CN113170669A - 一种高节水指数小麦材料的预鉴选方法 - Google Patents
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Abstract
一种高节水指数小麦材料的预鉴选方法,(1)当高温胁迫D>0.25时,首先利用公式y=‑95.923D+64.731计算当年春一水情况下千粒重的标准数值a,然后计算所有品种的春1水产量的平均值b,鉴选出的品种春一水千粒重的数值要大于等于a,并且该品种春1水的产量不能低于405kg/亩且不能低于b;(2)当0.15<D≤0.25时,计算当年春一水情况下千粒重的标准数值a,鉴选出的品种春一水千粒重的数值要大于等于a;(3)当0.10≤D≤0.15时,利用公式y=‑416.67D+92.042计算当年春一水情况下标准亩穗数值c,鉴选出的品种春一水亩穗数值要大于等于c。
Description
技术领域
本发明涉及一种小麦鉴选方法,具体涉及一种鉴选高节水指数小麦材料的方法,属于农业领域。
背景技术
目前农业的持续发展面临着水危机,围绕旱作农业区降水空间分布不均匀、利用率低、利用难度大的问题,以鉴选、培育和推广抗旱、节水品种成为破解及保障粮食安全又遏制地下水超采的两难的重要途径之一。农作物品种对增产量和农业节水方面的贡献率均在20~25%。尤其在干旱缺水条件下,抗旱耐旱农作物品种对增产量的贡献率在30%以上,抗旱、节水、高产品种一般较原主栽品种增产10%~25%。河北省地方标准(DB13_T2798-2018)中节水指数WSI是鉴定小麦节水性能的一个较好的指标,可以同时揭示胁迫下绝对产量和相对产量,较好的指示小麦材料的节水性能。通过鉴选高节水指数小麦材料,可显著增加春一水灌溉条件下的小麦产量,提高水分生产效率。
河北省地方标准(DB13_T2798-2018)中节水指数WSI=(YD 4/Y)*(YCK/YDCK 4)是鉴定小麦节水性能的一个较好的指标,可以同时揭示胁迫下绝对产量和相对产量。目前小麦节水育种中的节水性鉴定常规做法是每个材料种成小区(小区面积13.3m2),设置3个重复,收获后依据春1水和春2水的小区产量,计算节水指数大小来判定该材料是否节水性能优异。这样做的好处是通过增加某一个小麦材料的种植面积来获得更准确的产量数据,计算得到比较准确的节水指数WSI,以较好的揭示该材料的节水性能。
对于WSI应用于节水小麦育种的局限性:该方法占地较多,试验必须设置春1水和春2水两个处理,每个材料设置三个重复,也就是说一个小麦材料要种植在两个地块,分别浇春1水和春2水,每个地块还要种成三个重复,最后收获才容易获得较准确的产量数据,根据公式计算WSI。因此选择入选此试验的材料需要慎之又慎,才可节约土地,提升试验用地的有效性,增加获得高WSI材料的效率。但是目前入选此试验的小麦材料比较盲目,仅仅是选择株型、抗病、春2水的产量等田间农艺性状较好的材料,使得土地利用效率不高。没有确定针对不同的年份,是侧重选择穗数、粒数还是粒重指标以增加获得高WSI材料的概率,提高试验用地的使用效率。
同时,通过增加某一个小麦材料的种植面积来获得更准确的产量数据,计算得到比较准确的节水指数WSI,以较好的揭示该材料的节水性能,该做法无法在小麦育种流程中的早世代获得准确的数据,无法较早的预测评估某材料的节水性能。
因此,现有技术存在一种迫切的需求,寻找一种成本低的并且准确性高的节水性能鉴定方法,本申请正是针对该问题而提出。旨在提出一种成本低廉并且准确性高的高节水指数小麦材料的鉴选方法。
发明内容
根据本发明的一实施例,提供了一种高节水指数小麦材料的预鉴选方法,其特征在于根据当年高温胁迫D值来进行预鉴选:
(1)、当D>0.25时,需要综合判断:首先利用公式y=-95.923D+64.731计算当年春一水情况下千粒重的标准数值a,单位为g,然后计算参加本次WSI鉴定预鉴选的所有品种的春1水产量的平均值b,鉴选出的品种春一水千粒重的数值要大于等于a,并且该品种春1水的产量不能低于405kg/亩且不能低于b;
(2)、当0.15<D≤0.25时,此年度节水指数WSI高的小麦选择春一水情况下高千粒重材料,利用公式y=-95.923D+64.731计算当年春一水情况下千粒重的标准数值a,鉴选出的品种春一水千粒重的数值要大于等于a;
(3)、当0.10≤D≤0.15时,此年度节水指数WSI高的小麦更倾向于选择春一水情况下高亩穗数材料,利用公式y=-416.67D+92.042计算当年春一水情况下标准亩穗数值c,单位为万/亩,鉴选出的品种春一水亩穗数值要大于等于c。
根据本发明的一实施例,所述预鉴选方法中可只设置春1水一个处理,每个材料种成小区,不设重复,小区行长4m,每小区9行,行距15.5cm,小区间空1行,小区面积5m2。
