神木縣不同谷子品種主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量分析

張 霞，馮永忠

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，陜西楊凌 712100； 2.神木縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西神木 719300)

神木縣不同谷子品種主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量分析

張 霞1,2，馮永忠1

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，陜西楊凌 712100； 2.神木縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西神木 719300)

為了明確谷子主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量構(gòu)成因素的相關(guān)關(guān)系和變異程度，并為篩選神木縣中南部旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)適宜栽種的谷子品種提供理論依據(jù)。選用10個(gè)榆林市地區(qū)常規(guī)栽培的谷子品種為試驗(yàn)材料，采用方差分析、相關(guān)性分析以及主成分分析等方法對(duì)其生育期、株高、節(jié)數(shù)、穗型等農(nóng)藝性狀及穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量等產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)行分析。結(jié)果表明：不同性狀間變異系數(shù)的變幅為3.25%～76.16%。產(chǎn)量與穗粗、穗長(zhǎng)、單穗質(zhì)量、千粒質(zhì)量間存在顯著正相關(guān)，而與白發(fā)病間存在顯著負(fù)相關(guān)。主成分分析結(jié)果表明，3個(gè)主成分對(duì)變異的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)78.077%。此外，比較不同谷子品種在產(chǎn)量及生長(zhǎng)狀況的綜合表現(xiàn)可知，‘黃軟谷’的生育期154 d、穗長(zhǎng)23.90 cm、穗粗26.55 mm、單穗質(zhì)量39.02 g、穗粒質(zhì)量17.31 g、千粒質(zhì)量3.29 g、產(chǎn)量4 168.50 kg/hm2，谷子白發(fā)病發(fā)病率僅3.32%，建議在神木縣地區(qū)大面積推廣。

谷子；農(nóng)藝性狀；產(chǎn)量構(gòu)成因素；產(chǎn)量

谷子，學(xué)名粟(Setariaitalica) 起源于中國(guó)，為1 a生禾本科狗尾草屬草本植物，是世界上栽培歷史最悠久的作物之一，具有耐旱、耐瘠薄、抗逆性強(qiáng)，適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，在旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位[1]。近年來(lái)，隨著人們生活水平的不斷提高，谷子以其獨(dú)特的風(fēng)味和豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值受到越來(lái)越多的消費(fèi)者喜愛(ài)，谷子富含維生素A、B1和B2，粗蛋白含量高，且小米中的人體必需氨基酸含量較為合理，碳水化合物含量低于大米、面粉和玉米，而礦物質(zhì)含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)大米、面粉和玉米，具有補(bǔ)血、健腦、壯體、提高免疫力之功效[2]，是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚木哂斜＝∽饔玫氖称穂3]。目前，谷子在中國(guó)的種植面積約為140萬(wàn)hm2，年產(chǎn)量約為 450萬(wàn)t[4]，此外，中國(guó)谷子種質(zhì)資源十分豐富, 截止2008年，國(guó)家種質(zhì)資源庫(kù)已保存種質(zhì)超過(guò)27 000份，居世界首位[5]。近年來(lái)，研究者針對(duì)谷子的農(nóng)藝性狀開(kāi)展大量相關(guān)研究，利用不同的分析方法分析不同谷子品種的株高、莖粗、穗長(zhǎng)、穗粗、穗粒數(shù)等農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)系[6-8]，從而實(shí)現(xiàn)谷子的增產(chǎn)增效，改良和優(yōu)化谷子品種的選育。陜西屬于中國(guó)黃河中上游黃土高原春夏谷區(qū)[9]，神木縣地處毛烏素沙漠與黃土高原過(guò)渡地帶，屬中南部黃土丘陵溝壑區(qū)，是陜西谷子種植的主要區(qū)域之一。該地區(qū)地勢(shì)平緩，土壤有機(jī)質(zhì)含量豐富，晝夜溫差較大，為谷子的種植與推廣提供良好基礎(chǔ)和適宜條件。然而，由于當(dāng)?shù)剞r(nóng)民谷子收獲后自留種現(xiàn)象的普遍存在，導(dǎo)致品種退化嚴(yán)重、優(yōu)質(zhì)種子資源匱乏、品種混雜，嚴(yán)重阻礙神木縣中南部干旱地區(qū)谷子種植的進(jìn)一步推廣、農(nóng)民增收和農(nóng)業(yè)增效。本研究通過(guò)分析和比較不同谷子品種的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀，篩選適宜的谷子品種，為神木地區(qū)谷子的遺傳改良和推廣利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地情況

