抗旱高產(chǎn)高β－葡聚糖裸燕麥新品種壩莜14號選育

李云霞，葛軍勇，董占紅，王星宇，左文博，曹麗霞，李默涵，高生，尹斌

(河北省高寒作物研究所/張家口市農(nóng)業(yè)科學院，河北 張家口 075000)

燕麥屬(AvenaL.)隸屬于禾本科燕麥族(Aveneae，Poaceae)，為一年生草本植物[1－2]，分布在亞洲、歐洲、大洋洲、美洲的溫帶和寒帶地區(qū)[3－4]。其中大粒裸燕麥(A.nuda)和普通栽培燕麥(A.sativa)為世界各國廣泛栽培[4]，是全球第七大栽培作物[5]。目前以種植普通栽培燕麥為主，少部分食用，大多數(shù)用作家畜、家禽的飼草料。我國主要種植大粒裸燕麥，又稱裸燕麥，有莜麥、玉麥、鈴鐺麥等俗稱[6]，廣泛分布在高海拔、高緯度寒冷地區(qū)，內(nèi)蒙古高原一帶被認為是大粒裸燕麥的起源地[7]，是產(chǎn)區(qū)主要食糧及飼料、飼草作物，具有極高的營養(yǎng)[8]、醫(yī)療保健[9]和飼用價值[10－12]。隨著人們健康意識的提高，燕麥等富含膳食纖維的雜糧作物得到廣泛關注。國內(nèi)外研究表明[13－17]，燕麥具有顯著的降血脂、調(diào)節(jié)血糖功效，其主要功能成分是可溶性纖維β－葡聚糖。在此背景下，國內(nèi)燕麥種植出現(xiàn)了從傳統(tǒng)的瘠薄地、旱地向肥沃地、水地發(fā)展的趨勢，燕麥分布區(qū)域從高寒冷涼傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)逐步擴展到東北平原[18]、黃淮海平原[19]等新產(chǎn)區(qū)，燕麥產(chǎn)品從產(chǎn)區(qū)走向全國市場。據(jù)國家燕麥蕎麥產(chǎn)業(yè)技術體系不完全統(tǒng)計，全國年加工銷售量已達85萬t以上[20]；“十二五”期間我國燕麥種植面積穩(wěn)定在70萬hm2以上[20－21]，2018—2021年已發(fā)展到80萬hm2以上。面對快速發(fā)展的燕麥產(chǎn)業(yè)，當前大面積種植的壩莜1號、壩莜3號等中熟、晚熟品種存在籽實產(chǎn)量較低、β－葡聚糖含量較低、抗病性較差、抗倒伏性差[22]等多方面不足，已不能滿足燕麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。因此，河北省高寒作物研究所采用皮、裸燕麥跨物種的多親本漸進式雜交方法，聚合眾多親本的優(yōu)勢基因于一體，經(jīng)多年努力，選育出籽實產(chǎn)量較高、β－葡聚糖含量高、抗堅黑穗病、抗旱性強、適應性廣的裸燕麥新品種壩莜14號。

1 材料與方法

1.1 親本來源及選育經(jīng)過

壩莜14號(圖1～2)屬裸燕麥(A.nudaL.)，是由母本壩莜1號和父本壩莜9號雜交選育而成的新品種。壩莜1號是由冀張莜4號(皮燕麥品種永118×裸燕麥品種華北2號)×8061－14－1(434×永73－1)多親本聚合雜交育成的抗旱高產(chǎn)廣適裸燕麥品種；壩莜9號為9034－10－1(皮燕麥品種永73－1×裸燕麥品種冀張莜1號)×906－38－2(裸燕麥品種小46－5×皮燕麥品種永118)雜交育成的抗病抗倒優(yōu)質(zhì)加工型裸燕麥品種。壩莜14號選育流程如表1所示。

1.2 試驗地概況

區(qū)域試驗和生產(chǎn)試驗所在地地理位置(經(jīng)緯度表示)、全年平均氣溫、≥10℃活動積溫、無霜期、降水量等基本情況如表2所示。

表2 各試驗基地基本情況Table 2 Condition of different test sites

1.3 測定指標和方法

1.3.1 產(chǎn)量與試驗設計

品種比較試驗:2012—2014年在張家口市農(nóng)業(yè)科學院壩上試驗基地(張北縣)進行。小區(qū)面積2.0 m×3.35 m，6行區(qū)，行距0.30 m，4次重復，隨機區(qū)組設計。對照品種為壩莜1號和壩莜3號。

