CN104521496A - 一种节水型小麦品种鉴定筛选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种节水型小麦品种鉴定筛选方法,包括以下步骤：步骤(1)分别在灌溉和干旱两种水分条件下鉴定评价冬小麦品种的水分利用效率；所述小麦品种的水分利用效率是通过单株籽粒产量/单株小麦品种全生育期蒸腾耗水量评价；单株小麦品种全生育期的蒸腾耗水总量为收获时每盆土壤中含水的总量-播种时每盆土壤中含水的总量+播种后至收获前补充的水量/每盆株数；步骤(2)用盆栽试验分别测定在干旱条件下和灌溉条件下单株小麦品种全生育期的蒸腾耗水总量。所述小麦品种全生育期包括播种至收获的完整生育期；该方法可以鉴定出真正的高水分利用效率品种，而不是灌溉条件下的高产品种；筛选出的是籽粒产量水平的高水分利用效率品种，对生产的指导性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种节水型小麦品种鉴定筛选方法，属于小麦育种领域。
背景技术
培育节水作物品种，首先需要鉴定品种的节水性，筛选出节水亲本材料，淘汰非理想的后代个体，这就需要可靠的品种节水性鉴定方法。
目前，国内许多育种工作者一般均是将大田中灌溉条件下产量高的品种认定为节水品种。这一方法的主要问题在于没有测定品种实际的耗水量，无法知道确切的水分利用效率。有研究观测结果表明，灌溉条件下的高产品种多是耗水量大的品种，实际的水分利用效率并不高。再是，目前一些研究测定大田群体水平的水分利用效率。但是群体的耗水量不仅包含蒸腾耗水量，还包含土壤表面蒸发耗水量，这部分耗水量主要受栽培管理方式影响。因此群体水平的水分利用效率不能反应品种自身可遗传的生理特性，对品种选育没有指导作用。国际干旱地区农业研究所(ICRI SAT)用营养生长期一段时间内的蒸腾效率(TE)评价花生等作物的水分利用效率，即TE＝净生物量积累/蒸腾耗水量。但是在小麦上，我们观测发现，营养生长期蒸腾效率与产量水平的水分利用效率相关性很弱。再有，灌溉条件下水分利用效率高的品种，干旱条件下不一定高。目前还没有有效的方法鉴定评价冬小麦品种的实际节水性状。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种节水型小麦品种鉴定筛选方法，克服现有技术中小麦品种节水性鉴定方法的不可靠的缺陷。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种节水型小麦品种鉴定筛选方法，包括以下步骤：
步骤(1)分别在灌溉和干旱两种水分条件下鉴定评价冬小麦品种的水分利用效率；所述小麦品种的水分利用效率是通过单株籽粒产量/单株小麦品种全生育期蒸腾耗水量评价；单株小麦品种全生育期的蒸腾耗水总量为收获时每盆土壤中含水的总量-播种时每盆土壤中含水的总量+播种后至收获前补充的水量/每盆株数；
步骤(2)用盆栽试验分别测定在干旱条件下和灌溉条件下单株小麦品种全生育期的蒸腾耗水总量。
本发明所述小麦品种全生育期包括播种至收获的整个生育期；
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
本发明如上所述一种节水型小麦品种鉴定筛选方法，进一步，设定土壤相对含水量为40％～50％为干旱条件，设定土壤相对含水量70％～80％为灌溉条件。
本发明如上所述一种节水型小麦品种鉴定筛选方法，进一步，设定土壤相对含水量为45％为干旱条件，设定土壤相对含水量为75％为灌溉条件。
