陇东旱地冬小麦品种抗旱性鉴定

摘要：为研究陇东特殊干旱气候条件下抗旱育种的进展与现状，选取近20 a陇东旱地选育的14个冬小麦新品种（系）为材料，以籽粒产量抗旱指数等为全生育期抗旱性鉴定指标，在旱棚进行全生育期干旱胁迫试验。结果表明，陇育4号和宁麦5号抗旱指数在1.100～1.299范围内，抗旱级别为2级；陇育7号和陇鉴387抗旱指数在0.700～0.899范围内，抗旱级别为4级；其余10个材料抗旱指数在0.900～1.099范围内，抗旱级别为3级。抗旱性级别在2～3级的材料占85.7%。产量性状主因子分析发现，抗旱级别为2级的陇育4号和宁麦5号，在干旱胁迫下有效穗数、穗粒数和千粒重无明显变化；抗旱级别为4级的陇育7号和陇鉴387，在干旱胁迫下有效穗数、穗粒数和千粒重均减幅较大；抗旱级别为3级的其余10个材料在干旱条件下，其产量性状三要素有效穗数、穗粒数、千粒重中只有一项发生变化，没有两项叠加变化。

关键词：陇东旱地；冬小麦；抗旱性；抗旱指数；产量因子

中图分类号：S512.1 文献标志码：A 文章编号：2097-2172（2024）06-0522-05

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.06.006

Characterization of Drought Resistance of Winter Wheat Varieties in Longdong Drylands

YANG Xiao 1， 2， LIU Zicheng 1， 2， XIA Xianchun 1， 3

（1. Agricultural and Biological Engineering College， Longdong University， Qingyang Gansu 745000， China; 2. Gansu Provincial Dryland Winter Wheat Germplasm Innovation and Application Engineering Research Centre， Qingyang Gansu 745000，

China; 3. Institute of Crop Sciencies， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 10081， China）

Abstract： To study the progress and current situation of drought-resistant breeding under the special arid climate conditions in Longdong， 14 new winter wheat varieties（lines） selected and bred in Longdong dry land in the past 20 years were chosen as materials. Drought resistance throughout the entire growth period was identified using grain yield， drought resistance index and other indicators， with full growth period drought stress tests conducted in dry sheds. Results showed that the drought resistance index of Longyu 4 and Ningmai 5 ranged between 1.100 to 1.299 with a drought resistance level of 2. Longyu 7 and Longjian 387 had drought resistance indices ranged between 0.700 and 0.899 with a drought resistance level of 4， the remaining 10 varieties had a drought resistance index ranging from 0.900 to 1.099， with a drought resistance level of 3. Varieties with a drought resistance level 2 to 3 accounted for 85.7% of the tested varieties. Principal component analysis of yield traits indicated that Longyu 4 and Ningmai 5， with a drought resistance level of 2， showed no significant changes in effective panicle number， grain number per panicle， and thousand-grain weight under drought stress. Longyu 7 and Longjian 387， with a drought resistance level of 4， showed significant reductions in effective panicle number， grain number per panicle， and thousand-grain weight under drought stress. For the remaining 10 varieties （lines） with a drought resistance level of 3， only one of the three main yield traits， i.e.， effective panicle number， grain number per panicle， and thousand-grain weight， changed under drought conditions， with no overlapping changes in two traits.

Key words： Longdong Dry land; Winter wheat; Drought resistance; Drought resistance index; Yield component

小麦是主要粮食作物之一，其全生育期需水量平均为540 mm，降水满足率为55.9%～ 86.4%，需灌1～2水才能保证全生育期的需水量，达到丰产稳产的目标［1 - 7 ］，全世界有1 /6的人口，约10亿多人缺水［8 ］，专家估计，到2025年世界缺水人口将超过25亿［8 ］。全世界发展中国家至少有6 000万hm2小麦栽培在雨养耕地，产量水平只有灌溉条件下的10%～50%［9 ］。我国农业用水占用水总量的62%［10 ］，小麦生产是北方农业用水大户，用水量占农业用水的70%。我国旱地和非充分灌溉小麦占总面积的65%，常年受旱约667.67万hm2，小麦单产不足3 000 kg/hm2的低产田约1 140.00万hm2，占小麦播种面积的41%［9 ］，干旱是导致小麦减产的重要因素［11 ］，产量随灌溉条件波动较大，稳产性差［10 ］。干旱缺水已成为制约小麦高产、稳产的主要因素，严重制约我国粮食生产。

