寧夏南部山區(qū)冬小麥種質(zhì)資源的適應(yīng)性篩選

馬海財(cái), 楊巨良, 謝 全

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，江蘇 南京 210095；2.固原市農(nóng)業(yè)綜合培訓(xùn)中心，寧夏 固原 756000)

寧夏南部山區(qū)屬黃土丘陵溝壑區(qū)，冬小麥?zhǔn)窃搮^(qū)的主要糧食作物之一[1]。2000年前，寧夏南部山區(qū)小麥年均種植面積約21萬(wàn)hm2，但近年種植面積逐年降低，2021年僅4萬(wàn)hm2左右[2]。為了提高產(chǎn)量，育種工作者先后選育和引進(jìn)了適合寧夏南部山區(qū)種植的‘寧冬’系列、‘蘭天26’和‘隴育5號(hào)’[3]等冬小麥新品種，但在選育和引進(jìn)時(shí)過(guò)于重視品種的高產(chǎn)性，而忽視其抗逆性。邵千順等[4]篩選出10個(gè)適合寧夏南部不同生態(tài)區(qū)域種植的旱地冬小麥品種(系)。越冬保苗是長(zhǎng)期困擾寧夏南部山區(qū)冬小麥生產(chǎn)的關(guān)鍵問(wèn)題[5]，若遇到播前缺墑、冬季低溫、持續(xù)干旱、返青期春寒降雪的特殊氣候年份，將出現(xiàn)大面積越冬死苗，對(duì)冬小麥生產(chǎn)造成極大的損失。因此，本研究以南京農(nóng)業(yè)大學(xué)保存的185份冬小麥種質(zhì)資源為試材，比較其抗寒性、農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量，以期篩選出適合寧夏南部山區(qū)栽培的冬小麥新品種(品系)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供的185份冬小麥種質(zhì)資源，包括36份產(chǎn)量QTL近等基因系、23份抗性QTL近等基因系、58份常規(guī)育種高代品系和68份新品種(系)。以當(dāng)?shù)刂髟云贩N寧冬7號(hào)為對(duì)照(CK)。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在寧夏回族自治區(qū)固原市國(guó)家冬小麥區(qū)域試驗(yàn)區(qū)(35°14′～35°38′N ，105°20′～106°58′E)，海拔1 583 m。固原市地處寧夏南部，年平均氣溫6.8 ℃，無(wú)霜期120～140 d，年均降水量在300～550 mm 之間，是寧夏冬小麥的主要種植區(qū)域。該區(qū)土壤肥沃，全氮含量0.05%、速效磷含量20 mg·kg-1，陽(yáng)離子交換量為0.18 mol·kg-1和有機(jī)質(zhì)含量為1.63 g·kg-1。試驗(yàn)地前茬為胡麻。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 適應(yīng)性試驗(yàn) 分別于2017—2020年進(jìn)行引種適應(yīng)性試驗(yàn)。采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)小區(qū)4行，行長(zhǎng)3 m，行距15 cm，設(shè)2次重復(fù)。每年10月1日按小區(qū)進(jìn)行人工點(diǎn)播，深度4～5 cm，每行播種200粒，株距約1.5 cm，小區(qū)間設(shè)寬2 m的保護(hù)行。整地前施15 t·hm-2農(nóng)家肥(炕灰和牛糞)，播種前施184 kg·hm-2尿素、225 kg·hm-2磷酸二銨作基肥；苗期追施150 kg·hm-2尿素。3年均為旱作，未澆灌，每年拔節(jié)期人工除草1次。逐年淘汰無(wú)法正常返青的參試種質(zhì)。

