山東省不同生態(tài)條件氣候因素對谷子產(chǎn)量的影響

楊延兵，秦嶺，王潤豐，陳二影，尹秀波，劉玉芹，張素梅，叢新軍， 李國瑜，王樂政，管延安

山東省不同生態(tài)條件氣候因素對谷子產(chǎn)量的影響

楊延兵1，秦嶺1，王潤豐1，陳二影1，尹秀波2，劉玉芹3，張素梅3，叢新軍4， 李國瑜4，王樂政5，管延安1

（1山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所/山東省特色作物工程實驗室，濟(jì)南 250100；2山東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，濟(jì)南 250100；3臨沂市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東臨沂 276000；4泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東泰安 271000；5德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東德州 253000）

【】谷子籽粒產(chǎn)量是谷子生產(chǎn)最重要指標(biāo)之一。氣候因素的變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響巨大，研究山東地區(qū)不同生態(tài)條件下氣候因素的變化對谷子產(chǎn)量的影響，解析不同生態(tài)條件下育成谷子品種籽粒產(chǎn)量的變化規(guī)律，為優(yōu)質(zhì)特色谷子品種選育及生產(chǎn)利用提供科學(xué)依據(jù)。利用華北夏谷區(qū)選育的8個優(yōu)質(zhì)、特色谷子新品種，2016—2017年種植在山東省不同生態(tài)條件下的5個試點，成熟收獲后測定谷子籽粒產(chǎn)量，進(jìn)行多因素方差分析，利用Duncan方法檢測籽粒產(chǎn)量差異顯著性；利用Pearson方法對谷子產(chǎn)量和谷子生育期間氣溫、降水量、日照時數(shù)等因素進(jìn)行相關(guān)性分析。不同年份、地點×年份、地點×品種對谷子籽粒產(chǎn)量影響極顯著（＜0.01），品種、品種×年份、地點×品種×年份對籽粒產(chǎn)量影響顯著（＜0.05）。地點、地點×年份、地點×品種、品種對谷子產(chǎn)量變異貢獻(xiàn)率較大，分別為50.05%、19.76%、12.32%和8.67%；年份、品種×年份變異貢獻(xiàn)率相對較小，分別為2.70%和1.69%。2017年谷子產(chǎn)量總體比2016年提高4.55%，但是試點之間表現(xiàn)不一致；濟(jì)南市、臨沂市、濟(jì)寧市2017年產(chǎn)量比2016年分別提高21.64%、18.47%和3.96%，而德州市、泰安市試點2017年產(chǎn)量水平分別比2016年低8.66%和9.78%，同一試點不同年份之間產(chǎn)量差異顯著的原因主要由氣候因素引起，特別是降水量和降水時間的分布。2年5個試點8個谷子品種平均產(chǎn)量為5 657.2 kg·hm-2，變幅為5 267.8—5 926.0 kg·hm-2，豫谷18產(chǎn)量最低，濟(jì)谷20產(chǎn)量最高。濟(jì)谷20、濟(jì)谷22、濟(jì)綠谷1號、濟(jì)糯谷2號和中谷2號產(chǎn)量差異不顯著，但顯著高于濟(jì)谷19和豫谷18。相關(guān)性分析表明，谷子籽粒產(chǎn)量與各時段平均氣溫正相關(guān)（＞0.05）；與生育期總平均氣溫顯著正相關(guān)（＜0.05），與各時段最高溫度正相關(guān)（＞0.05）；與6月中旬、6月下旬苗期降雨量負(fù)相關(guān)（＞0.05），與7月下旬至8月中旬孕穗至開花期的降雨量負(fù)相關(guān)（＞0.05）；與9月中下旬灌漿中后期光照時間正相關(guān)（＞0.05）。山東地區(qū)不同年份、地點、品種、地點×年份、地點×品種等因素對谷子產(chǎn)量影響有較大影響；不同年份、不同地點的氣溫和降水是影響谷子產(chǎn)量的重要原因，谷子全生育期平均氣溫升高提高了谷子籽粒產(chǎn)量；苗期、抽穗開花期降雨多對谷子產(chǎn)量有不利影響。不同年份、不同地點品種產(chǎn)量存在較大差異，濟(jì)谷20、濟(jì)谷22、濟(jì)綠谷1號、濟(jì)糯谷2號、中谷2號等品種在山東地區(qū)不同生態(tài)條件下有較好的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性。

