双抗除草剂谷子新品种郑谷3号的选育与应用

樊永强，王彦辉，刘劲哲，张晓申，董亚南，韩燕丽

（郑州市农林科学研究所，郑州 450005）

谷子起源于中国，是旱作生态农业绿色发展的主栽作物［1］。谷子抗旱耐瘠、环境友好、营养丰富、医食同源，在化肥农药两减、节水、生态农业发展中发挥着重要作用。近年来，随着旱情的发展、“富贵病”的增加、农产品国际竞争的加剧以及谷子产量水平的大幅度提高，谷子的保健价值、国际竞争力和产量潜力被重新认识。谷子需求增多，种植面积增加，但是在谷子生产过程中，由于谷子种子小、出苗较弱，谷子田中杂草的种类多、数量大，其中一些与谷子近缘的杂草，如谷莠子在苗期与谷苗长相接近，进行间苗除草时很难辨别，对谷子后期的品质和产量影响较大，而现有的谷子品种许多不具备抗除草剂的能力。目前，谷子的除草间苗依然采用人工，费时费工，杂草是制约谷子集约化规模生产的难题。

选育优质、高产、抗逆性强、适宜产业化开发的抗除草剂谷子新品种是目前生产上急需的品种类型［2-5］。郑谷3号（区试代号郑农11-2）是由郑州市农林科学研究所选育出的优质、高产、抗逆性强、适宜谷子产业化开发、既抗拿捕净又抗咪唑乙烟酸的双抗除草剂谷子新品种，该品种2016—2017年参加河南省谷子区域试验，2018年5月通过国家农业农村部审定登记，定名为郑谷3号，登记证号为GPD谷子（2018）410122，在2019年11月全国第十三届优质食用粟评选中被评为二级优质米，目前正在申请国家植物新品种权保护。

本研究依据郑谷3号（郑农11-2）在2014—2015年参加郑州市农林科学研究所品系比较试验，2016—2017年参加河南省谷子品种区域试验，2018—2019年参加郑州市旱地谷子品种比较试验中的表现，分析其特征特性，为该品种能够在生产上更好地推广应用提供参考。

1 郑谷3号的亲本及选育过程

1.1 品种亲本

郑谷3号是以培育抗除草剂、农艺性状优良为育种目标，利用谷子亲本性状互补的原则，以抗拿捕净除草剂的优良品系安10-4172作母本，抗咪唑乙烟酸中间材料（复532×M24）作父本进行有性杂交后，对其后代喷施除草剂（拿捕净和咪唑乙烟酸），通过6个世代的选择选育成的谷子新品种。

母本安10-4172，由河南省农业科学院粮食作物研究所引进，河南省安阳市农业科学院选育，2013年12月通过全国谷子新品种鉴定委员会鉴定，定名为豫谷21号。其特点是抗拿捕净，株型紧凑，茎秆坚韧，抗倒伏，成株率、成穗率高，灌浆结实率好，青枝绿叶成熟，出谷、出米率高，产量高，商品品质、食用品质兼优，抗旱性好，对光温反应不敏感，适应性强，但抗病性稍差，轻感谷瘟病、纹枯病和谷锈病［6］。

父本复532×M24由河南省农业科学院粮食作物研究所引进，河北省农林科学院谷子研究所选育的中间材料，其特点是抗咪唑乙烟酸除草剂、抗病性强。

1.2 选育过程

2011年在河南省郑州市运用温汤杀雄法进行有性杂交，收获杂交穗4穗（表1）。2011年冬在海南省三亚市种植F1，在苗期分别喷施咪唑乙烟酸和拿捕净除草剂，选择出23个真杂交单株。2012年在郑州市种植F2代，苗期再次喷施上述2种除草剂，从抗除草剂植株中选择出叶片上冲、株高中上、秆粗、株型紧凑、小码数多、谷穗长、千粒重高、绿叶成熟的单株42株，确定为上等组合。2012年冬海南省种植F3代，苗期仍进行抗除草剂鉴定，再次对上述性状进行重点考察，同时结合田间观察，根据谷子的光温敏感性对生育期偏长的单株进行淘汰，决选出单株35个。2013年在郑州市种植F4代，苗期继续进行抗除草剂鉴定，重点选择谷穗较粗、单穗质量较大、穗粒重高、结实性好等产量性状突出的单株，同时对所选单株的抗倒性、抗病性进行鉴定，从中选出25个穗重、码匀、结实好且兼具F2代和F3代所选择优良性状的单株。2013年冬在海南省种植F5代，再次选择时仍以产量性状为主，兼顾抗性好的、对群体内多数植株表现优良且成穗率较高的株系进行重点观察和选择，从穗层整齐、成穗率高、结实性好、小米商品性好的株系中选出17个株系。2014年在郑州市种植F6代进行株系决选，经产量、出谷率、出米率、小米品质检测等方面的决选，优先选择成穗率高、对密度不敏感的株系，其中区号为11-2的株系表现突出，综合农艺性状最好，符合育种目标。2014年冬季在海南省参加品系比较试验、2015年夏季在郑州市参加品系比较试验，2016—2017年参加河南省谷子品种区域试验。2018年5月通过国家农业农村部审定登记，定名为郑谷3号。

