神木县不同谷子品种主要农艺性状及产量分析

2017-03-23冯永忠

西北农业学报 2017年1期

关键词：穗长谷子农艺

张霞，冯永忠

(1.西北农林科技大学农学院，陕西杨凌 712100； 2.神木县农业技术推广中心，陕西神木 719300)

神木县不同谷子品种主要农艺性状及产量分析

张霞1,2，冯永忠1

(1.西北农林科技大学农学院，陕西杨凌 712100； 2.神木县农业技术推广中心，陕西神木 719300)

为了明确谷子主要农艺性状及产量构成因素的相关关系和变异程度，并为筛选神木县中南部旱作农业生产区适宜栽种的谷子品种提供理论依据。选用10个榆林市地区常规栽培的谷子品种为试验材料，采用方差分析、相关性分析以及主成分分析等方法对其生育期、株高、节数、穗型等农艺性状及穗粒质量、千粒质量等产量构成因素进行分析。结果表明：不同性状间变异系数的变幅为3.25%～76.16%。产量与穗粗、穗长、单穗质量、千粒质量间存在显著正相关，而与白发病间存在显著负相关。主成分分析结果表明，3个主成分对变异的累计贡献率达78.077%。此外，比较不同谷子品种在产量及生长状况的综合表现可知，‘黄软谷’的生育期154 d、穗长23.90 cm、穗粗26.55 mm、单穗质量39.02 g、穗粒质量17.31 g、千粒质量3.29 g、产量4 168.50 kg/hm2，谷子白发病发病率仅3.32%，建议在神木县地区大面积推广。

谷子；农艺性状；产量构成因素；产量

谷子，学名粟(Setariaitalica) 起源于中国，为1 a生禾本科狗尾草属草本植物，是世界上栽培历史最悠久的作物之一，具有耐旱、耐瘠薄、抗逆性强，适应性广等特点，在旱作农业生产中占有重要地位[1]。近年来，随着人们生活水平的不断提高，谷子以其独特的风味和丰富的营养价值受到越来越多的消费者喜爱，谷子富含维生素A、B1和B2，粗蛋白含量高，且小米中的人体必需氨基酸含量较为合理，碳水化合物含量低于大米、面粉和玉米，而矿物质含量均远远超过大米、面粉和玉米，具有补血、健脑、壮体、提高免疫力之功效[2]，是人们日常生活中必不可少的具有保健作用的食品[3]。目前，谷子在中国的种植面积约为140万hm2，年产量约为 450万t[4]，此外，中国谷子种质资源十分丰富, 截止2008年，国家种质资源库已保存种质超过27 000份，居世界首位[5]。近年来，研究者针对谷子的农艺性状开展大量相关研究，利用不同的分析方法分析不同谷子品种的株高、茎粗、穗长、穗粗、穗粒数等农艺性状与产量的关系[6-8]，从而实现谷子的增产增效，改良和优化谷子品种的选育。陕西属于中国黄河中上游黄土高原春夏谷区[9]，神木县地处毛乌素沙漠与黄土高原过渡地带，属中南部黄土丘陵沟壑区，是陕西谷子种植的主要区域之一。该地区地势平缓，土壤有机质含量丰富，昼夜温差较大，为谷子的种植与推广提供良好基础和适宜条件。然而，由于当地农民谷子收获后自留种现象的普遍存在，导致品种退化严重、优质种子资源匮乏、品种混杂，严重阻碍神木县中南部干旱地区谷子种植的进一步推广、农民增收和农业增效。本研究通过分析和比较不同谷子品种的农艺性状和产量性状，筛选适宜的谷子品种，为神木地区谷子的遗传改良和推广利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地情况

试验地位于神木县解家堡赵家沟村旱作农业技术试验研究基地(38°45′19″N，110°31′11″E)，该地区属丘陵旱地，年平均气温 8.9 ℃，年降雨量 440.8 mm，无霜期144 d，年平均日照2 876 h，≥10 ℃积温为3 392 ℃·d，试验地土壤类型为黄绵土，其中碱解氮质量分数41 mg/kg，速效磷质量分数6.5 mg/kg，速效钾质量分数48 mg/kg，有机质质量分数7.5 g/kg，土壤pH 8.0。

1.2 试验设计

选择10种谷子品种作为研究对象进行品种比较试验，试验周期为2015年，供试材料均由榆林市农业科学研究院提供，依次为：‘黄软谷’‘晋谷36’‘神木红酒谷’‘汾选3号’‘08-2-7’‘晋谷40’‘晋谷45’‘晋谷29’‘长生07’‘黄旗皇’，其中以‘汾选3号’(CK1)及‘晋谷29’(CK2)作为对照。采用随机区组排列，设10个处理，重复3次，小区面积20 m2(2 m×10 m)，共30个小区，行距33.3 cm，株距12.5 cm，种植密度1.6万株/667m2。试验地四周边设置保护行，行宽1 m，试验布局见图1。供试材料均于2015-04-30播种，施用有机肥(12 000 kg/hm2)+磷酸二铵(225 kg/hm2)作为基肥，整个生育期内不进行人工灌溉。