谷子；產(chǎn)量；生態(tài)條件；氣溫；降水量；光照時間

0 引言

【研究意義】不同生態(tài)環(huán)境的地點之間，不僅存在土壤肥力、質(zhì)地、耕作栽培制度等差異，而且當(dāng)?shù)氐臍夂蛞蛩兀鉁亍⒔邓?、日照等）等也存在較大的差異，氣候因素的變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響受到越來越多的關(guān)注[1-8]。考察不同生態(tài)環(huán)境特別是氣候因素對作物的影響，有利于應(yīng)對氣候變化對作物帶來的負(fù)面影響[9-11]。谷子是中國起源的粟類作物[12]，其抗旱耐瘠，節(jié)水省肥，是典型的環(huán)境友好型作物，在旱作生態(tài)可持續(xù)農(nóng)業(yè)建設(shè)和種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中具有重要作用，也是應(yīng)對未來更加干旱環(huán)境的戰(zhàn)略儲備作物[13]。近年來，谷子育種工作取得重要進(jìn)展，2001—2015年通過國家谷子區(qū)域試驗鑒定的夏谷型品種有51個，這些品種為華北夏谷區(qū)谷子生產(chǎn)提供了品種保證[14]。研究育成谷子品種在不同生態(tài)條件下的綜合表現(xiàn)，分析氣候因素對谷子產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，解析品種對生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性，探討實現(xiàn)谷子豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的途徑，不僅可以為育種工作提供借鑒和參考，而且為品種的生產(chǎn)利用和布局提供技術(shù)支撐。【前人研究進(jìn)展】關(guān)于氣候生態(tài)因素對谷子產(chǎn)量的影響有較多研究。何少斌等[15]通過分析長治地區(qū)1956—1980年的谷子產(chǎn)量和氣候資料，研究產(chǎn)量和氣候變化的關(guān)系，表明該地區(qū)谷子全生育期（5—9月）的總降水量與產(chǎn)量呈正相關(guān)，7月下旬至9月上旬的降水量與谷子產(chǎn)量達(dá)到極顯著水平，這一時期正是谷子抽穗開花和灌漿的主要時期，是谷子一生需水最多的關(guān)鍵時期，降水多少對谷子產(chǎn)量的高低有很大影響。劉猛等[16]依據(jù)武安市1983—2012年30年的降雨和谷子單產(chǎn)數(shù)據(jù)，研究了干旱雨養(yǎng)區(qū)自然降雨與谷子單產(chǎn)水平的關(guān)系，認(rèn)為谷子生育期（5—9月）降雨量在490 mm以內(nèi)時，谷子單產(chǎn)隨著降雨量的增加呈現(xiàn)增長的趨勢，降雨量超過490 mm，谷子的單產(chǎn)與降雨量呈負(fù)相關(guān)，谷子的單產(chǎn)受7月和8月的降雨量影響顯著。郭天財?shù)萚17]對河南濟(jì)源縣25年（1961—1985年）夏谷產(chǎn)量和氣溫、降水和日照等氣象因素的關(guān)系做了統(tǒng)計分析，認(rèn)為總降水量不足和降雨時間分配不合理是該縣影響夏谷產(chǎn)量的主要因素，9月上旬降水偏少對產(chǎn)量影響最大。張榮等[18]對大同市1961—2010年谷子單產(chǎn)與氣溫、降水和日照等氣象因子的關(guān)系進(jìn)行分析，表明大同市谷子生育期內(nèi)溫、光、水的變化趨勢與谷子生長發(fā)育的需求基本吻合，造成谷子產(chǎn)量波動的主要原因是降水量和日照時數(shù)在時間分配上的不合理，同時谷子全生育期的總積溫和生育期平均氣溫也通過影響谷子所需要的水分嚴(yán)重地影響谷子產(chǎn)量。曹玲等[19]收集甘肅省不同區(qū)域氣溫、降水和谷子產(chǎn)量資料數(shù)據(jù)，分析了氣候因素變化對甘肅省谷子產(chǎn)量的影響，表明氣候暖干化是該區(qū)域氣候變化的特點，氣候變暖有利于谷子產(chǎn)量增加，區(qū)域內(nèi)谷子產(chǎn)量與溫度、降水量顯著相關(guān)，旱作區(qū)谷子產(chǎn)量隨生育期內(nèi)氣溫增高、降水量增多而提高，綠洲灌區(qū)谷子產(chǎn)量隨氣溫增高而提高，各地谷子產(chǎn)量的年際波動主要受氣象因素的影響。以上這些研究多基于某一區(qū)域的特點或歷史資料研究氣候因素變化對谷子產(chǎn)量的影響。一般來說隨著溫度的升高，谷子籽粒產(chǎn)量上升，降水量的大小和時間分布對谷子產(chǎn)量有重要影響。然而不同區(qū)域氣候因素的變化存在差異，而且當(dāng)前的生產(chǎn)條件已經(jīng)出現(xiàn)了較大的變化。張婷等[20]認(rèn)為近十多年來華北夏谷區(qū)谷子生育期氣候趨向于暖濕，造成谷子產(chǎn)量顯著差異的原因主要取決于氣候因素，谷子產(chǎn)量與最低溫、降水量呈極顯著負(fù)相關(guān)；對產(chǎn)量貢獻(xiàn)較大且為負(fù)效應(yīng)的是最低溫，為正效應(yīng)的是最高溫。李志江等[21]也認(rèn)為東北春谷區(qū)氣候條件嚴(yán)重影響谷子的產(chǎn)量。李國瑜等[22]研究了積溫和降水對夏谷品種濟(jì)谷16和濟(jì)谷18生長發(fā)育的影響，認(rèn)為夏谷生產(chǎn)應(yīng)依據(jù)降雨、氣溫及光照等氣象因素，確定適宜的播種時期，使夏谷需水關(guān)鍵期與當(dāng)?shù)刈匀唤邓?guī)律相匹配，減輕生育期內(nèi)不利氣象條件的影響，最大限度地使拔節(jié)、幼穗分化期與多雨時段相吻合，從而夏谷實現(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)?！颈狙芯壳腥朦c】山東省谷子主要種植在濟(jì)南市、濟(jì)寧市、臨沂市、泰安市等丘陵山區(qū)及部分平原地區(qū)?？傊瑓^(qū)域內(nèi)光、溫、水等氣候資源豐富，雨熱同季。谷子主要種植區(qū)為旱作雨養(yǎng)區(qū)，主要依靠自然降水從事谷子生產(chǎn)。谷子的生長區(qū)域性較強(qiáng)，而且谷子生態(tài)條件、生產(chǎn)條件不同區(qū)域差異較大，年際之間有一定的波動。針對山東省區(qū)域內(nèi)不同的生態(tài)條件，研究育成品種的適應(yīng)性，及氣候因素的變化對谷子的產(chǎn)量的影響，相關(guān)研究缺乏。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究選用當(dāng)前華北夏谷區(qū)選育的優(yōu)質(zhì)、特色夏谷新品種，在山東省不同生態(tài)條件的5個試點，統(tǒng)計這些谷子品種的產(chǎn)量表現(xiàn)，分析谷子產(chǎn)量與氣候因素等生態(tài)條件變化的規(guī)律，探討實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)谷子優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的途徑，為優(yōu)質(zhì)品種的選育和生產(chǎn)利用提供科學(xué)依據(jù)，同時可以為同類型地區(qū)的谷子生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

