華北夏谷區(qū)近30年來主要谷子育成品種農(nóng)藝和品質(zhì)性狀演變分析

于淑婷++楊延兵++陳二影++秦嶺+李國瑜++管延安

摘要：為給谷子品種選育提供理論依據(jù)，對華北夏谷區(qū)近30年來育成的20個代表性谷子品種的農(nóng)藝和品質(zhì)性狀演變情況進行分析。結(jié)果表明：該時段內(nèi)這些谷子品種的產(chǎn)量呈上升趨勢，平均每年提高29 kg/hm2，穗長、穗重、穗粒重、莖粗呈上升趨勢，穗粗、株高呈下降趨勢，株高降低、莖粗增粗提高了谷子品種的抗倒伏能力。相關(guān)分析表明，各性狀與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)由大到小依次是穗長﹥穗粗﹥單穗粒重﹥單穗重﹥株高﹥莖粗﹥抽穗日數(shù)﹥千粒重，其中抽穗日數(shù)、千粒重對產(chǎn)量影響不大。華北地區(qū)近年來育成品種的營養(yǎng)品質(zhì)改善較小，應(yīng)當(dāng)加以關(guān)注。

關(guān)鍵詞：華北地區(qū)；谷子品種；農(nóng)藝性狀；品質(zhì)性狀；演變

中圖分類號：S515.01文獻標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2017）02-0015-05

谷子又名“粟”，起源于中國，距今已有8 000多年的栽培歷史，是我國種植最早的糧食作物之一[1]。小米營養(yǎng)豐富，含有多種維生素、鐵等人體必需的礦質(zhì)元素，不僅能為人體提供能量物質(zhì)，還可以滿足人體機能的需要。小米還具有一定的藥用價值，能夠清熱、消渴、利尿，對脾胃氣弱、食不消化等癥狀具有良好的療效[2，3]。

谷子在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)史上曾發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，被譽為中華民族的哺育作物[4]。但長期以來因其產(chǎn)量較低、品種改良緩慢，難以形成規(guī)模種植，生產(chǎn)發(fā)展也較為落后[5]。20世紀(jì)60年代，隨著我國第一個通過雜交手段育成的谷子品種新農(nóng)冬2號的推廣，雜交育成品種開始在生產(chǎn)中應(yīng)用，并逐漸在生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位，也使華北夏谷區(qū)谷子品種走出了農(nóng)家品種當(dāng)家的局面，谷子單產(chǎn)大幅度提高 [6]。20世紀(jì)80年代后期始，科研單位開始重視優(yōu)質(zhì)品種選育，并育成多個既優(yōu)質(zhì)又高產(chǎn)的品種[7]，據(jù)不完全統(tǒng)計，30多年來全國育成審（鑒）定谷子品種230多個，夏谷區(qū)審（鑒）定60多個[8]。隨著育種工作的不斷發(fā)展，谷子生產(chǎn)經(jīng)歷了多次品種更替，每次更替都使產(chǎn)量得到提高，其農(nóng)藝和品質(zhì)性狀也發(fā)生了變化。因此，研究谷子品種更替過程中農(nóng)藝和品質(zhì)性狀的演變具有重要意義。本研究擬通過對華北地區(qū)20世紀(jì)80年代以來審定的20個主栽谷子品種的農(nóng)藝和品質(zhì)性狀的演變情況進行分析，為谷子品種合理布局和遺傳改良提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗材料為20世紀(jì)80年代至今華北夏谷區(qū)審（鑒）定大面積推廣的20個主栽品種，其審定年份及育成單位見表1。

1.2試驗設(shè)計

試驗于2015年在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所濟南試驗基地進行。土壤質(zhì)地為壤土，0～20 cm耕層土壤含有機質(zhì)16.9 g/kg、速效氮72.4 mg/kg、速效磷18.8 mg/kg、速效鉀168 mg/kg，pH值為7.8。每公頃基施氮磷鉀（15-15-15）三元素復(fù)合肥375 kg，腐熟有機肥750 kg。試驗地前茬為冬小麥，栽培管理措施同豐產(chǎn)田。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3次。行長5 m，行距0.5 m，4行區(qū)，小區(qū)面積10 m2。6月26日播種，4葉期間苗，5～6葉期按60萬株/hm2密度定苗，9月30日收獲。

