中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (11): 2064-2077.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.11.003
吕丽华1(), 韩江伟2(), 张经廷1, 董志强1, 孟建3, 贾秀领1()
收稿日期:
2022-08-24
接受日期:
2022-10-13
出版日期:
2023-06-01
发布日期:
2023-06-19
通信作者:
贾秀领,E-mail:jiaxl@163.com
联系方式:
吕丽华,E-mail:nkyllh@163.com。韩江伟,E-mail:6633713@qq.com。吕丽华和韩江伟为同等贡献作者。
基金资助:
LÜ LiHua1(), HAN JiangWei2(), ZHANG JingTing1, DONG ZhiQiang1, MENG Jian3, JIA XiuLing1()
Received:
2022-08-24
Accepted:
2022-10-13
Published:
2023-06-01
Online:
2023-06-19
摘要:
【目的】在黄淮北片气象灾害频发的异常气候背景下,通过筛选抗旱、耐热和抗寒的冬小麦品种,明确抗逆广适品种的产量构成特征、株型结构特征和生理特征,为抗逆广适品种筛选工作提供简易检测指标。【方法】于2017年秋至2020年夏连续3个小麦生长季在河北藁城堤上试验站进行大田水分试验(试验1)和温室试验(试验2),同时,利用2018年和2020年春季自然低温进行抗寒品种筛选试验;试验1设置3个灌水处理,0水、1水(拔节水)和2水(拔节水+开花水),试验2设置2个温度处理,灌浆后期常温对照和增温处理,以16个冬小麦品种为材料,测定抗逆性能评价指标、产量形成指标、株型结构指标和叶片生理指标。【结果】综合考虑产量、抗旱指数、产量热感指数和冻害级别,筛选出济麦23、山农30、冀麦325、济麦22、品育8012 5个冬小麦品种,这些品种综合表现较优,具有抗旱、耐热、抗寒性强、丰产稳产的特点。通过分析产量与产量形成指标、株型指标和叶片生理指标的相关性,千粒重、收获指数和生物产量与产量呈极显著正相关;旗叶叶宽、茎粗和穗长与产量呈显著或极显著正相关,而旗叶茎叶夹角与产量呈显著负相关;旗叶相对叶绿素值(SPAD值)和相对含水量与产量均呈极显著正相关,冠层温度与产量呈极显著负相关。与其他品种比较,抗逆广适品种千粒重、收获指数和生物产量分别提高了12.9%、5.2%和3.4%;旗叶叶宽为(16.2±0.4) cm、茎叶夹角(18.2±3.2)°、基部茎粗(4.0±0.3) mm、穗长(7.5±0.14) cm、株高(80.3±1.3) cm;灌浆后期旗叶SPAD值和相对含水量分别提高了9.8%和4.2%、冠层温度降低了1.9 ℃。【结论】明确了抗逆广适小麦品种“上部紧凑直立、下部松散平展”的优化株型,提出了旗叶叶宽、茎叶夹角、基部茎粗、穗长的定量指标;明确了生育后期旗叶SPAD和相对含水量较高、冠层温度较低的生理特征以及千粒重、收获指数和生物产量较高的产量特征。
吕丽华, 韩江伟, 张经廷, 董志强, 孟建, 贾秀领. 抗逆广适小麦品种共性特征分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(11): 2064-2077.
LÜ LiHua, HAN JiangWei, ZHANG JingTing, DONG ZhiQiang, MENG Jian, JIA XiuLing. Analysis of Common Characteristics of Widely Adaptation Wheat Cultivars[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(11): 2064-2077.