試驗(yàn)地位于神木縣解家堡趙家溝村旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)試驗(yàn)研究基地(38°45′19″N，110°31′11″E)，該地區(qū)屬丘陵旱地，年平均氣溫 8.9 ℃，年降雨量 440.8 mm，無(wú)霜期144 d，年平均日照2 876 h，≥10 ℃積溫為3 392 ℃·d，試驗(yàn)地土壤類(lèi)型為黃綿土，其中堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)41 mg/kg，速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)6.5 mg/kg，速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)48 mg/kg，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)7.5 g/kg，土壤pH 8.0。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇10種谷子品種作為研究對(duì)象進(jìn)行品種比較試驗(yàn)，試驗(yàn)周期為2015年，供試材料均由榆林市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供，依次為：‘黃軟谷’‘晉谷36’‘神木紅酒谷’‘汾選3號(hào)’‘08-2-7’‘晉谷40’‘晉谷45’‘晉谷29’‘長(zhǎng)生07’‘黃旗皇’，其中以‘汾選3號(hào)’(CK1)及‘晉谷29’(CK2)作為對(duì)照。采用隨機(jī)區(qū)組排列，設(shè)10個(gè)處理，重復(fù)3次，小區(qū)面積20 m2(2 m×10 m)，共30個(gè)小區(qū)，行距33.3 cm，株距12.5 cm，種植密度1.6萬(wàn)株/667m2。試驗(yàn)地四周邊設(shè)置保護(hù)行，行寬1 m，試驗(yàn)布局見(jiàn)圖1。供試材料均于2015-04-30播種， 施用有機(jī)肥(12 000 kg/hm2)+磷酸二銨(225 kg/hm2)作為基肥，整個(gè)生育期內(nèi)不進(jìn)行人工灌溉。

圖1 田間布局Fig.1 Field layout

1.3 試驗(yàn)方法

在整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)依次記錄不同品種的生育期、基本苗、白發(fā)病情況等性狀，作物收獲時(shí)，每小區(qū)選取10株進(jìn)行室內(nèi)考種，分別調(diào)查包括熟相、株高、穗長(zhǎng)、穗型、節(jié)數(shù)、穗粗、穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量、穗的松緊度和產(chǎn)量 11個(gè)農(nóng)藝性狀。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office Excel 2007和SPSS 20.0 軟件對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同谷子品種的產(chǎn)量差異

由圖2可知，不同谷子品種的產(chǎn)量均處于1 200～4 200 kg/hm2，且彼此間存在差異?！S軟谷’產(chǎn)量最高，達(dá)4 168.50 kg/hm2；而‘晉谷29’產(chǎn)量最低，僅為1 207.80 kg/hm2。比較不同品種的產(chǎn)量與‘汾選3號(hào)’的差異，可以看出，除‘晉谷40’和‘晉谷29’之外，其余品種均表現(xiàn)為增產(chǎn)，其中‘黃軟谷’的增產(chǎn)幅度最大，達(dá)109.99%。所有品種的產(chǎn)量與CK2相比，均表現(xiàn)為增產(chǎn)，而‘黃軟谷’的增產(chǎn)效果同樣最為明顯。