選取當(dāng)前山東谷子生產(chǎn)中推廣種植的8個谷子新品種作為供試材料（電子附表1），于2016—2017年在山東省不同生態(tài)條件下谷子主要產(chǎn)區(qū)進(jìn)行試驗，試驗點包括濟(jì)南市（山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所試驗基地，117.09°E/36.71°N，海拔24 m）、濟(jì)寧市（山東圣豐種業(yè)試驗地，115.01°E/35.42°N，56 m）、臨沂市（臨沂市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗地，118.26°E/35.09°N，海拔51 m）、泰安市（泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗基地，116.46°E/36.14°N，海拔85 m）、德州市（德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗地，116.33°E/37.34°N，海拔22 m），各試驗點2016—2017年谷子生育期6月—9月的主要氣象因素（平均氣溫、降雨量和光照時數(shù)）如電子附表2，各試驗點的氣象因素來源于山東氣象服務(wù)網(wǎng)（http:// 112.33.4.68:9090/index.php）或試驗點自測數(shù)據(jù)。

每品種種植6行，行長5 m，行距0.5 m，畝留苗密度4.0萬，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，調(diào)查抽穗期、成熟期等物侯期性狀。管理措施高于普通大田。成熟時小區(qū)全收獲計產(chǎn)，收獲時每小區(qū)取樣20株，調(diào)查主要農(nóng)藝性狀。各試驗點于當(dāng)年的6月中旬播種，9月下旬收獲，具體見電子附表3。

1.2 數(shù)據(jù)處理與分析

用Microsoft Excel 2010處理數(shù)據(jù)，用DPS v7.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行方差分析和差異顯著性檢驗（Duncan新復(fù)極差法），利用SPSS 22.0進(jìn)行相關(guān)性分析（Pearson法）。

2 結(jié)果

2.1 產(chǎn)量的多因素方差分析及變異貢獻(xiàn)率

通過對產(chǎn)量進(jìn)行2年5點方差分析和因素貢獻(xiàn)率分析（表1），年份間、地點×年份、地點×品種對產(chǎn)量影響差異極顯著（＜0.01），品種、品種×年份、地點×品種×年份之間影響差異顯著（＜0.05）；而變異的貢獻(xiàn)率分析表明，地點對產(chǎn)量變異貢獻(xiàn)率最大，為50.05%；其次為地點和年份互作、地點和品種互作，分別為19.76%和12.32%；品種對產(chǎn)量變異的貢獻(xiàn)率為8.67%；地點×品種×年份三因素互作變異貢獻(xiàn)率為4.81%，年份、品種×年份變異貢獻(xiàn)率相對較小，分別為2.70%和1.69%。

表1 谷子籽粒產(chǎn)量多因素方差分析和變因貢獻(xiàn)率

貢獻(xiàn)率（%）=變因×100%/（總-誤-區(qū)組） Contribution rate (%)=F×100%/(T-E-B)

