谷子產(chǎn)量與降雨量及其主要農(nóng)藝性狀的關(guān)系

牛銀亭，陳培育，鞠 樂(lè)，強(qiáng)學(xué)杰，余行簡(jiǎn)，陰志剛

（南陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南南陽(yáng) 473000）

谷子（Setaria italicaBeauv.）是起源于中國(guó)的古老農(nóng)作物，數(shù)千年來(lái)一直作為主栽作物培育了中國(guó)北方文明，被譽(yù)為中華民族的哺育作物。谷子具有抗旱耐瘠薄、適應(yīng)性廣、耐儲(chǔ)存、營(yíng)養(yǎng)豐富、糧食兼用等特點(diǎn)［1］，在干旱和半干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有非常重要的地位；谷子水分利用效率高，具有較低的蒸騰系數(shù)和較高的蒸騰效率［2，3］，是應(yīng)對(duì)未來(lái)水資源日益短缺的戰(zhàn)略貯備作物；谷子豐富且平衡的營(yíng)養(yǎng)為人們食物多樣性和膳食結(jié)構(gòu)改善所必需。加強(qiáng)發(fā)展谷子產(chǎn)業(yè)，對(duì)保證中國(guó)糧食安全，促進(jìn)糧食生產(chǎn)、畜牧業(yè)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大意義。

隨著全球干旱日趨嚴(yán)重，降雨量已成為影響作物產(chǎn)量的重要影響因子。已有研究表明，小麥、玉米、糜子等作物的產(chǎn)量與生育期降雨量有密切關(guān)系［4-6］；也有學(xué)者研究了谷子產(chǎn)量與降雨量的關(guān)系［7，8］。河南省南陽(yáng)市屬于黃淮海夏谷區(qū)的最南端，屬于季風(fēng)型大陸性半濕潤(rùn)氣候［9］，降雨量較其他谷子主產(chǎn)區(qū)多，因此前人研究的結(jié)果只能參考，不適用于南陽(yáng)市的生產(chǎn)。豫谷18 是安陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院2012 年選育并通過(guò)國(guó)家鑒定的谷子新品種，由于適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)［10，11］，是南陽(yáng)市近幾年的主推品種，并作為各類(lèi)谷子試驗(yàn)的對(duì)照品種。本研究通過(guò)總結(jié)近5年豫谷18 在南陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地的田間表現(xiàn)，研究了降雨量與谷子產(chǎn)量的關(guān)系，分析了影響谷子產(chǎn)量的因素，以期為南陽(yáng)市谷子的高產(chǎn)栽培技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)合理利用水資源、提高自然降水利用率具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)地位于南陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地（112°25′5″E，32°54′35″N），屬平原旱地，海拔120 m。該地處于亞熱帶向溫帶的過(guò)渡地帶，屬于季風(fēng)型大陸性半濕潤(rùn)氣候，四季分明。年平均氣溫為14.4~15.7 ℃，7 月平均氣溫為26.9~28.0 ℃，1 月平均氣溫為0.5~2.4 ℃。年降水量為703.6~1 173.4 mm，年日照時(shí)數(shù)為1 897~2 121 h，年無(wú)霜期為220~245 d［12，13］。

1.2 2017—2021 年降雨量和日照時(shí)數(shù)

氣象局在試驗(yàn)基地內(nèi)設(shè)有氣象觀測(cè)站，氣象資料由市氣象局提供。計(jì)算谷子生育期內(nèi)累計(jì)降雨量和日照時(shí)數(shù)，用于分析谷子產(chǎn)量與降雨量和日照時(shí)數(shù)的關(guān)系。2017 年谷子生育期內(nèi)累計(jì)降雨量為248.1 mm，比歷年同期降雨量少125.4 mm，累計(jì)日照時(shí)數(shù)為526.1 h；2018 年降雨量為530.1 mm，比歷年同期降雨量多93.3 mm，日照時(shí)數(shù)為663.3 h；2019 年降雨量為310.4 mm，比歷年同期降雨量少91.4 mm，日照時(shí)數(shù)為475.5 h；2020 年降雨量為618.3 mm，比歷年同期降雨量多218.8 mm，日照時(shí)數(shù)為343.2 h；2021 年降雨量為376.0 mm，比歷年同期降雨量多2.5 mm，日照時(shí)數(shù)為358.3 h（表1）。

