陸晴，宋茂興，馬宏亮，甄志華，吳志會*

(1 唐山市農(nóng)業(yè)科學研究院，河北 唐山 063000；2 唐山市農(nóng)作物種子站，河北 唐山 063000)

小麥(Triticum aestivumL.)屬禾本科小麥屬，是世界上廣泛種植的糧食作物之一，具有耐寒性強、適應性廣等特點，可以與多種大田作物輪作，有穩(wěn)定的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益。隨著優(yōu)良品種不斷被選育，我國小麥產(chǎn)量所占糧食總產(chǎn)量的比例從1949 年的12.20%上升為2015 年的20.95%，并繼續(xù)保持穩(wěn)步增長[1]。我國小麥資源極為豐富多樣，具有優(yōu)異基因的種質資源(抗逆性、抗病性強，品質性狀優(yōu)良)不斷被育種家們篩選和應用[2-5]，河北省也培育了一大批優(yōu)良小麥品種，其培育的強筋小麥品質更是全國領先[6]。

小麥的生產(chǎn)對穩(wěn)定國家糧食安全和社會安全具有至關重要的作用，從種植到收獲的各個環(huán)節(jié)都要保證小麥耕作的地域適應性和品種安全性。冀東地區(qū)冬小麥種植占河北省小麥播種面積的9%，是河北省重要的糧食產(chǎn)區(qū)。本地區(qū)屬暖溫帶大陸性半濕潤季風型氣候，夏季炎熱多雨，冬季干燥寒冷。冬春季大田低溫會引發(fā)小麥植株在生長期內(nèi)的一系列變化。耐寒特征是小麥能否正常越冬及抵御極端天氣的關鍵，抗寒性指標更成為檢驗小麥地域適應性的重要組成部分和品種越冬性遺傳改良的首要條件[7]。田間鑒定抗寒性的指標主要包括死苗死蘗率、枯葉率、植株直立性[8]、死株率、死莖率[9]及凍害等級[10]。田間鑒定可以直接反映出小麥各個品系在田間自然環(huán)境下的抗寒性，是生產(chǎn)、引進及推廣新品種過程中的一項必不可少的流程。近年來，本地區(qū)自外省市引進的小麥品種種植面積不斷擴大，地域環(huán)境和氣候差別使得外來品種的生長弊端不斷顯現(xiàn)。冀東地區(qū)冬春季的寒冷干旱條件對外引小麥品種生長和越冬造成極大挑戰(zhàn)，不適應生長環(huán)境、遇倒春寒不耐寒、易染病害等問題嚴重影響了本地小麥種植和生產(chǎn)。因此急需穩(wěn)產(chǎn)性強、優(yōu)質、耐寒的冬小麥新品種來推動冀東地區(qū)小麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

本研究結合本地環(huán)境氣候特點，采用近些年來本院選育的14 份小麥新品系為試驗材料，根據(jù)越冬率、枯葉率和凍害等級鑒定品系的抗寒性，同時結合主要性狀分析篩選出適宜冀東地區(qū)種植的優(yōu)質耐寒品系，發(fā)掘優(yōu)良種質資源，為進一步選育新品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用的14 個小麥新品種(系)均由唐山市農(nóng)科院小麥研究所提供，按順序編為1～14 號。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計

田間試驗于2019—2020 年在唐山市農(nóng)業(yè)科學研究院試驗場(118.23°E，39.61°N)進行。土壤類型為壤土，肥力中等，pH 值為7.2，有機質含量27.5 g/kg。10 月9 日按165 kg/hm2的用種量播種，10月17 日出苗。小區(qū)行長8 m，寬2 m，行距16.7 cm，12 行區(qū)。采用隨機區(qū)組試驗設計，3 次重復。四周設保護行，試驗總占地面積0.1 hm2。上茬為綠豆，水肥管理同大田[11-12]。

1.2.2 性狀調(diào)查

按照國家小麥品種區(qū)域試驗記載標準調(diào)查小麥主要農(nóng)藝性狀(全生育期、基本苗、最高莖數(shù)、株高、成穗數(shù)等)、產(chǎn)量性狀(穗粒數(shù)、千粒質量及產(chǎn)量等)和抗寒性狀(越冬率等)[13]。越冬后和返青前兩次調(diào)查固定取樣區(qū)間內(nèi)的存活苗數(shù)，計算越冬率。計算公式為:

越冬率(%)=越冬后存活苗數(shù)÷返青前總苗數(shù)×100[14]

根據(jù)返青后新葉未出時的小麥葉片長寬測定總葉面積及枯葉部分面積，計算枯葉率，計算公式:

枯葉率(%)=返青后枯葉面積÷返青后總葉面積×100[10]

根據(jù)小麥植株莖葉受凍害程度鑒定凍害等級，按5 級劃分[10]。0 級:莖葉無凍死部分；1 級:葉片凍死部分僅限于葉尖，下部葉片及莖部未受凍，全田綠色葉多；2 級:葉片凍死部分小于綠葉部分，可見部分下部葉莖部受凍，地面部出現(xiàn)部分枯黃葉片；3級:葉片凍死部分大于綠葉部分，綠色葉片較少，地面部可見整片枯葉；4 級:上下部葉片全部枯黃，莖部凍死至全株死亡。根據(jù)實際調(diào)查情況，在確定等級時有±0.5 浮動范圍。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和繪圖；采用SPSS 19.0 對小麥農(nóng)藝性狀進行相關性分析，對各個農(nóng)藝性狀進行標準化處理，計算各個品種性狀的平均數(shù)(X)、標準差(S)和變異系數(shù)(CV)。

2 結果與分析

2.1 小麥新品系主要性狀綜合評價

14 個小麥新品系的生育期為243～250 d，在冀東地區(qū)均可正常成熟。其中品系7 的生育期最短，為243 d，具有早熟特征；其次是品系3，為245 d；品系1、2、4、5、8、10、11、12 均為247 d；品系6、9、13 均為248 d；品系14 的生育期最長，為250 d。

由表1 可知，各小麥品系每公頃的基本苗數(shù)為354.0 萬～392.0 萬，品系8 基本苗數(shù)最高；品系4每公頃最高莖數(shù)最高，為2 290.0 萬，且顯著高于其他品系，表現(xiàn)出較高的分蘗特征；品系7 和11 的株高達到85.0 cm，在14 個品系中最高，品系13 株高最低，為66.1 cm；品系2、7、11、12 每公頃成穗數(shù)較高，分別為817.5 萬、790.5 萬、817.5 萬、782.0 萬，顯著高于其他品系；每公頃穗粒數(shù)方面，品系1、10、12、14 較高，分別為34.6、33.8、33.4、34.6，顯著高于其他品系；在千粒質量上，品系8 最高，為49.9 g，其次是品系9，為44.9 g，且兩者之間差異顯著；品系2、3、5、7、8、11、12 的產(chǎn)量較高，均在7 327.6 kg/hm2以上，7 個品系間差異不顯著，其中品系8 產(chǎn)量最高，達到8 088.2 kg/hm2。

表1 小麥新品系的主要性狀比較Table 1 Comparision of main characters of new wheat strains

對小麥新品系主要性狀進行變異分析(表2)，變異系數(shù)由大到小的性狀依次是最高莖數(shù)、成穗數(shù)、千粒質量、產(chǎn)量、穗粒數(shù)、株高、基本苗、全生育期，分別為17.22%、14.15%、13.74%、11.37%、10.92%、7.74%、3.61%、0.64%。其中每公頃最高莖數(shù)最大值為2 290.0 萬、最小值為1 117.5 萬；成穗數(shù)最大值為817.5 萬，最小值為546.0 萬；千粒質量最大值為49.9 g，最小值為28.5 g；產(chǎn)量最高為8 088.2 kg/hm2、最低為5 800.1 kg/hm2；穗粒數(shù)最高為34.6、最低為25.0。在以上性狀指標中，最高莖數(shù)、成穗數(shù)和千粒質量的變異系數(shù)大，反映出此類性狀可通過育種手段和栽培措施得到進一步提升；生育期和基本苗變異系數(shù)小、數(shù)據(jù)穩(wěn)定，表明這兩類性狀受不同品系特性影響小，即在本地區(qū)有效改變此類性狀的幾率較小。

表2 小麥新品系主要性狀變異分析結果Table 2 Results of variation analysis of main characters of new wheat strains

2.2 小麥新品系主要性狀相關性分析

對不同品系主要性狀指標之間的相關性進行分析(表3)，結果表明，產(chǎn)量與成穗數(shù)呈顯著正相關，相關系數(shù)為0.623；與千粒質量的相關性系數(shù)為0.512，但相關性不顯著；千粒質量與最高莖數(shù)相關系數(shù)為-0.469，相關性不顯著。不同品系的成穗數(shù)與產(chǎn)量的相關性較大，在品種選育過程中，成穗率可作為反映不同品系在當?shù)貐^(qū)域試驗和生產(chǎn)示范中的產(chǎn)量指標之一。

