15個谷子品種農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的綜合評價

韓燕麗，樊永強，王彥輝，苗兆豐，劉勁哲，董亞南

（鄭州市農(nóng)林科學(xué)研究所，鄭州 450005）

谷子（Setaria italiea）為禾本科狗尾草屬，脫殼被稱為小米，具有抗寒、耐旱、耐貧瘠等特點，中國谷子種植區(qū)域主要分布在東北、華北和西北地區(qū)［1，2］。隨著人們膳食結(jié)構(gòu)的改變和對飲食健康的重視，谷子作為一種健康食品，因其營養(yǎng)成分齊全，消化吸收率較高，越來越受到人們的喜愛［3，4］。谷子產(chǎn)量受多個因素的影響、谷子農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的影響，需要一套標(biāo)準(zhǔn)的評價體系來進(jìn)行綜合評價。

灰色關(guān)聯(lián)度分析是對一個系統(tǒng)發(fā)展變化態(tài)勢的定量描述和標(biāo)記，在綜合評價、辨別分析、類型區(qū)劃等方面有廣泛應(yīng)用［5］。該方法已經(jīng)在小麥、玉米、水稻、大豆、馬鈴薯等作物品種綜合評價及品種選育上取得效果［6-11］。研究者采用不同的評價方法對谷子的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量進(jìn)行綜合評價［12-25］，其中也有許多運用灰色關(guān)聯(lián)度分析法進(jìn)行谷子綜合評價的研究［18-25］。本研究以鄭州市15個谷子品種為試驗材料，對其農(nóng)藝性狀進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計，應(yīng)用相關(guān)分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析法對15個谷子品種的9個農(nóng)藝性狀進(jìn)行綜合評價，以期為鄭州市夏谷的田間栽培和品種選育提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為鄭州市農(nóng)林科學(xué)研究所旱作研究室（簡稱旱作研究室）谷子育種材料，共15個谷子品種，分別為冀谷31、鄭農(nóng)谷09-6、冀谷36、濟谷20、邯谷2號、豫谷15、鄭農(nóng)谷7號、冀谷40、冀谷42、豫谷36、豫谷18、鄭農(nóng)谷11-2、晉谷21、豫谷31、豫谷28，其中鄭農(nóng)谷7號、鄭農(nóng)谷09-6和鄭農(nóng)谷11-2為旱作研究室選育的谷子品種。

1.2 試驗地點

試驗在鄭州市農(nóng)林科學(xué)研究所農(nóng)作物新品種展示中心（鄭州市須水鎮(zhèn)三十里鋪）開展。

1.3 試驗方法

15個谷子品種，隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)，6～8行區(qū)，行距0.4 m，小區(qū)面積不少于20 m2，重復(fù)間設(shè)1 m觀察道。收獲時去掉邊行，實收面積13.34 m2計產(chǎn)，換算成公頃產(chǎn)量，進(jìn)行統(tǒng)計分析。

在保證播前底墑（澆水造墑或趁雨墑）的情況下，于2020年6月9日播種，生育期間及時進(jìn)行間苗、定苗、中耕培土、追肥澆水、防治病蟲害等田間管理，9月20日前收獲，及時進(jìn)行晾曬、脫粒、考種工作。按照國家谷子區(qū)域試驗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行各項農(nóng)藝性狀的記載，生育期調(diào)查記載播種期、出苗期、抽穗期、成熟期，計算生育期。成熟時，在每個小區(qū)中間4行選擇不缺苗、長勢一致的行隨機選取10株谷子，調(diào)查株高、穗長、穗粗。收獲晾曬后，在室內(nèi)測定單穗重、穗粒重、千粒重、出谷率，取平均值。小區(qū)實收測產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010整理數(shù)據(jù)，利用SPSS 25.0軟件，采用灰色關(guān)聯(lián)度和因子分析法進(jìn)行綜合評價。按照灰色關(guān)聯(lián)度分析理論，將供試品種（系）及其所有性狀看作一個灰色系統(tǒng)，每個性狀是該系統(tǒng)中的一個因素，依次為X1（生育期）、X2（株高）、X3（穗長）、X4（穗粗）、X5（單穗重）、X6（穗粒重）、X7（出谷率）、X8（千粒重）、X9（產(chǎn)量）。計算各個品種的關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度［25，26］。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同谷子品種的農(nóng)藝性狀變異情況

