灌溉條件下燕麥不同品種的產(chǎn)量差異及與農(nóng)藝性狀的關(guān)系

張克厚,陳 鶯,張平珍,魏孔梅,楊繼忠

(白銀市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，甘肅 白銀 730900)

我國(guó)生產(chǎn)中種植的燕麥以大粒裸燕麥(AvenanudaL.)為主，俗稱“莜麥”、“玉麥”等，主要分布在內(nèi)蒙古、河北、山西、甘肅等省區(qū)，年種植面積約100萬(wàn)hm2。燕麥具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、糧草兼用的突出特點(diǎn)。作為特色雜糧作物，燕麥生產(chǎn)對(duì)促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)建設(shè)和畜牧業(yè)的發(fā)展具有重大意義[1]。

甘肅處于我國(guó)西北干旱、半干旱區(qū)，位于黃土高原、內(nèi)蒙古高原和青藏高原的交匯處，其地理位置和山地、高原等復(fù)雜地形條件決定了其具有復(fù)雜多樣的自然生態(tài)類型，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件也呈現(xiàn)出雨養(yǎng)干旱半干旱區(qū)和引黃河水灌溉的灌區(qū)兩種生態(tài)類型。在雨養(yǎng)干旱半干旱地區(qū)，以丘陵、山地為主的高原立體氣候?yàn)檠帑溕a(chǎn)創(chuàng)造了得天獨(dú)厚的自然條件，海拔高、氣溫低、溫差大、日照長(zhǎng)，適宜耐寒、抗旱、耐瘠的燕麥生長(zhǎng)，是燕麥的主要種植區(qū)域。但是由于受自然條件特別是干旱的制約，該區(qū)燕麥生產(chǎn)一直處于廣種薄收、粗放管理的狀態(tài)，難以形成規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，種植效益不高，影響了燕麥生產(chǎn)的發(fā)展[2]。灌溉條件下燕麥具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的顯著優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)會(huì)面臨倒伏、影響燕麥產(chǎn)量潛力等突出問(wèn)題。我國(guó)已有燕麥高水肥條件下的栽培技術(shù)研究，并提出了相應(yīng)的理論和方法[1]，但多數(shù)研究以旱地燕麥為對(duì)象[3]，針對(duì)灌溉條件下燕麥品種的相關(guān)性研究尚且不多。本研究擬通過(guò)對(duì)灌溉條件下燕麥品種主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量相關(guān)性分析，以期揭示在灌溉條件下燕麥各性狀間相互關(guān)系及其對(duì)產(chǎn)量的影響，建立燕麥高產(chǎn)的生產(chǎn)模式，為該生態(tài)類型區(qū)燕麥品種選育和高產(chǎn)栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)2017—2018年度在甘肅省白銀市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)場(chǎng)(靖遠(yuǎn)縣)進(jìn)行。試驗(yàn)場(chǎng)位于甘肅中部、黃河上游，地處黃土高原與騰格里沙漠過(guò)渡地帶，屬溫帶干旱、半干旱大陸性氣候。位于東經(jīng)104°，北緯36°，海拔1 570 m，年平均氣溫8.5 ℃，無(wú)霜期170 d，≥10 ℃的有效活動(dòng)積溫3 100℃，年平均降雨量224 mm，蒸發(fā)量1 600 mm。土壤為沙壤土，土壤有機(jī)質(zhì)18.8 g·kg-1，堿解氮65 mg·kg-1，速效磷44.21 mg·kg-1，速效鉀78 mg·kg-1。屬于引黃灌區(qū)，自然生態(tài)條件及土壤、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件在甘肅省中部引黃灌區(qū)有較好的代表性。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料是從美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究中心(ARS)愛(ài)達(dá)荷(Idaho)國(guó)家小粒作物種質(zhì)資源研究中心引進(jìn)，并經(jīng)白銀市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所多年試驗(yàn)從中篩選出的12個(gè)矮稈、早熟、綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)良的品種，分別是：MF9521-281、MF9521-214 、MF9621-280、 MF9521-79、MF9714-36、MF9424-64、 MF8891-2021、MF9224-310、MF9715-28、MF9018-117、MF9424-13、MF9224-359。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)田土壤肥力中等，前茬為小麥。基肥為磷酸二銨(含N18%、P2O546%)和復(fù)合肥(含N15%、P2O515%、K2O 15%)，施用量均為300 kg·hm-2。苗期結(jié)合澆水追施尿素(含N46%)150 kg·hm-2。試驗(yàn)于2017—2018年度進(jìn)行，上年11月澆冬水1次、生育期澆水2次(每次澆水量約2 250 m3·hm-2)，田間防蟲(chóng)不防病，常規(guī)管理同當(dāng)?shù)卮筇镆话闼?。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，小區(qū)面積16 m2(1.6 m×10 m)，行距0.2 m，播種量525×104?！m-2，人工開(kāi)溝撒籽。

