王榮圓，陳 娟，閆素輝，周永進(jìn)，吳文革，李文陽*

（1.安徽科技學(xué)院 農(nóng)學(xué)院，安徽 鳳陽 233100；2.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 水稻研究所，安徽 合肥 230031）

0 引言

降雨量偏多、灌溉過量或土壤排水不足等問題，對作物生長造成嚴(yán)重危害，全球約12%的耕地受到影響［1］。沿淮地區(qū)是我國小麥主產(chǎn)區(qū)之一，該地區(qū)屬于過渡性氣候帶，半濕潤地區(qū)，受南北氣候過渡帶影響，南北降水量差異性大，沿淮地區(qū)降水量達(dá)到800～ 1 000 mm，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不穩(wěn)定性增加［2-3］。小麥漬害，也稱“濕害”，是指土壤水分過多、地下水位高，土壤水飽和區(qū)侵及根系密集層，使根系長期缺氧，抑制小麥生長發(fā)育，嚴(yán)重減產(chǎn)或死亡的農(nóng)業(yè)災(zāi)害現(xiàn)象［4-5］。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上通過開溝排水、合理施肥等措施降低漬害造成的損失，其中選用耐漬品種是減輕小麥漬害最直接、最有效的方法。

目前，國內(nèi)外對漬害脅迫下小麥不同時期產(chǎn)量和品質(zhì)構(gòu)成等方面做了大量研究，發(fā)現(xiàn)漬害脅迫下不同生育期和不同天數(shù)對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)構(gòu)成等影響差異較大［6-7］。苗期雖然不是小麥?zhǔn)軡n影響最嚴(yán)重的時期，但不同小麥品種苗期反應(yīng)差異很大，出現(xiàn)根系腐爛，葉片萎蔫、變黃等現(xiàn)象［8］；隨著脅迫天數(shù)的延長，小麥產(chǎn)量也隨著顯著下降［9-11］。耐漬品種的篩選鑒定是減輕漬害脅迫下產(chǎn)量和品質(zhì)損失的有效方法，是品種選育的基礎(chǔ)。作物耐漬性的鑒定和評價至今沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。佟漢文等［11］對37 份小麥新品種（系）的不同指標(biāo)進(jìn)行綜合評價，篩選出最適合種植在長江中下游小麥區(qū)域的品種。田文濤［12］通過對生長、生理和光合特性等方面的測定與考查，形成耐漬性鑒定方法，篩選出鑒定漬害指示性指標(biāo)。

適宜的多指標(biāo)綜合評價方法可全面反映漬害脅迫對作物不同品種的影響和耐漬脅迫能力，目前小麥耐漬品種篩選的指標(biāo)和評價體系并不完善。本研究通過大田全生育期試驗(yàn)，在正常水分處理和漬水脅迫處理下研究34 份小麥品種主要品質(zhì)指標(biāo)、產(chǎn)量及構(gòu)成因素的差異，通過耐漬系數(shù)和隸屬函數(shù)值，建立評價體系，篩選出耐漬品種，為小麥耐漬品種的鑒定和評價提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及供試品種

試驗(yàn)于2021-2022 年在安徽科技學(xué)院種植科技園進(jìn)行。試驗(yàn)材料來源于安徽、江蘇、河南等省份的小麥品種，共34 份（表1）。

表1 試驗(yàn)小麥品種和審定時間Tab.1 Test wheat varieties and certification time

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)采用大田種植，裂區(qū)設(shè)計，水分處理為主區(qū)，品種為副區(qū)。試驗(yàn)設(shè)置2 個處理：灌漿期漬水脅迫處理（WL）、正常水分即常規(guī)栽培處理為對照（CK）。每個處理設(shè)3 次重復(fù)，于灌漿期（開花期～ 開花后10 d）實(shí)施漬水處理，每個試驗(yàn)小區(qū)10 行，小區(qū)面積為9 m2（3 m × 3 m），行距0.25 m。

