春播晚熟釀造高粱不同生態(tài)區(qū)高產(chǎn)高效品種篩選與評價

王艷秋 ，張飛 ，張曠野 ，王佳旭 ，朱凱 ，熊文強(qiáng) ，郭曉雷 ，鄒劍秋 *

（1.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所，遼寧 沈陽 110161；2.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物海南育種中心，海南 樂東 572500；3.遼寧省種業(yè)發(fā)展中心，遼寧 沈陽 110034）

高粱是釀制優(yōu)質(zhì)白酒、食醋不可或缺、無法代替的主要原料，優(yōu)質(zhì)高粱原料是酒業(yè)提檔升級的關(guān)鍵因素［1］。目前，國產(chǎn)高粱80%左右用于釀酒，但生產(chǎn)中釀造高粱專用性不強(qiáng)、品種適宜種植生態(tài)區(qū)域不夠明晰，市場需求和生產(chǎn)存在突出矛盾［2］。此外，近年來隨著機(jī)械化的生產(chǎn)水平的不斷提高，春播晚熟區(qū)人們對適宜機(jī)械化的品種需求的不斷增強(qiáng)，探究現(xiàn)有品種在不同生態(tài)區(qū)的生育期、株高等性狀變化特點，挖掘機(jī)械化高粱品種的生態(tài)適應(yīng)性和生產(chǎn)潛力成為當(dāng)前亟待解決的關(guān)鍵問題。

釀造高粱品質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是酒企評價高粱原料的關(guān)鍵［3］。淀粉含量及組分與釀酒品質(zhì)密切相關(guān)，是評價釀造高粱品質(zhì)的重要指標(biāo)［4］。淀粉含量及組分受年份、地點、播期、土壤、肥料、氣候、密度等多種因素的影響［5］。高粱籽粒中的單寧為復(fù)雜的高分子多元酚類化合物，少量的單寧對發(fā)酵過程中有害微生物有一定的抑制作用，是影響高粱出酒率和出酒風(fēng)味的關(guān)鍵因子［6］。此外，張福耀等［7］研究發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)、脂肪、賴氨酸等品質(zhì)性狀也與釀酒產(chǎn)量和品質(zhì)存在密切相關(guān)。

在這一背景下，本研究以產(chǎn)量和品質(zhì)為核心，通過對28 個春播晚熟型品種產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素、生育期、株高等參數(shù)的鑒選和分析，對籽粒淀粉、單寧等品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行綜合評價，挖掘不同生態(tài)區(qū)的適宜高產(chǎn)高效品種，解析不同品種的最適生產(chǎn)區(qū)域，為高粱產(chǎn)業(yè)的高效、可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為當(dāng)前全國主產(chǎn)區(qū)廣泛應(yīng)用的高粱品種，包括遼粘 3 號、遼糯 10 、遼糯 11、遼雜 19 號、遼雜 53、遼雜 37、遼雜 67、遼雜 70、遼雜 71、遼雜74、遼雜 75、遼雜 77、遼雜 78、遼糯 14、晉雜 31、晉中 7742、錦雜 108、錦雜 109、錦雜 112、鳳雜 22、鳳雜 25、鳳雜 48、鳳雜 50、金糯粱 4 號、金糯粱 6 號、金糯粱7 號、紅茅粱6、遼雜11 號28 個春播晚熟型品種。

1.2 試驗設(shè)計

試驗在全國東北、華北、西北等3 個高粱主要生產(chǎn)區(qū)域的6 個試驗點進(jìn)行，分別為朝陽、沈陽、錦州、平?jīng)?、榆林和晉中。選擇土壤肥力均勻、具有代表性地塊作試驗地。田間試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3 次重復(fù)，小區(qū)面積15 m2。試驗密度因品種特性而定。播期按當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實際確定，田間管理高于當(dāng)?shù)厣a(chǎn)水平。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀調(diào)查與考種