本发明如上所述一种节水型小麦品种鉴定筛选方法，进一步，所述小麦品种全生育期的蒸腾耗水总量测定的条件是：在防雨棚内采用塑料盆进行栽培，种植后采用陶珠覆盖塑料盆表面阻止土壤表面水分蒸发，选择在冬小麦的水分临界期(拔节-孕穗期)进行土壤水分处理，其余时期均为常规管理，记录播种后至水分处理期之前补充的水量、土壤水分处理期间补充的水量和水分处理结束至收获之前补充的水量；所述播种后至收获前补充的水量为播种后至土壤水分处理期之前补充的水量、土壤水分处理期补充的水量及土壤水分处理期结束至收获之前补充的水量。
本发明如上所述一种节水型小麦品种鉴定筛选方法，进一步，所述陶珠覆盖厚度为2-3cm。
本发明如上所述一种节水型小麦品种鉴定筛选方法，进一步，采用塑料盆进行栽培试验的具体处理过程：步骤(1)，用塑料盆培养，取中等肥力的耕层土壤，过筛除杂质，拌入充足复合肥，混匀后，盆内装土并测定该土壤的土壤含水率，充分灌水后测定土壤饱和持水率；
步骤(2)，选取均匀饱满的种子，点种后再覆土，并根据土壤含水率计算每盆土壤的干土重量，根据土壤饱和持水率计算土壤饱和重量及播种时每盆土壤中含水的总量；小麦成熟收获后测定每盆土壤中含水的总量。
本发明如上所述一种节水型小麦品种鉴定筛选方法，进一步，所述土壤水分处理期进行土壤水分处理的具体操作为：用天平每3天称重一次，获得每盆土壤重量；然后，根据土壤相对含水量＝(每盆土壤的重量－每盆土壤的干土重量)/(土壤饱和重量－每盆土壤的干土重量)×100％，计算出灌溉和干旱两种水分条件下设定的土壤相对含水量时每盆土壤的重量；再根据每3天称重获得的每盆土壤实际重量及根据灌溉和干旱两种水分条件下设定的土壤相对含水量计算出的每盆土壤的重量计算并补充因蒸腾丧失的水量；最后统计土壤水分处理期间每盆补充的水量。
本发明如上所述一种节水型小麦品种鉴定筛选方法，进一步，步骤(1)所述塑料盆培养，选取直径36cm，高30cm，底直径28cm的塑料盆，取中等肥力的耕层土壤，过筛除杂质，拌入充足复合肥，混匀后，每盆装土壤17kg，测定土壤含水率；充分灌水后测定土壤饱和持水率；步骤(2)所述选取均匀饱满的种子后，每盆播种40颗，点种后每盆再覆土1.0kg，返青后每盆定苗20株，计算出每盆中18kg土壤的干土重量和土壤饱和重量。
本发明的有益效果是：由于单株水平的产量WUE，即单株籽粒产量/单株生育期蒸腾耗水量，既与产量因素密切结合，又排除土壤表面蒸发耗水量的干扰，最能客观反映作物品种自身的节水性状。本发明通过测定单株水平籽粒产量和全生育期的实际蒸腾耗水量，以单位蒸腾耗水量生产出的籽粒产量为指标，鉴定评价冬小麦品种的水分利用效率，具有以下优点：
1、鉴定出的是真正的高水分利用效率品种，而不是灌溉条件下的高产品种；
2、鉴定得到的是籽粒产量水平的高水分利用效率品种，而不仅是某一生育期的高蒸腾效率品种，对生产的指导性强；
3、测定的是单株水平的蒸腾耗水量，不是群体的蒸散耗水总量，排除了栽培管理等因素对群体结构和土壤蒸发的影响，因而评价的是品种自身的生理特性。
4、筛选出的节水品种携带高水分利用效率基因资源，可以作为节水品种培育的亲本材料。水分利用效率差异显著的品种可以用来研究小麦作物高效用水的机理，进一步挖掘作物高效用水的基因资源。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明一种节水型小麦品种鉴定筛选方法，包括以下步骤：