灌漿期進(jìn)行漬水10 d 處理（漬水時間由預(yù)試驗(yàn)確定），漬水前田塊下挖并起壟進(jìn)行覆膜隔水，正常水分處理和漬水處理小區(qū)之間設(shè)置6.5 m 隔離帶。漬水處理時，用塑料管向小區(qū)處理灌水，用水龍頭調(diào)節(jié)水量，漬水時持續(xù)保持田間水層高于地表2 cm。對照按照高產(chǎn)田大田正常管理進(jìn)行灌溉（保持相對含水量60%～ 70%），處理結(jié)束后拆除薄膜、排水。2021 年和2022 年小麥生長季氣候條件如表2 所示。

表2 2021-2022 年小麥生育時期氣候條件Tab.2 Climatic conditions during the wheat growth period from 2021 to 2022

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的測定 于開花期（2022 年4 月23 日）調(diào)查小麥穗數(shù)，于成熟期（2022 年5 月25 日）調(diào)查穗粒數(shù)，并計算單位面積籽粒數(shù)。在小麥成熟期實(shí)收1 m2測產(chǎn)，并進(jìn)行粒重測定。

1.3.2 品質(zhì)性狀 小麥于成熟期（2022 年5 月31 日）收獲，進(jìn)行測產(chǎn)及室內(nèi)考種。用瑞典Perten公司IM 9500 近紅外淀粉品質(zhì)測定儀分別測定其籽粒濕面筋含量、蛋白質(zhì)含量和淀粉含量。

1.3.3 耐漬性評價 耐漬系數(shù)（waterlogging tolerance coefficient，WTC）［13］的計算公式為：WTC=Xt/XCK，其中Xt和XCK分別為性狀處理值和對照值。

隸屬函數(shù)（Uij）［13］的計算公式為：Uij=(WTCij-WTCjmin)/(WTCjmax-WTCjmin)(j=1,2,…,6;i=1,2,…,36)，其中，Uij為第i個材料第j個性狀的隸屬函數(shù)；WTCij為第i個材料的j個性狀的耐漬系數(shù)；WTCjmax為第j個性狀的最大耐漬系數(shù)；WTCjmin為第j個性狀的最小耐漬系數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Microsoft Excel 2010 整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，用DPS 7.0 軟件進(jìn)行方差分析，OriginPro 2021 進(jìn)行繪圖分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同小麥品種水分處理下產(chǎn)量和品質(zhì)的差異

對不同小麥品種水分處理下的產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行方差分析（見表3），結(jié)果表明：不同小麥品種的穗粒數(shù)、粒重、穗數(shù)、籽粒產(chǎn)量、濕面筋含量、蛋白質(zhì)含量、淀粉含量均存在極顯著差異（P<0.01）；水分處理間穗粒數(shù)、粒重、產(chǎn)量、濕面筋含量、蛋白質(zhì)含量、淀粉含量均存在極顯著水平（P<0.01），穗數(shù)呈不顯著水平（P>0.05）；互作效應(yīng)表現(xiàn)為品種與水分處理間穗粒數(shù)、粒重、籽粒產(chǎn)量、濕面筋含量、蛋白質(zhì)含量、淀粉含量均存在極顯著水平（P<0.01），穗數(shù)呈不顯著水平水平（P>0.05）。

表3 不同小麥品種水分處理下的產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)方差分析Tab.3 Variance analysis of yield and quality indexes of different wheat varieties under water treatment

2.2 灌漿期漬水脅迫對小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

由表4 可知，與正常水分即常規(guī)栽培處理相比，漬水脅迫下不同小麥品種的穗數(shù)、穗粒數(shù)、粒重、籽粒產(chǎn)量平均值均降低，漬水脅迫下穗數(shù)、穗粒數(shù)、粒重、籽粒產(chǎn)量的變幅分別為327.67～608.00、36.67～ 63.67、23.42～ 47.57 和5 676.9～ 10 525.69，表明漬水脅迫對小麥的產(chǎn)量及構(gòu)成因素有一定的影響（表4）。