區(qū)域試驗:2014—2015年分別在張家口市5縣(區(qū))和內(nèi)蒙古兩地共7個點進行試驗(表2)。小區(qū)面積2.0 m×7.20 m，6行區(qū)，行距0.30 m，3次重復，隨機區(qū)組設計。對照品種為壩莜3號。

生產(chǎn)試驗:2015年開展生產(chǎn)鑒定(表2)。小區(qū)面積為333.33 m2。對照品種為壩莜1號和壩莜3號，小區(qū)面積為66.67 m2。

平均秸草產(chǎn)量測定:品比與區(qū)域試驗中，燕麥收割風干后，每小區(qū)測定生物產(chǎn)量，脫粒后計算籽粒產(chǎn)量，秸草產(chǎn)量＝生物產(chǎn)量－籽粒產(chǎn)量，3個小區(qū)取平均值。

1.3.2 植物學特征、物候期觀察與株高、分蘗性、莖葉比測定

觀察記載物候期、葉型及穗型等特征。

株高:以成熟時的植株絕對高度表示該品種株高。

分蘗數(shù):在苗期標記1 m2統(tǒng)計苗數(shù)，在燕麥齊穗時統(tǒng)計莖數(shù)，在燕麥成熟時統(tǒng)計穗數(shù)，計算分蘗數(shù)和有效分蘗數(shù)。

1.3.3 營養(yǎng)成分測定

籽粒粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉含量委托農(nóng)業(yè)農(nóng)村部谷物品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心測定。β－葡聚糖含量委托北京特品降脂燕麥開發(fā)有限公司測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

運用Microsoft Excel 2007和DPS 7.05軟件進行數(shù)據(jù)整理、方差分析，樣本平均數(shù)的差異顯著性檢測用Duncan’s新復極差法。

2 結果與分析

2.1 植物學特征

壩莜14號為一年生裸燕麥(Avena nudaL.)。幼苗半直立，苗色綠，生長勢強，生育期98 d左右，屬于中晚熟型品種。平均株高108.3 cm，最高達128 cm。周散型穗，短串鈴，內(nèi)穎白色，籽粒橢圓形，粒色淺黃。平均穗長16.3 cm，最長達21.4 cm；平均每穗小穗數(shù)27.6個，最多達52.3個；平均穗粒數(shù)61.0粒，最多達119.5粒；平均穗粒質(zhì)量1.6 g，最高達2.7 g；平均千粒質(zhì)量25.2 g，最高達28.0 g；平均百升容重72.0 kg。群體結構好，成穗率高，籽粒成熟一致，落黃好?？沟剐?、抗旱性均強于對照壩莜3號，在沙土、沙壤土、壤土等多種土質(zhì)上均長勢良好，適合與苜蓿、馬鈴薯、蔬菜等土壤肥力較高的茬口輪作。

2.2 生育期和株高

區(qū)域試驗各試點壩莜14號生育期和株高如表3所示。2014年6個試點平均生育期為98 d，2015年為103 d，2年平均101 d，其中崇禮區(qū)試點2年試驗生育期表現(xiàn)均為最長，分別為113、118 d，赤城縣試點2年生育期均最短，分別為83、84 d。壩莜14號2014年6個試點平均株高達到108 cm，崇禮區(qū)試點最高，為128.0 cm，尚義縣試點最低，為84.9 cm；2015年6個試點平均株高達到101.9 cm，崇禮區(qū)試點最高，為123.0 cm，張北縣試點最低，為84.3 cm；兩年平均株高為105.0 cm，與對照壩莜3號差異不顯著(P>0.05)。

表3 壩莜14號的生育期和株高Table 3 Growth periodand plant height of Bayou 14

2.3 生產(chǎn)性能

2.3.1 品比試驗

2012—2013年以壩莜1號為對照，2014年增加了壩莜3號為對照。從3年試驗結果看，壩莜14號平均籽粒產(chǎn)量達3 121.80 kg/hm2，比壩莜1號增產(chǎn)25.10%，比壩莜3號增產(chǎn)28.25%，差異均顯著(P<0.05)；平均秸草產(chǎn)量5 603.45 kg/hm2，比壩莜1號增產(chǎn)35.90%，比壩莜3號增產(chǎn)28.17%，差異均極顯著(P<0.01)(表4)。

表4 品種比較試驗秸草產(chǎn)量與籽粒產(chǎn)量Table 4 Stalk yield and seed yield of oat varieties in variety comparative test kg·hm－2