表1 郑谷3号选育程序

2 郑谷3号的产量表现

2.1 新品系产量比较试验

2014—2015年参加郑州市农林科学研究所谷子新品系比较试验，郑谷3号表现突出、产量高、抗病性好、抗倒性强、穗码紧实、灌浆结实性好，绿秆黄穗成熟，平均产量达6 397.5 kg/hm2，较对照豫谷9号增产9.7%（表2）。

表2 2014—2015年新品系比较试验中郑谷3号的产量表现

2.2 河南省谷子品种区域试验

河南省2016—2017年谷子区域试验均为8个试点，分别为河南省农业科学院（原阳县）、汝州市农业科学研究所、洛阳市农业科学院（伊川县）、安阳市农业科学院、林州市农业科学研究所、洛阳市农业科学院（宜阳县）、濮阳市农业科学院、南阳市农业科学院8个河南省不同的谷子生态区。试验按照河南省谷子品种区域试验统一方法，采用随机区组排列，3次重复，6行区，行长8.33 m，行距0.40 m，小区面积20 m2，留苗密度60.0万株/hm2，收获时去掉边行收中间4行，实收面积13.34 m2记产，进行统计分析。

2.2.1 河南省2016年谷子品种区域试验郑谷3号2016年参加河南省谷子区域试验，与对照品种豫谷9号相比，8个试点7个增产，增产幅度0.55%˜ 10.49%，较CK平均增产3.61%，仅有安阳市农业科学院试点减产2.63%，郑谷3号在9个参试品种中居第4位（表3）。

表3 郑谷3号在2016年河南省谷子品种区域试验中的产量表现

2.2.2 河南省2017年谷子品种区域试验郑谷3号2017年继续参加河南省谷子区域试验，与对照品种豫谷9号相比，8个试点全部增产，增产幅度1.03%˜ 14.99%，较CK平均增产7.82%，在12个参试品种中居第3位（表4）。

表4 郑谷3号在2017年河南省谷子品种区域试验中的产量表现

郑谷3号2016—2017年参加河南省谷子品种区域试验，平均产量达5 780.3 kg/hm2，较对照品种豫谷9号平均增产5.72%，试点增产率93.75%，该品种表现出良好的丰产性和适应性。

2.3 郑州市旱地谷子品种比较试验

郑谷3号在2018—2019年参加了郑州市谷子品种旱地比较试验，试验地点分别在郑州市农林科学研究所须水试验场、荥阳市分水岭村、新密市乱石坡村，在谷子全生育期内不进行人工灌溉，只接受自然降雨。参试品种8个，均为目前在河南省表现高产、优质、抗逆性好的优良谷子品种。郑谷3号在2018年的郑州市旱地品种比较试验中，平均产量达5 229.7 kg/hm2，较对照豫谷9号增产4.10%，居参试品种第3位，3个试点全部增产，增幅1.71%˜8.16%。在2019年郑州市旱地谷子品种比较试验中，郑谷3号平均产量达5 010.8 kg/hm2，较对照豫谷9号增产6.41%，亦居参试品种第3位，3个试点全部增产，增幅5.26%˜7.41%（表5）。该试验结果表明，郑谷3号在旱作条件下仍然能够高产稳产，适宜旱作区域种植。