表1
不同小麦品种抗逆性状分析"
品种 Cultivars | 产量Grain yield (kg·hm-2) | 抗旱指数 DRI | 产量热感指数 YHSI | 冻害级别 GFI | 平均WUE Average WUE (kg·m-3) | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0水 0 irrigation | 1水 1 irrigation | 2水 2 irrigation | 增温 Warming | 平均 Average | |||||
2017-2018 | |||||||||
H4444 | 7909.7ab | 7946.2c | 8624.9ab | 6144.5d | 7656.3 | 1.03ab | 2.01a | 2 | 2.16a |
JM22 | 7873.7ab | 8456.2ab | 8816.5a | 7692.6ab | 8209.8 | 1.00b | 0.80f | 1 | 2.22a |
JM23 | 8188.4a | 8739.2a | 8932.2a | 7990.1a | 8462.5 | 1.07a | 0.76g | 2 | 2.28a |
JM325 | 7965.4ab | 8413.1ab | 8967.9a | 7990.8a | 8334.3 | 1.02ab | 0.44i | 2 | 2.23a |
KN2009 | 7561.3c | 7700.3cd | 8387.5b | 7582.8b | 7808.0 | 1.01b | 0.14j | 3 | 2.10ab |
PY8012 | 8091.3a | 8197.6b | 8931.0a | 7492.8b | 8178.2 | 1.04ab | 0.76g | 1-2 | 2.22a |
SN28 | 8047.6a | 8712.8a | 8579.7ab | 7367.0b | 8176.8 | 1.07a | 1.37c | 1-2 | 2.23a |
SN30 | 8140.4a | 8681.3a | 8565.1ab | 7961.3a | 8337.0 | 1.10a | 0.73g | 2 | 2.24a |
SL02-1 | 7631.1c | 8211.5b | 8294.4b | 7023.8c | 7790.2 | 1.00b | 1.28d | 2-3 | 2.13ab |
SM22 | 8143.6a | 8667.0a | 8710.2ab | 7436.7b | 8239.3 | 1.08a | 1.26d | 2 | 2.25a |
SM1718 | 6935.0d | 7215.8e | 7926.9c | 6670.0c | 7186.9 | 0.86d | 0.67h | 3 | 1.95d |
YN1212 | 7954.7ab | 8181.8b | 8483.3b | 7055.7bc | 7918.9 | 1.06a | 1.22de | 2 | 2.17a |
ZM36 | 7488.6c | 7606.1cd | 7915.9c | 4933.6e | 6986.0 | 1.01b | 0.93e | 2 | 2.02c |
ZXM9 | 7855.0ab | 8030.5c | 9016.0a | 6591.1c | 7873.1 | 0.97c | 1.59b | 2 | 2.19a |
平均Average | 7841.8 | 8197.1 | 8582.3 | 7138.1 | 7939.8 | - | - | - | - |
2018-2019 | |||||||||
H4444 | 8828.3a | 8689.0b | 9494.5c | 6267.8c | 8319.9 | 1.42a | 1.19c | 2-3 | 2.21a |
JM22 | 7690.7c | 8618.0b | 10210.2ab | 6741.0b | 8315.0 | 1.00e | 0.93e | 1 | 2.13b |
JM23 | 8340.5ab | 9099.2a | 10208.3ab | 7118.1a | 8691.5 | 1.18c | 0.93e | 2 | 2.23a |
JM325 | 8795.1a | 8413.9b | 9769.6abc | 6538.3b | 8379.2 | 1.37ab | 0.95e | 2 | 2.20a |
KN2009 | 7289.2d | 7296.4e | 9255.1cd | 5298.7e | 7284.8 | 0.99e | 1.17c | 3 | 1.92c |
PY8012 | 7895.0c | 8272.9bc | 10048.7ab | 6490.5b | 8176.5 | 1.07d | 0.88f | 1-2 | 2.17ab |
SN28 | 8675.2a | 9308.4a | 9645.9c | 6257.8c | 8471.8 | 1.35ab | 1.40b | 1-2 | 2.25a |
SN30 | 8907.5a | 8964.4a | 10514.4a | 7286.8a | 8918.3 | 1.30ab | 0.80f | 2 | 2.30a |
SL02-1 | 7613.7c | 7746.3d | 8305.0e | 5670.9d | 7334.0 | 1.20c | 1.15c | 3 | 1.93c |
