30个燕麦品种(品系)在甘肃天祝地区的适应性评价

耿小丽, 韩天虎, 张少平, 李德明, 刘 乾, 武慧娟

(甘肃草原技术推广总站， 甘肃 兰州 730010)

燕麦(AvenasativeL.)是禾本科燕麦属一年生粮饲兼用作物，它是世界上种植最广泛的作物之一，在全世界的播种面积仅次于小麦(Triticumaestivum)、玉米(Oryzasativa)、水稻(Oryzasativa)等，居第6位。燕麦不仅营养丰富，而且具有抗旱、抗寒、耐贫瘠、耐盐碱等特点，是高寒地区冬春补饲和建立人工草地的首选草种[1-2]。天祝县位于甘肃省中部，河西走廊和祁连山东端，属青藏高原区，气候寒冷，牧草生长受到制约，燕麦是该地区种植最广泛的粮饲兼用作物。然而，长期以来当地燕麦生产中普遍存在的品种退化、混杂、产量低、易倒伏等问题已经严重阻碍了燕麦产业的进一步发展，要实现燕麦的高产稳产，就必须筛选适宜该地区的优良品种。近年来，燕麦在全国各地被广泛种植，在燕麦形态学、农艺学、细胞学和分子生物学等方面也有大量的研究报道，但由于研究地点、方法不同，结论也不尽相同，能够借鉴于本地的的更是寥寥无几[3-9]。因此，本试验在以往的研究基础上[9-16]，通过对30份燕麦品种物候期、干草产量以及10个主要农艺性状的测定分析，筛选适宜天祝高寒地区种植的燕麦品种，以丰富我省高寒地区的燕麦种质资源，同时也为建立大面积、规模化的优质燕麦草生产基地提供可靠依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料和试验地

试验选取的燕麦种质品种名称和来源详见表1。试验在甘肃省天祝县草品种区域试验站进行，坐标为37°13′N，102°23′ E，海拔 2 956 m。该区气候属大陆性冷温半干旱气候，年均温—1℃，最冷月(1月)平均气温-18.3℃，最热月(7月)12.5℃，≥0℃ 年积温1 380℃左右，年日照时数2 663.3 h，年降水量423 mm，无绝对无霜期。土壤为栗钙土，土层厚度0.7～1.1 m，pH值7.81。

表1 燕麦品种及来源Table 1 Names and sources of oat cultivars germplasm resource

1.2 试验设计

试验采用随机区组设计，于2018年5月26日播种，人工开沟条播，行距30 cm，小区面积15 m2(5 m×3 m)，3次重复，播种量180 kg·hm-2，试验地全年无灌溉，小区按照常规大田管理水平管理。

1.3 性状调查统计

物候期观测：观察并记录各品种的出苗期、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期、乳熟期和完熟期。记录标准为目测50%的植株进入某生育期为准，20%的植株进入此生育期为初期，80%为晚期。

燕麦数量性状测定：包括叶片数、轮层数、叶长、叶宽、穗长、株高、茎粗、根长、分蘖数、有效分蘖数的测定。数量性状的测定记载方法采用规范的标准方法[12]，乳熟期，每个小区随机抽取10株在室内进行考种。

干草产量测定：在乳熟期进行测产，刈割留茬高度为3cm～4 cm，按实际面积计算鲜草产量，刈割后取约1 kg的样品，剪成3cm～4cm长的小段，然后放入60℃～80℃的烘箱内烘至恒重，计算鲜干比，干草产量=鲜草产量×鲜干比。

1.4 分析方法

使用Excel 2007 整理数据并制图；用SPSS17.0软件进行差异显著性分析、通经分析、主成分分析及综合评价。

2 结果与分析

2.1 不同燕麦品种在天祝地区物候期的表现

由于天祝地区海拔高、寒冷潮湿，燕麦品种在该地区的生长期仅为100 d左右，参试的30个品种有7个可以达到完熟，大多数品种只能到达到乳熟期，爱沃、牧王还达不到乳熟期。各品种在播种后10 d左右出苗，分蘖期相差不大，拔节期HY02最早(7月2日拔节)，青燕1号次之(7月5日拔节)，XY01，XY03、青海444、青引1号、青引2号、青引3号、青海甜燕麦7月10日前后拔节，其它品种在7月18日左右拔节。XY02在8月27日达到完熟期，青燕1号在9月2日达到完熟期，XY01，XY03、青海444、青引1号、青引2号、青引3号、青海甜燕麦在9月8日达到完熟期，其它品种可达到乳熟期，牧王、爱沃只能达到抽穗期，9月13日以后燕麦停止生长。