2.2 年份、地點對谷子籽粒產(chǎn)量的影響

2年5點8個品種谷子籽粒平均產(chǎn)量5 657.2 kg·hm-2（表2）。2017年5個試驗點平均產(chǎn)量比2016年升高251.8 kg·hm-2，提高4.55%，但是各試點產(chǎn)量表現(xiàn)并不一致。同一地點不同年份產(chǎn)量差異極大，濟(jì)南市、臨沂市、濟(jì)寧市試點2017年產(chǎn)量比2016年分別升高1 092.0、928.1和257.6 kg·hm-2；尤其是濟(jì)南市、臨沂市試點2017年比2016年產(chǎn)量提高21.64%和18.47%。而德州市、泰安市試點2017年產(chǎn)量比2016年下降509.2和509.4 kg·hm-2，分別降低8.66%和9.78%。

2016—2017年5個試點的產(chǎn)量表現(xiàn)并不完全一致（表2），2016年產(chǎn)量變幅為5 024.7—6 499.6 kg·hm-2，試點之間差異顯著；試點產(chǎn)量水平依次為濟(jì)寧市＞德州市＞泰安市＞濟(jì)南市＞臨沂市。2017年產(chǎn)量變幅4 699.9—6 757.3 kg·hm-2，試點之間產(chǎn)量差異顯著，試點產(chǎn)量水平依次為濟(jì)寧市＞濟(jì)南市＞臨沂市＞德州市＞泰安市。濟(jì)寧市試點2年平均產(chǎn)量水平較高，泰安市試點產(chǎn)量水平最低，濟(jì)寧市和泰安市試點產(chǎn)量差異顯著，其他試點平均產(chǎn)量差異不顯著。

2.3 品種對籽粒產(chǎn)量的影響

通過對2016—2017年品種產(chǎn)量的統(tǒng)計分析（表3）。2016年產(chǎn)量變幅為5 117.7—5 914.8 kg·hm-2，濟(jì)谷20最高，濟(jì)谷19最低，品種產(chǎn)量差異顯著，產(chǎn)量水平依次為濟(jì)谷20＞濟(jì)綠谷1號＞中谷2號＞濟(jì)谷22＞濟(jì)糯谷2號＞濟(jì)谷21＞豫谷18＞濟(jì)谷19。2017年產(chǎn)量變幅為5 252.3—6 070.4 kg·hm-2，濟(jì)糯谷2號最高，豫谷18最低，產(chǎn)量水平依次為濟(jì)糯谷2號＞濟(jì)谷22＞濟(jì)谷20＞濟(jì)綠谷1號＞中谷2號＞濟(jì)谷21＞濟(jì)谷19＞豫谷18；而且濟(jì)糯谷2號、濟(jì)谷22、濟(jì)谷20、濟(jì)綠谷1號、中谷2號和濟(jì)谷21產(chǎn)量差異不顯著。2年8個品種的產(chǎn)量水平并不完全一致，說明品種對年際環(huán)境條件的表現(xiàn)存在差異。2年8個品種平均產(chǎn)量變幅為5 267.8—5 926.0 kg·hm-2，豫谷18產(chǎn)量最低，濟(jì)谷20產(chǎn)量最高。濟(jì)谷20、濟(jì)谷21、濟(jì)谷22、濟(jì)綠谷1號、濟(jì)糯谷2號和中谷2號產(chǎn)量顯著高于濟(jì)谷19和豫谷18；濟(jì)谷20、濟(jì)谷22、濟(jì)綠谷1號、濟(jì)糯谷2號和中谷2號產(chǎn)量差異不顯著，濟(jì)谷19和豫谷18產(chǎn)量差異不顯著。

表2 2016—2017年不同地點谷子籽粒產(chǎn)量的差異

表中數(shù)據(jù)為平均值，同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異達(dá)5%顯著水平。下同

Means of values followed by different small letters in the same column mean significant difference at 0.05 level. The same as below

表3 不同品種谷子品種產(chǎn)量的差異及變異度

2016年各品種產(chǎn)量變異度為2.83%—9.14%，濟(jì)谷22變異度最小，豫谷18變異度最大；2017年品種變異度為3.74%—9.54%，濟(jì)谷21最低，濟(jì)谷22最高。2年5點綜合變異度為2.14%—7.15%，濟(jì)谷20產(chǎn)量表現(xiàn)最好，變異度最小，穩(wěn)產(chǎn)性好；濟(jì)谷22、濟(jì)綠谷1號、濟(jì)糯谷2號、中谷2號和濟(jì)谷21變異較小，產(chǎn)量水平較高，濟(jì)谷19和豫谷18變異度較大，分別為7.02%和7.15%。