SM22 | 8465.8ab | 8850.7ab | 9667.8c | 6202.9c | 8296.8 | 1.28ab | 1.28bc | 2 | 2.22a |
SM1718 | 7308.3d | 7270.7e | 8984.4d | 5921.5cd | 7371.2 | 1.03de | 0.79f | 3 | 1.91c |
YN1212 | 8114.8b | 8159.9bc | 9823.7abc | 5239.8e | 7834.5 | 1.16c | 1.53a | 2 | 2.11b |
ZM36 | - | 7763.1d | 9472.4c | 6528.3b | 7921.5 | - | 0.68g | 2 | 2.13b |
ZXM9 | 7815.3c | 8503.4b | 9929.3ab | 6832.7ab | 8270.2 | 1.06d | 0.84f | 2 | 2.12b |
GY5218 | 7449.7d | 7353.6e | 9327.2cd | 6092.1c | 7555.7 | 1.03de | 0.73g | 2 | 1.95c |
JM418 | 8248.1b | 8241.8bc | 9684.4c | 7013.3a | 8296.9 | 1.21c | 0.64g | 2-3 | 2.12b |
平均Average | 8095.8 | 8284.5 | 9646.3 | 6343.8 | 8089.9 | - | - | - | - |
表2
株型结构指标与产量的相关性"
指标 Index | 旗叶 Flag leaf | 倒2叶 Top second leaf | 倒3叶 Top third leaf | 倒4叶 Top fourth leaf | 倒5叶 Top fifth leaf | 单株 Per plant |
---|---|---|---|---|---|---|
叶长Leaf length | -0.388 | -0.428 | -0.319 | -0.448 | -0.329 | -0.429 |
叶宽Leaf width | 0.472* | 0.623** | 0.471* | 0.441 | 0.507* | 0.542* |
叶面积Leaf area | 0.056 | 0.148 | 0.148 | 0.045 | 0.186 | 0.122 |
茎叶夹角Angle of stem and leaf | -0.517* | -0.126 | 0.075 | 0.172 | 0.446 | - |
茎粗Stem diameter | - | - | - | - | - | 0.473* |
株高 Plant height | - | - | - | - | - | 0.375 |
穗长Spike length | - | - | - | - | - | 0.644** |
茎长Stem length | 0.039 | -0.195 | 0.138 | 0.174 | -0.082 | 0.047 |
[1] |
张秀云, 王鹤龄, 雷俊. 气候暖干化对半干旱区春小麦产量形成的影响. 生态环境学报, 2015, 24(4): 569-574.
doi: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.04.004 |
|
|
[2] |
林作楫, 吴政卿. 面向21世纪小麦育种若干问题探讨(一): 育种目标. 作物杂志, 2004(5): 49-51.
|
|
|
[3] |
苗青霞, 方燕, 陈应龙. 小麦根系特征对干旱胁迫的响应. 植物学报, 2019, 54(5): 652-661.
doi: 10.11983/CBB19089 |
doi: 10.11983/CBB19089 |
|
[4] |
doi: 10.2135/cropsci2009.04.0190 |
[5] |
方燕, 闵东红, 高欣, 王中华, 王军, 刘萍, 刘霞. 不同抗旱性冬小麦根系时空分布与产量的关系. 生态学报, 2019, 39(8): 2922-2934.
|
|
|
[6] |
李朴芳, 程正国, 赵鸿, 张小丰, 李冀南, 王绍明, 熊友才. 旱地小麦理想株型研究进展. 生态学报, 2011, 31(9): 2631-2640.
|
|
|
[7] |
doi: 10.1093/oxfordjournals.aob.a086238 |
[8] |
任婕, 孙敏, 任爱霞, 林文, 薛建福, 仝锦, 王文翔, 高志强. 不同抗旱性小麦品种耗水量及产量形成的差异. 中国生态农业学报, 2020, 28(2): 211-220.
|
|
|
[9] |
李瑞奇, 卜冬宁, 张晓, 李雁鸣. 河北省冬小麦丰产抗旱性表型鉴定指标分析. 植物遗传资源学报, 2012, 13(2) : 233-238.
|
|
|
[10] |
张荣芝, 卢建祥. 旱地冬小麦抗旱性的形态特征及生理特性的初步研究. 河北农业大学学报, 1991, 14(2): 10-14.
|
|
|
[11] |
陈翔, 林涛, 林非非, 张妍, 苏慧, 胡燕美, 宋有洪, 魏凤珍, 李金才. 黄淮麦区小麦倒春寒危害机理及防控措施研究进展. 麦类作物学报, 2020, 40(2): 243-250.
|
|
|
[12] |
耿晓丽, 张月伶, 臧新山, 赵月, 张金波, 尤明山, 倪中福, 姚颖垠, 辛明明. 北方冬麦区与黄淮北片优良小麦品种(系)耐热性评价. 麦类作物学报, 2016, 36(2): 172-181.