經(jīng)LSD法的多重比較分析結(jié)果可知，‘黃軟谷’與除‘08-2-7’之外的其他8個(gè)品種均存在極顯著差異；‘08-2-7’與‘晉谷29’‘晉谷40’‘汾選3號(hào)’均存在極顯著差異，而與‘長(zhǎng)生07’、‘晉谷45’存在顯著差異；‘晉谷36’與‘晉谷29’‘晉谷40’‘汾選3號(hào)’的差異均極顯著；‘黃旗皇’與‘晉谷29’‘晉谷40’存在極顯著差異，而與‘汾選3號(hào)’存在顯著差異；‘神木紅酒谷’‘晉谷45’‘長(zhǎng)生07’分別與‘晉谷29’‘晉谷40’均存在極顯著差異。

大寫(xiě)字母表示0.01水平差異顯著，小寫(xiě)字母表示在0.05水平差異顯著。

Uppercase letters mean significant differences at 0.01 level, lowercase letters mean significant differences at 0.05 level.

圖2 不同谷子品種的產(chǎn)量
Fig.2 Yield of different millet varieties

2.2 不同品種谷子農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量相關(guān)因素測(cè)定

由表1所示，不同品種谷子的生育期均處于152～167 d，其中‘神木紅酒谷’和‘汾選3號(hào)’生育期較短，依次為152、153 d，而‘長(zhǎng)生07’的生育期最長(zhǎng)。不同品種的株高為112.8～158.6 cm，節(jié)數(shù)為9.0～14.8節(jié)。不同品種的基本苗差異明顯，‘黃軟谷’基本苗最多，為356 m-2，明顯高于‘CK1’和‘CK2’，而‘長(zhǎng)生07’基本苗數(shù)量最少，為172 m-2。此外，‘長(zhǎng)生07’熟相較差，而‘神木紅酒谷’和‘汾選3號(hào)’的熟相較好。

由表2可知，不同品種谷子間的千粒質(zhì)量差異不大，但白發(fā)病發(fā)病比例差異明顯，最低的‘神木紅酒谷’白發(fā)病比例僅為1.91%，而白發(fā)病最為嚴(yán)重的CK2，發(fā)病比例達(dá)60.44%。不同品種的穗長(zhǎng)集中在20.70～27.50 cm；穗粗處于20.13～27.73 mm；而單穗質(zhì)量分布于22.00～42.36 g。

分析不同谷子品種間農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量構(gòu)成因素的相關(guān)系數(shù)可知，不同谷子品種間性狀存在豐富的變異。不同性狀變異系數(shù)的變幅為3.25%～76.16%，依次為生育期<千粒質(zhì)量<穗粗<熟相<穗長(zhǎng)<株高<節(jié)數(shù)<單穗質(zhì)量<基本苗<穗粒質(zhì)量<白發(fā)病?？梢钥闯觯?、千粒質(zhì)量、穗粗、熟相、穗長(zhǎng)、株高等性狀的變異系數(shù)較小，采用良種選配和改善栽培措施等途徑加以改進(jìn)的難度較大，而白發(fā)病、穗粒質(zhì)量的變異系數(shù)較大，通過(guò)良種選配和改善栽培措施等方法能夠使其得到較大程度的提高。

表1 不同谷子品種農(nóng)藝性狀調(diào)查T(mén)able 1 Investigation of agronomic characters of different mullet varieties

表2 不同谷子品種產(chǎn)量相關(guān)因素調(diào)查T(mén)able 2 Investigation of yield related factor of different mullet varieties