表1谷子品種審定年份與選育單位

年份品種選育單位1984魯谷5號山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所1987魯谷6號山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所1988豫谷1號安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所1988冀谷11河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所1989豫谷2號安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所1992豫谷5號安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所1993青豐谷滄州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所1994冀谷14河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所1995魯谷10號山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所1998谷豐1號河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所2002濟谷12山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所2004冀谷19河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所2006冀谷25河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所2008保谷18保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所2009滄谷4號滄州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所2009豫谷15安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所2011衡谷10號河北省衡水旱作農(nóng)業(yè)研究所2012豫谷18安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所2013濟谷16山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所2015濟谷18山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所

1.3產(chǎn)量及農(nóng)藝、品質(zhì)性狀測定

收獲期每小區(qū)取1 m行長的整株進行考種，測定株高、莖粗、穗長、穗粗、穗重、穗粒重等性狀。小區(qū)中其余谷子全部剪穗收獲，脫粒曬干后稱重測產(chǎn)。

每小區(qū)取收獲后種子500 g，用小型碾米機脫殼、碾米，再用近紅外分析儀（瑞典波通公司 DA7200型），根據(jù)Chen等[9]建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線，測定小米蛋白質(zhì)、粗脂肪、總碳水化合物含量。

1.4數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel 2007和SAS軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2結(jié)果與分析

2.1谷子品種農(nóng)藝及產(chǎn)量相關(guān)性狀演變分析

從表2中可以看出，華北地區(qū)近30年來審定谷子品種產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀的變異幅度較大，多數(shù)性狀的變異在7%以上，表明華北地區(qū)谷子育種水平和生產(chǎn)條件有了較大改善，遺傳改良成效顯著。株高變異系數(shù)最高為15.81%，產(chǎn)量的變異系數(shù)只有4.40%，說明在當(dāng)前育種和生產(chǎn)水平下，谷子產(chǎn)量的遺傳改良是一個緩慢過程。經(jīng)濟系數(shù)最為穩(wěn)定，表明不同年代育成品種間的差異很小。

2.1.1不同年代谷子品種株高、莖粗的變化由圖1線性擬合的結(jié)果可以看出，谷子株高的總體變化趨勢是降低的，但降幅不大，隨著品種育成年份的遞進平均每年降低0.0313 cm，衡谷10號株高最高為133.3 cm，豫谷18最低為116.6 cm。谷子莖粗變化不大，起伏范圍在5.23～6.87 mm之間，但總體趨勢是增粗的。株高降低與莖粗增粗有利于增強品種的抗倒伏性，而倒伏不僅嚴(yán)重影響產(chǎn)量和品質(zhì)，對機械化收獲也有嚴(yán)重不利的影響。

2.1.2不同年代谷子品種產(chǎn)量相關(guān)性狀的變化從圖1中可以看出，產(chǎn)量相關(guān)性狀穗長、單穗重、單穗粒重的變化趨勢是上升的，平均每年的增長值分別為0.0678 cm、0.0172 g、0.0245 g，其中單穗粒重的增長趨勢大于單穗重的增長趨勢，表明隨著年代的遞進谷子出谷率呈上升趨勢。穗粗和千粒重的總體變化趨勢是下降的，穗粗下降可能與穗碼的緊實度有關(guān)，提高穗碼緊實度一定程度上可以減輕麻雀啄食危害。千粒重稍有下降，但變化不大，其中魯谷10號千粒重最重，為3.43 g，濟谷18千粒重最輕，為2.48 g。

2.1.3不同年代谷子品種經(jīng)濟系數(shù)、抽穗日數(shù)的變化經(jīng)濟系數(shù)是植物干物質(zhì)產(chǎn)量轉(zhuǎn)化為籽粒產(chǎn)量的量度，農(nóng)作物干物質(zhì)生產(chǎn)是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，但經(jīng)濟系數(shù)也是決定產(chǎn)量高低的重要因素 [10]。從圖1中可以看出，經(jīng)濟系數(shù)呈略微增長的趨勢，