2.3.2 區(qū)域試驗

區(qū)域試驗結果表明:壩莜14號平均籽粒產(chǎn)量達到了3 150.07 kg/hm2，比對照壩莜3號增產(chǎn)18.20%，增產(chǎn)極顯著(P<0.01)；平均秸草產(chǎn)量達到了6 103.68 kg/hm2，比對照減產(chǎn)3.84%，但差異不顯著(P>0.05)(表5)。

表5 品種區(qū)域試驗秸草產(chǎn)量與籽粒產(chǎn)量Table 5 Stalk yield and seed yield of oat varieties in regional test kg·hm－2

2.3.3 生產(chǎn)試驗

2015年生產(chǎn)試驗結果表明，壩莜14號平均籽粒產(chǎn)量達3 641.53 kg/hm2，比壩莜1號、壩莜3號分別增產(chǎn)31.17%、25.03%，增產(chǎn)極顯著(P<0.01)(表6)。

表6 2015年生產(chǎn)試驗籽粒產(chǎn)量Table 6 Seed yield of oat varieties in production test in 2015 kg·hm－2

2.3.4 多點生產(chǎn)示范

2015—2017年進行了大面積的生產(chǎn)示范及推廣(表7)，總計示范29.79 hm2，總產(chǎn)量45 923.36 kg，一般比臨近對照壩莜1號增產(chǎn)21.90%～122.22%。2018年以來，通過田間試驗示范和理化指標分析，壩莜14號被確定為主推品種進行大面積推廣，2019—2020年每年推廣6 667 hm2，2021年推廣了10 000 hm2。

表7 2015－2017年壩莜14號生產(chǎn)示范情況Table 7 Production demonstration of Bayou 14 from 2015 to 2017

2.4 籽粒營養(yǎng)品質(zhì)與容重

據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部谷物品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心(北京)測定，壩莜14號籽粒粗蛋白含量(干基)136.3 g/kg，粗脂肪含量(干基)89.1 g/kg，粗淀粉含量(干基)603.2 g/kg。據(jù)北京特品降脂燕麥開發(fā)公司測定，對照品種壩莜1號2014—2016年β－葡聚糖含量(干基)分別為4.33、4.54、4.38 g/kg，3年平均值為4.42 g/kg，壩莜14號分別為4.81、5.19、4.94 g/kg，3年平均值為4.98 g/kg，比壩莜1號高12.67%，壩莜14號3年籽實容重平均值為0.72 kg/L。

2.5 抗病性表現(xiàn)

2015年委托甘肅省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所對10個裸燕麥品種進行抗堅黑穗病鑒定。同年，張家口市農(nóng)業(yè)科學院開展了抗堅黑穗病鑒定，結果如表8所示。壩莜14號綜合表現(xiàn)達到抗病以上級別。

表8 裸燕麥品種抗堅黑穗病鑒定結果Table 8 Identification results of resistance to smut of varieties(A.nuda L.)

2.6 抗旱性表現(xiàn)

2011—2012年在張家口市農(nóng)業(yè)科學院壩上試驗基地利用防雨棚和田間自然干旱條件，對12個裸燕麥材料進行抗旱性鑒定[23]。防雨棚主要試驗結果是:壩莜14號的干旱產(chǎn)量指數(shù)為1.19，在所有參試材料中排名第2；灌溉產(chǎn)量指數(shù)為1.27，排名第3；產(chǎn)量－水分高效利用指數(shù)為1.23，排名第1。大田試驗主要結果為:壩莜14號的干旱產(chǎn)量指數(shù)為1.19，排名第1；灌溉產(chǎn)量指數(shù)為1.13，排名第2，產(chǎn)量－水分高效利用指數(shù)為1.16，排名第2。田間自然干旱條件下，壩莜14號在所有參試品種中產(chǎn)量最高，達2 496.00 kg/hm2，灌水條件下達到2 627.00 kg/hm2，排名第2，表現(xiàn)出較強的抗旱性及豐水高產(chǎn)性。

表9 裸燕麥品種抗旱性鑒定結果Table 9 Identification results of drought resistance of varieties(A.nuda L.)

