播期對金選6號谷子植株性狀、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

李國瑜，叢新軍，李國清

（泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東 泰安 271000）

谷子（Setaria italica（L.）Beauv）屬禾本科（Poaceae）狗尾草屬（Setaria），去殼后為小米，具有抗旱、耐瘠薄、適應(yīng)性強等特點，是中國北方干旱、半干旱地區(qū)的重要糧食作物［1-5］。谷子富含人體必需的8種氨基酸、不飽和脂肪酸和多種礦物質(zhì)，不僅營養(yǎng)價值高，還有較好的食療功效［6］，是農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革、調(diào)整種植產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、大力發(fā)展優(yōu)勢雜糧的重點作物之一［7-9］。

播種量、播種期、密度、施肥、生態(tài)環(huán)境等因子均會對谷子的產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀和品質(zhì)等造成很大的影響［10-15］。范惠萍等［16］研究了不同播期和密度對長農(nóng)35號谷子產(chǎn)量、生育期和植株性狀的影響，表明播期對谷子生育影響較大，播期相同時密度對全生育期幾乎沒有影響。王楓葉等［17］研究發(fā)現(xiàn)，播期對谷子整株干物質(zhì)量有較大影響，除谷穗和莖外，其它器官對谷子各器官干物質(zhì)量分配的影響均不大。張素梅［18］研究表明，隨著播期推遲，谷子粗蛋白含量呈現(xiàn)增加趨勢、脂肪含量呈降低趨勢、總淀粉含量呈先增加后減少趨勢，差異達到極顯著水平。近年來，山東省的地方特色谷子越來越受到消費者和市場的歡迎，但由于缺乏科學(xué)的栽培管理措施，這類品種在當(dāng)?shù)氐倪m宜播期尚不明確，品質(zhì)研究更是鮮有報道。本研究以泰安地方特色谷子新品系金選6號為材料，分析播期對其植株性狀、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以期確定最佳播期，并通過構(gòu)建播期與產(chǎn)量的曲線模型，為保護地方特色種質(zhì)資源、實現(xiàn)谷子品種的高效利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

金選6號地方特色谷子新品系，由泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育提供。

1.2 試驗方法

試驗于2019年在泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院馬莊鎮(zhèn)實驗基地進行。土壤類型為淋溶褐土，堿解氮含量為74.5 mg/kg、有效磷21.7 mg/kg、速效鉀107.2 mg/kg、有機質(zhì)12.4 mg/kg，pH值7.3。試驗地前茬為冬小麥，栽培管理措施同豐產(chǎn)田。試驗從5月15日開始播種，之后每5天播種1期直至6月29日，共計10個播種時期，依次編號為1～10。隨機區(qū)組排列，重復(fù)3次。小區(qū)行長5 m，6行區(qū)，行距0.4 m，666.7m2留苗密度為4.0萬株。

1.3 測定方法

成熟期各小區(qū)隨機取樣測定株高、穗下節(jié)間長、莖粗等農(nóng)藝性狀。室內(nèi)考種項目包括穗長、穗粗、千粒重等產(chǎn)量相關(guān)性狀。各處理按小區(qū)單打單收稱重記載。干物質(zhì)重測定采用烘干法，即105℃烘箱殺青30 min轉(zhuǎn)80℃烘干至恒重后稱量。采用索氏提取法測定脂肪含量、凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)含量、碘藍比色法測定直鏈淀粉含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007、SPSS 20.0和Origin 8.0軟件進行數(shù)據(jù)處理、方差分析及圖形繪制等。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播期條件下金選6號的植株性狀分析

由表1可知，隨播期推遲，谷子的株高、穗下節(jié)間長、莖粗、植株干重、穗長、穗粗各指標(biāo)表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，變異系數(shù)分別為5.99%、16.20%、9.91%、13.51%、7.92%和9.81%。6月9日播種（處理6），株高、穗下節(jié)間長最大，分別為127.17、26.23 cm；6月4日播種（處理5），莖粗、植株干重、穗粗最大，分別為6.67 mm、13.50 g和2.36 cm；5月30日播種（處理4），穗長最大為19.52 cm。

2.2 不同播期條件下金選6號的產(chǎn)量性狀分析

由表2可知，隨播期推遲，金選6號谷子的穗重、穗粒重、出谷率呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，變異系數(shù)分別為16.42%、18.10%、2.20%，不同播期處理間的出谷率無顯著差異，播期為6月4日（處理5）時各指標(biāo)值最大，分別為15.80、11.57 g和73.12%。千粒重隨著播期推遲逐漸增加，但無顯著差異，最大值為6月29日播種處理（處理10）的2.63 g，最小值為5月15日播種（處理1）的2.53 g。

表1 金選6號不同播期條件下的主要植株性狀表現(xiàn)

表2 金選6號不同播期條件下的產(chǎn)量性狀表現(xiàn)

2.3 不同播期條件下金選6號的產(chǎn)量及其擬合曲線模型

由表3可知，谷子產(chǎn)量隨著播期推遲呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，整體變異系數(shù)為19.83%。6月4日播種（處理5）時666.7m2產(chǎn)量最高，為382.68 kg，較早或較晚播種均有不同程度的降低，其中最晚于6月29日播種時666.7m2產(chǎn)量只有189.62 kg，比處理5極顯著減產(chǎn)達50.45%（P＜0.01）。