|
|
|
[13] |
刘萍, 郭文善, 浦汉春, 封超年, 朱新开, 彭永欣. 灌浆期高温对小麦剑叶抗氧化酶及膜脂过氧化的影响. 中国农业科学, 2005, 38(12): 2403-2407.
|
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.at-2005-5315 |
|
[14] |
崔桂宾, 雷楠, 王勇锋, 李毛, 谢坤良, 孙风丽, 张超, 刘曙东, 奚亚军. 黄淮流域部分小麦种质材料抗旱和品质特性的评价及筛选. 麦类作物学报, 2017, 37(11): 1409-1418.
|
|
|
[15] |
doi: 10.1016/j.agwat.2020.106475 |
[16] |
胡阳阳, 卢红芳, 刘卫星, 康娟, 马耕, 李莎莎, 褚莹莹, 王晨阳. 灌浆期高温与干旱胁迫对小麦籽粒淀粉合成关键酶活性及淀粉积累的影响. 作物学报, 2018, 44(4): 591-600.
|
doi: 10.3724/SP.J.1006.2018.00591 |
|
[17] |
王小波, 关攀锋, 辛明明, 汪永法, 陈希勇, 赵爱菊, 刘曼双, 李红霞, 张明义, 逯腊虎, 魏亦勤, 刘旺清, 张金波, 倪中福, 姚颖垠, 胡兆荣, 彭惠茹, 孙其信. 小麦种质资源耐热性评价. 中国农业科学, 2019, 52(23): 4191-4200.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2019.23.001 |
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2019.23.001 |
|
[18] |
刘万代, 常明娟, 史校艳, 谷庆昊, 辛泽毓. 花后高温胁迫对小麦灌浆特性及产量的影响. 麦类作物学报, 2019, 39(5): 581-588.
|
|
|
[19] |
王士强, 胡银岗, 佘奎军, 周琳璘, 孟凡磊. 小麦抗旱相关农艺性状和生理生化性状的灰色关联度分析. 中国农业科学, 2007, 40(11): 2452-2459.
|
|
|
[20] |
doi: 10.1016/j.fcr.2019.03.011 |
[21] |
白云飞, 孙贵先, 李珊珊, 刘昊东, 赵思航, 张树华, 赵勇, 杨学举. 不同小麦品种(系)的抗旱性评价. 河北农业大学学报, 2019, 42(5): 1-7.
|
|
|
[22] |
doi: 10.2135/cropsci2015.06.0348 |
[23] |
doi: 10.1016/j.fcr.2015.03.013 |
[24] |
doi: 10.1016/j.fcr.2014.07.002 |
[25] |
柴守玺. 小麦抗旱生态分类中的主要农艺性状. 甘肃农业大学学报, 2001, 36(1): 112-118.
|
|
|
[26] |
柴守玺, 王德轩, 柴守诚. 水分亏缺条件下冬小麦几个抗旱性状的应用价值. 华北农学报, 1993, 8(1): 1-6.
doi: 10.3321/j.issn:1000-7091.1993.01.001 |
|
|
[27] |
刘桂茹, 张荣芝, 卢建祥, 谷俊涛. 小麦品种抗旱性鉴定指标与产量性状关系的探讨. 河北农业大学学报, 1995, 18(1): 10-14.
|
|
|
[28] |
田梦雨, 李丹丹, 戴廷波, 姜东, 荆奇, 曹卫星. 水分胁迫下不同基因型小麦苗期的形态生理差异. 应用生态学报, 2010, 21(1): 41-47.
|
|
|
[29] |
王士红, 荆奇, 戴廷波, 姜东, 曹卫星. 不同年代冬小麦品种旗叶光合特性和产量的演变特征. 应用生态学报, 2008, 19(6): 1255-1260.
|
|
|
[30] |
关雅楠, 黄正来, 张文静, 石小东, 张裴裴. 低温胁迫对不同基因型小麦品种光合性能的影响. 应用生态学报, 2013, 24(7): 1895-1899.
|
|
|
[31] |
吕丽华, 李谦, 雷明帅, 姚艳荣, 贾秀领. 耐热小麦生理特征分析. 华北农学报, 2020, 35(S1): 138-144.