步骤(1)分别在灌溉和干旱两种水分条件下鉴定评价冬小麦品种的水分利用效率；所述小麦品种的水分利用效率是通过单株籽粒产量/单株小麦品种全生育期蒸腾耗水量评价；单株小麦品种全生育期的蒸腾耗水总量为收获时每盆土壤中含水的总量-播种时每盆土壤中含水的总量+播种后至收获前补充的水量/每盆株数；
步骤(2)用盆栽试验分别测定在干旱条件下和灌溉条件下单株小麦品种全生育期的蒸腾耗水总量。
本发明所述小麦品种全生育期包括播种至收获的整个生育期；
单株小麦品种全生育期的蒸腾耗水总量测定的条件是：在防雨棚内采用塑料盆进行栽培，种植后采用陶珠覆盖塑料盆表面阻止土壤表面水分蒸发，选择在冬小麦的水分临界期(拔节-孕穗期)为土壤水分处理期进行土壤水分处理，其余时期均为常规管理，记录播种后至土壤水分处理期之前补充的水量、水分处理期补充的水量和土壤水分处理期结束至收获之前补充的水量；
塑料盆置于防雨棚内(也可以用简易防雨设施)，下雨时关闭防雨棚，防止雨水进入，便于土壤水分控制；平时打开防雨棚，使植物生长环境与外界环境保持一致。
采用塑料盆进行栽培试验的具体处理过程：步骤a，用塑料盆培养，取中等肥力的耕层土壤，过筛除杂质，拌入充足复合肥，混匀后，盆内装土并测定该土壤的土壤含水率，充分灌水后测定土壤饱和持水率；步骤b，选取均匀饱满的种子，点种后再覆土，并根据土壤含水率计算每盆土壤的干土重量，根据土壤饱和持水率计算土壤饱和重量及播种时每盆土壤中含水的总量；小麦成熟后收获时测定收获时每盆土壤中含水的总量。
土壤水分处理期进行土壤水分处理的具体操作为：用天平每3天称重一次，获得每盆土壤重量；然后，根据土壤相对含水量＝(每盆土壤的重量－每盆土壤的干土重量)/(土壤饱和重量－每盆土壤的干土重量)×100％，计算出灌溉和干旱两种水分条件设定的土壤相对含水量时每盆土壤的重量；再根据每3天称重获得的每盆土壤重量及根据灌溉和干旱两种水分条件下设定的土壤相对含水量计算出的每盆土壤的重量计算并补充因蒸腾丧失的水量，即根据灌溉和干旱两种水分条件下设定的土壤相对含水量计算出的每盆土壤的重量-用天平每3天称重一次获得的每盆土壤的实际重量为因蒸腾丧失的水量；最后统计土壤水分处理期间每盆补充的水量。
计算蒸腾耗水总量，蒸腾耗水总量等于播种后至土壤水分处理期之前补充的水量、土壤水分处理期补充的水量及土壤水分处理期结束至收获之前补充的水量。
上述测定在干旱条件下和灌溉条件下单株小麦品种全生育期的蒸腾耗水总量；灌溉条件：土壤相对含水量＝75％，干旱条件：土壤相对含水量＝45％。
实施例1
于2011年10月-2012年6月，对晋麦47、洛旱2号、石家庄8号、豫麦18、郑麦9023和偃麦20共6个冬小麦品种进行水分利用效率鉴定。
在冬小麦水分临界期—拔节-孕穗期，进行灌溉和干旱两种土壤水分处理。灌溉条件：土壤相对含水量＝75％，干旱条件：土壤相对含水量＝45％。其余时期为常规管理。
步骤(1)小麦品种全生育期的蒸腾耗水总量测定:
用塑料盆培养：选取直径36cm，高30cm，底直径28cm的塑料盆；取中等肥力的耕层土壤，过筛除杂质，拌入充足复合肥，混匀后，每盆装土17kg；测定土壤含水率为0.55％，充分灌水后测定土壤饱和持水率为17.6％。
测定土壤饱和持水率后，立即播种。选取均匀饱满的种子，每盆播种40颗，点种后每盆再覆土1.0kg；返青后每盆定苗20株；塑料盆表面覆盖2-3cm厚的陶珠，防止土壤表面的水分蒸发，保证水分消耗主要通过小麦自身的蒸腾作用。三次重复，随机排列。
