各位老师，大家好！我是石家庄市农林科学研究院小麦研究中心韩然，一麦众承（2）第14组组长，本组还有杨子博老师、何明琦老师、张留平老师和袁雨豪老师。非常感谢“一麦众承”学习交流平台各位专家老师的无私分享，本人在这个温暖的大家庭中受益匪浅。我今天值日的题目是“石麦系列节水高产小麦品种选育及应用”，不足之处，请各位老师和朋友批评指正。1国内外研究状况分析小麦是河北省第一大粮食作物，常年播种面积3600万亩左右，其中节水小麦品种种植面积占小麦种植面积的50%以上，2014年始全省小麦平均单产突破400 kg，总产130亿kg左右。小麦品质以中筋和中强筋麦为主，商品率高，投入产出比约为1:2。河北省是重要的小麦商品粮生产基地和国家强筋麦主产区，保证国家粮食安全，确保中国人的饭碗装中国粮，既是国家责任也是产业目标。目前河北省小麦生产面临六方面的压力：1.1水资源严重匮乏，节水与高产矛盾突出河北多年平均水资源总量仅为全国的0.72%，人均水资源307m3，亩均水资源量211m3，均为全国平均值的1/7和1/9左右，河北省地下水资源需用量达到200-220亿m3，年超采40-60亿m3，超采率达23%，是全国地下水开采利用量最大的省份之一。地下水资源短缺，已成为限制小麦持续高产的重要自然环境因素。1.2非生物逆境因素增多，急需品种和技术支撑在全球气候变化变暖大背景下，冻害、旱灾、风灾、高温干热风、极端逆境频率增加、危害加重。近年来我国北方麦区相继发生秋冬春、秋冬、冬春连旱等持续干旱，对小麦生产的危害越来越大。大水大肥种植管理模式和品种选择，已不适应当前的小麦生产。1.3小麦产量徘徊，影响农民种粮积极性由于品种与技术不衔接。管理技术不适应新品种需求，盲目加大水肥投入，造成小麦生产后期病虫害加剧、倒伏、干热风危害增加，降低了小麦外观商品性和内在加工品质，增加了生产成本，农户种粮效益低、加剧环境承载压力，影响农民种粮积极性。1.4化肥和农药施用量增加，提高了小麦种植成本生产中小麦氮肥施用量平均22.45kg/亩，超过科学用量的（10-15 kg）40-50%，引起土壤板结，耕性变差；化学除草药剂造成的黄苗死苗现象有增多加重的趋势，引起环境污染；同时随着全球气候变化，病虫害种类增多，危害程度越来越重，加重环境污染、提高了生产成本。1.5农村从业人员减少，生产能力降低由于农业生产资料价格不断上涨和大量农村劳动力向城市转移，迫切需要推广机械化应用程度高、劳动强度小、技术要求不宜过高的现代实用新型技术和品种。1.6种麦收益下滑河北省农业生产经营主体正在由家庭承包逐步向种粮专业合作社、种粮大户、家庭农场等新型种粮组织转变，亩纯利润200-600元不等，对规模化、标准化、信息化、实用化的新技术需求迫切。随着农业生产经营主体的转变，适应新业态的小麦产业发展，小麦生产将逐步向种植规范化，良种溯源化，技术简约化，生产规模化、服务信息化、全程机械化方向发展。2节水高产冬小麦选育及推广技术路线发展节水高产小麦是地下水沉降区保证国家粮食安全、实现有效供给、保护生态，实现小麦节水高产高效最经济有效手段。石家庄市农林科学研究院通过节水高产品种培育和筛选、良种繁育体系建设、试验示范、科企合作等，实现了节水高产品种的大面积推广应用。 2.1节水高产品种培育及筛选围绕半干旱麦区生产实际，以节水抗旱为基本点，培育节水高产小麦新品种；通过0水、1水、2水种植条件下环境筛选、栽培生理、栽培生化指标鉴定，确立品种适生区。2.2良种繁育体系建设以良繁体系为驱动，联合种子企业建立和完善节水品种良种繁育体系，保障种源质量，提高科研单位、种子企业和生产基地的相互约束和互助能力，实现种子生产溯源化。