干旱是一种造成作物广泛减产的非生物胁迫，严重影响小麦（Triticum aestivum L.）生产，已成为农业发展的重要制约因素^[1]。为缓解小麦生产与水资源短缺之间的矛盾，目前已实施了许多策略，包括种植抗旱小麦品种、使用节水灌溉设备和采用节水灌溉农田管理措施等^[2]。其中，种植抗旱小麦品种是提高产量和水生产力的基础^[3-4]。小麦抗旱性育种目标要求品种在具备抗旱性的基础上有较好的稳产性及较大的增产潜力^[5-6]，而小麦的抗旱性是大量基因控制的复杂生物性状，每种相关性状都受到遗传和环境因素的影响。不同品系一系列生理和形态性状以及生长发育节奏因农业种植气候变化而改变，最终体现为产量上的差异^[7]。不同基因型小麦间抗旱性表现及抗旱方式不同，也为抗旱新品系的选育增加了难度^[8]。

新品系的选择方法包括直接选择和间接选择，产量选择通常被称为直接选择，一般通过不同品系在不同地点环境下的产量比较试验进行。目前，正是因为人们普遍缺乏小麦对干旱反应的生理和分子过程的理解，直接选择仍被认为是一种有价值的策略^[9-10]。另外一种选择方法是所谓的“生理育种”，即基于与产量相关的各种性状对产量进行间接选择^[11]。如根系性状、叶片性状、渗透调节能力、水势、脱落酸含量和细胞膜稳定性等干旱相关性状已成为评价植物抗旱性的指标。干旱条件下与籽粒产量相关的形态和功能性状通常用于产量的间接选择，但其适用性往往受到有关性状的相互矛盾信息的阻碍。例如，决定产量的特定性状的相对重要性往往是不清楚的，并且因缺乏简单可靠的选择标准作为筛选工具，故与抗旱性相关的最理想单一性状难以确定^[11]。但依据不同干旱胁迫条件下产量指标的直接选择，可以让育种者绕过对调节整体抗旱现象的复杂形态功能和生化过程的理解^[8]。鉴于此，尽管直接选择相比于间接选择费时费力，且很大程度上受到不同年份与气候变化等因素的影响，但在新品系筛选中仍广泛采用直接选择，不同品系的生理与形态变化的结果最终亦通过产量来体现。产量性状作为新品种审定的主要依据，国家标准要求审定品种需与对照同为常规品种或杂交品种，且同等级品质，2年区域试验平均产量比对照增产≥3.0%，且每年增产≥2.0%。产量指标也是小麦区域试验和生产试验中抗旱性鉴定的标准指标^[12]，常见的抗旱指标主要有抗旱系数、干旱敏感指数、抗旱指数以及性状抗旱指数。另外，GGE（genotype plus genotype×environment interaction biplot）分析方法常用于区域试验品种基因型效应及基因型环境互作效应的分析，在小麦^[13]、玉米^[14]、水稻^[15]、高粱^[16]、油菜^[17]等作物中均有报道。本试验旱地与补灌的不同处理形成不同小麦生长环境，不同品系产量不同，尝试应用该方法分析不同品系的高产稳产性及适应性。目前，国内筛选小麦新品系的报道中未见同时采用抗旱性参数比较与GGE分析相结合的评价方法。

本研究以13份小麦出圃品系与对照品种为供试材料，采用产量直接鉴定法，比较水旱2种条件下不同品系的产量变化，采用抗旱系数、抗旱指数评价品系的抗旱性；采用GGE方法评价高产稳产性及适应性，以期为抗旱小麦新品系的筛选提供参考。

田间试验于2022-2023年在山东省泰安市农业科学院马庄试验农场（117°04′ E，36°18′ N）进行，土质为砂浆黑土，pH为7.3，试验地播前20 cm土层含有机质16.8 g/kg、全氮0.94 g/kg、碱解氮80.38 mg/kg、速效磷38.5 mg/kg、速效钾125.5 mg/kg。在播种前，肥料均为一次性基施复合肥和氮肥。复合肥N:P₂O₅:K₂O含量为14:15:16，氮肥为尿素（N≥46%），使用量分别为750 kg/hm²和150 kg/hm²。小麦生育期不进行追肥。小麦生长季中期降雨较常年减少67.1%，田间干旱胁迫明显，不同小麦品系雨养与灌溉条件下株高平均降低3.8 cm、穗数减少15.3%，生长季平均气温比常年偏高1.02 ℃，产量水平在生产上属于平产年份（图1）。

