于燕波 于 妮 戴婧豪

（1.威海市農業(yè)綜合執(zhí)法支隊，山東 威海 264200；2.威海市農業(yè)農村事務服務中心，山東 威海 264200）

小麥是最重要的糧食作物之一，提升小麥產量對人類發(fā)展意義重大，對提升我國糧食總量有著決定性的作用。不過小麥產量很容易受到種植環(huán)境與氣候變化的影響，盡管我國地域遼闊，但逐漸減少的耕地面積和眾多人口之間的矛盾給糧食產量與安全保障帶來了很大的威脅，加之物價連連上漲，進一步提高了小麥生產成本，極不穩(wěn)定的小麥生產總量促使小麥高產育種加快研究速度，探索高產育種的方法，最大化將小麥潛在的產量遺傳特性挖掘出來，強化小麥對暴雪、干旱、寒冷等氣候環(huán)境的抵抗力。

1.我國小麥品質現狀及存在問題

1.1 我國小麥品種現狀

與國外代表性品種相比，我國小麥品種在營養(yǎng)品質類指標上較為一致，比如賴氨酸和蛋白質含量的百分比相差均在3%以內。相關研究表明，相比美國品種，我國小麥面粉蛋白質平均含量（12.8%）是略高于美國品種（11.8%）；小麥硬度總體平均值28.86s 幾乎持平于國外品種，不過另一方面有關于食品加工品質面筋強度的Zeleny 指標沉降位平均值只有24.45ml，這就遠落后于國外品種了。當前我國小麥最為缺乏的就是兩類優(yōu)質品種，一是蛋白質與面筋含量低、面筋強度弱，可通過磨制得到筋粉，最終用于優(yōu)質餅干制作的小麥；二是高蛋白含量，面筋質量好且強度大，可通過磨制得到強筋粉，最終用于優(yōu)質面條和面包制作的小麥。

1.2 北方小麥品種現狀

大部分北方地區(qū)土層深厚、光照充足、氣候冷涼干燥且晝夜溫差較大，是適合小麥生長的環(huán)境。不過由于近年來在小麥新品引進和選育環(huán)節(jié)中一味追求高產，品質性狀被忽視后就導致小麥整體品質受到了影響。一直以來，北方地區(qū)小麥不管是在蛋白質含量還是在面筋含量方面，其平均值都高于全國小麥品種，不過在面筋和蛋白質質量上還是存在優(yōu)化空間。具體來說，很多品種面團形成時間短且穩(wěn)定性不高，公差指數高、延伸度一般、抗延伸阻力小等，具體應用上還會時不時出現面包、饅頭體積小和醒面時間短的問題。

總而言之，我國北方地區(qū)小麥品種在育種和栽培方面均有待創(chuàng)新與改良。

2.小麥的高產育種途徑分析

2.1 優(yōu)化小麥產量結構因素

關于小麥高產的研究，討論最為頻繁的就是產量三因素關系，即可穗數、穗形和穗粒數。大部分研究認為對產量貢獻最大的是單位面積穗數，因此提出了利用分蘗成穗率的提升來挖掘小麥高產潛力。多數育種專家都選擇了增加穗粒重和穩(wěn)定穗數的方法。據研究小麥高產品種形狀變化流程的研究分析可知，對提升小麥產量貢獻最大的是穗粒數和千粒重。近些年，北方小麥關于大穗品種培育成果的出現，讓越來越多的專家開始期待大穗品種的增產潛力，期待在逐漸擴大的庫容量下實現高產目標。相關研究與實踐證明，能獲得高產的三種小麥類型是大穗、多穗型和中間型，其中大穗型有濰麥8 號、魯麥22 號和泰安9818；多穗型有萊州137、煙農15 和濟麥21；中間型有秦山3和魯麥7 號等。上述所有品種均經過了高產攻關試驗，最終實打驗收實現的產量均在650 kg/666.7m2以上。這些研究結果直接說明了小麥產量三因素之間確實是具有互補協(xié)調作用的，實現高產目標的關鍵在于優(yōu)化產量結構，選育成功的關鍵在于保證性狀間的協(xié)調。當下主要面臨的問題是如若以產量性狀為主進行選擇，就會出現負相關效應，無法兼顧。所以進一步研究三因素優(yōu)化協(xié)調標準能為田間選擇提供更加科學、明確的數量指標。