2.4 年份、地點、品種互作對產(chǎn)量的影響

2016—2017年5個試點8個品種的產(chǎn)量水平及差異顯著性見表4。

2016年濟(jì)南市試點產(chǎn)量變幅為4 834.9—5 285.6 kg·hm-2，8個品種產(chǎn)量差異不顯著。德州市試點除濟(jì)谷19外，其他品種產(chǎn)量變幅5 728.1—6 358.6 kg·hm-2，差異不顯著。臨沂市試點濟(jì)谷20、濟(jì)綠谷1號、中谷2號產(chǎn)量為5 260.0—5 641.9 kg·hm-2，差異不顯著，顯著高于其他5個品種。濟(jì)寧市試點和臨沂市試點類似，濟(jì)谷20、中谷2號和濟(jì)綠谷1號產(chǎn)量差異不顯著，顯著高于其他品種。泰安市試點濟(jì)谷20、濟(jì)谷21、濟(jì)綠谷1號和濟(jì)谷22差異不顯著；但顯著高于濟(jì)谷19、濟(jì)糯谷2號、中谷2號和豫谷18；2016年豫谷18在泰安試點谷瘟病發(fā)病嚴(yán)重，產(chǎn)量水平僅有4 230.8 kg·hm-2，其他品種都較豫谷18顯著增產(chǎn)。2016年綜合5個試點表現(xiàn)，濟(jì)谷20和濟(jì)綠谷1號產(chǎn)量顯著高于其他品種。

2017年各試點的品種表現(xiàn)和2016年有所不同。濟(jì)南市試點總體各品種表現(xiàn)較好，產(chǎn)量變幅為5 694.5—6 518.1 kg·hm-2，平均產(chǎn)量超過6 000 kg·hm-2，濟(jì)谷20和濟(jì)綠谷1號產(chǎn)量最高。德州市試點8個品種間產(chǎn)量變幅為4 824.7—5 833.6 kg·hm-2，但差異不顯著，這與部分品種發(fā)生倒伏，小區(qū)之間產(chǎn)量差異較大有關(guān)。臨沂市試點產(chǎn)量水平較2016年有較大的提升，整體提高18.5%；其中，中谷2號、濟(jì)糯谷2號和濟(jì)谷22表現(xiàn)較好，產(chǎn)量顯著高于其他品種。濟(jì)寧市試點8個品種產(chǎn)量變幅為6 539.2—7 092.0 kg·hm-2，差異不顯著。泰安市試點產(chǎn)量水平總體較低，平均為4 699.9 kg·hm-2，變幅為3 974.21—5 682.6 kg·hm-2，濟(jì)谷22表現(xiàn)最好，2017年泰安試點豫谷18谷瘟病依然嚴(yán)重，產(chǎn)量最低。2017年綜合5個試點表現(xiàn)，濟(jì)谷20、濟(jì)糯谷2號、濟(jì)綠谷1號和濟(jì)谷22產(chǎn)量表現(xiàn)最好。

總之，谷子生育期多雨，病害、倒伏成為制約谷子產(chǎn)量的重要因素。豫谷18是適應(yīng)性非常廣的品種，但在不同試點由于谷瘟病發(fā)病較重，嚴(yán)重影響了產(chǎn)量。濟(jì)谷20在2年5個試點表現(xiàn)總體穩(wěn)定，穩(wěn)產(chǎn)性較好。中谷2號中矮稈，抗倒性較好，在濟(jì)寧市、臨沂市、德州市、濟(jì)南市等試點總體表現(xiàn)較好。

2.5 籽粒產(chǎn)量和氣象因子的相關(guān)性

通過對谷子產(chǎn)量和谷子生育期各旬段平均氣溫、最高氣溫、降水量、日照時數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析（表5）。產(chǎn)量與各旬段平均氣溫呈正相關(guān)，與生育期平均氣溫呈顯著正相關(guān)（＜0.05）；與各旬段的最高氣溫呈正相關(guān)。與各旬段降雨量相關(guān)性不一致，但均不顯著（＞0.05）；表現(xiàn)為與6月上旬播種前降雨量呈正相關(guān)關(guān)系，與6月中下旬苗期降雨量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與7月上、中旬拔節(jié)孕穗階段降雨量正相關(guān)（＞0.05），與7月下旬、8月上中旬抽穗開花期降雨量負(fù)相關(guān)（＞0.05），與8月下旬、9月份灌漿期降雨量呈正相關(guān)關(guān)系（＞0.05）。籽粒產(chǎn)量與各旬段日照時數(shù)相關(guān)性均不顯著，而且相關(guān)系數(shù)相對較小，相關(guān)性較弱，日照時數(shù)可能不是山東區(qū)域內(nèi)谷子產(chǎn)量的限制因素。

表4 2016—2017年5個試驗地點各品種產(chǎn)量的差異

表5 谷子籽粒產(chǎn)量和各時段氣象因素的相關(guān)系數(shù)

*和**分別表示處理間差異達(dá)5%和1%顯著水平

* and ** represent significances at 0.05 and 0.01 levels, respectively

3 討論

3.1 品種基因型對谷子產(chǎn)量的影響

谷子產(chǎn)量性狀是數(shù)量性狀，產(chǎn)量水平是品種和環(huán)境條件綜合作用的結(jié)果，除品種自身的遺傳因素外，外界環(huán)境條件的變化對產(chǎn)量的影響較大[23-24]。本研究表明品種基因型對籽粒產(chǎn)量變異貢獻(xiàn)率僅占8.67%，而地點、地點×年份互作對產(chǎn)量變異貢獻(xiàn)率分別為50.5%和19.76%；與外界環(huán)境條件相比，品種基因型對產(chǎn)量變異的貢獻(xiàn)率相對較小，特別是氣候因素的波動對谷子產(chǎn)量影響較大。曹玲等[19]研究表明谷子產(chǎn)量年際氣象波動指數(shù)占實際產(chǎn)量變異系數(shù)的54%—73%，這和本研究結(jié)果相似。品種是基礎(chǔ)，外界環(huán)境條件通過品種的遺傳基礎(chǔ)發(fā)揮作用，地點×品種互作占變異的12.32%，影響較大。因此，優(yōu)異的谷子品種選擇適宜的地點，才能發(fā)揮品種最大的遺傳潛力。