表5 郑谷3号在2018—2019年郑州市旱地谷子品种比较试验中的产量表现

上述试验表明，郑谷3号不仅在水肥条件下能够实现高产，而且在不能进行灌溉的旱地仍能取得丰收，是一个高产稳产、产量潜力高的谷子品种。

3 郑谷3号的特征特性

3.1 生物学特性

郑谷3号夏播生育期89.9 d，幼苗绿色，株高137.9 cm，在留苗52.5万株/hm2的情况下，平均成穗48.65万穗/hm2，成穗率98.3%；纺锤型穗，码松紧度较紧；穗长20.4 cm，穗粗2.6 cm，单穗重16.08 g，穗粒重13.81 g，千粒重2.76 g，出谷率81.89%，出米率73.41%，黄谷黄米。该品种苗期长势旺，穗层较为整齐，灌浆结实性好，后期不早衰，成熟时青枝绿叶，丰产性状优良。由表6可知，郑谷3号的农艺性状和经济性状明显优于对照豫谷9号，特别是产量因子（成穗率、单穗重、穗粒重）明显优于对照，具有较大的增产潜力。

表6 郑谷3号和豫谷9号（CK）主要农艺性状和经济性状比较

3.2 抗逆性表现

由表7和表8可知，2016、2017年郑谷3号的抗倒性表现稍差，分别为3级和2级，均低于对照豫谷9号的0级；2年的耐涝性均为1级，与对照相同；抗谷瘟病指数分别为1级和0级，高于对照的2级和1级；抗谷锈病与纹枯病2年均为1级，与对照相同；白发病发病率2016年为3%，高于对照的2%，2017年与对照相同，均为0；红叶病发病率2016年为4%，2017年为2%，均高于对照的2%和1%；线虫病发病率低于对照，2016年相同，均为0，2017年郑谷3号为0，低于对照的1%；郑谷3号的蛀茎率2年试验结果均与对照相同。

表7 郑谷3号在2016年河南省谷子区域试验中的抗逆性表现

表8 郑谷3号在2017年河南省谷子区域试验中的抗逆性表现

综合2年区试结果，郑谷3号的抗谷瘟病、线虫病高于对照豫谷9号；耐涝性、抗谷锈病、纹枯病与对照相同；抗倒性、抗白发病、红叶病略低于对照。试验结果表明，郑谷3号是一个综合抗逆性较好的谷子品种。

3.3 品质表现

郑谷3号系粳粟米，其米粒鲜黄、均匀、完整，精米率高，蒸煮米粥时间短，耗能少，煮饭香味浓郁，饭粒完整金黄，绵软可口，商品品质和食用品质均优，在2019年11月全国第十三届优质食用粟评选中被评为二级优质米。

表9中郑谷3号测定值系2019年农业农村部谷物品种检测中心分析结果，该品种的蛋白质含量12.1%、粗脂肪含量为4.5%，维生素B1含量6.5 g/kg，参照《优质食用粟品种及其检测方法》［7］，该品种的上述指标均高于国家二级优质粳粟米标准，直链淀粉（脱脂样品）含量16.7%、胶稠度153 mm、糊化温度（碱消指数级别）为3.6级，均达到国家一级优质粳粟米标准，检测结果表明郑谷3号品质优良。

表9 郑谷3号的品质分析结果

3.4 抗除草剂表现

在郑谷3号和豫谷9号谷田杂草第二至第四叶期，喷施5%的咪唑乙烟酸水剂不同浓度条件下，检验咪唑乙烟酸对它们产生的药害和防除杂草效果，由试验结果（表10）可知，当浓度在0˜6 000 mL/hm2时，咪唑乙烟酸对郑谷3号的药害率为0，即浓度低于6 000 mL/hm2时不产生药害，表明在此浓度条件下咪唑乙烟酸对郑谷3号是安全的；当浓度在7 500˜ 10 500 mL/hm2时，咪唑乙烟酸对郑谷3号的药害率为4.3%˜13.5%，表明浓度高于6 000 mL/hm2时就产生药害，且随着浓度的增加，药害加重。由于豫谷9号为不抗除草剂品种，其只在清水条件下能够正常生长，其他浓度条件下药害率为100%，即全部死亡。除草效果方面，当浓度在1 500˜6 000 mL/hm2时，咪唑乙烟酸对郑谷3号谷田的除草率为88.6%˜ 95.7%；当浓度在7 500˜10 500 mL/hm2时，咪唑乙烟酸对郑谷3号的除草率为95.9%˜96.4%，表明当浓度高于7 500 mL/hm2时，除草率虽然有所增加，但效果不明显。