在雨养和灌溉条件下，采用完全随机区组设计，3次重复。14个不同基因型小麦品系（洛旱7号为对照品种）为参试品系（表1）。旱地为自然降雨，灌溉分别在拔节期和灌浆期进行。补灌时不再进行追肥，4月3日浇拔节水，5月15日浇灌浆水，每次灌水90 mm。播种时间为10月17日。每个品系播种6行，每行4 m，行间距为23.6 cm，基本苗均为225万株/hm²。

小麦成熟期利用小区收割机收获计产，产量按照水分13%折算。抗旱指数分级标准参照表2。

不同基因型小麦品系的抗旱性相关参数如胁迫强度、抗旱系数、抗旱指数分别按照公式(1)、(2)和(3)计算。

式中，Y_s与Y_p分别表示旱地产量与补灌产量。Ys-与Yp-分别表示旱地平均产量与补灌平均产量，Y_cks与Y_ckp分别表示对照品种旱地产量与补灌产量。

采用Excel 2013进行数据整理，通过DPS 7.05统计软件进行差异显著性检验（Duncan法）及高产稳产效应分析；采用GGEBiplot GUI程序包作双标图。

由表3可知，不同基因型小麦旱地产量与补灌产量及相关抗旱性参数如抗旱系数、抗旱指数均存在显著或者极显著差异，其中旱地产量与抗旱指数在基因型之间差异极显著，可以用于比较不同基因型高产稳产性及抗旱性的大小。

由表4可知，小麦旱地平均产量比补灌平均产量减少了738.05 kg/hm²，平均减产率达8.69%；旱地产量变异系数大于补灌产量，表明不同小麦品系在干旱条件下产量变化范围较大，不同基因型间的差异较大；抗旱指数的变异系数大于抗旱系数，表明抗旱指数能更好地区分品系间抗旱性的遗传差异。

抗旱系数是指旱地性状值与补灌性状值的比值，反映不同小麦品系在2种条件下的差异，V9、V7与V11抗旱系数值较大，位列前3位（表5）。按照表2的抗旱指数评价标准，抗旱性极强的3个品系是V7、V9和V12；抗旱性强的6个品系为V2、V3、V8、V10、V11、V14；抗旱性中等的4个品系为V1、V4、V5和V6；抗旱性弱的品系1个（V13）。V7旱地产量最高，V5补灌产量最高。

由表6可知，干旱条件下的产量与补灌条件下的产量呈显著正相关，相关系数为0.48。旱地产量与抗旱系数、抗旱指数呈极显著正相关且相关系数较大，分别为0.79和0.96。

对干旱和补灌条件下小麦品系产量进行双因素联合方差分析，结果（表7）表明，在小麦产量表型变异来源中，基因型主效应（G）和环境主效应（E）均达到了极显著水平，基因型与环境互作效应（GE）达显著水平。其中基因型主效应、环境主效应和基因型与环境互作效应的变异分别占处理总变异的32.17%、25.13%和12.29%。可见，干旱和补灌条件形成的2个环境可以区分不同小麦品系的产量差异。

各品系产量差异的多重比较（Duncan法）结果列于表8，结果表明试验品系产量差异达到显著水平，其中V7>V14>V2>V12>V10且都极显著高于国家黄淮冬麦区旱肥地区试对照品种V1。不同品系丰产性参数和稳定性参数存在差异，稳产性较好的品系为V2、V14、V8和V1。

由GGE双标图的“丰产性和稳产性”功能图可以进一步直观地区分不同品系的丰产性与稳产性（图2）。本研究中，主成分1与主成分2分别代表了试验74.15%、25.85%的信息。各品系在平均环境轴上的垂足越靠近正方向表示丰产性越好，而垂线段长度不同表示品系的稳定性差异，越短越稳定。产量排在前5位的品系是V7>V14>V2>V12>V10，V1和V13产量较低；稳产性较好的品系是V2、V14、V8和V1，但V1和V8产量较低，均与其多重比较结果（表8）相符合。在GGE双标图的“理想基因型”功能图中，以平均环境点为圆心画圆，丰产性和稳产性越好品系越接近圆心。综合考量高产与稳产特性，V14和V2最为理想，两者均可视为高产且稳产的品系。