图1 田间布局Fig.1 Field layout

1.3 试验方法

在整个试验周期内依次记录不同品种的生育期、基本苗、白发病情况等性状，作物收获时，每小区选取10株进行室内考种，分别调查包括熟相、株高、穗长、穗型、节数、穗粗、穗质量、穗粒质量、千粒质量、穗的松紧度和产量 11个农艺性状。

1.4 数据处理

采用Microsoft Office Excel 2007和SPSS 20.0 软件对相关数据进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同谷子品种的产量差异

由图2可知，不同谷子品种的产量均处于1 200～4 200 kg/hm2，且彼此间存在差异。‘黄软谷’产量最高，达4 168.50 kg/hm2；而‘晋谷29’产量最低，仅为1 207.80 kg/hm2。比较不同品种的产量与‘汾选3号’的差异，可以看出，除‘晋谷40’和‘晋谷29’之外，其余品种均表现为增产，其中‘黄软谷’的增产幅度最大，达109.99%。所有品种的产量与CK2相比，均表现为增产，而‘黄软谷’的增产效果同样最为明显。

经LSD法的多重比较分析结果可知，‘黄软谷’与除‘08-2-7’之外的其他8个品种均存在极显著差异；‘08-2-7’与‘晋谷29’‘晋谷40’‘汾选3号’均存在极显著差异，而与‘长生07’、‘晋谷45’存在显著差异；‘晋谷36’与‘晋谷29’‘晋谷40’‘汾选3号’的差异均极显著；‘黄旗皇’与‘晋谷29’‘晋谷40’存在极显著差异，而与‘汾选3号’存在显著差异；‘神木红酒谷’‘晋谷45’‘长生07’分别与‘晋谷29’‘晋谷40’均存在极显著差异。

大写字母表示0.01水平差异显著，小写字母表示在0.05水平差异显著。

Uppercase letters mean significant differences at 0.01 level, lowercase letters mean significant differences at 0.05 level.

图2 不同谷子品种的产量
Fig.2 Yield of different millet varieties

2.2 不同品种谷子农艺性状及产量相关因素测定

由表1所示，不同品种谷子的生育期均处于152～167 d，其中‘神木红酒谷’和‘汾选3号’生育期较短，依次为152、153 d，而‘长生07’的生育期最长。不同品种的株高为112.8～158.6 cm，节数为9.0～14.8节。不同品种的基本苗差异明显，‘黄软谷’基本苗最多，为356 m-2，明显高于‘CK1’和‘CK2’，而‘长生07’基本苗数量最少，为172 m-2。此外，‘长生07’熟相较差，而‘神木红酒谷’和‘汾选3号’的熟相较好。

由表2可知，不同品种谷子间的千粒质量差异不大，但白发病发病比例差异明显，最低的‘神木红酒谷’白发病比例仅为1.91%，而白发病最为严重的CK2，发病比例达60.44%。不同品种的穗长集中在20.70～27.50 cm；穗粗处于20.13～27.73 mm；而单穗质量分布于22.00～42.36 g。

分析不同谷子品种间农艺性状及产量构成因素的相关系数可知，不同谷子品种间性状存在丰富的变异。不同性状变异系数的变幅为3.25%～76.16%，依次为生育期<千粒质量<穗粗<熟相<穗长<株高<节数<单穗质量<基本苗<穗粒质量<白发病。可以看出，生育期、千粒质量、穗粗、熟相、穗长、株高等性状的变异系数较小，采用良种选配和改善栽培措施等途径加以改进的难度较大，而白发病、穗粒质量的变异系数较大，通过良种选配和改善栽培措施等方法能够使其得到较大程度的提高。

表1 不同谷子品种农艺性状调查Table 1 Investigation of agronomic characters of different mullet varieties

表2 不同谷子品种产量相关因素调查Table 2 Investigation of yield related factor of different mullet varieties

2.3 不同品种谷子主要性状的相关性分析

根据表3所示，不同性状间的相关系数差异明显，其中产量与穗粗、穗长、单穗质量、千粒质量间存在显著正相关，与白发病间存在显著负相关；说明穗粗、穗长、单穗质量、千粒质量的增加，谷子产量有增加的趋势，而白发病比例增大，有导致谷子产量降低的趋势。生育期、株高均与产量之间呈负相关关系，但相关性不显著。此外，穗长与穗粒质量间、穗粗与单穗质量间、千粒质量与穗粒质量、株高与生育期间均存在显著正相关，而穗粗与生育期存在显著负相关。

表3 不同谷子品种主要性状的相关系数Table 3 Correlation coefficient of main characters of different millet varieties

注：*表示显著相关(P<0.05)。

Note: * means significant correlation(P<0.05).

