《Journal of Agronomy and Crop Science》：Triticale (×Triticosecale Wittm.) Production and Breeding Progress in Poland (1992–2023) Under Increasing Drought Risk
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波兰是全球小黑麦（×Triticosecale Wittm. ex A. Camus）的主要生产国，小黑麦是一种结合小麦和黑麦祖源的谷物，通常种植在比小麦贫瘠但优于黑麦的土壤上。尽管小黑麦适应次优环境，但其产量对春季干旱仍然敏感，而气候变化预计将增加此类风险。
波兰是全球小黑麦（×Triticosecale Wittm. ex A. Camus）的主要生产国，小黑麦是一种结合小麦和黑麦祖源的谷物，通常种植在比小麦贫瘠但优于黑麦的土壤上。尽管小黑麦适应次优环境，但其产量对春季干旱仍然敏感，而气候变化预计将增加此类风险。作为该国第二大广泛种植的谷物，其产量稳定性具有农艺和经济意义。研究人员评估了1992–2023年期间干旱对小黑麦产量在波兰六个农业气候区域的影响。干旱强度和频率采用标准化降水指数（Standardized Precipitation Index, SPI）和谢利亚尼诺夫水热系数（Selyaninov's Hydrothermal Coefficient, HTC）进行表征。产量趋势采用贝叶斯线性回归（Bayesian linear regression）进行估算。在过去三十年中，冬小黑麦和春小黑麦的平均产量分别增加了65%和56%，表明持续的遗传进展。然而，干旱事件导致冬小黑麦产量减少约6%–8%，春小黑麦减少约9%–15%，其中频率和最高影响出现在北部和中西部地区。尽管反复发生春季干旱，在正常和干旱条件下长期产量趋势仍保持正向。这些结果表明，育种驱动的产量增益未被增加的干旱频率所抵消，但提高抗逆性需要将遗传改良与缓解土壤水分亏缺的农艺措施相结合。
研究背景与意义
小黑麦（×Triticosecale Wittm. ex A. Camus）是通过定向育种将小麦（Triticum spp.，基因组AABB/AABBDD）的高产潜力和籽粒品质与黑麦（Secale spp.，基因组RR）的抗逆性相结合的人工合成杂交种。随着气候变化，干旱预计将在21世纪末加剧并造成日益严重的损害，气温升高导致水分可用性下降，引发农业干旱，降低产量并威胁粮食安全。在保水能力低的土壤上，这一风险最大。波兰是全球领先的小黑麦生产国，种植面积约120万公顷，占世界总面积的约30%，是评估育种进展和环境胁迫适应性的关键参考点。小黑麦主要种植在此类低持水能力的贫瘠土壤上，自1980年代以来在小麦贫瘠土壤地区重要性不断提升，得益于高产、抗病和抗逆育种。然而，近期频繁发生的春季干旱对产量构成主要约束。尽管小黑麦继承了黑麦的深根系和胁迫耐受性等性状，其对干旱的敏感性仍需量化评估。目前缺乏在长期自然干旱梯度下对小黑麦产量趋势及育种进展的系统分析，特别是在区分冬型和春型小黑麦在不同农业气候区的响应方面。因此，研究人员开展了此项为期32年（1992–2023）的研究，旨在评估干旱对波兰小黑麦产量的影响，探讨基于产量的选择如何在干旱易发环境中驱动育种进展，并揭示气候胁迫下小黑麦的适应机制，研究成果发表于《Journal of Agronomy and Crop Science》。
主要关键技术方法
研究人员获取了1992–2023年波兰中央统计局（GUS）的冬、春小黑麦平均产量数据，按作物品种测试研究中心（COBORU）定义的六个农业气候区聚合。气象数据来自波兰气象与水管理研究所（IMGW-PIB）的82个站点，计算4–6月降水量与均温。干旱识别采用标准化降水指数（SPI，3个月尺度，拟合Gamma分布）和谢利亚尼诺夫水热系数（HTC，5–6月，HTC=ΣP/(∑(T?)×n)，排除4月因均温低于10°C），任一指标指示干旱即定义为干旱年。土壤肥力采用IUNG-PIB点标加权指数。统计分析采用Grubbs检验 outliers（α=0.05），产量趋势采用贝叶斯线性回归（弱信息高斯先验β?,β?～N(0,10?)，Inverse-Gamma(0.001,0.001)先验σ2，Gibbs抽样），干旱年产量损失计算为非干旱年模型预测值与观测值偏差，组间差异采用Mann–Whitney U检验（违背正态性）。