1.3.2 豐產(chǎn)性篩選試驗(yàn) 2020—2021年將篩選的10份種質(zhì)按照1.3.1設(shè)計(jì)再進(jìn)行1年豐產(chǎn)性試驗(yàn)。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 抗寒性及生育期群體動(dòng)態(tài)調(diào)查 于冬小麥苗期，每小區(qū)隨機(jī)選取兩行長(zhǎng)勢(shì)均勻、長(zhǎng)1 m的樣段，統(tǒng)計(jì)樣段內(nèi)總株數(shù)和總莖數(shù)以及死亡株數(shù)和死亡莖數(shù)，計(jì)算死株率和死莖率。其中，死株率/%=(死亡株數(shù)/總株數(shù))×100；死莖率/%=(死亡莖數(shù)/總莖數(shù))×100。通過(guò)死株率和死莖率計(jì)算抗寒等級(jí)[5-6]。成熟期調(diào)查每小區(qū)株高、穗下莖長(zhǎng)和穗長(zhǎng)；統(tǒng)計(jì)每小區(qū)的倒伏情況以及白粉病、赤霉病、條銹病、黃矮病和黑穗病等發(fā)病情況。記載出苗期、返青期、抽穗期和成熟期等群體動(dòng)態(tài)性狀。

1.4.2 產(chǎn)量 于冬小麥成熟期，每小區(qū)隨機(jī)選取1 m2樣方進(jìn)行人工收割，統(tǒng)一晾干后測(cè)定產(chǎn)量。

1.5 統(tǒng)計(jì)與分析

采用SPSS 23.0軟件和Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試種質(zhì)差異性篩選

2.1.1 出苗率 185份參試種質(zhì)第1年全部出苗，出苗率在60%～99%之間。其中，南大2419/(中優(yōu)9507)BC4F4-5B出苗率最高，為99%。說(shuō)明引進(jìn)的185份種質(zhì)在寧夏南部山區(qū)均可正常出苗。

2.1.2 返青情況及抗寒性 2017—2018年，185份參試種質(zhì)凍死69份，116份可正常返青(圖1)。其中，ZM328返青最早，F(xiàn)Y-9、LY18返青最遲。2018—2019年，返青后經(jīng)過(guò)二次倒春寒凍害又淘汰34份種質(zhì)，剩余82份可正常抽穗、成熟。2019—2020年，通過(guò)抗寒等級(jí)鑒定，在82份種質(zhì)中進(jìn)一步篩選出10份抗寒等級(jí)Ⅱ級(jí)及以上適合當(dāng)?shù)卦耘嗟姆N質(zhì)，包含4個(gè)品種和6個(gè)品系(表1)。10份種質(zhì)中含7份冬性種質(zhì)，分別為鄭麥9023/(中優(yōu)9507)BC4F4-5A、鄭麥9023/(中優(yōu)9507)BC3F5-5B&7B、鄭麥9023/(中優(yōu)9507)BC4F5-7B、鄭麥9023/(中優(yōu)9507)BC4F4-1B、YKM5、南大2419/(中優(yōu)9507)BC4F4-3D&5B、南大2419/(中優(yōu)9507)BC4F4-5B；3份半冬性種質(zhì)，分別為L(zhǎng)Y18、LS6109、FY-9。春性和弱春性種質(zhì)不能正常越冬，不適合寧夏南部山區(qū)栽培，只能作為親本材料利用。本次適應(yīng)性引種篩選試驗(yàn)表明，抗寒性是寧夏南部山區(qū)引種試驗(yàn)或新品種選育的主要目標(biāo)性狀之一。

A.越冬前；B.越冬中；C.返青中；D返青后。

表1 抗寒等級(jí)Ⅱ級(jí)及以上參試種質(zhì)的抗寒性及抗病性(2017—2020年)Table 1 Disease resistance and cold resistance of germplasms with grade Ⅱ cold resistance or above in 2017—2020

