春播晚熟酿造高粱不同生态区高产高效品种筛选与评价

王艳秋 ，张飞 ，张旷野 ，王佳旭 ，朱凯 ，熊文强 ，郭晓雷 ，邹剑秋 *

（1.辽宁省农业科学院高粱研究所，辽宁 沈阳 110161；2.辽宁省农业科学院农作物海南育种中心，海南 乐东 572500；3.辽宁省种业发展中心，辽宁 沈阳 110034）

高粱是酿制优质白酒、食醋不可或缺、无法代替的主要原料，优质高粱原料是酒业提档升级的关键因素［1］。目前，国产高粱80%左右用于酿酒，但生产中酿造高粱专用性不强、品种适宜种植生态区域不够明晰，市场需求和生产存在突出矛盾［2］。此外，近年来随着机械化的生产水平的不断提高，春播晚熟区人们对适宜机械化的品种需求的不断增强，探究现有品种在不同生态区的生育期、株高等性状变化特点，挖掘机械化高粱品种的生态适应性和生产潜力成为当前亟待解决的关键问题。

酿造高粱品质质量标准是酒企评价高粱原料的关键［3］。淀粉含量及组分与酿酒品质密切相关，是评价酿造高粱品质的重要指标［4］。淀粉含量及组分受年份、地点、播期、土壤、肥料、气候、密度等多种因素的影响［5］。高粱籽粒中的单宁为复杂的高分子多元酚类化合物，少量的单宁对发酵过程中有害微生物有一定的抑制作用，是影响高粱出酒率和出酒风味的关键因子［6］。此外，张福耀等［7］研究发现蛋白质、脂肪、赖氨酸等品质性状也与酿酒产量和品质存在密切相关。

在这一背景下，本研究以产量和品质为核心，通过对28 个春播晚熟型品种产量、产量构成因素、生育期、株高等参数的鉴选和分析，对籽粒淀粉、单宁等品质指标进行综合评价，挖掘不同生态区的适宜高产高效品种，解析不同品种的最适生产区域，为高粱产业的高效、可持续发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为当前全国主产区广泛应用的高粱品种，包括辽粘 3 号、辽糯 10 、辽糯 11、辽杂 19 号、辽杂 53、辽杂 37、辽杂 67、辽杂 70、辽杂 71、辽杂74、辽杂 75、辽杂 77、辽杂 78、辽糯 14、晋杂 31、晋中 7742、锦杂 108、锦杂 109、锦杂 112、凤杂 22、凤杂 25、凤杂 48、凤杂 50、金糯粱 4 号、金糯粱 6 号、金糯粱7 号、红茅粱6、辽杂11 号28 个春播晚熟型品种。

1.2 试验设计

试验在全国东北、华北、西北等3 个高粱主要生产区域的6 个试验点进行，分别为朝阳、沈阳、锦州、平凉、榆林和晋中。选择土壤肥力均匀、具有代表性地块作试验地。田间试验采用随机区组设计，3 次重复，小区面积15 m2。试验密度因品种特性而定。播期按当地生产实际确定，田间管理高于当地生产水平。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 农艺性状调查与考种

成熟期，每小区选择连续10 株植株调查株高、茎粗，测量穗长、穗粒重、千粒重。

1.3.2 品质检测

选取沈阳试点（2001 年以来全国高粱品种国家区域试验和联合体试验品质检测均以沈阳地区取样检测为评价标准）对各品种取样，委托农业农村部农产品质量监督检测测试中心（沈阳）进行品质检测，测定项目包括粗淀粉、粗蛋白、粗脂肪、单宁指标、支链淀粉等。

1.3.2 产量

籽粒达到成熟期时收获，去掉两侧边行（两侧各1 行），收中间数行收获后及时晾晒、脱粒、风干、称重，折合14%含水量计算产量，根据收获面积折合产量。

1.4 数据统计与分析

数据采用 DPSv7.50、GraphPad Prism 5 和 Microsoft Excel 2003 软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同生态区高粱各品种产量变化