表1 豫谷18 的產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

1.3 試驗(yàn)材料與田間管理

所用谷子品種為豫谷18，在2017—2021 年連續(xù)5 年作為河南省谷子聯(lián)合鑒定試驗(yàn)的對(duì)照品種。每年試驗(yàn)設(shè)3個(gè)重復(fù)，隨機(jī)排列，行距0.4 m，行長(zhǎng)8.3 m，6 行區(qū)，小區(qū)面積20 m2。2017 年谷子出苗后噴灌，2019 年谷子播種后噴灌保證谷子出苗，其他年份均是遇墑播種；谷子生育期間沒(méi)有灌溉，遇大雨排水。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用Microsoft Excel 整理數(shù)據(jù)，用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 2017—2021 年豫谷18 的表現(xiàn)

2017年，豫谷18生育期83 d，產(chǎn)量5 628 kg/hm2，株高111.6 cm，穗長(zhǎng)19.3 cm，穗粒質(zhì)量23.80 g/穗，千粒質(zhì)量2.42 g，谷瘟病3 級(jí)，細(xì)菌性褐條病病株率8.7%，抗倒伏1 級(jí)。2018 年，豫谷18 生育期92 d，產(chǎn)量4 430 kg/hm2，株高141.6 cm，穗長(zhǎng)18.3 cm，穗粒質(zhì)量17.07 g/穗，千粒質(zhì)量2.41 g，谷瘟病4 級(jí)。2019年，豫谷18 生育期81 d，產(chǎn)量5 472 kg/hm2，株高145.2 cm，穗長(zhǎng)21.8 cm，穗粒質(zhì)量20.40 g/穗，千粒質(zhì)量2.51 g，谷瘟病2 級(jí)，倒伏較輕。2020 年，豫谷18生育期83 d，產(chǎn)量4 217 kg/hm2，株高116.0 cm，穗長(zhǎng)17.3 cm，穗粒質(zhì)量18.80 g/穗，千粒質(zhì)量2.81 g，谷瘟病3 級(jí)，細(xì)菌性褐條病病株率45%，倒伏較輕。2021年，豫谷18 生育期83 d，產(chǎn)量4 758 kg/hm2，株高137.1 cm，穗長(zhǎng)20.4 cm，穗粒質(zhì)量17.40 g/穗，千粒質(zhì)量2.82 g，谷瘟病2 級(jí)，無(wú)細(xì)菌性褐條病，不倒伏。

2.2 相關(guān)性分析

由表2 可知，影響谷子產(chǎn)量的因子從大到小依次為降雨量、穗粒質(zhì)量、單穗質(zhì)量、穗粗、穗長(zhǎng)、千粒質(zhì)量、生育期、日照時(shí)數(shù)、出谷率、株高和穗數(shù)。產(chǎn)量與降雨量、千粒質(zhì)量、生育期和株高呈負(fù)相關(guān)，其中與降雨量的相關(guān)性達(dá)顯著水平（P＜0.05）；產(chǎn)量與穗粒質(zhì)量、單穗質(zhì)量、穗粗、穗長(zhǎng)、日照時(shí)數(shù)、出谷率和穗數(shù)均呈正相關(guān)，其中與穗粒質(zhì)量和單穗質(zhì)量的相關(guān)性達(dá)顯著水平（P＜0.05）。同時(shí)降雨量與單穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量、穗長(zhǎng)、穗粗等主要農(nóng)藝性狀呈負(fù)相關(guān)。

表2 豫谷18 產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀及氣象因子的相關(guān)性分析

2.3 主成分分析

由表3 可知，對(duì)產(chǎn)量及其影響因素進(jìn)行主成分分析，在所有的主成分構(gòu)成中，信息主要集中在前3個(gè)主成分，其累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)89.565%。主成分1 貢獻(xiàn)率最大，為45.440%，其次為主成分2 和主成分3，貢獻(xiàn)率分別為28.496%和15.629%。

第1 主成分上產(chǎn)量、穗粒質(zhì)量、單穗質(zhì)量和穗粗的載荷較大，標(biāo)準(zhǔn)化特征主要反映豫谷18 的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性［14-16］，其中產(chǎn)量特征向量最高，為0.972，穗粒質(zhì)量、單穗質(zhì)量和穗粗的特征向量分別為0.943、0.940 和0.916，說(shuō)明穗粒質(zhì)量、單穗質(zhì)量和穗粗與產(chǎn)量呈正相關(guān)，隨著穗粒質(zhì)量、單穗質(zhì)量和穗粗的提高，產(chǎn)量也隨之增加。降雨量和千粒質(zhì)量載荷量較高且為負(fù)值，說(shuō)明降雨量和千粒質(zhì)量較小時(shí)，產(chǎn)量較高。因此，在種植谷子時(shí)應(yīng)選擇地勢(shì)高的地塊，育種工作中不要過(guò)分追求千粒質(zhì)量，而是追求谷子的穗粒質(zhì)量、單穗質(zhì)量和穗粗等農(nóng)藝性狀。