2.3 不同品種谷子主要性狀的相關(guān)性分析

根據(jù)表3所示，不同性狀間的相關(guān)系數(shù)差異明顯，其中產(chǎn)量與穗粗、穗長(zhǎng)、單穗質(zhì)量、千粒質(zhì)量間存在顯著正相關(guān)，與白發(fā)病間存在顯著負(fù)相關(guān)；說(shuō)明穗粗、穗長(zhǎng)、單穗質(zhì)量、千粒質(zhì)量的增加，谷子產(chǎn)量有增加的趨勢(shì)，而白發(fā)病比例增大，有導(dǎo)致谷子產(chǎn)量降低的趨勢(shì)。生育期、株高均與產(chǎn)量之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性不顯著。此外，穗長(zhǎng)與穗粒質(zhì)量間、穗粗與單穗質(zhì)量間、千粒質(zhì)量與穗粒質(zhì)量、株高與生育期間均存在顯著正相關(guān)，而穗粗與生育期存在顯著負(fù)相關(guān)。

表3 不同谷子品種主要性狀的相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation coefficient of main characters of different millet varieties

注：*表示顯著相關(guān)(P<0.05)。

Note: * means significant correlation(P<0.05).

2.4 不同品種谷子主要性狀的主成分分析

各個(gè)性狀的主成分分析結(jié)果如表4顯示：在所有的主成分構(gòu)成中，信息主要集中在前3 個(gè)主成分， 其累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到78.077%。主成分1的貢獻(xiàn)率最大， 達(dá)到38.504%， 其次為主成分2和3，其貢獻(xiàn)率分別為22.716%和16.587%。

表4 主成分的特征值及累計(jì)貢獻(xiàn)率Table 4 Eigenvalue and accumulative contribution rate of principal components

如表5所示，第1主成分的特征向量中，載荷正值的性狀包括穗粒質(zhì)量、穗長(zhǎng)、單穗質(zhì)量、千粒質(zhì)量和穗粗，說(shuō)明這些性狀與產(chǎn)量間存在正相關(guān)關(guān)系，白發(fā)病的載荷較高且為負(fù)值，說(shuō)明白發(fā)病與產(chǎn)量間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中決定第1主成分大小的主要是穗粒質(zhì)量、穗長(zhǎng)、單穗質(zhì)量、千粒質(zhì)量，說(shuō)明這4種性狀對(duì)于產(chǎn)量的影響較大。

第2主成分的特征向量中，載荷較高且為負(fù)值的性狀為生育期， 特征向量值為-0.512 4，說(shuō)明生育期越短， 產(chǎn)量越高。第3主成分的特征向量中，載荷較高且為正值的性狀為基本苗，載荷較高且為負(fù)值的性狀為株高，特征向量值依次為0.495 8和-0.294 5，這說(shuō)明谷子的株高越短，基本苗越多，產(chǎn)量越高。

表5 主要農(nóng)藝性狀的主成分矩陣Table 5 Principal components matrix of main agronomic characters

3 結(jié)論與討論

不同谷子品種在生理特性、農(nóng)藝性狀上具有明顯的差異，分析不同谷子品種的生理特性和農(nóng)藝性狀差異，結(jié)合良種繁育與適宜的栽培管理措施，能夠充分發(fā)揮谷子品種的增產(chǎn)潛力，此外，對(duì)于優(yōu)良性狀的選擇，也提高獲得優(yōu)良谷子品種的幾率。前人對(duì)于谷子主要農(nóng)業(yè)性狀進(jìn)行了大量的研究，方法主要包括方差分析[10]、聚類(lèi)分析[11]、主成分分析[12]、灰度分析[13]以及通徑分析[14]。本研究采用方差分析、相關(guān)性分析及主成分分析對(duì)不同品種谷子的主要性狀進(jìn)行分析，結(jié)果表明：不同性狀中生育期、千粒質(zhì)量、穗粗、熟相、穗長(zhǎng)、株高等性狀的變異系數(shù)較小，而白發(fā)病、穗粒質(zhì)量的變異系數(shù)較大，這與李曉宇等[15]的研究結(jié)果相似，相關(guān)性分析的結(jié)果表明產(chǎn)量與穗粗、穗長(zhǎng)、單穗質(zhì)量、千粒質(zhì)量間存在顯著正相關(guān)，而與白發(fā)病間存在顯著負(fù)相關(guān)，這一結(jié)果與劉斌等[16]的研究結(jié)果相似。主成分分析結(jié)果表明：在所有的主成分構(gòu)成中，信息主要集中在前3個(gè)主成分，其對(duì)變異的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到78.077%，在第1主成分中，穗粒質(zhì)量、穗長(zhǎng)、單穗質(zhì)量、千粒質(zhì)量對(duì)于產(chǎn)量的影響較大，而在第2和第3主成分中，生育期、株高、基本苗對(duì)于產(chǎn)量的影響較大。綜合3個(gè)主成分的結(jié)果可以看出，在篩選谷子的過(guò)程中，應(yīng)傾向于穗粒質(zhì)量和千粒質(zhì)量高、穗長(zhǎng)較長(zhǎng)、株高適中、生育期適宜的品種，同時(shí)也要著重評(píng)估其白發(fā)病情況。

