強(qiáng)筋小麥品種耐倒春寒性狀分析

歐行奇，李 璐，李新華，王等娣，王紫娟，歐陽娟，劉源海

(1.河南科技學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003； 2.新鄉(xiāng)市種子管理站，河南 新鄉(xiāng) 453000；3.新鄉(xiāng)市農(nóng)樂種業(yè)有限責(zé)任公司，河南 新鄉(xiāng) 453002； 4.滑縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，河南 安陽 456400)

黃淮麥區(qū)是我國第一大麥區(qū)，小麥播種面積在866.7萬hm2以上，面積和產(chǎn)量均占全國40%以上[1]。其中，河南省是我國小麥第一大省，常年種植面積在533.3萬hm2以上。近年來，各種氣象災(zāi)害頻繁發(fā)生[2-5]。其中，倒春寒是造成該地區(qū)小麥產(chǎn)量損失的主要災(zāi)害之一。一般年份春季氣溫緩慢上升，小麥開始正常返青和拔節(jié)，但有些年份早春氣溫偏高，小麥生長發(fā)育提前，此時如果突然出現(xiàn)大幅度的降溫天氣，甚至出現(xiàn)霜凍，小麥會因溫度驟降而遭受冷害，形成倒春寒，受害小麥一般減產(chǎn)10%～30%，重者達(dá)50%以上[6-11]。僅在倒春寒就有9次大發(fā)生，1981—2000年的20年，我國小麥主產(chǎn)區(qū)發(fā)生頻率高達(dá)45%；2004—2005年度，僅河南省受災(zāi)面積就超過133.3萬hm2，其中幾近絕收面積約達(dá)26.7萬hm2[12,13]。2009年、2013年再次發(fā)生大面積倒春寒，小麥減產(chǎn)嚴(yán)重。

滑縣位于河南省北部，小麥常年種植面積12萬hm2左右，小麥產(chǎn)量位居全國縣級第1位，2016年滑縣被河南省政府確定為小麥供給側(cè)改革試點(diǎn)縣[14]。該縣地跨黃河、海河兩大流域，受季風(fēng)、太行山地形影響，天氣變化劇烈，倒春寒發(fā)生頻繁而嚴(yán)重。 2018年4月5—7日，滑縣出現(xiàn)極端低溫，5日最低溫度0.7 ℃，草面溫度0.8 ℃；6日最低溫度2.1 ℃，草面溫度-1.5 ℃，持續(xù)3 h；4月7日最低溫度1 ℃，草面溫度-7.28 ℃，自6日21：00時至次日06：00時零度以下大約持續(xù)9 h；降溫幅度達(dá)10 ℃以上，倒春寒危害程度嚴(yán)重，造成不同小麥品種受到不同程度的危害[15]。為此，選擇滑縣不同地點(diǎn)種植的7個強(qiáng)筋小麥品種和中筋小麥品種百農(nóng)207，對其倒春寒相關(guān)性狀進(jìn)行調(diào)查和統(tǒng)計分析，以期為小麥育種、栽培等工作提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試品種

以7個強(qiáng)筋小麥品種為供試材料，具體分為3類：推廣品種有鄭麥366、豐德存5號、西農(nóng)20；新審定品種鄭麥369、西農(nóng)511、錦繡21；即將審定品種為中麥578。以高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)中筋主導(dǎo)品種百農(nóng)207為對照。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017—2018年度在滑縣不同小麥品種展示地點(diǎn)進(jìn)行。3個試驗(yàn)地點(diǎn)的栽培管理?xiàng)l件為： 1) 留古鎮(zhèn)東留固村：土質(zhì)為中壤， 2017年10月20日播種，播量為165 kg·hm-2， 2018年3月28日澆水。 2) 白道口鎮(zhèn)后安村：土質(zhì)為粘土， 2017年10月23日播種，播量為180 kg·hm-2，春季未澆水。 3) 留固鎮(zhèn)小營村：土質(zhì)為中壤， 2017年10月21日播種，播量為165 kg·hm-2，春季2018年3月18日澆第1次，4月10日澆第2次。

1.3 試驗(yàn)統(tǒng)計

小麥試驗(yàn)田在4月5—7日發(fā)生明顯降溫受到倒春寒危害后， 5月8日對3個地點(diǎn)每個小麥品種選取代表性樣點(diǎn)，樣點(diǎn)面積1 m2，3次重復(fù)；對各地點(diǎn)、各品種、各重復(fù)樣點(diǎn)逐穗統(tǒng)計正常穗數(shù)、凍穗數(shù)、正常穗結(jié)實(shí)粒數(shù)和凍穗結(jié)實(shí)粒數(shù)，并計算凍穗率、凍穗相對結(jié)實(shí)率、受凍后相對產(chǎn)量和折算1 hm2減產(chǎn)量。具體計算公式如下：