以小區(qū)平均產(chǎn)量數(shù)據(jù)為觀測值，用SPSS軟件對播期和產(chǎn)量進行回歸分析，選擇線性（E60551）、對 數(shù) 曲 線（E60552）、逆 曲 線（E60553）、二次項曲線（E60554）、復(fù)合曲線（E60556）、冪曲線（E60557）、S曲線（E60558）、增長曲線（E60559）、指數(shù)分布曲線（E60560）進行曲線估計，擬合曲線如圖1所示，模型摘要和參數(shù)估值結(jié)果如表4所示。

表3 金選6號不同播期條件下的產(chǎn)量結(jié)果

圖1 播期與產(chǎn)量的擬合曲線

表4 播期與產(chǎn)量的擬合曲線模型匯總和參數(shù)估值

由回歸曲線模型參數(shù)可以看出，二次項曲線模型Y=b0+b1X+b2X2的擬合效果最好，決定系數(shù)R2=0.960，可以作為金選6號不同播期條件下產(chǎn)量的擬合曲線，代入相應(yīng)參數(shù)可得到曲線方程：Y=276.338+47.870X-5.689X2（式中Y為谷子產(chǎn)量，X為播期處理），再由二次函數(shù)的性質(zhì)可知，當(dāng)X=4.207≈4.2（轉(zhuǎn)換為播期是5月31日）時，666.7m2谷子的理論產(chǎn)量最大為377.04 kg。

2.4 不同播期條件下金選6號的品質(zhì)性狀分析

由圖2可知，隨著播期推遲，出米率先升高后降低而無明顯差異，6月29日播種（處理10）時最低為73.65%，6月4日播種（處理5）時最高為76.19%，各處理平均值為75.30%。脂肪含量先升高后降低，6月29日播種時含量最低為3.9%，6月9日、14日播種時含量最高為4.7%，各處理平均值為4.41%。蛋白質(zhì)含量先降低后升高，6月9日播種（處理6）時含量最低為10.1%，5月15日播種（處理1）時含量最高為11.8%，各處理平均值為10.65%。直鏈淀粉含量先升高后降低，5月15日播種時含量最低為10.92%，6月9日播種時含量最高為12.51%，各處理平均值為11.60%。由此可見，播期對谷子的出米率影響較小，但對營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)含量及組成比例的影響較大。

圖2 金選6號不同播期條件下的主要品質(zhì)性狀

3 討論與結(jié)論

播期對谷子生長發(fā)育的影響很大，若播種過早則病蟲害較重，生育期提前，拔節(jié)、孕穗期在雨季之前進行，常因干旱造成“胎里旱”“卡脖旱”，形成空殼和秕谷，嚴(yán)重影響穗粒重及出谷率，進而影響谷粒產(chǎn)量［15］；播種過晚，生育后期易受低溫危害，不能正常成熟［14，19-21］。谷子的營養(yǎng)品質(zhì)主要包括粗蛋白、脂肪、總碳水化合物和粗纖維含量等指標(biāo)［22］，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，其含量及組成比例在不同播期間有明顯差異［18，23］。

本研究結(jié)果表明，隨著播期推遲，金選6號谷子的株高、穗下節(jié)間長、莖粗、植株干重、穗長、穗粗各指標(biāo)表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，其中6月9日播種時，株高、穗下節(jié)間長的值最大，6月4日播種時莖粗、植株干重、穗粗的值最大，5月30日播種時穗長的值最大。除千粒重隨著播期推遲逐漸增大且無顯著差異外，穗重、穗粒重、出谷率、總產(chǎn)量等指標(biāo)表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，6月4日播種（處理5）時各指標(biāo)的值最大。通過曲線模型擬合獲得的二次曲線函數(shù)方程Y=276.338+47.870X-5.689X2是播期與產(chǎn)量關(guān)系的最優(yōu)模型，具有較強的實用性與廣適性；結(jié)合實際產(chǎn)量及理論產(chǎn)量可知，金選6號谷子的最佳播期是5月31日至6月4日。同時，出米率、脂肪、直鏈淀粉含量隨著播期推遲先升高后降低，蛋白質(zhì)含量先降低后升高。

目前，谷子地方特色品種受到消費者的廣泛認(rèn)可，同時在加工企業(yè)效益的帶動下，種植面積相對穩(wěn)定，但由于常年種植及新品種的大范圍推廣應(yīng)用，使老品種的純度不斷下降，產(chǎn)量及品質(zhì)也隨之降低，對特色農(nóng)業(yè)品牌和社會經(jīng)濟效益構(gòu)成嚴(yán)重威脅。探究泰安地方特色谷子新品系金選6號的最適播種時間，使其生長發(fā)育時期與有利氣候條件相吻合，提高水分和光熱等環(huán)境條件的利用率，從而獲得較高的產(chǎn)量，能夠為谷子地方種質(zhì)資源保護和優(yōu)異資源的開發(fā)利用提供理論依據(jù)，也對保護地區(qū)生物多樣性和提高生態(tài)系統(tǒng)功能有重要意義。另有報道指出，合理的種植密度和施用氮肥也是獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要措施［24，25］，此方面的研究還有待進一步展開。