2.2 對小麥株型結構進行改良

單位面積上的穗數會隨著產量的提升而逐漸增多，隨之變化的還有通風與光照水平有所下降，當基部葉片光照無法得到保證時，就會因為濕度太高而滋生病害，這對產量的提升形成了大大的限制作用。基于對這種情況的考慮，一種有效的思路就是選擇理想株型，在提升單位面積穗容量基礎上處理小麥田間光照與通風問題，這里的理想株型需要具備的特征是，個體之間競爭小、葉片少兒直立、莖稈矮且強壯。目前國內對小麥株型的選擇傾向于葉片上沖、穗大、相對緊湊的類型。小麥株型的幾大主要性狀包括穗數、穗重、莖態(tài)、葉態(tài)、株高和冠層分布等，有關研究提出莖態(tài)以擴張型為最佳；葉片形態(tài)以上部上沖、中下部下披為最佳；大部分育種者的選擇都是上部葉上沖這類材料。近幾年還有人針對穗葉進行了一系列比較研究，提出了小麥產量的提升最好是建立在偏大的穗葉基礎上，以及良好株型對產量貢獻優(yōu)勢的體現只有在產量大于6.5 t/ha 時能有所體現。另外，關于理想株型的研究至今也未取得顯著、明確的成果。雖然株型結構并不是直接影響產量結果的因素，但現有的育種實踐中小麥株型結構已出現了些許變化，開始慢慢靠近理想株型。

2.3 致力于提升小麥經濟產量

對于經濟產量的有效提升，如果是在生物產量一定的前提下，可通過適量增加干物質向籽粒的方式來實現。在過去幾十年小麥經濟產量逐步提升的過程中，始終沒有表現出明顯的生物總產量上升，這說明小面產量的提升在很大程度上取決于經濟系數的提升，因此小麥高產育種的有效途徑之一就是條經濟系數。推動小麥產量提升的有效育種手段從最開始的“綠色革命”以來，就傾向于矮稈育種，具體來說就是通過降低株高來提升經濟系數實現產量目標。相關研究結果表明了小麥的經濟系數是存在提高潛力的，最高甚至可以達到0.6，現階段品種的經濟系數范圍則為0.4 ～0.5，矮稈育種策略有效地提升了小麥的耐肥性和抗倒性，不過始終沒有相應的提高生物產量，這對小麥產量的提升還是造成了一定限制。以往使用的矮稈選育法是提高小麥經濟系數最為簡單的方法，不過目前有諸多限制存在于矮稈性狀選擇上，育種家需要開發(fā)新的選擇性狀來實現小麥經濟產量提升。

2.4 提高小麥自身光合作用強度

從根本上實現高產的有效途徑就是提高小麥光合強度，做到一定量的碳水化合物積累。相關研究表明，現代品種的葉片導度與光合峰值較以往均有所增加，但生物產量卻停滯不變動。原始小麥，比如一粒小麥和兩粒小麥的光合強度均優(yōu)于普通小麥，但相比產量卻并未凸顯優(yōu)勢，這表明了對小麥光合潛力的挖掘并不到位。研究表明，現代眾多小麥品種的光合強度呈現差異性，后代分離呈正態(tài)度分布，葉綠體含量的差異意味著小麥品種的不同。關于光合強度作用的研究，由于其本身的復雜性，所以其與產量關系的研究存在很大的不明確和不穩(wěn)定因素，因此當前關于小麥品種光合強度的改良研究進展不大，現有的研究大多聚焦在理論層面和不完整的指標分析上，比如與光合作用有關的葉片顏色、葉綠體含量、葉片厚度、每個階段光合速率、光的補償點以及光的飽和點等；此外還有一些側面影響的外層指標，比如光譜反射、冠層溫度等。就目前僅有的小麥光合生理研成果中，對育種有指導意義的就是氣孔導度和產量屬于正相關、現代品種光飽和點有所提升、后期光合效率有一定產量補償效應；穗的光合特點與C4 植物一致。

2.5 調整小麥的發(fā)育進程

合理延長后期葉片功能期，一并優(yōu)化灌漿效率也是一個有效提高小麥經濟產量的途徑。小麥籽粒產量的主要來源就是上部葉片的光合積累量，積累于前期的光合產物大多都將被生長需求所吸收，當中必然會有一些無效生長，所以通過減少無效生長消耗來實現經濟產量的增加也不失為一種可行的方法。小麥生長發(fā)育階段主要分為三期，即前期、中期和后期，是三個時期的作物生長狀態(tài)均可概括為快速和緩慢兩種，這就一共構成了小苗不同的6 種生長發(fā)育模式。有研究認為，適應北方地區(qū)的理想小麥高產品種，其三個生長時期應該是前期快、中期慢和后期快，這樣是最大程度控制小麥前期生長中出現無效消耗的方法，避免不必要的養(yǎng)分消耗，從而強化穗分化強度，增加穗粒數量。不同類型的品種有不同的發(fā)育特點:大穗品種后期快中期慢，多穗品種前期積累快后期積累慢。隨著小麥產量的提高，生長發(fā)育特點必將成為小麥高產育種必須選擇的特征。

2.6 充分發(fā)揮小麥雜種優(yōu)勢

實現小麥高產育種的一個有效途徑就是發(fā)揮雜種優(yōu)勢。此前已有大量關于小麥雜種優(yōu)勢利用的研究，比如光溫敏新型不育系、T/V/K 型等質核互作型雄性不育、化學殺雄雜交種等。雜種優(yōu)勢的發(fā)揮與利用實踐中還并未成為一個主要的小麥高產育種途徑，具體原因有三：其一是雜種不具備顯著的超標優(yōu)勢；其二是制種效率不高、流程復雜且有很高的成本要求；其三是無法絕對保證制種純度。其中最為主要的問題就是不具備顯著的超標優(yōu)勢。通常情況下，新品種的出現和對照種相比都會高出5%～10%的產量，但關于小麥F1 雜交種實踐結果的增產幅度即使在這一范圍內，也難以體現競爭優(yōu)勢。小麥雜種優(yōu)勢的開發(fā)前景還是非常可觀的。