第2 主成分主要反映品種穗數(shù)、出谷率和千粒質(zhì)量等增產(chǎn)性因子信息，其中穗數(shù)、出谷率和千粒質(zhì)量的特征向量值分別為0.880、0.598 和0.590，表明穗數(shù)與出谷率和千粒質(zhì)量呈正相關(guān)。

第3 主成分特征向量中，載荷較高且為正值的有降雨量及穗數(shù)等生長(zhǎng)勢(shì)因子，其特征向量分別為0.350 和0.340，反映降雨量與穗數(shù)呈正相關(guān)。

綜上可知，產(chǎn)量的第1 主成分值最大（0.972），因此與產(chǎn)量相關(guān)的主成分分布在第1 主成分上，而第1主成分上與產(chǎn)量相關(guān)且主成分值較大的是穗粒質(zhì)量、單穗質(zhì)量和穗粗。穗粒質(zhì)量主成分特征向量最大值（0.943）、單穗質(zhì)量主成分特征向量最大值（0.940）和穗粗主成分特征向量最大值（0.916）均在第1 主成分上，由此可知，單穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量和穗粗直接決定了谷子的產(chǎn)量。此外，第1 主成分上降雨量特征向量（-0.906）為負(fù)值且對(duì)產(chǎn)量的影響也較大。

3 小結(jié)

豫谷18 在南陽(yáng)市連續(xù)種植5 年，其穗長(zhǎng)、穗粗、穗粒質(zhì)量、出谷率、千粒質(zhì)量、株高等農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量都有差異，這主要與每年天氣有關(guān)，特別是與降雨量關(guān)系密切。

根據(jù)相關(guān)性分析和主成分分析，影響谷子產(chǎn)量的因子從大到小依次為降雨量、穗粒質(zhì)量、單穗質(zhì)量、穗粗、穗長(zhǎng)、千粒質(zhì)量、生育期、日照時(shí)數(shù)、出谷率、株高和穗數(shù)。產(chǎn)量與降雨量、千粒質(zhì)量、生育期和株高呈負(fù)相關(guān)，其中與降雨量的相關(guān)性達(dá)顯著水平（P＜0.05）；產(chǎn)量與穗粒質(zhì)量、單穗質(zhì)量、穗粗、穗長(zhǎng)、日照時(shí)數(shù)、出谷率和穗數(shù)均呈正相關(guān)，其中與穗粒質(zhì)量和單穗質(zhì)量的相關(guān)性達(dá)顯著水平（P＜0.05），這與前人研究結(jié)果［17-19］相同。同時(shí)降雨量與單穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量、穗長(zhǎng)、穗粗等主要農(nóng)藝性狀呈負(fù)相關(guān)，這與前人研究結(jié)果［20-23］相同。以上結(jié)果表明，單穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量和穗粗直接決定了谷子的產(chǎn)量，降雨量直接影響了谷子的產(chǎn)量。

降雨量對(duì)谷子的產(chǎn)量影響最大，且呈顯著負(fù)相關(guān)，這是因?yàn)榻涤炅慷鄷r(shí)，單穗質(zhì)量和穗粒質(zhì)量顯著變小，且谷瘟病、細(xì)菌性褐條病等病害發(fā)病重，最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低。因此，在種植谷子時(shí)應(yīng)選擇地勢(shì)高、地勢(shì)平坦、不易積水的地塊或丘陵崗坡地。產(chǎn)量與穗數(shù)呈正相關(guān)，但相關(guān)性不大，說(shuō)明穗數(shù)并非越多越好。豫谷18 穗數(shù)應(yīng)控制在52.5 萬(wàn)/hm2左右，因?yàn)槟详?yáng)市的夏谷子幾乎沒(méi)有分蘗，所以種植豫谷18 時(shí)留苗密度控制在52.5 萬(wàn)/hm2左右。產(chǎn)量與單穗質(zhì)量和穗粒質(zhì)量呈顯著正相關(guān)，因此在選育高產(chǎn)品種時(shí)應(yīng)以穗粒質(zhì)量和單穗質(zhì)量作為首選目標(biāo)性狀，同時(shí)兼顧穗長(zhǎng)、穗粗等性狀。