2.3示范区和示范推广网络建设以核心示范区为驱动，在赵县和马兰建立两个核心示范区，以观摩传技术、以示范促推广，以培训提素质，提高主产区小麦生产技术贡献率，实现绿色高效技术的简约化。2.4建立科企合作、院县合作等推广模式和机制以科企合作和院县合作为驱动，实现科研产品与种子企业和生产基地的有机结合，健全科技推广机制和服务网络，实现科研与企业双助力，提高小麦的综合生产能力，实现小麦生产标准化。3 研究过程与方法小麦形态特征、生理特性、节水抗旱性和高产稳产性密切相关，因种植区域生态不同，选择的重点各异。石家庄市农林科学研究院科技人员在老一辈科技人员带领下，经过几十年摸索，借鉴旱地和水地小麦生产经验，创新形成了“前水后旱同一世代复合选择技术”和“近距离水旱交替”节水高产育种技术。该技术实现了小麦在同一世代丰产性和节水性同步选择，保留了水地小麦“足肥足墒”播种基础条件，又不单纯“靠天吃饭”，把有限的地下水资源用在小麦发育的关键时期—拔节期或灌浆期，既减少了春季灌溉用水，又保障了小麦高产所需水分，在限水条件下优化了品种选育过程中形态特征、生理特性与产量三要素的关系，实现了节水与高产的统一。其核心技术如下：3.1创新了节水高产小麦品种的形态特征、生理特性、节水抗旱性与高产稳产性选择指标提出了在抽穗-灌浆期控水、控肥，干旱胁迫（60 cm土壤相对含水率60%以下），选择花后旗叶持绿期≥35天；成熟期控水、控肥，干旱胁迫（60 cm土壤相对含水率50%以下），选择落黄性好；籽粒饱满；穗粒数≥45粒，千粒重40-45 g，穗粒重≥1.8 g的选择指标体系。3.2创新形成了节水高产小麦品种鉴定筛选方法，建立了品种鉴定筛选指标历时四年对黄淮北片、石家庄近10年审定的100个品种分0水、1水、2水三个灌水处理进行了抗旱性、节水性、丰产性同步试验鉴定，筛选出综合表现突出的系列节水高产品种，并逐步建立了以节水高产为核心的生理生态筛选（表1）标准，建立了节水品种筛选的六项筛选指标：一是建立了节水抗旱品种种子根数量和根系分布深度指标。种子根多并分布深，有利于吸收和利用深层地下水。确立了节水高产小麦种子根5-6条/株，根系分布深度＞2.0 m的选择标准。二是建立了节水抗旱品种形态指标。明确了粒叶比、旗叶面积和花期叶面积指数评价指标，确立了粒叶比（穗粒重/上三叶面积）≥30 mg/cm2；旗叶面积≤15cm2，花期叶面积指数≤6.0的选择标准。三是建立了节水高产品种开花期抗旱节水生理指标。以光合效率和蒸腾速率评价叶片保绿性能和光合效能，确立了光合速率≥25 (mol m-2· s-1；蒸腾速率5 mmol·m-2· s-1左右的选择标准。四是建立了节水抗旱的选择标准。在生育后期干旱胁迫条件下，评价品种的产量形成能力，确立了抗旱指数≥1.2；水分利用效率＞18 kg/hm2·mm的节水抗旱性选择标准。五是建立了收获指标评价品种的节水抗旱性的选择标准。确立了收获指数＞0.45的筛选指标。六是建立了节水高产品种的产量及产量结构标准。确立了产量≥550kg/亩；亩穗数45-50万；穗粒数≥35粒；千粒重≥40g的选择标准。建立的节水高产品种后代选择和品系鉴定参考指标体系（表1）。 表1 节水高产小麦新品种选育指标
3.4部分节水高产品种系谱分析 石麦系列节水品种多数为洛夫林10衍生品系。洛夫林10号优点比较全面，其系谱为阿勃/胜利//无芒1号。河北省农业科学院用洛夫林10号和西安矮秆早（咸农39/陕农9号，熟相不好）作亲本进行杂交育成一批中间材料，之后石家庄市农业科学院利用其中间材料于80年代选育出冀麦10号，以此为基础相继育含洛夫林10号血缘的冀麦26、冀麦38号、石5093、石4185、石家庄8号、石家庄9号、石麦10号、石麦11号、石麦12号、石麦13号、石麦14号、金禾9123、石麦15号、石麦16号、石麦18号、石麦19号、石麦21号、石麦22号、石麦25、石麦28号、石麦31等20多个节水高产小麦品种并在生产上推广应用，增产小麦105亿公斤，创造经济效益上百亿元。