15個谷子品種的農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量數(shù)據(jù)分析見表1。從表1可以看出，谷子的9個農(nóng)藝性狀變異系數(shù)存在一定的差異，變異系數(shù)從大到小排列為穗粒重＞單穗重＞千粒重＞穗粗＞株高＞產(chǎn)量＞穗長＞生育期＞出谷率，變異系數(shù)最小的是出谷率，僅為2.05%，變異系數(shù)較大的是穗粒重和單穗重，分別為22.66%和21.60%，表明15個谷子品種各個農(nóng)藝性狀差異較大。15個谷子品種，生育期為82～98 d，生育期最短的是豫谷31，最長的是鄭農(nóng)谷09-6；株高為107.45～135.44 cm，株高最矮的是豫谷36，株高最高為鄭農(nóng)谷7號；穗長為17.45～21.40 cm，穗長最短的是豫谷31，穗長最長的是豫谷28；穗粗為2.01～2.69 cm，穗粗最細(xì)的是濟谷20，穗粗最粗為豫谷28；單穗重為10.84～21.97 g，單穗重最輕的是晉谷21，單穗重最重的是冀谷42；穗粒重為9.04～18.38 g，穗粒重最輕的是晉谷21，穗粒重最重的是豫谷28；出谷率為79.87%～85.86%，出谷率最低的是鄭農(nóng)谷09-6，出谷率最高的是鄭農(nóng)谷11-2；千粒重為1.49～3.05 g，千粒重最低的是冀谷42，千粒重最高的是晉谷21；產(chǎn)量為4 798.00～6 210.50 kg/hm2，產(chǎn)量最低的是晉谷21，產(chǎn)量最高的是豫谷18；產(chǎn)量達(dá)到6 000 kg/hm2以上的谷子品種有鄭農(nóng)谷09-6、鄭農(nóng)谷7號、冀谷40、豫谷18、鄭農(nóng)谷11-2、豫谷31、豫谷28。

表1 15個谷子品種農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量數(shù)據(jù)分析

2.2 農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)性分析

對供試的15個谷子品種進(jìn)行相關(guān)性分析（表2）。由表2可知，生育期與穗長、穗粗、單穗重、穗粒重、千粒重之間呈正相關(guān)，與株高、產(chǎn)量和出谷率呈負(fù)相關(guān)，生育期與出谷率的負(fù)相關(guān)系數(shù)最大，達(dá)到顯著水平；株高與穗長、穗粗、單穗重、穗粒重、產(chǎn)量呈正相關(guān)，與生育期、出谷率和千粒重呈負(fù)相關(guān)，其中與穗粒重的正相關(guān)性最大，株高與千粒重呈負(fù)相關(guān)性最大，均達(dá)到顯著水平；穗長與株高、生育期、穗粒重、穗粗呈正相關(guān)，其中與穗粗達(dá)到顯著水平，穗長與出谷率、產(chǎn)量、單穗重、千粒重呈負(fù)相關(guān)；穗粗與生育期、株高、穗長、單穗重、穗粒重、產(chǎn)量呈正相關(guān)，與出谷率和千粒重呈負(fù)相關(guān)，穗粗與穗長的正相關(guān)性最大，達(dá)到顯著水平；單穗重與生育期、株高、穗粗、穗粒重、產(chǎn)量之間呈正相關(guān)，與穗長、千粒重、出谷率之間呈負(fù)相關(guān)，單穗重與穗粒重的正相關(guān)系數(shù)最大，達(dá)到極顯著水平；穗粒重與生育期、株高、穗粗、單穗重、穗長、產(chǎn)量呈正相關(guān)，與出谷率和千粒重呈負(fù)相關(guān)；出谷率與千粒重、產(chǎn)量呈正相關(guān)，與株高、穗長、穗粗、穗粒重、生育期、單穗重呈負(fù)相關(guān)；千粒重與生育期、出谷率、產(chǎn)量呈正相關(guān)，與株高、穗長、穗粗、單穗重、穗粒重呈負(fù)相關(guān)；產(chǎn)量與株高、穗粗、單穗重、穗粒重、千粒重、出谷率呈正相關(guān)，與生育期和穗長呈負(fù)相關(guān)。由以上分析結(jié)果可知，生育期與出谷率農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)性較密切，株高與穗粒重和千粒重農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)性較密切，穗長與穗粗農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)性較密切，單穗重、穗粒重、千粒重3個農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)性較密切，穗粒重與株高、單穗重農(nóng)藝性狀關(guān)系密切。根據(jù)各個農(nóng)藝性狀與谷子產(chǎn)量之間的簡單相關(guān)系數(shù)，難以判斷其對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率，要從本質(zhì)上揭示其內(nèi)部的規(guī)律性，需要通過灰色關(guān)聯(lián)度分析方法進(jìn)一步研究各性狀對產(chǎn)量的影響。

表2 谷子主要農(nóng)藝性狀之間相關(guān)系數(shù)

2.3 農(nóng)藝性狀之間的關(guān)聯(lián)性分析

2.3.1 農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化 為保證各性狀間具有等效性和同序性，將谷子品種測定的農(nóng)藝性狀視為一個灰色系統(tǒng)，對每個谷子品種9個農(nóng)藝性狀組成的序列，運用SPSS軟件對其進(jìn)行無量綱化處理（表3）。