2.4 不同品种谷子主要性状的主成分分析

各个性状的主成分分析结果如表4显示：在所有的主成分构成中，信息主要集中在前3 个主成分，其累计贡献率达到78.077%。主成分1的贡献率最大，达到38.504%，其次为主成分2和3，其贡献率分别为22.716%和16.587%。

表4 主成分的特征值及累计贡献率Table 4 Eigenvalue and accumulative contribution rate of principal components

如表5所示，第1主成分的特征向量中，载荷正值的性状包括穗粒质量、穗长、单穗质量、千粒质量和穗粗，说明这些性状与产量间存在正相关关系，白发病的载荷较高且为负值，说明白发病与产量间存在负相关关系，其中决定第1主成分大小的主要是穗粒质量、穗长、单穗质量、千粒质量，说明这4种性状对于产量的影响较大。

第2主成分的特征向量中，载荷较高且为负值的性状为生育期，特征向量值为-0.512 4，说明生育期越短，产量越高。第3主成分的特征向量中，载荷较高且为正值的性状为基本苗，载荷较高且为负值的性状为株高，特征向量值依次为0.495 8和-0.294 5，这说明谷子的株高越短，基本苗越多，产量越高。

表5 主要农艺性状的主成分矩阵Table 5 Principal components matrix of main agronomic characters

3 结论与讨论

不同谷子品种在生理特性、农艺性状上具有明显的差异，分析不同谷子品种的生理特性和农艺性状差异，结合良种繁育与适宜的栽培管理措施，能够充分发挥谷子品种的增产潜力，此外，对于优良性状的选择，也提高获得优良谷子品种的几率。前人对于谷子主要农业性状进行了大量的研究，方法主要包括方差分析[10]、聚类分析[11]、主成分分析[12]、灰度分析[13]以及通径分析[14]。本研究采用方差分析、相关性分析及主成分分析对不同品种谷子的主要性状进行分析，结果表明：不同性状中生育期、千粒质量、穗粗、熟相、穗长、株高等性状的变异系数较小，而白发病、穗粒质量的变异系数较大，这与李晓宇等[15]的研究结果相似，相关性分析的结果表明产量与穗粗、穗长、单穗质量、千粒质量间存在显著正相关，而与白发病间存在显著负相关，这一结果与刘斌等[16]的研究结果相似。主成分分析结果表明：在所有的主成分构成中，信息主要集中在前3个主成分，其对变异的累计贡献率达到78.077%，在第1主成分中，穗粒质量、穗长、单穗质量、千粒质量对于产量的影响较大，而在第2和第3主成分中，生育期、株高、基本苗对于产量的影响较大。综合3个主成分的结果可以看出，在筛选谷子的过程中，应倾向于穗粒质量和千粒质量高、穗长较长、株高适中、生育期适宜的品种，同时也要着重评估其白发病情况。

综合比较不同品种谷子的农艺性状与产量，可以看出，‘黄软谷’、‘晋谷36’和‘08-2-7’产量较高且抗病性较强。其中‘黄软谷’生育期154 d、穗长23.90 cm、穗粗26.55 mm、单穗质量39.02 g、穗粒质量17.31 g、千粒质量3.29 g，在10个品种中产量最高，谷子白发病发病率仅3.32%，建议该品种在神木县地区大面积推广。

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(责任编辑：成敏 Responsible editor:CHENG Min)

Analysis of Main Agronomic Characters and Yield of Different Millet Varieties in Shenmu County

ZHANG Xia1，2and FENG Yongzhong1

(1.College of Agronomy，Northwest A&F University，Yangling Shaanxi 712100,China; 2.Shenmu Extension Center for Agricultural Technology,Shenmu Shaanxi 719300,China)

To clarify main agronomic characters of millet and correlation and variation of yield component factors，so as to provide theoretical basis for screening appropriate millet varieties for dry-land farming region in central and southern of Shenmu county, we took 10 common millet varieties in Yulin area as materials, the agronomic characters and the yield components factors were analyzed by variance, correlation and principal components.The results showed that：the range ability of variation coefficient among different characters was between 3.25%-76.16%;there was a significant positive correlation between yield and ear width, ear length, mass per ear, thousand kernel mass(P<0.05),but there was a significant negative correlation between yield and poliosis;based on the results of principal components analysis, cumulative contribution of three principal components to variation was up to 78.077%;based on the comparing of overall performance in yield and growth status of different millet variations, the soft yellow valley had the best performance,which its growth period was 154 d,spike length 23.90 cm, spike width 26.55 mm, mass per spike 39.02 g,grain mass per spike 17.31 g,thousand grain mass 3.29 g,yield 4 168.50 kg/hm2.So we suggest to popularize it in large area in Shenmu county.

Millet； Agronomic characters；Yield components；Yield

ZHANG Xia, female, master student.Research area: dry farming.E-mail：544353748@qq.com

FENG Yongzhong, male, professor.Research area:agricultural regional development and circular agriculture.E-mail：fengyz@nwsuaf.edu.cn

2016-08-05

2016-09-13

陕西省科技统筹创新工程项目(2015KTCL02-07)。

张霞，女，硕士研究生，研究方向为旱作农业。E-mail：544353748@qq.com

冯永忠，男，教授，主要从事农业区域发展与循环农业研究。E-mail：fengyz@nwsuaf.edu.cn

日期：2016-12-20

S338

1004-1389(2017)01-0032-06

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20161220.1640.008.html