凍穗率(%)= [凍穗數(shù)/(正常穗數(shù) + 凍穗數(shù))]×100%；

凍穗相對結(jié)實(shí)率(%)=(凍穗結(jié)實(shí)粒數(shù)/正常穗結(jié)實(shí)粒數(shù))×100%；

受凍后相對產(chǎn)量(%)=[(1-凍穗率)×(1-凍穗相對結(jié)實(shí)率)] ×100%；

折算減產(chǎn)量(kg·hm-2)=(1-受凍后相對產(chǎn)量)×正常產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用單因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)分析，運(yùn)用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對不同地點(diǎn)不同小麥品種受凍后凍穗率、凍穗相對結(jié)實(shí)率、受凍后相對產(chǎn)量進(jìn)行方差分析，并在差異顯著的基礎(chǔ)上采用LSR法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同小麥品種在不同地點(diǎn)的凍穗率分析

從表1可以看出，東留固村凍穗率最高的品種是鄭麥366，較高的是豐德存5號和西農(nóng)20，居中的是中麥578，較低的是鄭麥369，低的是西農(nóng)511、百農(nóng)207和錦繡21。5種類型間差異均達(dá)極顯著水平。后安村以百農(nóng)207的凍穗率最低；以豐德存5號最高，與鄭麥366差異不顯著；其他品種間差異多數(shù)達(dá)極顯著水平。小營村凍穗率高的品種是鄭麥366，與豐德存5號和西農(nóng)20間差異不顯著；居中的是錦繡21；較低的是鄭麥369和西農(nóng)511；低的是中麥578和百農(nóng)207；其他品種間差異達(dá)顯著或極顯著水平。由3個地點(diǎn)平均結(jié)果可以看出，鄭麥366、豐德存5號、西農(nóng)20間差異不顯著，鄭麥369、中麥578、錦繡21、西農(nóng)511間差異不顯著；中麥578、錦繡21、西農(nóng)511、百農(nóng)207間差異不顯著；鄭麥366、豐德存5號、西農(nóng)20與鄭麥369、中麥578、錦繡21、西農(nóng)511、百農(nóng)207間差異顯著；鄭麥369與百農(nóng)207差異顯著。

表1 不同品種在不同地點(diǎn)的凍穗率分析單位：%

一般將耐倒春寒能力分為5類：好、較好、中、較差、差。根據(jù)品種間凍穗率差異性分析結(jié)果可知，不同地點(diǎn)間凍穗率穩(wěn)定較高(>60%)的品種有：鄭麥366、豐德存5號、西農(nóng)20，耐倒春寒能力差；凍穗率穩(wěn)定較低(13%)的品種有：百農(nóng)207、西農(nóng)511，耐倒春寒能力好；凍穗率波動幅度(5%

2.2 不同小麥品種在不同地點(diǎn)的凍穗相對結(jié)實(shí)率分析

結(jié)合不同地點(diǎn)、不同品種正常穗和凍穗的平均結(jié)實(shí)粒數(shù)(表2)，推算出不同地點(diǎn)、不同小麥品種凍穗相對結(jié)實(shí)率差異顯著性(表3)可以看出，東留固村以豐德存5號的凍穗相對結(jié)實(shí)率最高，與西農(nóng)20、中麥578、鄭麥366和鄭麥369的差異不顯著；西農(nóng)511的凍穗相對結(jié)實(shí)率最低，與西農(nóng)20、中麥578、鄭麥366、鄭麥369、百農(nóng)207、錦繡21的差異不顯著；豐德存5號與百農(nóng)207、錦繡21和西農(nóng)511間差異達(dá)顯著水平。

表2 不同品種在不同地點(diǎn)正常穗和凍穗的平均結(jié)實(shí)粒數(shù)單位：粒

后安村以錦繡21的凍穗相對結(jié)實(shí)率最高，與中麥578、鄭麥369的差異不顯著；中麥578、鄭麥369、西農(nóng)511和西農(nóng)20間差異不顯著；以百農(nóng)207的凍穗相對結(jié)實(shí)率最低，與鄭麥369、西農(nóng)511、西農(nóng)20和豐德存5號間差異不顯著；錦繡21與西農(nóng)511、西農(nóng)20、豐德存5號、鄭麥366和百農(nóng)207間差異達(dá)顯著水平；與豐德存5號、鄭麥366和百農(nóng)207間差異達(dá)極顯著水平。

小營村以西農(nóng)20的凍穗相對結(jié)實(shí)率最高，與錦繡21的差異不顯著，與其他品種間差異達(dá)顯著水平；錦繡21和鄭麥369間差異不顯著；以中麥578和西農(nóng)511的凍穗相對結(jié)實(shí)率最低，與鄭麥369、豐德存5號、鄭麥366和百農(nóng)207間差異不顯著；西農(nóng)20與豐德存5號、鄭麥366、百農(nóng)207、中麥578和西農(nóng)511間差異達(dá)極顯著水平。