表3 谷子農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)無量綱化處理結(jié)果

2.3.2 產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀之間的關(guān)聯(lián)系數(shù) 對谷子品種各性狀與產(chǎn)量關(guān)系系數(shù)矩陣（表4）以及關(guān)聯(lián)度（表5）進(jìn)行分析，從表4和表5中可以看出，谷子各性狀對產(chǎn)量影響的大小順序依次為千粒重＞出谷率＞單穗重＞生育期＞穗粒重＞穗長＞株高＞穗粗，千粒重對產(chǎn)量的影響最大，其次為出谷率和單穗重，這3個農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的影響較大。因此，當(dāng)栽培和管理條件一致的情況下，千粒重、出谷率和單穗重對產(chǎn)量的影響較大，穗粗對產(chǎn)量的影響最小。

表4 谷子品種各性狀與產(chǎn)量關(guān)系系數(shù)矩陣

表5 不同谷子品種性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度

3 結(jié)論與討論

作物的遺傳多樣性與農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)正相關(guān)，閆鋒［24］對谷子農(nóng)藝性狀研究表明，穗重、穗粒重、株型、穗密度等具有較高遺傳多樣性；魏萌涵等［25］研究谷子農(nóng)藝性狀變異范圍在2.67%～11.71%；本研究中15個谷子品種的9個農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)為2.05%～22.66%，變異系數(shù)范圍不大，說明谷子育種獲得理想性狀難度較大，從育種方面來說，還需要有新的育種手段和材料來提高其遺傳多樣性。

谷子農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量相關(guān)性受多種因素影響，在栽培措施及品種均有很大變化。谷子各農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析，周佳敏等［12］研究發(fā)現(xiàn)谷子產(chǎn)量與單位面積穗數(shù)、單穗重呈極顯著正相關(guān)；魏萌涵等［25］研究發(fā)現(xiàn)穗粒重、單穗重、出谷率與產(chǎn)量呈正相關(guān)，穗長與生育期顯著正相關(guān)；本研究對15個谷子品種的9個農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，得出谷子單穗重與穗粒重呈極顯著正相關(guān)，與呂建珍等［22］、魏萌涵等［25］、趙禹凱等［27］研究的結(jié)果一致。但是本研究的單穗重與生育期和穗粗呈正相關(guān)，穗長與穗粒重呈正相關(guān)與魏萌涵等［25］研究結(jié)果不一致，可能與栽培措施及品種有一定關(guān)系。

谷子相關(guān)性分析只能發(fā)現(xiàn)農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量有相關(guān)性，但是要知道農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的影響程度，還需要更深入的分析。采用灰色系統(tǒng)分析谷子產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的關(guān)系更為充分。欒素榮等［18］通過灰色相關(guān)度分析出穗粒重、單穗重、出谷率和穗粗對產(chǎn)量影響較大；史根生等［20］采用灰色關(guān)聯(lián)度分析，對谷子產(chǎn)量影響較大的農(nóng)藝性狀為生育期、小區(qū)苗數(shù)和穗長；解云等［21］通過灰色相關(guān)度分析出穗粒重、穗粗、穗松緊度對產(chǎn)量影響較大；呂建珍等［22］采用灰色關(guān)聯(lián)度分析23個谷子育成品種產(chǎn)量相關(guān)的農(nóng)藝性狀，結(jié)果表明影響產(chǎn)量較大的農(nóng)藝性狀為出谷率、單穗重和千粒重；賈小平等［23］研究表明單穗重、穗粗和穗長對產(chǎn)量影響較大；魏萌涵等［25］采用相關(guān)分析和灰色相關(guān)度分析，得出影響谷子產(chǎn)量的主要農(nóng)藝性狀為單穗重、穗粒重和千粒重；影響谷子產(chǎn)量的各種因素很多，不同年份、地域、自然環(huán)境和品種都可能影響產(chǎn)量的主要性狀改變［22］。本研究得出的千粒重、出谷率和單穗重對產(chǎn)量的影響較大與呂建珍等［22］研究的結(jié)果一致；單穗重和千粒重與產(chǎn)量的影響較大與魏萌涵等［25］研究的結(jié)果部分一致；單穗重和出谷率對產(chǎn)量的影響較大與欒素榮等［18］研究的結(jié)果部分一致。本研究得出的結(jié)果與其他研究者得出的結(jié)論不一致的地方，可能與選育的品種和栽培措施及環(huán)境有關(guān)，下一步需要在其他區(qū)域進(jìn)行更多的試驗，更深入地研究與谷子產(chǎn)量相關(guān)的農(nóng)藝性狀關(guān)系。