图1 主要节水高产品种系谱图3.5进行节水高产品种的筛选鉴定，为品种区域化种植奠定基础3.5.1抗旱节水品种石麦28和石麦222019-2021年春灌0水试验，石麦28表现突出，三年平均亩产466.07公斤 ，较对照石麦22增产9.13%，2020年平均亩产529.66公斤，较对照增产14.23%，名列第1位，是该年亩产唯一一个超500公斤的品种。石麦22平均亩产427.89公斤，表现抗旱节水性突出（表3）。可做为河北省黑龙港地下水严重超采区或春季没有水源保障麦区小麦品种的首选。表3 2019-2021年不同品种春灌0水产量结果表
备注：1、2019年参试品种17个，平均亩产423.53kg；2、2020年参试品种7个，平均亩产458.49kg；3、2021年参试品种12个，平均亩产367.49kg。3.5.2适宜冀中南和冀中北两个麦区种植的节水优质品种石优20和石4366（1）节水优质高产品种石优20石优20是我院选育的节水优质型小麦品种，2019年参加冀中北节水品种筛选，春灌1水处理516.87公斤 ，较对照中麦175增产12.36%，居24个品种第5位；在2水处理中平均亩产549.34公斤 ，较对照增产7.29%，居第12位，做为优质麦品种，表现出较好的节水抗旱性和较大的丰产潜力，是冀中北麦区优质麦中的节水首选品种（表4）。表4 2019年石优20冀中北节水筛选产量结果表（徐水试验站，2019）
（2）节水优质高产品种石4366该品种多年来为河北省中南部优质麦推介品种。与节水对照石麦22比较，亩产量具有600公斤左右产量潜力，三年平均平均亩产580.78公斤，虽较石麦22减产2.24%，但其适合高档面包、水饺和馒头加工（表5），同时该品种已通过河北省中北部、山西、天津等地的扩区审定，具有较好的节水抗旱性和广适性；2019-2021年三年平均亩产分别较“师栾02-1”和“藁优2018”增产7.42%和6.13%（表6）；做为优质麦品种较对照北部麦区对照中麦175平产，表现出较好的节水性和丰产性（表5）。表5 石4366冀中南不同年型春灌2水产量结果表（赵县试验站，2019-2021）
表6 石4366冀中北不同年型春灌2水产量结果表（徐水试验站，2019-2021）
3.5.3节水高产品种石麦25、石麦26及石麦282019-2021年在赵县试验站进行了河北省中南部麦区小麦节水性筛选试验，2019年、2020年和2021年参试品种分别是34个、38个和45个。石麦25、石麦26和石麦28在春1水和春2水均表现突出：（1）石麦25 节水性较好，丰产性突出，在春2水处理中亩产634.56公斤，较对照增产8.42%，居45个参试品种的第5位（表6）。（2）石麦26节水丰产性突出，三年平均春灌1水平均亩产528.5公斤，较对照增产2.63%，两年居参试品种第2位，丰产潜力大。春灌2水三年平均亩产650.58公斤，平均较对照增产9.75%，两年居参试品种第1位（表6）。（3）石麦28该品种是黄淮麦区水旱兼用型小麦品种，在春灌1水条件下，三年平均亩产537.6公斤，较对照石麦22增产4.34%，较高产对照品种济麦22（平均亩产501.26公斤）增产6.85%，节水丰产性较好；在春灌2水情况下，三年平均亩产629.43公斤，较石麦22增产6.51%、较济麦22（平均亩产592.76公斤）增产6.19%（表6）。表7 河北省中南部节水品种筛选石麦品种产量结果(赵县试验站，2019-2021)