2.1.1 不同生态区产量比较

由图1 可见，参试的28 个品种在6 个试验点的平均产量表现为：沈阳＞朝阳＞晋中＞锦州＞榆林＞平凉，沈阳平均产量最高，朝阳、晋中和锦州产量差异较小，平凉产量最低，可能与该年份较常年气温偏低有关。由表1 可以看出，区组间差异不显著，表明试验地地力条件均匀，3 次重复间无显著差异，参试高粱品种产量在品种和试点均差异显著。品种×试点间差异显著（P=0.000 1），表明品种在不同环境条件下的表现存在差异，在不同生态区选用适应环境的品种是挖掘品种生产潜力的关键所在。

图1 不同生态参试品种产量表现（kg·hm-2）Fig.1 Yield performance of different ecological participant varieties

表1 不同品种在各生态区的产量方差分析表Table 1 Analysis of variance（ANOVA）table for yield of different varieties in each ecological zone

2.1.2 品种丰产、稳产性及适应区域比较

对6 个试验点28 个品种产量统计分析结果表明（表2），品种的丰产性、稳产性及适应区域差异显著。参试品种在各试点的变幅5 433.0~9 049.5 kg·hm−2，其中凤杂 50、辽粘 3 号和辽糯 11 产量显著高于其它品种，丰产效应分析与该结果基本吻合。在品种稳定性方面，辽糯11 变异度（5.9%）显著高于其它品种，说明该品种在不同生态区具有较好的适应性和稳产性，凤杂50、辽粘3 号、辽糯10、晋杂 31、辽杂 74、辽杂 78、凤杂 22 、辽杂 19 号、辽糯14 等品种也表现出较好的丰产稳定性。各品种适应生态区差异较大，辽糯11 和辽糯10 适应所有6个参试区，产量排名前两位的凤杂50 和辽粘3 号适应 E1、E2、E3、E5、E6 生态区，其它品种适应生态区详见表2（区域适应性从左向右递减）。

表2 不同高粱品种丰产、稳产性及适应区域比较Table 2 Comparison of different sorghum varieties for yield and stability of yield and adaptation to the region

2.2 不同生态区高粱各品种品质分析

2.2.1 参试品种的品质分布直方图

对参试品种籽粒淀粉、单宁、脂肪和蛋白质品质指标进行了频率分布分析（图2）。根据数据分析并结合之前酒厂高粱原料品质需求特征得出，酿造高粱晚熟组淀粉含量≥70%，单宁含量0.8%~2.0%，脂肪含量≤4.6%，蛋白质含量9.0%~12.0%。

图2 春播晚熟组籽粒品质频率分布直方图Fig.2 Histogram of frequency distribution of seed quality in the spring-sown late maturity group

在这一基础上，对参试的28 个品种进行了符合条件品种筛选（表3）。结果表明，参试品种淀粉平均含量为70.78%、单宁平均含量为1.27%、脂肪含量平均值为4.21%、蛋白质平均含量为9.72%、支链淀粉80.98%。其中，符合淀粉、单宁、脂肪和蛋白质条件品种个数所占参试品种比例分别为82.14%、89.29%、64.29%和96.43%。各品质性状变异系数排序为淀粉＜蛋白质＜支链淀粉＜脂肪＜单宁，说明参试品种单宁含量差异较大，是品质评价的关键指标。

表3 春播晚熟高粱籽粒品质标准参数及品种比例Table 3 Standard parameters and variety ratios of late sorghum seed quality for spring sowing

2.2.2 符合品质标准品种分析

在图2、表3 分析的基础上，对符合淀粉含量≥70%、单宁含量0.8%~2.0%、脂肪含量≤4.6%、蛋白质含量9.0%~12.0%品质性状的参试品种进行筛选，从28 个品种中共筛选出18 个品种均符合该4 项指标标准（表4）。其中淀粉含量辽杂74、辽杂19 号和锦杂108 含量相对较高，但与其它品种差异并不显著；单宁含量介于0.84%~1.86%，辽杂37 最高，辽杂74 最低，品种间差异普遍显著；脂肪含量介于3.36%~4.58%，凤杂50 最高，锦杂108 最低；蛋白质含量介于8.28%~11.08%，凤杂22 最高，辽杂37 最低，品种间差异普遍显著。