根据土壤含水率和土壤饱和持水率计算出每盆18kg土壤的干土重量为17.9kg，即每盆土壤总量(18kg)ⅹ土壤含水率(0.55％)，土壤饱和重量为21.1kg(每盆土壤总量(18kg)+每盆土壤总量(18kg)ⅹ(土壤饱和持水率(17.6％))，播种时每盆土壤中含水的总量为3.2kg，即土壤饱和重量(21.1kg)-土壤的干土重量(17.9kg)为播种时每盆土壤中含水的总量。
塑料盆置于防雨棚内，下雨时关闭防雨棚，防止雨水进入，便于土壤水分控制；平时打开防雨棚，使植物生长环境与外界环境保持一致。
采用称重法进行土壤水分处理期内的土壤水分控制：于2012年4月9日-5月15日期间，即冬小麦的水分临界期(即拔节-孕穗期)，进行土壤水分处理。具体方法为：用量程为30-50kg的天平，每3天称重一次，获得每盆土壤的实际重量。按灌溉和干旱两种水分条件下设定的土壤相对含水量分别为75％和45％计算出盆内土壤重量。计算出的盆内土壤重量和测定出的每盆土壤的实际重量二者之差为需要补充的因蒸腾丧失的水量。结束时统计处理期间补充的水量。
土壤水分处理期内控制土壤相对含水量分别为75％和45％的盆内土壤重量可以通过公式(1)计算得到。
(每盆土壤的实际重量－每盆土壤的干土重量)/(土壤饱和重量－每盆土壤的干土重量)×100％ 公式(1)
75％＝(土壤的实际重量－土壤的干土重量(17.9kg))/(土壤饱和重量(21.1kg)－土壤的干重量(17.9kg)×100％
45％＝(土壤的实际重量－土壤的干土重量(17.9kg))/(土壤饱和重量(21.1kg)－土壤的干土重量(17.9kg)×100％；
土壤水分处理期间，每3天称重一次，获得盆内土壤实际重量；土壤水分处理期内控制土壤相对含水量分别为75％和45％的盆内土壤重量-土壤水分处理期间，每3天称重一次，获得的土壤实际重量等于每次称重后需要补充的水量，记录土壤水分处理期间每盆补充水的总量如表1所示。
表1 土壤水分处理期间每盆补充水的总重量(kg)
其余时期均为常规管理，但是记录播种后至土壤水分处理期之前补充的水量和水分处理结束至收获之前补充的水量。如表2所示播种后至水分处理前每盆补充水量(kg)，土壤水分处理期结束到收获之前每盆补充水量为13kg。
表2 播种后至土壤水分处理期前每盆补充水总量(kg)
小麦成熟后每盆土壤中含水的总量,如表3。
表3 小麦成熟后每盆土壤中含水的总量(kg)
最终计算每盆20株冬小麦的蒸腾耗水总量：收获时每盆土壤中含水的总量-播种时每盆土壤中含水的总量+播种后至土壤水分处理期前每盆补充水总量+土壤水分处理期间每盆补充水的总量+土壤水分处理期结束至收获之前补充的水量，结果见表4。
表4 每盆20株冬小麦全生育期蒸腾耗水总量(kg)
步骤(2)计算单株水平的产量水分利用效率：
小麦成熟后进行收获、考种、测定每盆籽粒产量，如表5。
表5 每盆20株冬小麦籽粒产量(g)
算出单株的产量水平的水分利用效率：20株籽粒产量/20株全生育期蒸腾耗水量，结果见表6。
表6 6个冬小麦品种的单株水分利用效率(g/kg)
统计分析
用SPSS软件对品种间水分利用效率的差异显著性进行统计分析。结果发现，在灌溉条件下，洛旱2号、晋麦47、石家庄8号和郑麦9023这4个品种显著高于豫麦18和偃麦20，但是这4个品种之间水分利用效率没有显著差异；在干旱条件下，豫麦18、晋麦47、洛旱2号和郑麦9023显著高于偃麦20和石家庄8号，但是这4个品种之间没有显著差异。
在黄淮麦区北部，石家庄8号常被称作节水品种。但是，从我们的鉴定结果可以看出，该品种在灌溉条件好的地区水分利用效率较高。而在干旱条件下，水分利用效率并不高，与产量和抗旱性都较差的偃麦20没有显著差异。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种节水型小麦品种鉴定筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)分别在灌溉和干旱两种水分条件下鉴定评价冬小麦品种的水分利用效率；