成熟期，每小區(qū)選擇連續(xù)10 株植株調(diào)查株高、莖粗，測量穗長、穗粒重、千粒重。

1.3.2 品質(zhì)檢測

選取沈陽試點（2001 年以來全國高粱品種國家區(qū)域試驗和聯(lián)合體試驗品質(zhì)檢測均以沈陽地區(qū)取樣檢測為評價標(biāo)準(zhǔn)）對各品種取樣，委托農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測測試中心（沈陽）進(jìn)行品質(zhì)檢測，測定項目包括粗淀粉、粗蛋白、粗脂肪、單寧指標(biāo)、支鏈淀粉等。

1.3.2 產(chǎn)量

籽粒達(dá)到成熟期時收獲，去掉兩側(cè)邊行（兩側(cè)各1 行），收中間數(shù)行收獲后及時晾曬、脫粒、風(fēng)干、稱重，折合14%含水量計算產(chǎn)量，根據(jù)收獲面積折合產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

數(shù)據(jù)采用 DPSv7.50、GraphPad Prism 5 和 Microsoft Excel 2003 軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生態(tài)區(qū)高粱各品種產(chǎn)量變化

2.1.1 不同生態(tài)區(qū)產(chǎn)量比較

由圖1 可見，參試的28 個品種在6 個試驗點的平均產(chǎn)量表現(xiàn)為：沈陽＞朝陽＞晉中＞錦州＞榆林＞平?jīng)觯蜿柶骄a(chǎn)量最高，朝陽、晉中和錦州產(chǎn)量差異較小，平?jīng)霎a(chǎn)量最低，可能與該年份較常年氣溫偏低有關(guān)。由表1 可以看出，區(qū)組間差異不顯著，表明試驗地地力條件均勻，3 次重復(fù)間無顯著差異，參試高粱品種產(chǎn)量在品種和試點均差異顯著。品種×試點間差異顯著（P=0.000 1），表明品種在不同環(huán)境條件下的表現(xiàn)存在差異，在不同生態(tài)區(qū)選用適應(yīng)環(huán)境的品種是挖掘品種生產(chǎn)潛力的關(guān)鍵所在。

圖1 不同生態(tài)參試品種產(chǎn)量表現(xiàn)（kg·hm-2）Fig.1 Yield performance of different ecological participant varieties

表1 不同品種在各生態(tài)區(qū)的產(chǎn)量方差分析表Table 1 Analysis of variance（ANOVA）table for yield of different varieties in each ecological zone

2.1.2 品種豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)性及適應(yīng)區(qū)域比較

對6 個試驗點28 個品種產(chǎn)量統(tǒng)計分析結(jié)果表明（表2），品種的豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性及適應(yīng)區(qū)域差異顯著。參試品種在各試點的變幅5 433.0~9 049.5 kg·hm?2，其中鳳雜 50、遼粘 3 號和遼糯 11 產(chǎn)量顯著高于其它品種，豐產(chǎn)效應(yīng)分析與該結(jié)果基本吻合。在品種穩(wěn)定性方面，遼糯11 變異度（5.9%）顯著高于其它品種，說明該品種在不同生態(tài)區(qū)具有較好的適應(yīng)性和穩(wěn)產(chǎn)性，鳳雜50、遼粘3 號、遼糯10、晉雜 31、遼雜 74、遼雜 78、鳳雜 22 、遼雜 19 號、遼糯14 等品種也表現(xiàn)出較好的豐產(chǎn)穩(wěn)定性。各品種適應(yīng)生態(tài)區(qū)差異較大，遼糯11 和遼糯10 適應(yīng)所有6個參試區(qū)，產(chǎn)量排名前兩位的鳳雜50 和遼粘3 號適應(yīng) E1、E2、E3、E5、E6 生態(tài)區(qū)，其它品種適應(yīng)生態(tài)區(qū)詳見表2（區(qū)域適應(yīng)性從左向右遞減）。

表2 不同高粱品種豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)性及適應(yīng)區(qū)域比較Table 2 Comparison of different sorghum varieties for yield and stability of yield and adaptation to the region