2.1.3 農(nóng)藝性狀 引進(jìn)的185份種質(zhì)株高與原栽培地相比降幅達(dá)16%～43%，其中南大2419/(中優(yōu)9507)BC4F4-3D&5B降幅最大，達(dá)43%，鄭麥9023/(中優(yōu)9507)BC4F4-1B降幅最小。由表2可知，篩選出的10份種質(zhì)返青期比CK提前3～5 d，成熟期比CK提前4～7 d；株高、穗下莖長(zhǎng)及穗長(zhǎng)均低于CK，其中鄭麥9023/(中優(yōu)9507)BC4F4-1B株高最高(73.19 cm)，比CK降低15.73%，LS6109穗下莖長(zhǎng)(14.85 cm)和穗長(zhǎng)(6.34 cm)均最短，分別比CK降低57.29%和35.57%。

表2 抗寒等級(jí)Ⅱ級(jí)及以上參試種質(zhì)的農(nóng)藝性狀(2017—2020年)Table 2 Agronomic characteristics of germplasm with grade Ⅱ cold resistance or above in 2017—2020

2.1.4 抗倒伏性與病害發(fā)生情況 所有引進(jìn)種質(zhì)均未發(fā)生倒伏現(xiàn)象， 但2019—2020年和2020—2021年CK出現(xiàn)倒伏現(xiàn)象(表1)。2018—2019年ZM328發(fā)生黃矮病，2個(gè)小區(qū)全部絕收；2019—2020年CK和鄭麥9023/(中優(yōu)9507)BC3F5-5B&7B發(fā)生輕微黑穗病，發(fā)病率分別為19%和8%；試驗(yàn)期間所有種質(zhì)均未發(fā)生條銹病、白粉病和赤霉病(表1)。

2.2 參試種質(zhì)豐產(chǎn)性比較

從表3可見(jiàn)，10份種質(zhì)中4年產(chǎn)量均值超過(guò)CK的有9份，其中7份種質(zhì)產(chǎn)量極顯著大于CK，依次為：LS6109>鄭麥9023/(中優(yōu)9507)BC4F4-5A>LY18>YKM5>鄭麥9023/(中優(yōu)9507)BC3F5-5B&7B>鄭麥9023/(中優(yōu)9507)BC4F5-7B>鄭麥9023/(中優(yōu)9507)BC4F4-1B，分別比CK增產(chǎn)56.18%、41.57%、31.09%、31.09%、28.58%、22.47%、18.73%。

表3 抗寒等級(jí)Ⅱ級(jí)及以上參試種質(zhì)產(chǎn)量比較Table 3 Comparison of yield of germplasms with grade Ⅱ cold resistance or above

3 小結(jié)

抗寒性等級(jí)越高的冬小麥在西北高海拔、低溫地區(qū)的越冬能力越強(qiáng)[7]，強(qiáng)冬性種質(zhì)更適合在該地區(qū)種植[8]。本研究表明，從南京農(nóng)業(yè)大學(xué)引種到寧夏南部山區(qū)的185份種質(zhì)均能正常出苗，其中69份春性和弱春性種質(zhì)不能正常越冬，34份種質(zhì)不抗倒春寒。通過(guò)3年適應(yīng)性試驗(yàn)，共篩選出10份抗寒等級(jí)Ⅱ級(jí)及以上的種質(zhì)。引進(jìn)種質(zhì)的株高普遍偏低，與原栽培地相比降幅達(dá)16%～43%，均低于對(duì)照；正常越冬的種質(zhì)返青期與成熟期普遍提前且均未發(fā)生倒伏現(xiàn)象，其中篩選出的10份抗寒種質(zhì)返青期比CK提前3～5 d，成熟期提前4～7 d。豐產(chǎn)性試驗(yàn)表明，10份抗寒性種質(zhì)中有9份種質(zhì)4年平均產(chǎn)量超過(guò)CK，其中7份種質(zhì)產(chǎn)量與CK差異達(dá)極顯著水平。

綜合抗寒性、農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量，LS6109和YKM5兩份種質(zhì)適合在寧夏南部山區(qū)開(kāi)展冬小麥多年多點(diǎn)區(qū)域試驗(yàn)， 其他8份種質(zhì)4年均能正常越冬，且產(chǎn)量均超過(guò)CK，建議作為新品種選育的親本材料。