4石麦系列品种或种质利用分析石麦系列小麦品种在丰产性、抗旱节水性等方面表现突出，尤其是华北水分匮乏地区，兼顾了小麦丰产及地下水超采矛盾，保障了干旱半干旱麦区粮食生产安全。4.1.1产量高。育成的节水高产品种的丰产性以多穗为研究基础，亩穗数多在45-55万穗左右，穗粒数30-35粒，千粒重40-50克，在逆境胁迫条件下产量三要素协调，自身群体调节能力强，丰产稳产性好。育成节水高产品种多次打破河北省小麦水地、旱地、节水示范高产纪录。4.1.2节水与高产兼顾。品种选育过程中由于重视小麦分蘖成穗率和种子与次生根的选择，地上部繁茂、地下部根系发达（初生根≥5条/株，根深＞2.0 m），品种在1春浇1水-2水的情况下，亩产达550-700公斤产量水平，全生育期亩节水50-100m3，实现了节水与高产的统一。4.1.3 综合抗病性好。育成品种70%含有我国1971年罗马尼亚引进的“洛夫林10号”种质遗传基因，节水高产品种多数为小麦-黑麦(1BL/1RS)易位系品种，不同程度的携有来自黑麦的抗条锈基因Yr9、抗叶锈基因Lr26、抗秆锈基因Sr31和抗白粉病基因Pm8。尤其与河北省农林科学院理化所合作引进Pm21（金禾9123）后，品种抗白粉能力提高。4.1.4适应性较好。育成的冀麦26、冀麦38、石4185、石麦22等系列节水高产品种推广至全国多个省市自治区，引领了半干旱麦区小麦的发展方向。石麦系列品种多数含'洛夫林 10 号’种质遗传资源，其1BL/1RS 易位系在增强品种抗病性和丰产性的同时，也使得衍生品种加工品质变劣(Zeller et al., 1982)。众所周知含有1BL/1RS 易位系品种的优质高、低分子量麦谷蛋白亚基频率显著低于非1B/1R类品种；1BL/1RS 易位影响面团稳定时间、抗拉伸阻力、延伸性和拉伸面积等主要反映蛋白质质量的性状，使面筋质量显著降低。而对籽粒硬度、蛋白质含量、湿面筋含量和吸水率等主要反映蛋白质数量的性状影响较小，对淀粉特性的影响也不明显。因此育成的节水高产品种多为中筋品种，适宜加工生产馒头、大饼等对小麦筋力要求不高的面制品，无法满足烘烤品质加工需求，有待进一步改良。 （参考文献略）
石家庄市农林科学研究院小麦研究团队简介：主要从事小麦节水、高产、优质新品种培育，种质资源创新，育种方法创新，新品种配套栽培技术研究与示范推广，抗旱节水生理及分子标记育种，转基因品种选育鉴定，品质检测与农产品加工等技术研究。节水小麦新品种选育技术及育成品种达到国际领先水平。下设种质与育种技术创新课题组、育种与栽培生理课题组、品质检测与农产品加工课题组、转基因技术研究课题组。在职人员24名，其中研究员6名、副研究员8名，博士7名，硕士8名，国务院特殊津贴专家1名，省管专家2名，国家及省小麦产业技术体系岗位专家各1名。团队被命名为河北省首批巨人计划“创新创业团队”。近年来承担国际合作、国家“973”、“863”、国家科技支撑、国家小麦产业技术体系、重大转基因专项等科研课题40项次。育成省级以上审定品种36个，获科技奖励32余项次，其中获国家科技进步二等奖4项、三等奖1项、技术发明二等奖1项；省长特别奖2项、省科技突出贡献奖1项和省部级一等奖6项，国家农牧渔业部丰收二等奖1项，2021、2022年连续获得河北省科技进步二等奖。新育成水旱兼用品种石麦28、高产耐盐碱品种石麦26、超高产品种石麦25和石麦30、中强筋优质专用小麦品种石4366正在生产中广泛推广应用。作者：韩然，石家庄市农林科学研究院，二级推广研究员，河北省有突出贡献的中青年专家，河北省省管优秀专家。主要从事节水高产及优质专用冬小麦新品种选育，主持或参与育成藁8901、藁优9415、石麦25、石麦30等节水及优质专用小麦品种15个，承担省和国家科技项目20余项，发表论文30余篇。