表4 漬水脅迫對不同小麥品種產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響Tab.4 Effects of waterlogging stress on yield and constitute factors of different wheat varieties

從表4 的耐漬系數(shù)和變異系數(shù)（CV）來看，漬水脅迫對小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)、粒重和籽粒產(chǎn)量均產(chǎn)生抑制作用，但抑制程度因性狀不同而異。其中對粒重的抑制作用最大，變異系數(shù)達(dá)到14.80%；其次為籽粒產(chǎn)量、穗粒數(shù)和穗數(shù)，變異系數(shù)分別為7.13%、6.48%和0.41%。

2.3 灌漿期漬水脅迫對小麥品質(zhì)性狀的影響

由表5 可知，與正常水分即對照處理相比，漬水脅迫下，不同小麥品種的濕面筋和蛋白質(zhì)含量的平均值升高，淀粉含量平均值均降低，漬水脅迫下濕面筋含量、蛋白質(zhì)含量、淀粉含量的變幅分別為26.47～ 46.93、11.73～ 20.43、61.00～ 68.03，表明漬水脅迫對小麥的品質(zhì)性狀影響存在差異。

表5 漬水脅迫對不同小麥品種品質(zhì)的影響Tab.5 Effects of waterlogging stress on qualities of different wheat varieties /%

從表5 的耐漬系數(shù)和變異系數(shù)來看，漬水脅迫對小麥濕面筋、蛋白質(zhì)、淀粉含量均產(chǎn)生抑制作用，但抑制程度因性狀不同而異，其中對濕面筋的抑制作用最大，變異系數(shù)達(dá)到9.72%；其次為蛋白質(zhì)含量、淀粉含量，變異系數(shù)分別為9.57%、2.07%。

2.4 不同小麥品種（系）耐漬性的綜合評價

目前對小麥的耐漬性沒有統(tǒng)一的指標(biāo)進(jìn)行鑒定和評價，隸屬函數(shù)法是將獨(dú)立測定的各性狀轉(zhuǎn)換成相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)。根據(jù)隸屬函數(shù)公式計算每份材料隸屬函數(shù)值（表6），平均隸屬值范圍為0.255 9～ 0.865 9。對材料耐漬系數(shù)的隸屬函數(shù)值進(jìn)行聚類分析（見圖1），在距離1.4 將其分為3 個類群，并根據(jù)其耐漬性劃分為：耐漬類群、中等耐漬類群、敏感類群。

圖1 34 份小麥品種耐漬性聚類圖Fig.1 Cluster dendrogram of 34 wheat varieties in waterlogging tolerance

表6 不同小麥品種產(chǎn)量性狀和品質(zhì)指標(biāo)耐漬系數(shù)的隸屬函數(shù)值Tab.6 The membership function values of the waterlogging tolerance coefficient of yield traits and quality indexes of different wheat varieties

耐漬類群包括揚(yáng)麥13、揚(yáng)麥22、寧麥13、揚(yáng)麥20、揚(yáng)麥24、揚(yáng)麥15、中育9320、俊達(dá)104、周麥28、新麥9817、洛麥28、揚(yáng)麥19、豫農(nóng)982、百農(nóng)207、存麥11、華成865、豫麥158、周麥30、華成863、鄭品麥25、生選6 號、徐麥35，共22 份材料，占總材料的64.71%；中等耐漬類群包括魯研128、鴻麥168、漯麥9908、德研8 號、百農(nóng)307、鄭麥132、西農(nóng)979、開麥18、魯原502、濮興8 號，共10 份材料，占總材料的29.41%；敏感類群包括華成2019 與華成863，共2 份材料，占總材料的5.88%。耐漬性聚類圖詳見圖1。