在GGE双标图中，“适宜种植区域划分”功能图的作用是按照品系和环境之间的关系对不同试验点进行分组，并在分组的基础上，筛选出组内产量最高的品系。每一个扇形区域包含的品系适宜在此扇形区域代表的试验环境种植，每个扇区中“胜出品系”位于多边形角顶上，产量表现最佳。由图3可以看出，雨养扇区包括的品系为V7、V14、V2、V12和V10，其中V7为“胜出品系”，旱地产量最高。灌溉扇区品系包括V4和V5，V5为“胜出品系”，补灌产量最高。其他品系在雨养扇区与灌溉扇区以外，表明这些品系产量表现相对欠佳。划分结果与各品系产量分别在雨养和灌溉条件下产量差异一致（表5）。

抗旱育种是节水农业生产中最经济有效的手段，同时也是生物节水与增产的关键^[18]。干旱强度通常划分为3类：轻度（SI=stress intensity<0.4）、中等（0.4<SI<0.7）、严重（SI>0.7）。本试验年度自然降水不均匀，中期干旱现象明显，干旱强度（SI）为0.08，小于轻度干旱分类阈值0.4，属于轻度干旱压力。干旱与补灌条件下，不同品系田间表现在株高、群体大小和穗育性等方面存在明显区别，便于农艺性状表型选择。提高旱地育种效率与提升旱地品种产量是育种实践的现实需要，在小麦对受胁迫环境的适应性研究方面，小麦育种者已取得了重大进展^[19-20]，大多是通过耐受性选择的试验实现。本研究中干旱产量与补灌产量呈显著正相关、旱地条件与补灌条件籽粒产量差异显著、GGE分析中基因型效应差异显著，均说明2种环境下不同品系存在遗传变异，为选择有利基因型提供可能，这与其他学者^[9,20]的研究一致。

小麦品种的抗旱性是对其在干旱条件下丰产和稳产能力的综合评价。抗旱系数和抗旱指数是评价抗旱性的重要指标，其中抗旱系数反映材料在水旱2种条件下产量变化幅度的大小，表明品种自身对干旱的敏感程度，不能反映其产量水平，旱地与补灌条件下产量都较低的品种，同样可以有较高的抗旱系数；而抗旱指数则能筛选出在水地产量高、在旱地减产少的品种。从14个不同小麦品系产量指标的抗旱系数、抗旱指数及丰产性稳产性可看出，V9（丰产性居第8位）产量显著低于V7（丰产性居第1位），但V9的抗旱系数（0.9912）却比V7（0.9866）高，因此，以抗旱系数作为筛选指标具有一定的局限性；而抗旱指数通过引入了对照的产量，更有比较意义^[11]。本研究旱地产量与抗旱指数的相关性大于旱地产量与抗旱系数的相关性也证明了这一点。

GGE模型常用于对区域试验参试品系的分析，了解作物产量的基因型效应、基因型和环境互作效应^[13-17]。本试验旱地和补灌条件形成2个不同的生长环境，利用GGE方法分析了不同基因型小麦的高产稳产特性及适应性，同时结合各试验品系的抗旱指数与抗旱系数的不同，筛选出高产稳产抗旱品系V14和V2，抗旱分级均为2级，雨养条件下产量最高的为V7，灌溉条件下产量最高的为V5。双标图结果和方差分析结果一致，展示了不同品系在旱地和补灌条件下的高产稳产特性及适应性，表明双标图在研究基因型和环境互作效应方面具有有效性和直观性的特点。另外，尽管V9抗旱分级为1级，但是也不在筛选行列，表明品系选择仍需依据产量潜力的大小及稳定性。

本研究采用旱地和补灌条件下田间直接鉴定法，结果直观、可靠。不足之处主要表现在田间产量鉴定虽然可以反映不同品系间产量的变异情况，但由于气温、降水及环境等因素造成的干旱胁迫强度不同，年际间可能存在较大的差异，试验结果有待验证。新品系实际筛选过程中，在产量选择的基础上，还要结合抗病性、抗倒伏能力及株型叶相等综合评价。

在旱地和补灌条件下，抗旱参数比较结合GGE分析的方法可以用于数形结合评价不同基因型小麦的抗旱性、高产稳产性及适应性；双标图可以直观地展示旱地与补灌条件下不同品系的产量特性。本研究从14个品系中筛选出品系V14和V2，兼具高产、稳产及抗旱特性；旱地产量以品系V7最高，补灌条件下品系V5产量最高。