1.4 項(xiàng)目測(cè)定

燕麥生育期內(nèi)，在每個(gè)試驗(yàn)處理小區(qū)中按對(duì)角線法選擇生長(zhǎng)均勻的5個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)選擇1 取樣，調(diào)查基本苗、成穗數(shù)。每品種選取20株進(jìn)行室內(nèi)考種，調(diào)查穗粒數(shù)、主穗長(zhǎng)、千粒重。田間觀測(cè)統(tǒng)計(jì)株高、旗葉長(zhǎng)、生育期。小區(qū)全部收獲脫粒，實(shí)測(cè)籽粒產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

對(duì)各品種產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀進(jìn)行顯著性方差分析和變異系數(shù)分析。變異系數(shù)的計(jì)算公式為：變異系數(shù)CV=(標(biāo)準(zhǔn)偏差SD/平均值Mean)×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 燕麥品種產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀差異性分析

通過(guò)對(duì)各性狀方差分析表明(見(jiàn)表1)，12個(gè)燕麥品種的產(chǎn)量、基本苗、成穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、主穗長(zhǎng)、旗葉長(zhǎng)等農(nóng)藝性狀差異顯著,而生育期、株高差異不顯著。從變異系數(shù)分析可以看出(見(jiàn)表1)，各主要農(nóng)藝性狀變異程度不同，變異系數(shù)從大到小順序?yàn)椋寒a(chǎn)量>旗葉長(zhǎng)>成穗數(shù)>千粒重>穗粒數(shù)>主穗長(zhǎng)>株高>基本苗>生育期，產(chǎn)量、旗葉長(zhǎng)、成穗數(shù)、千粒重的變異系數(shù)較大，可選擇性較強(qiáng)，而主穗長(zhǎng)、株高、基本苗、生育期的變異系數(shù)較小，是相對(duì)穩(wěn)定的性狀。其中產(chǎn)量變幅為3 706.20～5 106.30 kg·hm-2，平均值為4 438.04 kg·hm-2，變異系數(shù)CV=10.07%，產(chǎn)量最高的品種是MF9521-281，最低的為MF9224-359；旗葉長(zhǎng)變幅為16.50～22.00 cm，平均值為19.55 cm，變異系數(shù)CV=9.74%，旗葉最長(zhǎng)的品種是MF9224-359，旗葉最短的品種是MF9521-281和MF9521-214；成穗數(shù)變幅為404.55～552.75×104·hm-2，平均值為465.85×104·hm-2，變異系數(shù)CV=9.58%，成穗數(shù)最高的品種是MF9521-281，最低的品種是MF9224-359。綜合分析各品種產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀，燕麥品種MF9521-281產(chǎn)量位居第一，其成穗數(shù)552.75×104·hm-2、穗粒數(shù)46.75、千粒重22.81 g、株高118.8 cm、主穗長(zhǎng)18.9 cm、旗葉長(zhǎng)16.5 cm、生育期85 d，綜合性狀優(yōu)良，是灌溉條件下理想的高產(chǎn)燕麥品種。

2.2 燕麥品種產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

由表2可知，燕麥產(chǎn)量與成穗數(shù)(r=0.9557)、基本苗(r=0.6761)、千粒重(r=0.5186)、株高(r=0.2634)、生育期(r=0.0964)呈正相關(guān)，與穗粒數(shù)(r=-0.4452)、主穗長(zhǎng)(r=-0.5977)、旗葉長(zhǎng)(r=-0.9376)呈負(fù)相關(guān)。