表2 不同燕麦品种(系)的物候期Table 2 The phonological phases of different oat varieties/Month-Day

2.2 不同燕麦品种在天祝干草产量的表现

在燕麦乳熟期对参试品种进行草产量测定，结果如图1所示：参试品种间差异显著(P<0.05)，干草产量最高的为燕王(192.87 kg·(100m)-2)，XY03、定引1号、魁北克、牧王次之，干草产量都超过(180 kg·(100m)-2)，它们之间差异不显著。干草产量最低的为青燕1号(83.89 kg·(100m)-2)。

图1 燕麦干草产量柱状图Fig.1 Oat grass yield histogram注:不同小写字母表示在0.05水平下差异显著Note：Different lowercase letters show significant difference at the 0.05 level in the same column

2.3 燕麦表型性状表现

在乳熟期对各品种植株的叶片数、轮层数、叶长、叶宽、穗长、株高、茎粗、根长、分蘖数、有效分蘖数等重要农艺性状测定，结果如表3所示：参试品种各性状之间差异都显著(P<0.05)，定燕2号表型性状表现突出，其株高(161.54 cm)、轮层数(5.07个)、叶片数(6.07个)、叶长(6.07cm)、穗长(29.99 cm)、根长(12.77 cm)在参试品种中最高。叶宽(22.95 mm)、单株分蘖数(4.8个)、茎粗(7.25 mm)三个性状爱沃表现最突出。

表3 不同品种燕麦的考种特性Table 3 The characters of different oat cultivars

续表3

注：不同小写字母表示在0.05水平下差异显著；不同大写字母表示在0.01水平下差异极显著

Note：Different lowercase letters show significant difference at the 0.05 level in the same column；different capital letters show significant difference at the 0.01 level in the same column

2.4 燕麦表型性状与干草产量的通经分析

利用通径分析能确定回归分析中存在的共线性关系，分析各性状对干草产量的直接和间接效应，明确各产量构成因子的相对重要性。通过通径分析(表4)，表明天祝地区10个性状对干草产量的直接作用依次为节间数﹥叶宽﹥株高﹥叶长﹥分蘖数﹥根长﹥有效分蘖数﹥叶片数﹥主穗长﹥茎粗，燕麦节间数、叶宽、株高三个性状是直接影响燕麦草产量最主要因素。

表明天祝地区选择产草量高的燕麦品种应选择节间数多、株高比较高、叶较宽，同时主穗长短、茎粗适中的燕麦品种。

表4 燕麦数量性状与燕麦干草产量的通径分析Table 4 Path analysis of quantitative characters of oat germplasm resource

注：x1株高、x2轮层数，x3叶片数，x4叶长，x 5叶宽，x6穗长，x7茎粗，x8根长，x9分蘖数，x10有效分蘖数、Y干草产量；剩余通径系数=0.857176

Notes：x1 Plant height,x2 Panicle number,x3 Blades number,x4 Blade length,x5 Blade width,x6 Ear length,x7 Stem thick,x8 Root length,x9 Tiller number,x10 Effective tillers number,Y grass yield；Remaining path coefficient = 0.857176

2.5 燕麦适应性主成分综合评价

对个品种11个数量性状的主成分分析结果显示(表5)：前4个主成分对总变异的贡献率累计达到81.33%，第一主成分对总变异的贡献率为47.08%，对第一主成分影响较大的性状有轮层数、叶片数、株高，说明第一主成分主要反映的是轮层数特性；第二主成分对总变异的贡献率为19.32%，对第二主成分作用较大的性状为叶长、叶宽、茎粗、分蘖数；第三主成分对总变异的贡献率为7.88%，对其影响较大的性状是主穗长，说明第三主成分主要反映穗长特性；第四主成分对总变异的贡献率为7.04%，对其作用较大的性状是根长，说明第四主成分主要反映根长特性。

表5 燕麦不同性状的主成分分析Table 5 Principal component analysis of the deferent traits of oats

通过对参试燕麦品种进行主成分分析，利用SPSS17.0软件计算4个主成分的表达式，即各主成分与 11个农艺指标标准化数据的线性组合，4个主成分的表达式为：

F1=0.3469X1+0.4082X2+0.4082X3-0.2033X4+0.2100X5+0.2737X6+0.2898X7+0.2535X8-0.1905X9-0.3704X10+0.2536X11；

F2=0.0207X1-0.1579X2-0.1579X3+0.4709X4+0.4593X5+0.1889X6+0.4112X7-0.107X8+0.4315X9+0.1476X10-0.3047X11；

F3=0.4131X1-0.0144X2+0.0144X3-0.0229X4-0.3591X5+0.4547X6-0.3216X7+0.3168X8+0.2209X9+0.0567X10-0.4867X11；

F4=-0.1721X1-0.0937X2-0.0937X3+0.0807X4+0.167X5-0.2474X6-0.1128X7+0.7696X8-0.3771X9+0.2424X10-0.2264X11。

Xi为各性状标准化后的数据，以每个主成分对应的特征值占所提取主成分总的特征值之和的比例作为权重，计算得到主成分的综合线性模型为：F=λ1F1+λ2F2+λ3F3+λ4F4(λi为主成分的贡献率)。