2.7 適宜范圍和栽培技術要點

2.7.1 適應區(qū)域

根據(jù)區(qū)域試驗、生產(chǎn)示范及各地引種試驗結果，該品種適宜在東北地區(qū)、云貴地區(qū)的廣大寒涼區(qū)域種植，在沙質(zhì)、沙壤質(zhì)、壤質(zhì)土地均可生長良好，尤其適合生產(chǎn)潛力高的水地、旱灘地、陰灘地、肥坡地種植。

2.7.2 適宜播種期

在河北省壩上地區(qū)及其他同類型地區(qū)的適宜播種期是:瘠薄旱坡地和沙壤質(zhì)土地5月25－30日播種；肥坡地(平地)和旱灘地5月20－25日播種；壩頭冷涼區(qū)和二陰灘地5月15－20日播種。

2.7.3 播種方法、播深和播種量

常規(guī)種植采取條播方式，行距15 cm，播種深度4～6 cm。二陰灘地播量150 kg/hm2左右，留苗數(shù)4.5×106株/hm2；旱平地和肥坡地播量135 kg/hm2，留苗數(shù)3.75×106株/hm2；瘠薄旱地和沙壤質(zhì)土地留苗數(shù)3.0×106株/hm2。

2.7.4 田間管理

在一般地塊，結合播種施用磷酸二銨75～150 kg/hm2。在燕麥拔節(jié)至孕穗期澆水1～2次。在旱地無灌溉條件，燕麥生長不良時，可在分蘗至拔節(jié)期結合中耕、澆水或趁雨[24]追施尿素120～150 kg/hm2。除草禁止使用2，4－D丁酯，在小壟密植不進行中耕的情況下，于燕麥3～4葉期噴除草劑立清乳油750～1 500 mL，用水量450 kg/hm2。壩莜14號一般是活稈成熟，采取割曬方法收獲比較適宜。如用聯(lián)合收割機直收，最好在莖稈變黃時收獲。

3 討論

全球氣候加速變暖，燕麥產(chǎn)區(qū)熱量資源逐年增加[25]，無霜期延長，使晚熟燕麥品種的種植風險降低。一般來說，較長的生育期可以使作物獲得更多的光熱資源，制造更多有機物，進而提高產(chǎn)量，從而獲得更優(yōu)的營養(yǎng)品質(zhì)。目前我國推廣的主要裸燕麥品種以及國外引進的皮燕麥品種多是早熟、中熟類型品種[26]，在許多地區(qū)不能完全利用當?shù)氐墓鉄豳Y源，影響了燕麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)。壩莜14號平均生育期98 d左右，我國大部分寒涼區(qū)域熱量條件均可滿足其生長發(fā)育需求。在多年的試驗與生產(chǎn)實踐中，壩莜14號表現(xiàn)出了高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的特性，最高籽實產(chǎn)量達到5 785.50 kg/hm2，2014—2016年3年籽粒β－葡聚糖含量穩(wěn)定在4.8%以上，為燕麥片加工提供了優(yōu)質(zhì)原料。

目前，燕麥在我國僅有80萬hm2的種植面積，科研工作開始較晚，投入少。隨著經(jīng)濟發(fā)展，育種研究者逐漸開始注重β－葡聚糖、蛋白質(zhì)與脂肪等營養(yǎng)指標的提高，但對抗逆性尤其是抗病性等重視不夠。當前主推的早、中、晚熟品種壩莜6號、壩莜1號、壩莜3號等對紅葉病、堅黑穗病的抗性較差，病害的發(fā)生嚴重影響了燕麥的產(chǎn)量和品質(zhì)，不利于燕麥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。壩莜14號有效聚合了多個優(yōu)勢基因，在高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的基礎上具有較強的抗堅黑穗病、抗白粉病能力，在病害較輕的地區(qū)種植時可不拌藥，病害較重的地區(qū)可少拌藥。

燕麥種植區(qū)地形復雜、小氣候類型多樣，經(jīng)常需要調(diào)配不同類型的品種以獲得較高的收益。區(qū)域試驗、生產(chǎn)試驗示范和引種試驗結果表明，壩莜14號在不同氣候類型區(qū)均能獲得較高的籽實產(chǎn)量、飼草產(chǎn)量，這不僅降低了人力物力成本，還有利于為燕麥食品加工提供質(zhì)量穩(wěn)定的原料，提升我國燕麥產(chǎn)業(yè)競爭能力。

4 結論

壩莜14號裸燕麥新品種莖稈堅韌，群體結構優(yōu)良，穗長、千粒質(zhì)量等綜合性狀顯著優(yōu)于對照壩莜1號與壩莜3號；籽粒β－葡聚糖含量高而穩(wěn)定，3年平均含量達到4.98%；籽粒產(chǎn)量高，生產(chǎn)示范最高達到5 785.50 kg/hm2；區(qū)域試驗、生產(chǎn)試驗示范和引種試驗等結果表明，壩莜14號在多種土質(zhì)上均長勢良好，在東北地區(qū)、云貴地區(qū)的寒涼區(qū)域均可較好的生長，具有較強的抗堅黑穗病、抗白粉病能力。