本研究品種間產(chǎn)量水平差異顯著，從綜合表現(xiàn)來看，濟(jì)谷20對各地生態(tài)條件的適應(yīng)性最好，適應(yīng)性最廣；濟(jì)谷20、濟(jì)谷22、濟(jì)綠谷1號、濟(jì)糯谷2號和中谷2號2年平均產(chǎn)量差異不顯著，穩(wěn)定性較好，且顯著高于豫谷18和濟(jì)谷19。豫谷18作為一個適應(yīng)性較好的品種，先后通過華北夏谷區(qū)鑒定、西北春谷區(qū)、東北春谷區(qū)區(qū)域試驗[25]，目前仍作為華北夏谷聯(lián)合鑒定試驗的對照品種。本研究中豫谷18在各試點谷瘟病較重，產(chǎn)量相對較低，不排除種性退化、抗性降低的原因，其他品種多是近兩年鑒定登記的品種，育成品種的產(chǎn)量水平有所提高是另一方面的原因。

近年來，隨著豫谷18、中谷2號等中矮稈品種的育成，谷子抗倒性有了較大進(jìn)步，谷子抗病性，尤其是谷瘟病成為谷子產(chǎn)量水平的重要限制因素。選育抗倒性好、抗病突出，尤其是抗谷瘟病的品種，成為夏谷區(qū)近一個階段谷子豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要保證。

3.2 氣象因素的變化和谷子產(chǎn)量的相關(guān)性

本研究表明山東區(qū)域內(nèi)谷子籽粒產(chǎn)量和生育期平均氣溫顯著正相關(guān)（＜0.05），說明在一定的氣溫范圍內(nèi)，平均氣溫的升高有利于籽粒產(chǎn)量的積累，這和曹玲等[19]對甘肅省旱作區(qū)和綠洲灌區(qū)谷子產(chǎn)量和氣溫變化的研究結(jié)果基本一致。

谷子產(chǎn)量與6月上旬播種前降雨量呈正相關(guān)關(guān)系，與6月中、下旬苗期降雨量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與7月下旬、8月上中旬抽穗開花期降雨量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與8月下旬、9月份降雨量呈正相關(guān)關(guān)系。這種相關(guān)性基本與谷子生育期需水規(guī)律相契合。播種前墑情好有利于苗全、苗齊、苗壯，為豐產(chǎn)奠定良好基礎(chǔ)；幼苗期需水量較少，耐旱性最強(qiáng)，適度干旱有利于根系下扎，農(nóng)諺中就有：“小苗旱個死，老來一肚籽”的說法；苗期雨水過多，不利于形成壯苗；谷子拔節(jié)到抽穗開花（7月上旬—8月中旬）是需水量最多的階段，此期占全生育期需水總量的50%—70%；而抽穗開花期雨水較多、光照不足將影響開花授精，對產(chǎn)量形成負(fù)面影響。谷子從灌漿到成熟（8月下旬—9月下旬）需水占全生育期需水總量的30%—40%，此期是決定粒重和穗重的關(guān)鍵時期，如遇干旱，會使秕谷增多，粒重降低，若遇秋澇，光照不足，會增加不育小花數(shù)，降低結(jié)實率[26]。這說明不同生態(tài)條件下，而降雨量大小和時間分布與谷子生育進(jìn)度需水要求是否吻合，成為影響谷子產(chǎn)量重要的氣象因素。

本研究中谷子產(chǎn)量與日照時數(shù)相關(guān)性均不顯著，而且相關(guān)系數(shù)較小，相關(guān)性較弱，說明日照時數(shù)可能不是山東省區(qū)域內(nèi)谷子產(chǎn)量的限制因子，而氣溫和降水是影響山東區(qū)域谷子產(chǎn)量的重要氣象因素。因此，加強(qiáng)農(nóng)田基本建設(shè)，在谷子的需水敏感期，做到旱能澆、澇能排，確保谷子豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

3.3 不同年份氣候因素差異對試點谷子產(chǎn)量的影響

研究表明不同年份各試點谷子產(chǎn)量差異顯著，濟(jì)南市、臨沂市試點2016年產(chǎn)量比2017年分別低21.64%和18.47%。年際間氣候因子的差異會對作物產(chǎn)量產(chǎn)生顯著影響[27]，不同年份谷子生育期內(nèi)氣候因素的差異可能是造成谷子產(chǎn)量差異的重要原因。吳國忠[28]研究認(rèn)為旱作區(qū)在干旱少雨的情況下，平均氣溫、降雨量和谷子產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系；劉猛等[17]和肖成海等[29]研究表明在一定范圍內(nèi)，谷子產(chǎn)量和降雨量正相關(guān)，超過一定范圍谷子產(chǎn)量和降雨量負(fù)相關(guān)；其他作物也有類似研究結(jié)果[8]。本研究中各試點除平均氣溫升高因素外，降水量和降水分布對谷子產(chǎn)量可能影響較大。