根据本发明的一实施例,高温胁迫程度D值的确定方法为:选择5个衡麦系列品种和10个其他小麦品种,混合种植,分别种植于专用温控棚区域内和相近大田中,当80%小麦开花后15天的时候,移动温控棚覆盖控温,收获后测产,高温胁迫程度D=1-X/Xp,其中X为高温胁迫下平均产量,Xp为正常温度下平均产量。
根据本发明的一实施例,如果不确定高温胁迫程度D值大小,如果小麦抽穗期到成熟期内的最高气温平均值≥30℃,或者6月1日至成熟期内的极端最高气温值≥39℃,则节水指数高的小麦选择春一水情况下千粒重≥45g的材料;如果小麦抽穗期到成熟期内的最高气温平均值<30℃,并且6月1日至成熟期内的极端最高气温值<39℃,节水指数高的小麦选择春一水情况下亩穗数≥47万/亩的材料。
具体实施方式
为获得成本低廉并且准确性高的高节水指数小麦材料的鉴选方法,申请人进行了如下的实验和计算过程:
利用申请人本单位培育的不同节水性能的小麦材料在2016-2017年度(192份材料)、2017-2018年度(189份材料)、2018-2019年度(180份材料)和2019-2020年度(123份材料)四个年度的春一水、春二水下产量、减产率和产量三因素等指标,通过DPS数据处理***(V14.10高级版)进行了相关性分析。结果发现:
1、节水指数WSI可以揭示水分胁迫下的产量潜力(R2017=0.9790,R2018=0.9572,R2019=0.9660,R2020=0.9684,P=0.0000,极显著相关)和水分胁迫造成的减产率(R2017=-0.7800,R2018=-0.6916,R2019=-0.6078,R2020=-0.6776,P=0.0000,极显著相关),可以较好指示小麦品种材料的节水性能;
2、研究发现,小麦灌浆期的高温胁迫会对小麦节水性能造成影响。当高温胁迫程度D2016-2017=0.1640,产量因素中与WSI具有相关性且达到极显著的是春一水情况下的千粒重这个指标(R=0.3237,P=0.0000);当高温胁迫程度D2017-2018=0.2474,产量因素中与WSI具有一定的相关性且达到极显著的是春一水和春二水情况下的千粒重这个指标(分别是R=0.2184,P=0.0025和R=0.2046,P=0.0047);当高温胁迫程度D2018-2019=0.1081,产量因素中与WSI具有相关性且达到极显著的是春一水情况下的亩穗数(R=0.3591,P=0.0000);当高温胁迫程度D2019-2020=0.1009,其胁迫程度比往年更低时,产量因素中与WSI具有相关性且达到极显著的是春一水情况下的亩穗数(R=0.4176,P=0.0000),并且其相关性比2018-2019年的相关性更强(见表2-表5)。
表2、2016-2017年度节水指数WSI与其他各指标相关性分析(高温胁迫程度D2016-2017=0.1640)
注:左下角是相关系数r,右上角是p值。其中P<0.05表示显著,P<0.01表示极显著。
表3、2017-2018年度节水指数WSI与其他各指标相关性分析(高温胁迫程度D2017-2018=0.2474)
表4、2018-2019年度节水指数WSI与其他各指标相关性分析(高温胁迫程度D2018-2019=0.1081)
表5、2019-2020年度节水指数WSI与其他各指标相关性分析(高温胁迫程度D2019-2020=0.1009)
根据上述实验及计算总结出的结果,可初步概括为:如果目的是获得节水指数高(WSI>1)的小麦材料,可以参考高温胁迫程度D值大小选择不同的产量三因素指标,对小麦材料进行选择。随着高温胁迫程度D值的增大(需要在一定范围内),节水指数高的小麦更倾向于选择春一水情况下高千粒重材料;而随着高温胁迫程度D值的减小,节水指数高的小麦更倾向于选择春一水情况下高亩穗数材料。
具体来说,根据当年度的高温胁迫程度D值,
1、当D>0.25时,需要综合判断:首先按下述第2条确定春一水情况下千粒重的范围,并且其春1水的产量不能低于参加本次WSI鉴定预筛选的所有品种的平均值,且春1水的产量不能低于405kg/亩;
2、当0.15<D≤0.25时,此年度节水指数WSI高的小麦更倾向于选择春一水情况下高千粒重材料,利用公式y=-95.923D+64.731计算,其中y为千粒重(单位为g);
3、当0.10≤D≤0.15时,此年度节水指数WSI高的小麦更倾向于选择春一水情况下高亩穗数材料,利用公式y=-416.67D+92.042计算,其中y为亩穗数(单位为万/亩)。
为了验证上述方法的准确性,申请人针对不同年份的历史数据进行了验证,具体验证结果如下:
2010年收获45个材料,其中有12份材料WSI>1,占比26.67%。当年D2009-2010=0.1456,参考上述第3点,代入方程y=-416.67D+92.042,计算得到亩穗数>31万/亩,这些材料中40%的材料WSI>1,提高了13.33%。