所述小麦品种的水分利用效率是通过单株籽粒产量/单株小麦品种全生育期蒸腾耗水量评价；单株小麦品种全生育期的蒸腾耗水总量为收获时每盆土壤中含水的总量-播种时每盆土壤中含水的总量+播种后至收获前补充的水量/每盆株数；
步骤(2)用盆栽试验分别测定在干旱条件下和灌溉条件下单株小麦品种全生育期的蒸腾耗水总量。
2.根据权利要求1所述一种节水型小麦品种鉴定筛选方法，其特征在于，设定土壤相对含水量40％～50％为干旱条件，设定土壤相对含水量70％～85％为灌溉条件。
3.根据权利要求1所述一种节水型小麦品种鉴定筛选方法，其特征在于，设定土壤相对含水量为45％为干旱条件，设定土壤相对含水量为75％为灌溉条件。
4.根据权利要求1至3任一项所述一种节水型小麦品种鉴定筛选方法，其特征在于，所述单株小麦品种全生育期的蒸腾耗水总量测定的条件是：在防雨棚内采用塑料盆进行栽培，种植后采用陶珠覆盖塑料盆表面阻止土壤表面水分蒸发，选择在冬小麦的水分临界期为土壤水分处理期进行土壤水分处理，其余时期均为常规管理，记录播种后至水分处理期之前补充的水量、水分处理期间补充的水量和水分处理期结束至收获之前补充的水量；所述播种后至收获前补充的水量为播种后至土壤水分处理期之前补充的水量、土壤水分处理期补充的水量及土壤水分处理期结束至收获之前补充的水量。
5.根据权利要求4所述一种节水型小麦品种鉴定筛选方法，其特征在于，所述陶珠覆盖厚度为2-3cm。
6.根据权利要求4所述一种节水型小麦品种鉴定筛选方法，其特征在于，采用塑料盆进行栽培试验的具体处理过程：步骤101，用塑料盆培养，取中等肥力的耕层土壤，过筛除杂质，拌入充足复合肥，混匀后，盆内装土并测定该土壤含水率，充分灌水后测定土壤饱和持水率；
步骤102，选取均匀饱满的种子，点种后再覆土，并根据土壤含水率计算每盆土壤的干土重量，根据土壤饱和持水率计算土壤饱和重量及播种时每盆土壤中含水的总量；小麦成熟收获后测定每盆土壤中含水的总量。
7.根据权利要求4所述一种节水型小麦品种鉴定筛选方法，其特征在于，所述土壤水分处理期进行土壤水分处理的具体操作为：用天平每3天称重一次，获得每盆土壤的实际重量；然后，根据土壤相对含水量＝(每盆土壤的实际重量－每盆土壤的干土重量)/(土壤饱和重量－每盆土壤的干土重量)×100％，分别按灌溉和干旱两种水分条件设定的土壤相对含水量，计算出保证灌溉和干旱两种水分条件设定的土壤相对含水量时每盆土壤的重量；再根据每3天称重一次获得的每盆土壤的实际重量及计算出保证灌溉和干旱两种水分条件设定的土壤相对含水量时每盆土壤的重量，计算并补充因蒸腾丧失的水量；最后统计土壤水分处理期间每盆补充的水量。
8.根据权利要求6所述一种节水型小麦品种鉴定筛选方法，其特征在于，步骤101，所述塑料盆培养，选取直径36cm，高30cm，底直径28cm的塑料盆，取中等肥力的耕层土壤，过筛除杂质，拌入充足复合肥，混匀后，每盆装土壤17kg，测定土壤含水率；充分灌水后测定土壤饱和持水率；步骤102，选取均匀饱满的种子，每盆播种40颗，点种后每盆再覆土1.0kg，返青后每盆定苗20株，计算出每盆中18kg土壤的干土重量和土壤饱和重量。
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