綜合比較不同品種谷子的農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量，可以看出，‘黃軟谷’、‘晉谷36’和‘08-2-7’產(chǎn)量較高且抗病性較強(qiáng)。其中‘黃軟谷’生育期154 d、穗長(zhǎng)23.90 cm、穗粗26.55 mm、單穗質(zhì)量39.02 g、穗粒質(zhì)量17.31 g、千粒質(zhì)量3.29 g，在10個(gè)品種中產(chǎn)量最高，谷子白發(fā)病發(fā)病率僅3.32%，建議該品種在神木縣地區(qū)大面積推廣。

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(責(zé)任編輯：成 敏 Responsible editor:CHENG Min)

Analysis of Main Agronomic Characters and Yield of Different Millet Varieties in Shenmu County

ZHANG Xia1，2and FENG Yongzhong1

(1.College of Agronomy，Northwest A&F University，Yangling Shaanxi 712100,China; 2.Shenmu Extension Center for Agricultural Technology,Shenmu Shaanxi 719300,China)

To clarify main agronomic characters of millet and correlation and variation of yield component factors，so as to provide theoretical basis for screening appropriate millet varieties for dry-land farming region in central and southern of Shenmu county, we took 10 common millet varieties in Yulin area as materials, the agronomic characters and the yield components factors were analyzed by variance, correlation and principal components.The results showed that：the range ability of variation coefficient among different characters was between 3.25%-76.16%;there was a significant positive correlation between yield and ear width, ear length, mass per ear, thousand kernel mass(P<0.05),but there was a significant negative correlation between yield and poliosis;based on the results of principal components analysis, cumulative contribution of three principal components to variation was up to 78.077%;based on the comparing of overall performance in yield and growth status of different millet variations, the soft yellow valley had the best performance,which its growth period was 154 d,spike length 23.90 cm, spike width 26.55 mm, mass per spike 39.02 g,grain mass per spike 17.31 g,thousand grain mass 3.29 g,yield 4 168.50 kg/hm2.So we suggest to popularize it in large area in Shenmu county.

Millet； Agronomic characters；Yield components；Yield

ZHANG Xia, female, master student.Research area: dry farming.E-mail：544353748@qq.com

FENG Yongzhong, male, professor.Research area:agricultural regional development and circular agriculture.E-mail：fengyz@nwsuaf.edu.cn

2016-08-05

2016-09-13

陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程項(xiàng)目(2015KTCL02-07)。

張 霞，女，碩士研究生，研究方向?yàn)楹底鬓r(nóng)業(yè)。E-mail：544353748@qq.com

馮永忠，男，教授，主要從事農(nóng)業(yè)區(qū)域發(fā)展與循環(huán)農(nóng)業(yè)研究。E-mail：fengyz@nwsuaf.edu.cn

日期：2016-12-20

S338

A

1004-1389(2017)01-0032-06

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20161220.1640.008.html

Received 2016-08-05 Returned 2016-09-13

Foundation item Program of Science and Technology Innovation of Shaanxi Province (No.2015KTCL02-07).