2.3 不同生态区各品种生育期的变化

不同生态环境对高粱品种的生育期存在较大影响，但总体上参试的28 个品种生育期基本均可在6 个试点成熟。6 个试点生育期差异显著，且朝阳＜锦州＜沈阳＜晋中＜榆林＜平凉，朝阳试点参试品种生育期最短，仅为102.6 d，平凉最长，为157.5 d，生育期统计分析表明2020 年的气候更有利于朝阳、锦州、沈阳和山西地区春播晚熟高粱的成熟。生育期稳定性参数分析发现，生育期变异度品种间也存在差异，在本年度温度偏低的平凉辽糯11、凤杂50、辽粘3 号、金糯粱7 号和辽杂75等品种仍具有较好的自我调节能力，较其它品种生育期延长幅度变化明显较小，增强了稳产性。

2.4 不同生态区品种株高的变化

由图4 和表6 可以看出，参试的28 个品种在不同生态区株高存在显著差异，但品种间差异很大。不同试点间株高变幅为140.4~162.2 cm，晋中＞沈阳＞榆林＞朝阳＞平凉＞锦州，变化趋势与产量并不完全正相关。说明株高在不同生态区可能受温度、水分及光照强度等诸多因素影响。株高变异度沈阳和晋中相对较小，说明该2 个地区株高更为稳定，此趋势与产量基本吻合。从株高角度考虑，参试品种均符合机械化生产要求。

表6 不同高粱品种株高适应性及稳定性统计分析Table 6 Statistical analysis of plant height adaptation and stability of different sorghum varieties

图4 不同生态区品种株高热图Fig.4 Heat maps of plant heights of varieties in different ecological regions

表5 不同高粱品种生育期适应性及稳定性统计分析Table 5 Statistical analysis of fertility adaptation and stability of different sorghum varieties

图3 不同生态区各品种生育期热图Fig.3 Fertility heat map of each species in different ecological zones

2.5 穗部性状与产量的相关性分析

为进一步极解析不同生态区各品种的产量形成特点对穗长及产量构成因素与产量进行了相关性分析（表7）。穗长与产量呈极显著正相关（R=0.83**），产量构成因素方面对产量的影响穗粒重（R=0.86**）＞有效穗数＞千粒重。穗粒重对产量的贡献最大，表明在各试点及品种有效穗数差异不大时，适宜的气候更有利于促进植株生长发育，更有利于穗长和穗粒重的增加，提高产量。

表7 穗部性状与产量的相关性分析Table 7 Correlation analysis of spike traits and yield

3 讨论

构建不同生态区适宜高粱品种是高粱产业高效可持续发展的基础与关键，是种植业结构调整的重要举措［8］。本研究发现不同环境条件下高粱产量差异显著，但总体上凤杂50、辽粘3 号和辽糯11 等品种表现出较好的丰产稳产性，尤其是辽糯11 稳产性极为突出，品种与环境互作下穗长和穗粒重显著增加是促进这些品种产量增加的主要原因。此研究结果与王黎明等［9］的研究基本一致，也与段有厚等［10］的研究结果相吻合。

研究通过对参试的28 各品种的品质分析并结合酒厂高粱原料品质需求初步建立了晚熟组酿造高粱淀粉含量≥70%、单宁含量0.8%~2.0%、脂肪含量≤4.6%、蛋白质含9.0%~12.0%的品种评价标准，该指标范围与李奇［11］、郭旭凯［12］等研究提出的名酒厂高粱需求指标基本吻合，但由于本研究试验地点有限，且年份只有一年，其具体评价标准还有待于进一步完善。

此外，本研究对不同生态区各品种的生育期进行了比较与分析，提出不同品种生育期受环境因子影响较大，但辽糯11、凤杂50、辽粘3 号等具有较好的自我调节能力，也是其具有较高产量的内在原因。此研究结果与张飞［13］、周紫阳［14］等研究结果一致。本研究对不同试点株高也进行了统计分析，认为不同生态区高粱株高差异很大且与产量并不完全呈正相关，可能是因为不同生态区气候差异造成的，也可能与品种的源库运输机制有关。

4 结论

在适宜的春播晚熟区域采用最为适宜的高产、优质品种是实现高粱高效生产的基础与关键［15］。本研究初步筛选适宜不同区域的适宜品种可供生产参考，但高粱生产除品种外还受不同生态区气候特点、耕作制度、栽培管理等多种因素影响。因此，因地制宜的选择品种、良种良法配套才是高粱高效、可持续发展的关键。