成穗數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)性(r=0.9557)達(dá)極顯著水平，說(shuō)明成穗數(shù)對(duì)燕麥籽粒產(chǎn)量有顯著影響, 對(duì)燕麥產(chǎn)量潛力的提高具有重要作用，是選育燕麥高產(chǎn)品種首先要重視的性狀；同時(shí)成穗數(shù)與基本苗(r=0.6489)、千粒重(r=0.3531)、株高(r=0.3097)呈正相關(guān)，說(shuō)明基本苗是成穗數(shù)的基本保證，實(shí)現(xiàn)成穗數(shù)與千粒重的同步提高是可行的，但需要注意防止在提高成穗數(shù)的同時(shí)株高增加而引起倒伏的可能性。成穗數(shù)與旗葉長(zhǎng)(r=-0.9548)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與主穗長(zhǎng)(r=-0.586)、穗粒數(shù)(r=-0.5219)、生育期(r=-0.0201)呈不顯著負(fù)相關(guān)，因此在選擇較高成穗數(shù)時(shí)應(yīng)重視與這幾個(gè)性狀的協(xié)調(diào)，特別是要選擇較小的旗葉長(zhǎng)、主穗長(zhǎng)和較少的穗粒數(shù)。

旗葉長(zhǎng)與產(chǎn)量(r=-0.9376)達(dá)極顯著負(fù)相關(guān)，對(duì)成穗數(shù)(r=-0.9548)的影響也達(dá)極顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明旗葉長(zhǎng)通過(guò)成穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生顯著抑制作用，因此，選育高產(chǎn)燕麥品種時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制旗葉的長(zhǎng)度。

表1 燕麥品種產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀差異性分析

表2 燕麥品種產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀間的相關(guān)系數(shù)

2.3 燕麥品種主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的通徑分析

通過(guò)對(duì)相關(guān)系數(shù)的分解, 可以看出各性狀對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)大小。通徑分析結(jié)果表明 (見(jiàn)表3)，各性狀對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)從大到小順序?yàn)椋撼伤霐?shù)>千粒重>穗粒數(shù)>生育期>旗葉長(zhǎng)>基本苗>株高>主穗長(zhǎng)。成穗數(shù)、千粒重和穗粒數(shù)對(duì)籽粒產(chǎn)量的影響較大，但株高、主穗長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)量直接貢獻(xiàn)小，為負(fù)值。

在所分析的農(nóng)藝性狀中,成穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)居第 1位 (P=1.0196)。成穗數(shù)通過(guò)千粒重(P=0.0852)、基本苗(P=0.0581)、主穗長(zhǎng)(P=0.0331)對(duì)產(chǎn)量的正向間接效應(yīng)較大，通過(guò)生育期 (P=-0.0029)、株高 (P=-0.0046)、穗粒數(shù)(P=-0.104)、旗葉長(zhǎng) (P=-0.1288)對(duì)產(chǎn)量有不同程度的負(fù)向間接效應(yīng)。最終表現(xiàn)為成穗數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)最大(r=0.9557)。因此，成穗數(shù)高的品種容易獲得高產(chǎn)，所以在選育燕麥高產(chǎn)品種時(shí)應(yīng)將成穗數(shù)的選擇放在優(yōu)先地位。

千粒重對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為(P=0.2413)，僅次于成穗數(shù)，與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)也較高(r=0.5186)。千粒重通過(guò)成穗數(shù)(P=0.3600)、 基本苗(P=0.0358)、主穗長(zhǎng)(P=0.0262)、生育期(P=0.0192)和株高(P=0.0006)對(duì)產(chǎn)量有不同程度的正向間接效應(yīng)；通過(guò)旗葉長(zhǎng) (P=-0.0585)、穗粒數(shù) (P=-0.1061)對(duì)產(chǎn)量有不同程度的負(fù)向間接效應(yīng)。所以在性狀選擇時(shí)，較高的千粒重也是高產(chǎn)的必要條件，應(yīng)作為重點(diǎn)選擇的性狀之一。

穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為(P=0.1992)。穗粒數(shù)通過(guò)千粒重(P=-0.1285)、主穗長(zhǎng)(P=-0.0300)、基本苗(P=-0.0329)、成穗數(shù)(P=-0.5322)的負(fù)向間效應(yīng)比通過(guò)旗葉長(zhǎng)(P= 0.0638)、株高 (P=0.0050)、生育期 (P=0.0003)的正向間接效應(yīng)大，與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)(r=-0.4552)。因此，在選擇品種時(shí)對(duì)穗粒數(shù)這一性狀應(yīng)有一定限制。