甘肃省小麦“十三五”发展规划研究专家指出，制约小麦单产提高的首要问题是干旱范围广、程度重。甘肃小麦75%分布在旱地，降水大部分为400～600 mm，不仅降水稀少，而且时空分布不匀，小麦生长季节与降水季节错位严重，季节性干旱突出，常出现春夏连旱甚至三季四季连旱，年际间变幅也大，后期常伴有干热风危害［12 ］。庆阳市位于甘肃东部，属于中国北方麦区，平均海拔1 400 m，年均降水量460 mm，干旱出现的频率高达91.0%，十年九旱是当地主要的气象灾害，1971年以来共出现各类干旱39次［13 ］，年降水分布很不均衡，降水量多集中在秋季，7 — 9月的降水量占全年的50%～73%，冬春干旱、乳熟期的干热风对小麦生产负面影响很大，是限制产量的主要因素。

据研究，中国北方麦区小麦品种平均抗旱指数为0.90，国外品种平均抗旱指数为0.82，中国北方麦区冬小麦的整体抗旱性比国外品种高［14 ］。据国家年度抗旱鉴定北部冬麦区旱地组多年试验资料显示，抗旱性较强的品种数量极少，不到参试品种的3%；抗旱级别为3级的品种不到参试品种的30%［15 - 22 ］，适合旱地种植的抗旱级别2、3级品种偏少。在干旱环境下，小麦通过降低产量来维持生存和繁衍后代［23 ］。抗旱型品种的选育需要天然的干旱气候条件迫使小麦激发抗旱潜力，提高水分利用效率，这是旱地小麦生产迫切需要解决的问题，而选育抗旱节水、高产稳产品种是抵御干旱、保障粮食安全的重要途径。目前针对陇东旱地育成品种的抗旱性进行鉴定还相对较少，鉴于此，我们以陇东旱地近20年育成的14个冬小麦新品种（系）为试验材料，采用旱棚鉴定法，以小区籽粒产量、田间性状抗旱指数为抗旱性鉴定指标，以探索陇东旱地特有气候条件下育成的小麦品种的抗旱性，为今后的冬小麦抗旱育种提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为陇东地区近20年育成的14个旱地冬小麦品种（系），分别为陇育1号、陇育4号、陇育5号、陇育7号、陇育8号、陇育10号、陇育12号、陇育14号、陇鉴110、陇鉴108、陇鉴0071、陇鉴387、陇鉴385、宁麦5号，以抗旱级别3级的西峰20号为对照（表1）。

1.2 试验方法

试验共设2个处理，分别为干旱棚内全生育期水分胁迫和干旱棚外水分非胁迫处理。棚内试验设在陇东学院生农科技园2号大棚，大棚外试验设在陇东学院试验农场。分别于2020、2021、2022年9月下旬播种，2021、2022、2023年6月中下旬收获。试验随机区组排列，3次重复，小区面积3.2 m2（2.0 m×1.6 m），6行区。棚内试验于小麦播种后进行全生育期干旱处理；棚外试验生育期以自然降水为主，越冬期、拔节期、孕穗期进行补充灌溉，保持0～50 cm的土层田间持水量为75%～80%。

1.3 测定方法

小麦灌浆中后期，每小区随机选取5株测定株高、有效穗数、穗粒数。成熟后，每小区随机选取10株脱粒后测定单株籽粒产量和千粒重。单株籽粒产量为10株的平均值，千粒重（含水量约 13%以下）测定时每小区随机数取500 粒分别称重，重复2次，以2次之和作为千粒重；如2次称重相差超过0.5 g，则再称第3次，以相近的2次称重之和作为千粒重。按小区单收计产。

1.4 抗旱指数计算方法及等级划分

根据小麦抗旱性评价技术规范（GB /T 21127 —2007）提供的抗旱指数计算公式进行抗旱指数计算及抗旱级别判定［21 ］。

DI=（GYS.T2÷GYS.W）×（GYCK.W÷GYCK.T2）

式中，DI为抗旱指数；GYS.T为待测品种棚内籽粒产量；GYS.W为待测品种棚外籽粒产量；GYCK.W为对照品种棚外籽粒产量；GYCK.T为对照品种棚内籽粒产量。

根据抗旱指数把抗旱级别划分为 5 级（表2）。

2 结果与分析

2.1 抗旱指数和抗旱级别

由表3可知，在14个参试品种（系）中，陇鉴387、陇育7号的抗旱指数分别为0.895、0.896，抗旱级别是4级，抗旱较弱；陇育1号、陇育8号、陇育5号、陇育10号、陇育12号、陇育14号、陇鉴110、陇鉴108、陇鉴0071、陇鉴385等10个品种（系）的抗旱指数在0.900～1.099范围内，抗旱级别为3级，为中等抗旱品种；陇育4号、宁麦5号的抗旱指数分别为1.124、1.146，抗旱级别是2级，为较强抗旱品种。