表3 小麥新品系主要性狀指標相關分析結果Table 3 Correlation analysis on main characters of new wheat strains

2.3 小麥新品系的抗寒性表現(xiàn)

根據(jù)田間觀察，小麥植株葉片在越冬后有不同程度損害，但未出現(xiàn)大面積枯黃葉片，莖部未見明顯凍害，大部分品系表現(xiàn)出正常越冬狀態(tài)。

對品系的越冬率、枯葉率及凍害等級進行比較(表4)，14 個品系的越冬率為76.9%～95.6%，其中6 個品系的越冬率達到90%以上，由大到小分別為品系12、7、8、2、11、5；對應的枯葉率為5.5%～14.7%，其中品系12 的枯葉率最低；不同品系間的凍害等級為0.5～2.5 之間，品系7 和品系12 的凍害等級最低為0.5。

表4 小麥新品系越冬率、枯葉率及凍害等級比較Table 4 Comparison of overwintering rate，dry leaf rate and freezing damage grade of new wheat strains

將產(chǎn)量與3 個抗寒指標進行相關性分析，結果如表5。小麥產(chǎn)量與越冬率和枯葉率顯著相關，相關系數(shù)分別為0.429 和-0.508，與凍害等級極顯著相關，相關系數(shù)達到-0.714；凍害等級與越冬率、枯葉率均極顯著相關，相關系數(shù)分別為-0.690、0.682。表明抗寒性強的品系可以更好地生長發(fā)育，并表現(xiàn)出更強的地域適應性，有增產(chǎn)潛力。

表5 產(chǎn)量與抗寒性狀相關性分析結果Table 5 Correlation analysis on the yield and cold resistances

3 討論

作物在生長過程中會經(jīng)歷當?shù)丨h(huán)境的檢驗，表現(xiàn)出不同的地域適應性，選擇適宜當?shù)胤N植的小麥品種對提高產(chǎn)量有著重要作用[15]。在管理水平相同，水肥一致的條件下，田間性狀指標可以直接反映出品種的產(chǎn)量優(yōu)勢。通過對14 份小麥新品系的分析得知，性狀指標中最高莖數(shù)、成穗數(shù)和千粒質量的變異度較大，同時產(chǎn)量與成穗數(shù)呈顯著正相關。綜合方差分析結果，確定2、7、8、11、12 品系有高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)趨勢。

小麥抗寒性被認為是小麥品種選育的重要指標[16-17]，田間鑒定抗寒性的指標主要有凍害穗數(shù)、死苗率、枯葉率、凍害等級等[10，18]。本研究中的小麥全生長期均處于冀東地區(qū)的正常氣候之下，兩年間未發(fā)生極端凍害天氣，因此選取越冬率、枯葉率和凍害等級指標對小麥新品系進行田間抗寒性初步鑒定。在14 個品系中，品系12、7、8、2、11、5 表現(xiàn)出優(yōu)良的抗寒性，越冬率均在90%以上，枯葉率低于15%，凍害等級為0.5～1.0。在小麥生產(chǎn)中，產(chǎn)量高低與抗寒性因素密切相關。本研究表明，14 份小麥品系的產(chǎn)量與越冬率和枯葉率顯著相關，抗寒性高的品系最高莖數(shù)多，成穗數(shù)增多，產(chǎn)量提高。該結果與彭靜等[19]研究結果類似。拔節(jié)孕穗期的低溫凍害(倒春寒)會對小麥生長造成影響，尤其是造成穗粒數(shù)減少[20-21]，今后需對有增產(chǎn)抗寒潛力的品系進行進一步的鑒定篩選，同時針對春季特殊環(huán)境因素對小麥穗、葉、莖部進行抗寒性鑒定，以明確品系的重要抗寒穩(wěn)產(chǎn)因素，更加準確地發(fā)掘適宜本地區(qū)種植的優(yōu)質抗寒小麥新品系。

4 結論

本試驗從小麥的主要性狀和抗寒性等方面對本地區(qū)的小麥品系進行分析鑒定，明確成穗率可作為重要指標之一來反映品系間的產(chǎn)量差異。14 個品系中，品系12、7、8、2、11、5 表現(xiàn)出優(yōu)良的抗寒性，而品系2、7、11、12 可以保持較高的成穗數(shù)，品系8 在千粒質量和產(chǎn)量方面占有優(yōu)勢。綜合分析，品系7可作為早熟抗寒優(yōu)質資源，品系8 為高產(chǎn)抗寒資源，品系2、7、11、12 可作為穩(wěn)產(chǎn)耐寒資源加以利用。