doi: 10.7668/hbnxb.20191560 |
|
|
[32] |
doi: 10.1016/0098-8472(94)00030-9 |
[33] |
肖世和, 阎长生, 张秀英, 张文祥. 冬小麦耐热灌浆与气—冠温差的关系. 作物学报, 2000, 26(6): 972- 974.
|
|
[1] | 魏永康, 杨天聪, 臧少龙, 贺利, 段剑钊, 谢迎新, 王晨阳, 冯伟. 基于无人机多光谱影像特征融合的小麦倒伏监测[J]. 中国农业科学, 2023, 56(9): 1670-1685. |
[2] | 马胜兰, 况福虹, 林洪羽, 崔俊芳, 唐家良, 朱波, 蒲全波. 秸秆还田量对川中丘陵冬小麦-夏玉米轮作体系土壤物理特性的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(7): 1344-1358. |
[3] | 常春义, 曹元, Ghulam Mustafa, 刘红艳, 张羽, 汤亮, 刘兵, 朱艳, 姚霞, 曹卫星, 刘蕾蕾. 白粉病对小麦光合特性的影响及病害严重度的定量模拟[J]. 中国农业科学, 2023, 56(6): 1061-1073. |
[4] | 王箫璇, 张敏, 张鑫尧, 魏鹏, 柴如山, 张朝春, 张亮亮, 罗来超, 郜红建. 不同磷肥对砂姜黑土和红壤磷库转化及冬小麦磷素吸收利用的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(6): 1113-1126. |
[5] | 郭燕, 井宇航, 王来刚, 黄竞毅, 贺佳, 冯伟, 郑国清. 基于无人机影像特征的冬小麦植株氮含量预测及模型迁移能力分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(5): 850-865. |
[6] | 徐久凯, 袁亮, 温延臣, 张水勤, 李燕婷, 李海燕, 赵秉强. 畜禽有机肥氮在冬小麦季对化肥氮的相对替代当量[J]. 中国农业科学, 2023, 56(2): 300-313. |
[7] | 董一帆, 任毅, 程宇坤, 王睿, 张志辉, 时晓磊, 耿洪伟. 冬小麦籽粒主要品质性状的全基因组关联分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(11): 2047-2063. |
[8] | 王洋洋,刘万代,贺利,任德超,段剑钊,胡新,郭天财,王永华,冯伟. 基于多元统计分析的小麦低温冻害评价及水分效应差异研究[J]. 中国农业科学, 2022, 55(7): 1301-1318. |
[9] | 伊英杰,韩坤,赵斌,刘国利,林佃旭,陈国强,任昊,张吉旺,任佰朝,刘鹏. 长期不同施肥措施冬小麦-夏玉米轮作体系周年氨挥发损失的差异[J]. 中国农业科学, 2022, 55(23): 4600-4613. |
[10] | 刘丰,蒋佳丽,周琴,蔡剑,王笑,黄梅,仲迎鑫,戴廷波,曹卫星,姜东. 美国软麦籽粒品质变化趋势及对我国弱筋小麦标准达标度分析[J]. 中国农业科学, 2022, 55(19): 3723-3737. |
[11] | 韩守威,司纪升,余维宝,孔令安,张宾,王法宏,张海林,赵鑫,李华伟,孟鈺. 山东省冬小麦产量差与氮肥利用效率差形成机理解析[J]. 中国农业科学, 2022, 55(16): 3110-3122. |
[12] | 孟雨,温鹏飞,丁志强,田文仲,张学品,贺利,段剑钊,刘万代,冯伟. 基于热红外图像的小麦品种抗旱性鉴定与评价[J]. 中国农业科学, 2022, 55(13): 2538-2551. |
[13] | 高志源,许吉利,刘硕,田汇,王朝辉. 大田群体冬小麦氮收获指数变异特征研究[J]. 中国农业科学, 2021, 54(3): 583-595. |
[14] | 毛安然,赵护兵,杨慧敏,王涛,陈秀文,梁文娟. 不同覆盖时期和覆盖方式对旱地冬小麦经济和环境效应的影响[J]. 中国农业科学, 2021, 54(3): 608-618. |
[15] | 向晓玲,陈松鹤,杨洪坤,杨永恒,樊高琼. 秸秆覆盖与施磷对丘陵旱地小麦产量和磷素吸收利用效应的影响[J]. 中国农业科学, 2021, 54(24): 5194-5205. |
|