2.2 干旱胁迫下供试材料的性状表现及其抗旱性

由表3、表4可知，陇育1号抗旱指数1.094，抗旱级别3级，抗旱性中等，在干旱胁迫下有效穗数相对减小。陇育4号抗旱指数1.124，抗旱级别2级，是抗旱性较强的旱地品种，在干旱胁迫下千粒重和穗粒数变化小。陇育5号抗旱指数1.091，抗旱级别3级，抗旱性中等，在干旱胁迫下千粒重有所下降。陇育7号抗旱指数0.896，抗旱级别4级，是抗旱性较差的旱地品种，在干旱胁迫下，千粒重有所下降，穗粒数、成穗数减幅较大。陇育8号抗旱指数0.937，抗旱级别3级，抗旱性中等，在干旱胁迫下千粒重和穗粒数稳定。陇育10号抗旱指数1.087，抗旱级别3级，抗旱性中等，在干旱胁迫下有效穗数较稳定，株高和穗粒数变化较大。陇育12号抗旱指数1.038，抗旱级别3级，抗旱性中等，在干旱胁迫下有效穗数较稳定，穗粒数变化较大。陇育14号抗旱指数0.916，抗旱级别3级，抗旱性中等，在干旱胁迫下穗粒数变化较大。陇鉴110抗旱指数1.031，抗旱级别3级，抗旱性中等，在干旱胁迫下有效穗数较稳定，穗粒数变化较大。陇鉴108抗旱指数0.928，抗旱级别3级，抗旱性中等，在干旱胁迫下千粒重稳定，有效穗变化较大。陇鉴0071抗旱指数0.934，抗旱级别3级，抗旱性中等，在干旱胁迫下有效穗数数变化大。陇鉴387抗旱指数0.895，抗旱级别4级，抗旱性较差，在干旱胁迫下，千粒重较稳定，穗粒数有所减少、成穗数减幅较大。宁麦5号抗旱指数1.146，抗旱级别2级，抗旱性较强，在干旱胁迫下千粒重、有效穗数、穗粒数无明显变化，抗旱系数较高，熟相好。陇鉴385抗旱指数1.019，抗旱级别3级，抗旱性中等，在干旱胁迫下穗粒数变化较大。

2.3 总体评价

在参试的14个冬小麦品种（系）中，抗旱级别均在2、3级，即抗旱性在中等以上的品种（系）有12个，占参试品种（系）的85.7%；与抗旱对照品种西峰20号抗旱性一致的品种（系）有10个；抗旱性超过对照的品种（系）有2个。其中抗性级别为2级的陇育4号和宁麦5号，在干旱胁迫下穗粒数、千粒重无明显变化；抗性级别为4级的陇育7号和陇鉴387，占参试品种（系）的14.3%，在干旱胁迫下有效穗数、穗粒数、千粒重减幅较大；其余10个抗性级别为3级的品种（系），在干旱胁迫下，90%有效穗数、穗粒数、千粒重中只有1项发生变化，没有2项变化的叠加。

3 讨论与结论

参试品种育种环境为陇东旱地雨养农业区，生育期降水无保证，激发了品种抵御不良条件的能力，这为抗旱育种提供了有利的环境条件，说明品种抗旱性是遗传因素与环境的综合体现，抗旱品种的选育离不开干旱环境［23 - 24 ］。本研究中，抗旱性2级的2个品种的有效穗数、穗粒数、粒重等3个产量因素减幅均小；抗旱级别为3级的10个品种（系）在干旱条件下，其产量性状三要素有效穗数、穗粒数、千粒重中只有1项发生变化，没有2项叠加的变化。抗旱性4级的2品种产量形成3因素有2个或3个减幅均大。任何一个品种都不可能完美，在育种实践中产量因素只要有其中2个因素变幅较小就可以保证稳产性。

对籽粒产量的抗旱指数统计的结果显示，抗旱指数为1.100～1.299，抗旱级别为2级品种（系）有2个，抗旱指数分别为1.124、1.146；抗旱指数在0.916～1.094范围，抗旱级别为3级品种的品种有10个； 抗旱指数为0.700～0.899，抗旱级别为4级品种有2个，抗旱指数分别为0.895、0.896。旱地品种的抗旱性级别在2～3级的占参试品种的85.7%，抗旱性4级的占参试品种的14.3%，这与张园等［1 ］的研究相一致。与国家年度抗旱鉴定北部冬麦区旱地组多年试验以产量、有效穗数、穗粒数、千粒重、株高的抗旱指数为指标的抗旱鉴定结果相比，结果高出52.7%［15 - 24 ］，说明作物的抗逆育种与育种地的气候条件有直接的关系。

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