计算出30个燕麦品种各主成分得分和综合得分并排名(表6)，结果表明：在30个燕麦品种中，定燕2号的综合得分最高，综合适应性最好，坝莜3号、牧王、挑战者、贝勒等表现也很突出，青燕1号综合得分最低。在各主成分因子得分中，第一主成分轮层数、株高因子上白燕7号得分最高，定莜8号、青引2号，表现最突出；第二主成分定燕2号得分最高，坝莜3号、挑战者、牧王表现突出；第三主成分穗长因子爱沃得分最高，牧王也表现突出；第四主成分根长因子定燕2号得分最高，XY01、定莜9号表现突出。

表6 燕麦不同性状主成分得分及综合得分Table 6 Principal component score and general score of the different characters of tested oat varieties

3 讨论

燕麦生育期的长短是植物自身对外界生态环境的适应性反应，它受多种因素的影响，如本身遗传因素、种植地区、播种期等。甘肃境内种植的燕麦一般为春燕麦，大部分地区燕麦生育期为100～120 d左右，高寒地区部分品种不能完成生育期[17-22，26]。天祝地区属于高海拔地区，气候寒冷潮湿，供试的30个品种中只有7个种子能够成熟，大多数品种只能达到乳熟，所以在天祝选择燕麦品种时，应该多关注品种的生育期。

干草产量是我们在选择品种时最重要的指标，虽然供试30个品种大多数只能达到乳熟期，但可以达到燕麦草的收割要求。在试验中我们发现该地区同品种燕麦干草产量普遍高于甘肃其它气候类型地区[17-22]，最高的燕王干草产量可以达到192.87 kg·(100m)-2，如果追求草产量，中熟型的燕麦品种更适合本地区种植。天祝为典型的高寒气候，6-9月份的气候特点非常有利于燕麦营养物质的积累，9月份以后温度急剧降低，燕麦基本停止生长，这种气候非常适合燕麦饲草的生产，但如果是以籽实为生产目地，应做好前期的品种选择。

作物产量不仅与环境有关[23-26]与植株形态特征也有密切的关系[23-26]，在选择品种时，应掌握该地区适宜燕麦品种基本特征，本研究对参试品种的干草产量和10个农艺性状做了通经分析，结果说明在天祝地区燕麦的节间数、叶宽、株高三个性状是影响燕麦草产量的主要性状。所以在天祝地区选择以产草量为目的的燕麦品种时，尽可能选择植株高大、叶量丰富、叶片宽大、粗茎适中、分蘖少、主穗较短的中熟型品种。

燕麦的适应性是由它的内部的基因和外部的生长环境共同决定的，同一品种在不同地区表现差异很大，不同品种在同一环境的表现差异也很大，各性状的优劣程度不尽相同，评价品种的适应性时不能单一的通过一个性状来评价，主成分综合得分分析可以全面权衡每个性状在某个品种中所处的位置和分量，充分了解每个品种在当地的适应性，较为直观地判断某一品种适应性的强弱，对评价工作中掌握品种综合性状具有重大作用[27-30]。本试验通过主成分综合得分分析，得出 30个燕麦品种中，定燕2号、坝莜3号、牧王、挑战者、贝勒等综合得分较高，干草产量也很突出，是综合适应性较好的品种，青燕1号综合得分最低，不适合在本地种植。在各主成分因子得分中，我们筛选出了各主成分突出的品种，这些材料可以作为育种的的亲本材料。

4 结论

参试的30个燕麦品种(系)只有7个品种可以在天祝完成整个生育期，大多数品种只能达到乳熟；相同条件下，燕王、定引1号、魁北克、牧王、科纳、挑战者、冀张燕4号、坝燕4号、青海甜燕麦、白燕7号、定莜9号、加燕2号、定燕2号的干草产量较高，可作为当地产草需求方面的首选草种，结合所有 4个主成分因子，定燕2号综合得分最高，其在主成分综合评价中综合得分最高，同时干草产量表现也很好，为供试品种中最适宜在天祝地区种植推广的品种。