2.5 平均隸屬值與不同性狀及其耐漬系數(shù)的相關(guān)性

相關(guān)性分析（表7）表明，平均隸屬值與粒重、淀粉含量極顯著正相關(guān)；與濕面筋、蛋白質(zhì)含量極顯著負(fù)相關(guān)；與粒重、濕面筋、蛋白質(zhì)含量、淀粉含量的耐漬系數(shù)極顯著正相關(guān)；與產(chǎn)量的耐漬系數(shù)顯著正相關(guān)。

表7 不同小麥品種性狀值及其耐漬系數(shù)與平均隸屬值的相關(guān)性Tab.7 Correlation between trait value and waterlogging tolerance coefficient of different wheat varieties and average membership value

3 討論

植株的品質(zhì)性狀、穗粒數(shù)、粒重、產(chǎn)量等存在基因型差異，均可作為耐漬品種和鑒定的指標(biāo)［13-14］。小麥的產(chǎn)量和粒重可以作為耐漬評價的首選指標(biāo)［15］。本研究表明，不同小麥品種的產(chǎn)量、粒重、穗粒數(shù)、淀粉含量、穗數(shù)均明顯降低，其中，籽粒產(chǎn)量、粒重的降幅較大，降幅的平均值分別達(dá)到25.34%、13.71%。在漬水脅迫下小麥的穗粒數(shù)（CV常規(guī)9.80%和CV漬水11.24%）、粒重（CV常規(guī)9.15%和CV漬水17.23%）、濕面筋（CV常規(guī)5.65%和CV漬水11.85%）、蛋白質(zhì)含量（CV常規(guī)5.03%和CV漬水11.60%）、淀粉含量（CV常規(guī)0.92%和CV漬水2.21%）的變異系數(shù)增大，表明漬水脅迫加大了品種間產(chǎn)量和品質(zhì)等性狀的變異。從耐漬系數(shù)的變異系數(shù)（CV）看，灌漿期漬水脅迫對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的抑制作用表現(xiàn)為粒重>濕面筋含量>蛋白質(zhì)含量>籽粒產(chǎn)量>穗粒數(shù)>淀粉含量>穗數(shù)，漬水對粒重影響最大，穗數(shù)的影響最小。小麥產(chǎn)量的80%～ 90%來自花后［16］，花后是冬小麥增加粒重和提高產(chǎn)量的關(guān)鍵期，花后漬水主要通過縮短灌漿周期，降低灌漿速率來降低單粒重［15，17］。本研究相關(guān)性分析也表明小麥的粒重對綜合評價的影響較大，最終粒重作為耐漬小麥品種選擇的首選指標(biāo)，濕面筋含量、蛋白質(zhì)含量、籽粒產(chǎn)量等指標(biāo)作為耐漬小麥品種選擇的次級指標(biāo)。

作物耐漬性是一個受多基因控制的復(fù)雜性狀［18-20］，用單一指標(biāo)難以評價，而基于多個性狀的脅迫指數(shù)和隸屬函數(shù)的綜合評價方法已更加全面、科學(xué)地應(yīng)用于耐鹽性［21-22］、抗旱性［23］等作物的綜合評價。本文研究的34 份小麥品種在漬水脅迫下產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的表達(dá)受到抑制，各指標(biāo)含量明顯下降，從耐漬系數(shù)的變異系數(shù)看，灌漿期漬水脅迫對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的抑制作用表現(xiàn)為粒重>濕面筋含量>蛋白質(zhì)含量>籽粒產(chǎn)量>穗粒數(shù)>淀粉含量>穗數(shù)，粒重可作為小麥耐漬評價的重要指標(biāo)。本研究采用耐漬系數(shù)和隸屬函數(shù)法對不同小麥進(jìn)行綜合評價，將34 份小麥劃分為耐漬型、耐漬中間型和敏感型3 種類型。揚(yáng)麥13、揚(yáng)麥22、寧麥13 等22 份材料可視為耐漬型小麥品種，其中揚(yáng)麥13、揚(yáng)麥22、寧麥13 與其他品種相比具有較高的粒重、穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量，耐漬系數(shù)相對較高，可作為小麥耐漬的首選品種，也可作為小麥耐漬栽培育種的參考資源。