圖1不同年代谷子品種農(nóng)藝和產(chǎn)量相關(guān)性狀的變化趨勢

說明隨著年代的遞進籽粒產(chǎn)量的提高大于植株其它部位干物質(zhì)的提高。抽穗日數(shù)有延緩趨勢，平均每年延緩0.0645 d，說明隨著年代遞進谷子的營養(yǎng)生長期增長。

2.2不同年代谷子品種產(chǎn)量的演變分析

對近30年育成谷子品種的產(chǎn)量進行方差分析看出，品種間的差異達極顯著水平，區(qū)組間的差異不顯著，說明谷子產(chǎn)量差異主要受品種影響，而同一品種不同重復(fù)對產(chǎn)量影響不大。從不同年代谷子品種產(chǎn)量的變化趨勢中可以看出，隨著年代的遞進谷子產(chǎn)量呈增長趨勢，線性擬合結(jié)果表明平均每年增長29 kg/hm2。其中產(chǎn)量最高的豫谷18單產(chǎn)達到7 650.0 kg/hm2，而產(chǎn)量低的豫谷2號單產(chǎn)僅有5 505.0 kg/hm2。

2.4不同年代谷子品種品質(zhì)性狀的演變分析

由表5可以看出，供試品種品質(zhì)性狀的變異幅度較小，變異系數(shù)都小于3%，其中總碳水化合物的變異系數(shù)只有0.61%，說明華北地區(qū)近年來育成谷子品種的營養(yǎng)品質(zhì)性狀改善不大，下一步育種中應(yīng)有針對性地進行營養(yǎng)品質(zhì)性狀的改良。

著年代的遞進，平均每年提高29 kg/hm2，但產(chǎn)量的變異系數(shù)較小，表明產(chǎn)量改良進展較緩慢。相關(guān)性分析結(jié)果表明，各性狀與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)從大到小依次為穗長﹥穗粗﹥單穗粒重﹥單穗重﹥株高﹥莖粗﹥抽穗日數(shù)﹥千粒重，其中穗長、穗粗對產(chǎn)量的影響較大。育種中應(yīng)加強大穗型品種選育，以有效提高產(chǎn)量。

谷子品種的穗長、單穗重、單穗粒重和抽穗日數(shù)隨年代遞進呈逐步上升趨勢，經(jīng)濟系數(shù)變化不大，有略微上升趨勢。穗粗、千粒重呈下降趨勢，穗粗的變化可能與穗碼的緊實度有關(guān)，千粒重變化不大，相關(guān)性分析也表明其對產(chǎn)量影響不大。田伯紅等[12]對谷子品種的農(nóng)藝性狀演變分析表明，隨著年代的遞進植株由高稈變?yōu)橹卸挘腴L、單穗重、單穗粒重、千粒重穩(wěn)步增大。其研究結(jié)果與本試驗結(jié)果基本一致。

倒伏會對產(chǎn)量造成直接損失，抗倒伏性是育種工作者選育谷子新品種的重要指標(biāo)，國內(nèi)外育種工作者在早代選擇和后期品鑒階段都把抗倒伏作為關(guān)鍵性農(nóng)藝性狀之一[13]。本研究表明，隨著育成年份推后，谷子株高逐漸降低，莖粗逐漸增粗，說明谷子的抗倒伏能力提升。綜上所述說明谷子產(chǎn)量的提高是各性狀綜合協(xié)調(diào)的結(jié)果。

谷子品質(zhì)是一個綜合性狀，包括營養(yǎng)品質(zhì)、商品外觀品質(zhì)、加工品質(zhì)與烹煮食味品質(zhì)等，不僅受遺傳因素的影響，同時還受到生態(tài)環(huán)境和栽培管理措施的影響。本研究僅就小米中碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)含量等營養(yǎng)品質(zhì)進行了分析，結(jié)果表明，隨著年代遞進小米中脂肪、碳水化合物含量略微增長，蛋白質(zhì)含量略微下降，但三個指標(biāo)的變異系數(shù)都較小，表明營養(yǎng)品質(zhì)性狀有一定改善，但幅度較小，有必要針對特定需求進行針對性的改良。

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收稿日期：2016-08-26