濟(jì)南市試點2016年谷子生育期內(nèi)降雨量為821.8 mm，比2017年多390.6 mm。2016年濟(jì)南市試點7月下旬、8月上旬和中旬谷子孕穗至開花期間，降雨量分別為83.9、209.0和181.7 mm，分別比常年平均多32.3%、187.5%和194.0%。大量降雨造成土壤黏濕、透氣性差，空氣濕度大，對谷子生長、開花授粉極為不利，而且陰雨天造成部分品種倒伏，病害嚴(yán)重，這可能是2016年濟(jì)南市試點產(chǎn)量水平較低的主要原因。2017年濟(jì)南市試點產(chǎn)量平均超過6 000 kg·km-2，7月下旬、8月上旬和中旬降雨量分別為91.6、52.7和73.7 mm，比常年平均多54.2%、-27.5%和19.3%，谷子抽穗、開花期降雨相對適中，而且8月下旬、9月上旬和中旬降雨較少，谷子灌漿期光照充足，這可能是2017年濟(jì)南試點產(chǎn)量水平較高的主要原因。

臨沂市試驗點2016年谷子生育期降雨量為456.2 mm，2017年降雨量為663.0 mm，2017年比2016年降雨量多206.8 mm，而且降雨時間分布差異較大；2016年臨沂試點降雨量6月上、中、下旬降雨量分別為4.1、97.9和76.9 mm，而2017年6月上、中、下分別為25.4、0和15.4 mm。2016年6月中、下旬降雨明顯偏多，苗期受到澇害形成弱苗可能是2016年臨沂試點谷子產(chǎn)量較低的原因。2017年盡管降雨量較大，但是主要集中在7月上旬和中旬，這時谷子處于拔節(jié)-抽穗階段，谷子產(chǎn)生大量氣生根，耐澇能力相對較強(qiáng)，而且試驗田排水及時，沒有造成澇害，其他時段基本適合谷子生長。德州市試點2016年谷子產(chǎn)量比2017年高8.66%。谷子生育期德州市試點2016年降雨量402.2 mm，2017年為374.5 mm，2017年谷子生育期降雨量不足可能是影響谷子產(chǎn)量的重要原因。而且7月—8月上旬拔節(jié)至開花是谷子一生需水量最大的時候，這個時期水量不足嚴(yán)重影響谷子產(chǎn)量，而德州市試點2017年這一時期降雨明顯偏少，7月份69.4 mm，8月上旬20.2 mm。

泰安市試點2016年谷子產(chǎn)量比2017年高9.78%?？疾?年的氣象因素，2016年平均氣溫高于2017年0.4℃，另外一個原因可能是泰安試點谷子生育期內(nèi)降雨的時間分布。2017年8月中旬至9月中旬降雨量偏少，只有61.8 mm，尤其9月份只有11.5 mm，谷子抽穗開花、灌漿是谷子需水最多的關(guān)鍵時期，降雨不足可能是造成產(chǎn)量較低的另一個原因。

濟(jì)寧市試點2年的產(chǎn)量僅相差3.96%，差異較小。

總之，一地的氣候條件相對穩(wěn)定，但具體年份之間存在較大差異，尤其是降水量和降水時間分布，屬于不可控因素。短時間內(nèi)的暴雨往往伴隨著大風(fēng)等災(zāi)害性天氣，極易造成谷子倒伏；降雨多、濕度大、日照時間短也容易引起谷子病害的發(fā)生。異常氣候因素會對作物生長產(chǎn)生重要影響[30]，何繼紅等[31]研究表明谷子產(chǎn)量變幅較大與其任何一個生育階段的極端降雨及氣溫變化密切相關(guān)。

山東省谷子主產(chǎn)區(qū)主要是旱作雨養(yǎng)區(qū)，同一地點不同年份谷子產(chǎn)量存在較大差異，說明產(chǎn)量水平極易受到氣候因素等外界環(huán)境條件的影響。當(dāng)然谷子產(chǎn)量差異不僅包含了年份、地點之間氣候因素的差異，而且土壤質(zhì)地、肥力、栽培管理水平等都會影響谷子的產(chǎn)量水平，具體尚需進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

年份、地點、品種、地點×年份和地點×品種等因素對谷子產(chǎn)量影響較大；不同年份、不同地點的氣溫和降水是影響谷子產(chǎn)量差異的重要原因；生育期內(nèi)平均氣溫升高有利于谷子產(chǎn)量的提高；不同年份之間降水量的變化及降水時間分布的差異對谷子產(chǎn)量影響較大；苗期、抽穗開花期過量降雨對谷子產(chǎn)量有不利影響。谷子產(chǎn)量是品種基因型和生態(tài)環(huán)境因素綜合作用的結(jié)果，濟(jì)谷20、濟(jì)谷22、濟(jì)綠谷1號、濟(jì)糯谷2號、中谷2號等品種在山東地區(qū)不同生態(tài)條件下有較好的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性。