生育期、旗葉長(zhǎng)、基本苗對(duì)產(chǎn)量的直接作用比較小，直接通徑系數(shù)分別為P=0.1444、P=0.1349和P=0.0895。結(jié)合間接效應(yīng)分析得出：通過(guò)延長(zhǎng)生育期來(lái)增加燕麥的籽粒產(chǎn)量時(shí)必須協(xié)調(diào)好與其他性狀的關(guān)系，選育高產(chǎn)的燕麥品種應(yīng)嚴(yán)格控制旗葉的長(zhǎng)度，保證基本苗基數(shù)也是選育高產(chǎn)品種應(yīng)該注重的一個(gè)重要因素。株高、主穗長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)量的直接作用均為負(fù)值，直接通徑系數(shù)分別為P=-0.0149和P=-0.0565。結(jié)合間接效應(yīng)分析得出：對(duì)株高的選擇范圍可以適當(dāng)放寬，以考慮其抗倒伏性為重，主穗長(zhǎng)的選擇要在優(yōu)先成穗數(shù)的前提下進(jìn)行，主穗不宜太長(zhǎng)。

表3 燕麥品種主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的通徑系數(shù)

3 討 論

近年來(lái)，隨著人們對(duì)營(yíng)養(yǎng)保健食品的日益重視，燕麥的商品價(jià)值不斷提高。如何實(shí)現(xiàn)燕麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。開(kāi)展灌溉條件下燕麥品種選育是實(shí)現(xiàn)“旱作進(jìn)水地、低產(chǎn)變高產(chǎn)”的重要?jiǎng)?chuàng)新途徑[6]?？蒲屑吧a(chǎn)實(shí)踐證明，灌溉條件下燕麥研究的重點(diǎn)在于解決高水肥條件下的嚴(yán)重倒伏問(wèn)題，技術(shù)關(guān)鍵是選擇出矮稈抗倒伏、適應(yīng)高水肥生態(tài)型的高產(chǎn)品種，難點(diǎn)在于做好燕麥各性狀的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，以達(dá)到高產(chǎn)的目標(biāo)[7]。

開(kāi)展燕麥產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀相關(guān)性研究是確立各生態(tài)類型育種目標(biāo)的重要依據(jù)。燕麥在旱地的育種目標(biāo)與灌溉條件下有顯著不同，楊才等研究結(jié)果表明[8-9]，旱地低水肥型燕麥品種的育種目標(biāo)是：植株高大、主穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)多、生育期長(zhǎng)、葉片數(shù)多且長(zhǎng)，而灌溉條件下高水肥型燕麥品種的育種目標(biāo)是：矮稈抗倒、株型緊湊、生育期短、葉片數(shù)少且小、群體結(jié)構(gòu)好、成穗率高，要想獲得高產(chǎn)，產(chǎn)量構(gòu)成各要素配置必須協(xié)調(diào)一致。

本研究結(jié)果表明，在灌溉條件下選育燕麥高產(chǎn)品種時(shí)應(yīng)將成穗數(shù)的選擇放在優(yōu)先地位，即成穗數(shù)高、群體結(jié)構(gòu)好；同時(shí)，適宜的株高、基本苗、千粒重、生育期是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的重要保證；而主穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)和旗葉長(zhǎng)與產(chǎn)量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，應(yīng)選擇較小的穗長(zhǎng)、較少的穗粒數(shù)、短小上舉的旗葉。實(shí)踐證明，選育適宜灌區(qū)高水肥條件下種植的燕麥品種是可行的[10]。

本研究從國(guó)外引進(jìn)的大量燕麥品種資源中篩選出了矮稈、抗倒、綜合性狀優(yōu)良的品種資源材料，在灌溉條件下進(jìn)行試驗(yàn)種植，12個(gè)參試品種均未出現(xiàn)倒伏現(xiàn)象，株高在105～118 cm之間，產(chǎn)量在3 706.2～5 106.3 kg·hm-2。其中燕麥品種MF9521-281籽粒產(chǎn)量達(dá)5 106.3 kg·hm-2，位居第1；另?yè)?jù)測(cè)試，MF9521-281在開(kāi)花期鮮產(chǎn)量可達(dá)51 000 kg·hm-2，矮稈抗倒，糧草雙豐。經(jīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部谷物及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(哈爾濱)檢測(cè)，MF9521-281籽粒蛋白質(zhì)含量16.47%，脂肪含量5.7%；經(jīng)北京市營(yíng)養(yǎng)源研究所檢測(cè)，不飽和脂肪酸含量78.47%，其中亞油酸含量1.43%，品質(zhì)優(yōu)良。在該試驗(yàn)條件下，MF9521-281的成穗數(shù)552.75×104·hm-2、穗粒數(shù)46.75粒、千粒重22.81 g、株高118.8 cm、主穗長(zhǎng)18.9 cm、旗葉長(zhǎng)16.5 cm、生育期85 d。這些數(shù)據(jù)可作為目前灌溉條件下燕麥品種選育的參考指標(biāo)。