3.節(jié)水高產小麥育種效率提升的方式及環(huán)境選取

3.1 做好水旱鑒定選擇與異地多點準備

針對適宜北方地區(qū)種植的節(jié)水高產小麥育種，一方面要對缺水干旱的生長環(huán)境具有適應力，另一方面還要具備良好的增產潛力，進而更好地滿足育種要求。那么在具體育種環(huán)節(jié)中，除了在當地開展選育工作之外，還要關注對品種種植范圍的有效拓展，以實現全面種植為目的打開更為廣闊的范圍，可以是山地、平原，也可以是丘陵等地形，值得注意的一點就是保證種植環(huán)節(jié)的環(huán)境條件有干旱和缺水這兩點，全面展開異地純系與混系的篩選與鑒定工作，同時系統(tǒng)性的給予最終結果客觀合理的評價，尤其是要總結不同地點中都表現出優(yōu)良節(jié)水高產特性的品種，重點關注這些品種的種植量，并對其進行深入的篩選提純，致力于提升繁殖育種速度，創(chuàng)造良好的節(jié)水高產育種條件。

3.2 早代稀播種的同時及早測產

在具體的小麥育種流程中，要嚴格根據大田種植要求合理調整育種密度，嘗試以稀播的方式進行小麥種植田間管理，盡可能保證每一株麥株都擁有優(yōu)良的生長環(huán)境，讓植株性狀得以更好地表現，同時還能在一定程度上還原模擬出大田種植的情景，以便從科學客觀的角度去評價多個品種的優(yōu)劣程度。在選育方式上圍繞選穗展開，根據育種方向和目標進行麥穗選擇，高度關注麥穗的各種性狀，確保其具有雙親性狀特點，在評價體系中納入高產、優(yōu)質、節(jié)水、抗旱。測產工作最好在小麥結穗后盡快完成，全面地從群體中篩選可進入下一步研究環(huán)節(jié)的基因，選定重點研究麥穗后開展提純育種相關工作。

3.3 留心觀察各世代籽粒性狀

籽粒性狀的表現能在很大程度上展現小麥育種方面的研究成果，通過觀察籽粒形狀就能直觀地了解到小麥品種的產量與經濟價值，所以在日常研究工作中有必要從籽粒質量入手，通過分析粒色、粒質、粒大小以及飽和度等，去整體性的評價和判斷育種效果，越重的資歷就代表著越強的豐產能力，籽粒飽滿度也在一定程度上標志著抗耐性水平，越高的飽滿度就代表著越強的穩(wěn)定性。因此在育種實踐環(huán)節(jié)中，要留心觀察各世代籽粒性狀，深度分析和判斷籽粒多方面性狀與均勻性，小麥品種本身籽粒性狀的好壞將在很大程度上影響著后期商業(yè)經濟價值和種植潛力。

3.4 全面分析和評價節(jié)水高產效果

不同自然環(huán)境條件下的小麥所表現的節(jié)水抗旱特征是有一定差異的，尤其是在特殊的自然災害環(huán)境下，差異表現是最為明顯的，所以有必要系統(tǒng)性的分析、觀察和評價小麥育種后的表現，一方面要關注條件一致情況下，多品種小麥的節(jié)水高產性質，另一方面也要關注有年份差異和自然環(huán)境差異的小麥品種生長表現，如此便能綜合性的分析得出最具可靠性和穩(wěn)定性的育種品種。節(jié)水高產小麥品種的分析不單單是只評價高產與節(jié)水這兩個指標，還要涉及抗病性、耐寒性、抗倒伏等性狀，全面客觀的對育種品種進行最終評定，篩選出最為優(yōu)質的小麥品種，實現經濟化推廣種植的目標。

4.結語

總而言之，高產育種一直以來就是北方小麥種植的重點研究內容，就當前階段的育種工作來說，在抗病蟲害、耐寒性、耐旱性等方面還并未取得顯著的實質性成效，當下的研究重點依然是小麥產量提升的策略。高產育種具體來說就是在當下生產條件下，合理選育出具有高產量潛力的優(yōu)質品種，選育環(huán)節(jié)的產量構成目標主要是穗大、穗粒數量多和穗勻，關鍵選育前提就是對多變的自然環(huán)境有著超強的適應性，以及應用大面積栽培條件，同時具有抗病、抗寒、抗旱的能力，選育出灌漿速度快、無早衰、熟期生長正常的優(yōu)良品種，開始大面積生產推廣，實現我國北方高產小麥品種培養(yǎng)目標。