表10 郑谷3号和豫谷9号喷施咪唑乙烟酸对谷子的药害率及杂草防除效果

在郑谷3号和豫谷9号谷田杂草第二至第四叶期，喷施12.5%拿捕净乳油在不同浓度条件下，检验其对谷子产生的药害和防除杂草效果，由于拿捕净仅能防治禾本科杂草，对阔叶杂草和莎草科杂草几乎无效，该试验的除草率仅对禾本科杂草进行观察统计。由试验结果（表11）可知，当拿捕净施用浓度在1 500˜2 000 mL/hm2时，灭杀禾本科杂草效果较好，当浓度超过2 000 mL/hm2时，拿捕净对郑谷3号谷田的除草率虽然有所增加，但效果亦不明显。当浓度超过2 000 mL/hm2时，则会对郑谷3号产生药害，随着拿捕净的施用浓度增加，对郑谷3号的药害也会加重。对于不抗除草剂的谷子品种豫谷9号，只能在清水条件下正常生长，其他浓度条件下都先后死亡。

表11 郑谷3号和豫谷9号喷施拿捕净对谷子的药害率及禾本科杂草防除效果

4 栽培技术要点

4.1 播前准备及播种

4.1.1 施肥整地小麦收获后及时灭除麦茬及杂草，施腐熟的农家肥15 000˜45 000 kg/hm2或复合肥750 kg/hm2，深耕20 cm以上，耕地后耙耢保墒。

4.1.2 种子处理播种前在晴朗天气时晒种1˜2 d，再用50%的辛硫磷乳油拌种预防线虫病和地下害虫，用量可为种子质量的0.3%左右，然后避光闷种4 h，摊开晾干播种。

4.1.3 播种河南地区在小麦收获后抢时播种，一般在6月15日前完成，最迟不应晚于6月25日，播量为7.50˜11.25 kg/hm2，行距40 cm为宜，足墒播种，力争一播全苗。播种时应踩实压细，根据墒情镇压1˜2遍；播种后3˜4 d进行苗前镇压，破除板结，有利于出苗。

4.2 田间管理

4.2.1 苗期管理出苗后进行查苗补种，对断垄较轻的地块，在间苗前下雨后及时移栽补苗；对缺苗严重的地块，应对种子进行催芽，及时补种，压实压细。间苗定苗：第二至第三叶期进行谷子间苗，留健壮苗。第四至第五叶期进行谷子定苗，留苗密度45.0万˜52.5万株/hm2。

在杂草第二至第四叶期可及时喷施5%咪唑乙烟酸水剂进行防治，药剂用量1 500˜6 000 mL/hm2，对水450˜1 800 kg；若咪唑乙烟酸药剂用量低于1 500 mL/hm2则除草效果较差，若超过6 000 mL/hm2，则会产生不同程度的药害。豫谷3号谷田，建议最佳用量为药剂2 250 mL/hm2，对水700 kg，既经济又安全，除草效果也好。如果使用咪唑乙烟酸对禾本科杂草防治效果不佳时，可在禾本科杂草第二至第三叶期，用12.5%拿捕净乳油1 000˜1 500 mL/hm2，对水400˜600 kg/hm2均匀喷雾，进行第二次化学除草，彻底灭杀杂草。注意2种除草剂都要在无风晴天使用，在垄内和垄间均匀喷施，防止飘散到其他谷田和作物上［8-12］。

若不施用除草剂化学除草，可进行中耕，结合间苗定苗、浅锄、细锄、去除杂草，促进谷苗早发。

4.2.2 中期管理谷子拔节后，应拔除病弱苗杂草，及时中耕清垄。谷苗生长到第10叶期左右，趁雨顺垄追施尿素120˜150 kg/hm2，随后进行深中耕培土，锄深15 cm以上，培土高度10 cm左右，增加谷子发育后期抗倒伏能力［13］。