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Effects of Climatic Factors under Diverse Ecological Conditions on Foxtail Millet () Yield in Shandong

YANG YanBing1, QIN Ling1, WANG RunFeng1, CHEN ErYing1, YIN XiuBo2, LIU YuQin3, ZHANG SuMei3, CONG XinJun4, LI GuoYu4, WANG LeZheng5, GUAN YanAn1

（1Institute of Crop, Shandong Academy of Agricultural Sciences/Shandong Engineering Laboratory for Featured Crop, Jinan 250100;2Shandong General Station of Agricultural Technology Extension, Jinan 250100;3Linyi Academy of Agricultural Sciences, Linyi 276000, Shandong;4Taian Academy of Agricultural Sciences, Taian 271000, Shandong;5Dezhou Academy of Agricultural Sciences, Dezhou 253000, Shandong）

【】Grain yield is one of the most important indicators in evaluating foxtail millet productivity and is greatly affected by the fluctuation of climatic factors. The researches on the effects of climatic factors on grain yield and the varietal response of grain yield to different ecological conditions in shandong can provide scientific basis for selecting, breeding and planting high-quality foxtail millet. 【】Eight newly released foxtail millet cultivars selected from the summer-sown region of North China were planted at five locations in two consecutive years (2016 and 2017). Grain yields of these cultivars were measured. Analysis of Variance (ANOVA) was used to determine the significance of differences in grain yields by Duncan’s Multiple Range Test. And correlation analysis between grain yield and air temperature, rainfall, and sunshine duration were conducted by Pearson’s method. 【】ANOVA showed that growing years, growing locations × growing years, and growing locations × cultivar genotypes had highly significant effects on the variations in grain yields (＜0.01). Similarly, cultivar genotypes, cultivar genotypes × growing years, and growing years × cultivar genotypes × growing years showed significant influence on grain yields (＜0.05). Growing locations, growing locations × growing years, growing locations × cultivar genotypes and cultivar genotypes had high contribution rates (50.05%, 19.76%, 12.32%, and 8.67%, respectively), whereas growing years, cultivar genotypes × growing years had low contribution rates (2.70% and 1.69%, respectively) to the variations in grain yields. In 2017, the average yield per unit area of eight foxtail millet cultivars was 4.55% higher than that in 2016, however, that was not consistent between growing locations. The annual outputs from Jinan, Linyi and Jining in 2017 were increased by 21.64%, 18.47% and 3.96%, respectively, while from Dezhou and Taian the annual outputs were decreased by 8.66% and 9.78%, respectively, compared with those in 2016. The average yields of eight cultivars from five locations across two years were 5 657.2 kg·hm-2ranging from 5 267.8 kg·hm-2to 5 926.0 kg·hm-2. The yield of Yugu18 had the lowest yield while Jigu20 had the highest yield. No significant difference in grain yields was observed between cultivars Jigu20, Jigu22, Jilügu1, Jinuogu2 and Zhonggu2, however, grain yields of these cultivars were significantly higher than Jigu19 and Yugu18. Correlation analysis showed that the grain yield was positively but not significantly correlated with the average temperature and maximum temperature at each time period (＞0.05). However, it was significantly positively correlated with the total average temperature of the whole growth period (＜0.05). On the other hand, grain yield was negatively correlated with the rainfall at seedling stage (middle and late June) (＞0.05), and the rainfall during the periods from pregnancy heading to flowering (from late July to middle August) (＞0.05). Furthermore, grain yield was positively correlated with sunshine duration in middle and late September (＞0.05). 【】Growing years, growing locations, cultivar genotypes, growing locations × growing years and growing locations × cultivar genotypes had significant effects on the yields of foxtail millet in Shandong. The fluctuation of ecological factors across different years and different locations, especially the air temperature and rainfall were the important factors affecting the yields. Higher average air temperature during the whole growth period was beneficial to increasing grain yield. Excessive rainfall at seedling and heading stages had negative effects on grain yields. The yield of testingcultivars was significantly different between years and between experimental sites. The cultivars, Jigu20, Jigu22, Jilügu1, Jinuogu2 and Zhonggu2 had good fertility and stability across ecological conditions.

foxtail millet; yield; ecological conditions; air temperature; rainfall; sunshine

10.3864/j.issn.0578-1752.2020.07.005

2019-06-19；

2019-12-23

山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團(tuán)隊專項資金（SDAIT-15-03）、山東種業(yè)集團(tuán)股份有限公司創(chuàng)新項目（ZYCX2016016）、山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程（CXGC2018D02）、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項（CARS-06）

楊延兵，E-mail：ybyang_666@163.com。通信作者管延安，E-mail：yguan65@163.com

（責(zé)任編輯 李莉）