2.2 不同生態(tài)區(qū)高粱各品種品質(zhì)分析

2.2.1 參試品種的品質(zhì)分布直方圖

對參試品種籽粒淀粉、單寧、脂肪和蛋白質(zhì)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了頻率分布分析（圖2）。根據(jù)數(shù)據(jù)分析并結(jié)合之前酒廠高粱原料品質(zhì)需求特征得出，釀造高粱晚熟組淀粉含量≥70%，單寧含量0.8%~2.0%，脂肪含量≤4.6%，蛋白質(zhì)含量9.0%~12.0%。

圖2 春播晚熟組籽粒品質(zhì)頻率分布直方圖Fig.2 Histogram of frequency distribution of seed quality in the spring-sown late maturity group

在這一基礎(chǔ)上，對參試的28 個品種進(jìn)行了符合條件品種篩選（表3）。結(jié)果表明，參試品種淀粉平均含量為70.78%、單寧平均含量為1.27%、脂肪含量平均值為4.21%、蛋白質(zhì)平均含量為9.72%、支鏈淀粉80.98%。其中，符合淀粉、單寧、脂肪和蛋白質(zhì)條件品種個數(shù)所占參試品種比例分別為82.14%、89.29%、64.29%和96.43%。各品質(zhì)性狀變異系數(shù)排序為淀粉＜蛋白質(zhì)＜支鏈淀粉＜脂肪＜單寧，說明參試品種單寧含量差異較大，是品質(zhì)評價的關(guān)鍵指標(biāo)。

表3 春播晚熟高粱籽粒品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)及品種比例Table 3 Standard parameters and variety ratios of late sorghum seed quality for spring sowing

2.2.2 符合品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品種分析

在圖2、表3 分析的基礎(chǔ)上，對符合淀粉含量≥70%、單寧含量0.8%~2.0%、脂肪含量≤4.6%、蛋白質(zhì)含量9.0%~12.0%品質(zhì)性狀的參試品種進(jìn)行篩選，從28 個品種中共篩選出18 個品種均符合該4 項指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)（表4）。其中淀粉含量遼雜74、遼雜19 號和錦雜108 含量相對較高，但與其它品種差異并不顯著；單寧含量介于0.84%~1.86%，遼雜37 最高，遼雜74 最低，品種間差異普遍顯著；脂肪含量介于3.36%~4.58%，鳳雜50 最高，錦雜108 最低；蛋白質(zhì)含量介于8.28%~11.08%，鳳雜22 最高，遼雜37 最低，品種間差異普遍顯著。

2.3 不同生態(tài)區(qū)各品種生育期的變化

不同生態(tài)環(huán)境對高粱品種的生育期存在較大影響，但總體上參試的28 個品種生育期基本均可在6 個試點成熟。6 個試點生育期差異顯著，且朝陽＜錦州＜沈陽＜晉中＜榆林＜平?jīng)?，朝陽試點參試品種生育期最短，僅為102.6 d，平?jīng)鲎铋L，為157.5 d，生育期統(tǒng)計分析表明2020 年的氣候更有利于朝陽、錦州、沈陽和山西地區(qū)春播晚熟高粱的成熟。生育期穩(wěn)定性參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，生育期變異度品種間也存在差異，在本年度溫度偏低的平?jīng)鲞|糯11、鳳雜50、遼粘3 號、金糯粱7 號和遼雜75等品種仍具有較好的自我調(diào)節(jié)能力，較其它品種生育期延長幅度變化明顯較小，增強(qiáng)了穩(wěn)產(chǎn)性。

2.4 不同生態(tài)區(qū)品種株高的變化

由圖4 和表6 可以看出，參試的28 個品種在不同生態(tài)區(qū)株高存在顯著差異，但品種間差異很大。不同試點間株高變幅為140.4~162.2 cm，晉中＞沈陽＞榆林＞朝陽＞平?jīng)觯惧\州，變化趨勢與產(chǎn)量并不完全正相關(guān)。說明株高在不同生態(tài)區(qū)可能受溫度、水分及光照強(qiáng)度等諸多因素影響。株高變異度沈陽和晉中相對較小，說明該2 個地區(qū)株高更為穩(wěn)定，此趨勢與產(chǎn)量基本吻合。從株高角度考慮，參試品種均符合機(jī)械化生產(chǎn)要求。