2011年收获42个材料,其中有8份材料WSI>1,占比19.05%。因为当年的D2010-2011=0.2018,参考上述第2点,选择春一水情况下千粒重>45g的材料,则其中WSI>1的材料占比提升到30%。比不用此法选择出WSI>1材料的比例提高了10.95%。
2018年另一个实验获得的126份小麦材料中,WSI>1的材料有33份,占比26.19%,因为当年的D2017-2018=0.2474,参考上述第2点,选择春一水情况下千粒重>41g的材料,则材料WSI>1的占比为37.74%,比不用此法选择出WSI>1材料的比例提高了11.55%。
2019年另一个实验获得的106份小麦材料中,WSI>1的材料有12份,占比11.32%,因为当年的D2018-2019=0.1081,参考上述第3点,选择春一水情况下亩穗数>47万/亩的材料,其中WSI>1的材料占比提升到27.78%,比不用此法选择出WSI>1材料的比例提高了16.46%。
备注:春1水指的是春天在小麦拔节期左右浇一水,水量设置为50方/亩;春2水指的是在小麦拔节期和开花期各浇一次水,水量设置为50方/亩。
根据本发明的鉴定方法,在试验中可只设置春1水一个处理,每个材料种成小区,不设重复,小区行长4m,每小区9行,行距15.5cm,小区间空1行,小区面积5m2。
其中高温胁迫程度D值的确定方法可选的方式为:选择5个衡麦系列品种和10个近年在生产上推广的品种小麦品种,混合种植,分别种植于专用温控棚(ZL201621249461.3)区域内和相近大田中,当80%小麦开花后15天的时候,移动温控棚覆盖控温。收获后测产。高温胁迫程度D=1-X/Xp,其中X为高温胁迫下平均产量,Xp为正常温度下平均产量。
如果不确定高温胁迫程度D值大小,要获得节水指数高(WSI>1)的小麦材料,可以参考当年气象数据结合不同的产量三因素指标,对小麦材料进行选择。具体来说,气象数据首先看小麦抽穗期到成熟期内的最高气温平均值,然后参考6月1日至成熟期内的极端最高气温值,去判断产量三因素(亩穗数、穗粒数、千粒重)的侧重因素。如果小麦抽穗期到成熟期内的最高气温平均值≥30℃,或者6月1日至成熟期内的极端最高气温值≥39℃,则节水指数高的小麦更倾向于选择春一水情况下高千粒重材料(例如≥45g,参照这6年的数据);如果小麦抽穗期到成熟期内的最高气温平均值<30℃,并且6月1日至成熟期内的极端最高气温值<39℃,节水指数高的小麦更倾向于选择春一水情况下高亩穗数材料(例如≥47万/亩,参照这6年的数据)。具体实例参照的气温数据请见表6。
Claims (4)
1.一种高节水指数小麦材料的预鉴选方法,其特征在于根据当年高温胁迫D值来进行预鉴选:
(1)、当D>0.25时,需要综合判断:首先利用公式y=-95.923D+64.731计算当年春一水情况下千粒重的标准数值a,单位为g,然后计算参加本次WSI鉴定预鉴选的所有品种的春1水产量的平均值b,鉴选出的品种春一水千粒重的数值要大于等于a,并且该品种春1水的产量不能低于405kg/亩且不能低于b;
(2)、当0.15<D≤0.25时,此年度节水指数WSI高的小麦选择春一水情况下高千粒重材料,利用公式y=-95.923D+64.731计算当年春一水情况下千粒重的标准数值a,鉴选出的品种春一水千粒重的数值要大于等于a;
(3)、当0.10≤D≤0.15时,此年度节水指数WSI高的小麦更倾向于选择春一水情况下高亩穗数材料,利用公式y=-416.67D+92.042计算当年春一水情况下标准亩穗数值c,单位为万/亩,鉴选出的品种春一水亩穗数值要大于等于c。
2.根据权利要求1的高节水指数小麦材料的预鉴选方法,其特征在于,所述预鉴选方法中可只设置春1水一个处理,每个材料种成小区,不设重复,小区行长4m,每小区9行,行距15.5cm,小区间空1行,小区面积5m2。
3.根据权利要求1所述的高节水指数小麦材料的预鉴选方法,其特征在于:高温胁迫程度D值的确定方法为:选择5个衡麦系列品种和10个其他小麦品种,混合种植,分别种植于专用温控棚区域内和相近大田中,当80%小麦开花后15天的时候,移动温控棚覆盖控温,收获后测产,高温胁迫程度D=1-X/Xp,其中X为高温胁迫下平均产量,Xp为正常温度下平均产量。
4.根据权利要求1所述的高节水指数小麦材料的预鉴选方法,其特征在于:如果不确定高温胁迫程度D值大小,如果小麦抽穗期到成熟期内的最高气温平均值≥30℃,或者6月1日至成熟期内的极端最高气温值≥39℃,则节水指数高的小麦选择春一水情况下千粒重≥45g的材料;如果小麦抽穗期到成熟期内的最高气温平均值<30℃,并且6月1日至成熟期内的极端最高气温值<39℃,节水指数高的小麦选择春一水情况下亩穗数≥47万/亩的材料。
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