從不同地點(diǎn)的平均結(jié)果可以看出，西農(nóng)20與百農(nóng)207、西農(nóng)511的凍穗相對結(jié)實(shí)率差異顯著，其他品種間差異不顯著。以西農(nóng)20的凍穗相對結(jié)實(shí)率最高，為17.82%；其余從高到低依次為錦繡21、鄭麥369、中麥578、豐德存5號、鄭麥366、西農(nóng)511和百農(nóng)207，以百農(nóng)207凍穗相對結(jié)實(shí)率最低，為0.19%。

此外，不同地點(diǎn)間，大多數(shù)品種的凍穗相對結(jié)實(shí)率變化較大。百農(nóng)207的凍穗相對結(jié)實(shí)率低而穩(wěn)定，鄭麥369的凍穗相對結(jié)實(shí)率較高而穩(wěn)定，其他品種的凍穗相對結(jié)實(shí)率不穩(wěn)定。

2.3 不同品種在不同地點(diǎn)凍穗率與凍穗相對結(jié)實(shí)率關(guān)系分析

由表1和表3可以看出，根據(jù)不同品種的凍穗率和凍穗相對結(jié)實(shí)率結(jié)果，可以將不同品種歸為以下4類：凍穗率高，凍穗相對結(jié)實(shí)率高的品種有鄭麥366、豐德存5號；凍穗率較高，凍穗相對結(jié)實(shí)率高的品種有西農(nóng)20；凍穗率中等，凍穗相對結(jié)實(shí)率較高的品種有鄭麥369、中麥578和錦繡21；凍穗率低，凍穗相對結(jié)實(shí)率低的品種有西農(nóng)511和百農(nóng)207。

表3 不同小麥品種在不同地點(diǎn)凍穗相對結(jié)實(shí)率差異顯著性比較 單位：%

2.4 不同品種在不同地點(diǎn)受凍后相對產(chǎn)量分析

從表4可以看出，東留固村以錦繡21受凍后相對產(chǎn)量最高，除與百農(nóng)207、西農(nóng)511和鄭麥369差異不顯著外，與中麥578差異達(dá)顯著水平，與其他品種差異達(dá)極顯著水平；西農(nóng)511、鄭麥369和中麥578間差異不顯著；豐德存5號和西農(nóng)20間差異不顯著；以鄭麥366受凍后相對產(chǎn)量最低，與其他品種差異達(dá)極顯著水平。后安村受凍后相對產(chǎn)量最高的是百農(nóng)207和西農(nóng)511，較高的是錦繡21，居中的是中麥578，較低的是鄭麥369和西農(nóng)20，低的是鄭麥366和豐德存5號，5種類型間差異多數(shù)達(dá)極顯著水平。小營村以百農(nóng)207受凍后相對產(chǎn)量最高，除與中麥578和鄭麥369差異不顯著外，與西農(nóng)511差異達(dá)顯著水平，與錦繡21等4個品種差異達(dá)極顯著水平；中麥578、鄭麥369和西農(nóng)511間差異不顯著；鄭麥369、西農(nóng)511和錦繡21間差異不顯著，豐德存5號和鄭麥366間差異不顯著。

表4 不同小麥品種在不同地點(diǎn)受凍后相對產(chǎn)量分析單位：%

對不同地點(diǎn)平均相對產(chǎn)量分析發(fā)現(xiàn)，百農(nóng)207、西農(nóng)511、錦繡21、中麥578和鄭麥369間差異不顯著；西農(nóng)20和豐德存5號間差異不顯著；豐德存5號和鄭麥366間差異不顯著；百農(nóng)207、西農(nóng)511、錦繡21、中麥578、鄭麥369與西農(nóng)20、豐德存5號、鄭麥366間差異達(dá)極顯著水平。

通過表3、表4和表5比較可以看出，在凍害嚴(yán)重發(fā)生時，不同品種的凍穗相對結(jié)實(shí)率普遍較低(<18%)，對受凍后相對產(chǎn)量影響較小。以凍穗實(shí)際結(jié)實(shí)數(shù)計算的相對產(chǎn)量位次從高到低依次為百農(nóng)207、西農(nóng)511、錦繡21、中麥578、鄭麥369、西農(nóng)20、豐德存5號和鄭麥366；其中，相對產(chǎn)量最高的百農(nóng)207和最低的鄭麥366相差達(dá)到72.49%。當(dāng)以凍穗結(jié)實(shí)率為0時計算的相對產(chǎn)量位次與以凍穗實(shí)際結(jié)實(shí)數(shù)計算的相對產(chǎn)量位次完全一致，僅有相對產(chǎn)量略為降低，說明在倒春寒危害嚴(yán)重情況下，不管以哪種方式計算，對品種評價都沒有明顯差異，以凍穗率來反映品種凍害情況，即可以代表品種間的差異。