研究结果
3.1 Regional Differences in Triticale Production in Poland
研究人员分析了2021–2023年平均生产数据，发现小黑麦面积在区域VI为81585公顷至区域IV为479218公顷不等，总产量550万吨集中于区域III（29%）和IV（35%）。平均产量区域III超48 dt ha?1，区域VI低于40 dt ha?1。1992年以来冬小黑麦平均增产65%，春小黑麦增产56%，区域I冬小黑麦增幅最大（+88%），区域VI春小黑麦增幅最小（+32%）。小黑麦种植土壤评分介于小麦（60–65点）与黑麦（<35点）之间，区域I为40–45点，区域VI为50–55点，反映其缓冲作物地位。
3.2 Regional Differences in Climate
研究人员指出4–6月降雨与温度区域差异显著，区域V和VI比II和IV多约20%降水，比I和III多40%。区域VI降雨下降趋势最明显（4月?18 mm，6月?30 mm）。均温4月7–9°C升至6月16–17°C，6月较1990年代初升1.6–1.9°C。PCA解释68.6%方差，聚类为湿润温暖（V–VI）、干燥偏冷（I–II）、中间（III–IV）。SPI与HTC显示干旱频发于北部和中西部，区域III达21次事件，全国192例中91例（47%）为干旱，近十年区域I、III、IV超70%。
3.3 Yield Trends and Breeding Efforts
贝叶斯回归证实所有区域冬、春小黑麦产量持续增长。非干旱年冬小黑麦增速区域I–V为54–65 kg ha?1 year?1，区域VI为44 kg ha?1 year?1；干旱年为19–58 kg ha?1 year?1。春小黑麦非干旱年9–51 kg ha?1 year?1，干旱年28–37 kg ha?1 year?1。冬小黑麦产量减损在区域I（?2.7 dt ha?1；?7.5%）和II（?2.2 dt ha?1；?6.1%）显著，区域III不显著（?2.6 dt ha?1；?6.7%），区域VI略增（+0.9 dt ha?1；+3.2%）。春小黑麦更敏感，区域I（?3.3 dt ha?1；?11.9%）和II（?4.2 dt ha?1；?14.5%）显著，区域III类似降幅不显著，区域IV–V约?9%，区域VI略增（+0.9 dt ha?1；+3.5%）。
讨论与结论总结
讨论部分指出，小黑麦虽比小麦耐逆但仍对干旱敏感，尤在春季。其种植土壤持水性低于小麦致产量损失更大，但黑麦遗传贡献（深根系、高水分胁迫耐受性）使其减损小于土壤条件单独预示。冬小黑麦根系与生物量与黑麦相当，边际地块产量稳定，介于小麦与黑麦之间。干旱引发生理调整（分蘖减少、早衰、灌浆缩短）。HTC较SPI多识别干旱因纳入温度，需多指标法。未来缺水加剧需结合遗传与农艺措施。产量趋势分析确认长期育种进展，波兰小黑麦未达产量平台期，基于产量的选择在自然变异环境中捕获了适应，无需直接胁迫性状选择。农艺管理（轮作、保墒、播期）同样关键，高通量表型（光谱指数、无人机成像、卷积神经网络）结合常规育种可增强韧性。
结论部分翻译如下：
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小黑麦在抗旱性上介于小麦与黑麦之间：保留黑麦适应性状但无法完全抵消水分亏缺下的产量损失。
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1992至2023年，波兰小黑麦在正常与干旱年份均稳步增产，证实育种进展与农艺适应；然而干旱致冬型减产约6%–8%，春型减9%–15%，后者更敏感。
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最大损失发生于土壤较差、干旱频率较高的北部和中西部区域，南部区域受影响较小。
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提升小黑麦抗旱性需将基于产量的选择与先进表型分析及减少土壤水分流失的农艺措施相结合，以应对气候变化。
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