表6 不同高粱品種株高適應(yīng)性及穩(wěn)定性統(tǒng)計分析Table 6 Statistical analysis of plant height adaptation and stability of different sorghum varieties

圖4 不同生態(tài)區(qū)品種株高熱圖Fig.4 Heat maps of plant heights of varieties in different ecological regions

表5 不同高粱品種生育期適應(yīng)性及穩(wěn)定性統(tǒng)計分析Table 5 Statistical analysis of fertility adaptation and stability of different sorghum varieties

圖3 不同生態(tài)區(qū)各品種生育期熱圖Fig.3 Fertility heat map of each species in different ecological zones

2.5 穗部性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

為進(jìn)一步極解析不同生態(tài)區(qū)各品種的產(chǎn)量形成特點對穗長及產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量進(jìn)行了相關(guān)性分析（表7）。穗長與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)（R=0.83**），產(chǎn)量構(gòu)成因素方面對產(chǎn)量的影響穗粒重（R=0.86**）＞有效穗數(shù)＞千粒重。穗粒重對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大，表明在各試點及品種有效穗數(shù)差異不大時，適宜的氣候更有利于促進(jìn)植株生長發(fā)育，更有利于穗長和穗粒重的增加，提高產(chǎn)量。

表7 穗部性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性分析Table 7 Correlation analysis of spike traits and yield

3 討論

構(gòu)建不同生態(tài)區(qū)適宜高粱品種是高粱產(chǎn)業(yè)高效可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)與關(guān)鍵，是種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要舉措［8］。本研究發(fā)現(xiàn)不同環(huán)境條件下高粱產(chǎn)量差異顯著，但總體上鳳雜50、遼粘3 號和遼糯11 等品種表現(xiàn)出較好的豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性，尤其是遼糯11 穩(wěn)產(chǎn)性極為突出，品種與環(huán)境互作下穗長和穗粒重顯著增加是促進(jìn)這些品種產(chǎn)量增加的主要原因。此研究結(jié)果與王黎明等［9］的研究基本一致，也與段有厚等［10］的研究結(jié)果相吻合。

研究通過對參試的28 各品種的品質(zhì)分析并結(jié)合酒廠高粱原料品質(zhì)需求初步建立了晚熟組釀造高粱淀粉含量≥70%、單寧含量0.8%~2.0%、脂肪含量≤4.6%、蛋白質(zhì)含9.0%~12.0%的品種評價標(biāo)準(zhǔn)，該指標(biāo)范圍與李奇［11］、郭旭凱［12］等研究提出的名酒廠高粱需求指標(biāo)基本吻合，但由于本研究試驗地點有限，且年份只有一年，其具體評價標(biāo)準(zhǔn)還有待于進(jìn)一步完善。

此外，本研究對不同生態(tài)區(qū)各品種的生育期進(jìn)行了比較與分析，提出不同品種生育期受環(huán)境因子影響較大，但遼糯11、鳳雜50、遼粘3 號等具有較好的自我調(diào)節(jié)能力，也是其具有較高產(chǎn)量的內(nèi)在原因。此研究結(jié)果與張飛［13］、周紫陽［14］等研究結(jié)果一致。本研究對不同試點株高也進(jìn)行了統(tǒng)計分析，認(rèn)為不同生態(tài)區(qū)高粱株高差異很大且與產(chǎn)量并不完全呈正相關(guān)，可能是因為不同生態(tài)區(qū)氣候差異造成的，也可能與品種的源庫運(yùn)輸機(jī)制有關(guān)。

4 結(jié)論

在適宜的春播晚熟區(qū)域采用最為適宜的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)品種是實現(xiàn)高粱高效生產(chǎn)的基礎(chǔ)與關(guān)鍵［15］。本研究初步篩選適宜不同區(qū)域的適宜品種可供生產(chǎn)參考，但高粱生產(chǎn)除品種外還受不同生態(tài)區(qū)氣候特點、耕作制度、栽培管理等多種因素影響。因此，因地制宜的選擇品種、良種良法配套才是高粱高效、可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。