4.2.3 后期管理在扬花期和灌浆期，可用磷酸二氢钾500倍稀释液均匀喷施叶面，以防早衰，增加粒重。

4.3 病虫害防治

注意钻心虫的防治，当发现谷田有枯心苗时，可用15%阿维·毒死蜱和1%甲维盐1 000˜1 500倍复配液，进行喷雾防治。

4.4 收获与贮藏

当郑谷3号腊熟末期或完熟初期，子粒变硬时，应适时收获。脱粒后及时清选，单独晾晒，当含水量≤12.5%时，选择通风防潮、密闭的仓库保存，防止霉变、虫蛀及污染。

5 小结

自郑谷3号通过登记以来，在河南省的郑州、安阳、洛阳、南阳等地示范推广，因其优质高产且能够化学除草等特性，深受谷农们的喜爱，累计推广面积5.3万hm2以上。该品种的应用提升了谷子的品质，提高了谷子的产量，增加了农民的收入，促进了当地谷子产业的发展。多年试验表明，郑谷3号具有抗咪唑乙烟酸和拿捕净双抗除草剂的特性，同时具备优质、高产稳产、抗旱、多抗、广适、增产潜力大等优势，是一个综合性状优良的夏谷新品种，适宜在河南省夏谷区种植，具有良好的推广应用前景。

6 讨论

据相关的研究和报道，谷子的性状遗传具有一定的科学规律，遗传力较高的性状有穗码数、穗长、株高等，穗粗、单穗质量、穗粒重、结实性等性状的遗传力中等；出谷率、生物产量等性状的遗传力较低；千粒重遗传力高而遗传变异系数小，虽然有较高的可靠性，但可选择的余地小［14-18］。郑谷3号在选育过程中，遵循谷子性状的遗传规律，按照其遗传力的强弱分步骤进行选择，逐步聚合优良性状。在该品种的早代（1˜3代）筛选抗除草剂、穗型紧凑、叶片上冲、株高中等偏上、小码数多、谷穗长、千粒重高等遗传力较高的性状；中时代（4˜5代）筛选营养品质、抗倒性、耐瘠性等遗传力中等的性状，并通过株高、穗长、结实性、成穗率间接筛选丰产性；高世代（6代以上）筛选食味品质、丰产性、适应性等遗传力较弱的性状，同时采用人工接种鉴定抗病性，水肥地与旱薄地同步鉴定丰产性和耐旱耐瘠性等方法，加大选择力度。在品系出圃前优选成穗率高、对密度不敏感的株系，这样的品种自身调节能力强，利于稳产。在后代株系的选择中结合了南繁加代，淘汰光温敏感后代以增加该品种的稳产性和地域适应性。在郑谷3号的育种过程中，紧紧围绕谷子性状的遗传规律，有针对性地连续进行定向选择，提早后代稳定，加快了品种的选育进程，为谷子育种工作提供借鉴。

近年来，随着科学技术的发展，谷子育种技术有了长足的进步，各种类型的抗除草剂新品种也不断推出，但在生产上大面积应用的不多。具体情况是抗烟嘧磺隆类的谷子品种对该除草剂的抗性较弱，喷施烟嘧磺隆后谷子叶片中的叶绿素含量减少，光合作用率降低，造成谷子减产［19］；抗氟乐灵类型的谷子品种抗性较低，施药后容易产生药害；抗烯禾啶（拿捕净）类的谷子品种，施药只能杀死禾本科单子叶杂草，对双子叶阔叶杂草和莎草科杂草几乎无效，杂草防效差［20，21］。咪唑乙烟酸是广泛应用于大豆田的除草剂，科研人员创制了抗咪唑乙烟酸的种质资源，笔者加以利用，育成了可抗咪唑乙烟酸的谷子新品种。在一定剂量范围内喷施咪唑乙烟酸，不但可以防治谷田中的马唐、牛筋草、稗草、莎草、苋、藜、蓼、苍耳、茼麻、龙葵、曼陀罗等多种禾本科杂草和阔叶杂草，而且对谷田中的顽固性杂草谷莠和狗尾草具有较好的灭杀效果。能够抗咪唑乙烟酸的谷子新品种选育成功，弥补了其他抗除草剂品种耐药性差、杂草防效不佳、产量降低等缺点，且咪唑乙烟酸除草剂货源充足，易于购买，价格低廉，除草成本比抗拿捕净类型能够节约开支50%以上［22］。郑谷3号作为既抗拿捕净又抗咪唑乙烟酸的双抗谷子品种，在生产上能够施用除草剂进行第二次除草，实现了谷子的化学除草，实现了免除人工除草且防除杂草效果良好，该品种的推广和应用，减轻了农民的劳动强度，降低了生产成本，将会实现谷子的规模化生产，促进谷子生产水平的提高，具有广阔的应用前景。