灌溉而极度干旱属于较少遇到的状况，大部分时间是阶段性缺水，所以遭遇干旱环境后再复水， 不同冬小麦品种的抗旱性表现，对于实际生产指导性更有价值。试验结果表明，经过2 次干旱复水后，农大3486 干旱存活率达到99%，11 个冬小麦品种中有7 个品种抗旱性评价为极强（HR），3 个品种抗旱性评价为强（R），1 个品种抗旱性评价为中等（MR）。不同品种苗期抗旱性可能与阶段发育形成的品种生态适应性有关[19]，在干旱胁迫的逆境条件下， 抗旱性较强的冬小麦品种根系和植株形态均可能发生变化， 复水后能迅速恢复活力，对干旱具有较好的耐受能力。

在田间全生育期生产条件下， 提供干旱逆境环境，挖掘冬小麦的节水抗旱潜力，检验干旱条件下不同品种冬小麦的最终生产能力， 是抗旱性鉴定的重要环节[13]，根据抗旱指数评价品种抗旱性，农大3486抗旱性最强，7 个品种抗旱指数大于1.00，抗旱指数反映了不同冬小麦品种在干旱胁迫条件和正常灌溉条件下的差异， 抗旱指数越高说明该品种稳产性越好，抗旱性强[20]。 产量指标是最重要的、综合的、根本的小麦品种抗旱性鉴定指标，其他抗旱性生理生化指标是否可靠最终是以产量指标抗旱指数为依据来确定的[21]。正常灌溉条件下，京麦7 号产量最高（10 876.5 kg·hm-2）， 经过干旱胁迫处理后， 农大3486 产量最高（7 537.5 kg·hm-2），与正常灌溉相比较降低幅度最小，下降了21.6%。不同冬小麦品种产量对干旱的响应差异较大， 抗旱性较强的品种水分利用效率较高，可以充分吸收利用有限的水分，促进生长发育，提高分蘖数量，促进穗数和穗粒数等产量形成因素的形成[20]。

冬小麦的抗旱性是一个复杂的现象， 单一鉴定指标很难准确反映品种优劣[22]，要实现全面有效地反映不同冬小麦种质资源的抗旱性强弱， 有必要考虑整个生育期内各个阶段的抗旱性能进行综合性系统评价[23]，农大3486 综合抗旱指数最高达到4.1，6个品种抗旱指数达到3.0 以上。 通过综合分析评价，筛选出了适宜北京地区种植的抗旱高产冬小麦品种， 为抗旱节水栽培下大面积推广应用提供了理论依据和技术支持，未来将对筛选出的品种持续关注，收集在不同区县气候条件下的生产应用效果。

综合3 种抗旱性结果， 综合抗旱指数在3.0 以上、 抗旱性优于或等于对照的品种有农大3486、京麦8 号、中麦415、农大5181、中麦175。 结合胁迫处理后各品种的产量表现，农大3486、农大5181 可作为北京地区抗旱丰产冬小麦首选品种， 京麦8 号可作为备选品种。