表5 凍穗結(jié)實(shí)率為0時不同地點(diǎn)、不同品種的相對產(chǎn)量分析

2.5 受凍后不同品種模擬每公頃減產(chǎn)量分析

從表6可以看出，模擬正常不同產(chǎn)量情況下受到倒春寒危害后，不同基地平均減產(chǎn)數(shù)量從多到少依次為鄭麥366、豐德存5號、西農(nóng)20、鄭麥369、中麥578、錦繡21、西農(nóng)511和百農(nóng)207，當(dāng)正常產(chǎn)量為6 000.00kg·hm-2時，減產(chǎn)最多的鄭麥366和減產(chǎn)最少的百農(nóng)207相差4 349.40 kg·hm-2，當(dāng)正常產(chǎn)量達(dá)到10 500.00 kg·hm-2時則相差7 611.30 kg·hm-2。

表6 受凍后不同品種模擬減產(chǎn)量

3 討 論

本試驗(yàn)表明，在倒春寒發(fā)生嚴(yán)重情況下，所有小麥品種都受到了危害，但品種間受害程度差異甚大，百農(nóng)207、西農(nóng)511等品種危害較輕；鄭麥366、豐德存5號等品種危害嚴(yán)重。在同一地區(qū)不同地點(diǎn)，由于栽培條件存在一定差異，不同地點(diǎn)間倒春寒危害程度也存在一定差異。盡管不同地點(diǎn)栽培條件差異對品種倒春寒危害程度有不同影響，但品種間差異的趨勢基本一致，均以百農(nóng)207的凍穗率低而穩(wěn)定，說明品種遺傳差異是影響耐倒春寒的內(nèi)因，在環(huán)境相差不大的情況下，品種發(fā)揮了主導(dǎo)作用。

另外，不同品種凍穗率和凍穗相對結(jié)實(shí)率間呈較為復(fù)雜的關(guān)系，認(rèn)為小麥發(fā)生嚴(yán)重倒春寒危害后，同時存在2種方向完全相反的生理機(jī)制，“競爭機(jī)制”有利于加速養(yǎng)分從凍穗向正常穗轉(zhuǎn)移，促進(jìn)“兩極分化”，導(dǎo)致凍穗相對結(jié)實(shí)率更低，如百農(nóng)207和西農(nóng)511的凍穗率和凍穗相對結(jié)實(shí)率均低；“補(bǔ)償機(jī)制”有利于加速養(yǎng)分從正常穗向凍穗轉(zhuǎn)移，促進(jìn)提高凍穗相對結(jié)實(shí)率，如鄭麥369、中麥578和錦繡21的凍穗率中等，凍穗相對結(jié)實(shí)率較高。另外，正常穗與凍穗間發(fā)生養(yǎng)分轉(zhuǎn)移，不論“競爭能力”還是“補(bǔ)償能力”均受小麥自身生理狀態(tài)的影響和制約，如鄭麥366和豐德存5號的凍穗率高，但凍穗相對結(jié)實(shí)率較低，這可能與凍穗生理損傷過重，無力接受正常穗的養(yǎng)分補(bǔ)償有關(guān)。

2009年、2013年黃淮冬麥區(qū)發(fā)生了大面積倒春寒，多數(shù)品種表現(xiàn)缺粒、穗頂部或基部不育現(xiàn)象，結(jié)實(shí)率下降，甚至在部分地區(qū)幼穗未抽出，減產(chǎn)十分嚴(yán)重[1,16]；百農(nóng)207經(jīng)受了多地嚴(yán)重倒春寒的考驗(yàn)，表現(xiàn)出了較強(qiáng)的耐倒春寒能力。2018年，倒春寒再次嚴(yán)重危害情況下，百農(nóng)207表現(xiàn)受倒春寒危害極輕，受凍穗數(shù)極少，結(jié)實(shí)粒數(shù)受影響最小，耐倒春寒能力強(qiáng)。因此，培育耐倒春寒的優(yōu)良品種是提高小麥抗災(zāi)能力的有效途徑，耐倒春寒能力強(qiáng)也是百農(nóng)207成為目前河南省及黃淮南片第一大品種的主要因素之一。在8個小麥品種中，有7個為強(qiáng)筋小麥品種，新品種鄭麥369、中麥578和錦繡21較鄭麥366等老品種的耐倒春寒能力有了顯著提高，特別是西農(nóng)511的耐倒春寒能力已接近高產(chǎn)中筋優(yōu)良品種百農(nóng)207。由此可見，目前我國強(qiáng)筋小麥品種耐倒春寒育種已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展。