30個(gè)燕麥品種(品系)在甘肅天祝地區(qū)的適應(yīng)性評(píng)價(jià)

耿小麗, 韓天虎, 張少平, 李德明, 劉 乾, 武慧娟

(甘肅草原技術(shù)推廣總站， 甘肅 蘭州 730010)

燕麥(AvenasativeL.)是禾本科燕麥屬一年生糧飼兼用作物，它是世界上種植最廣泛的作物之一，在全世界的播種面積僅次于小麥(Triticumaestivum)、玉米(Oryzasativa)、水稻(Oryzasativa)等，居第6位。燕麥不僅營養(yǎng)豐富，而且具有抗旱、抗寒、耐貧瘠、耐鹽堿等特點(diǎn)，是高寒地區(qū)冬春補(bǔ)飼和建立人工草地的首選草種[1-2]。天?？h位于甘肅省中部，河西走廊和祁連山東端，屬青藏高原區(qū)，氣候寒冷，牧草生長(zhǎng)受到制約，燕麥?zhǔn)窃摰貐^(qū)種植最廣泛的糧飼兼用作物。然而，長(zhǎng)期以來當(dāng)?shù)匮帑溕a(chǎn)中普遍存在的品種退化、混雜、產(chǎn)量低、易倒伏等問題已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了燕麥產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，要實(shí)現(xiàn)燕麥的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，就必須篩選適宜該地區(qū)的優(yōu)良品種。近年來，燕麥在全國各地被廣泛種植，在燕麥形態(tài)學(xué)、農(nóng)藝學(xué)、細(xì)胞學(xué)和分子生物學(xué)等方面也有大量的研究報(bào)道，但由于研究地點(diǎn)、方法不同，結(jié)論也不盡相同，能夠借鑒于本地的的更是寥寥無幾[3-9]。因此，本試驗(yàn)在以往的研究基礎(chǔ)上[9-16]，通過對(duì)30份燕麥品種物候期、干草產(chǎn)量以及10個(gè)主要農(nóng)藝性狀的測(cè)定分析，篩選適宜天祝高寒地區(qū)種植的燕麥品種，以豐富我省高寒地區(qū)的燕麥種質(zhì)資源，同時(shí)也為建立大面積、規(guī)?；膬?yōu)質(zhì)燕麥草生產(chǎn)基地提供可靠依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料和試驗(yàn)地

試驗(yàn)選取的燕麥種質(zhì)品種名稱和來源詳見表1。試驗(yàn)在甘肅省天?？h草品種區(qū)域試驗(yàn)站進(jìn)行，坐標(biāo)為37°13′N，102°23′ E，海拔 2 956 m。該區(qū)氣候?qū)俅箨懶岳錅匕敫珊禋夂颍昃鶞亍?℃，最冷月(1月)平均氣溫-18.3℃，最熱月(7月)12.5℃，≥0℃ 年積溫1 380℃左右，年日照時(shí)數(shù)2 663.3 h，年降水量423 mm，無絕對(duì)無霜期。土壤為栗鈣土，土層厚度0.7～1.1 m，pH值7.81。

表1 燕麥品種及來源Table 1 Names and sources of oat cultivars germplasm resource

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，于2018年5月26日播種，人工開溝條播，行距30 cm，小區(qū)面積15 m2(5 m×3 m)，3次重復(fù)，播種量180 kg·hm-2，試驗(yàn)地全年無灌溉，小區(qū)按照常規(guī)大田管理水平管理。

1.3 性狀調(diào)查統(tǒng)計(jì)

物候期觀測(cè)：觀察并記錄各品種的出苗期、分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、乳熟期和完熟期。記錄標(biāo)準(zhǔn)為目測(cè)50%的植株進(jìn)入某生育期為準(zhǔn)，20%的植株進(jìn)入此生育期為初期，80%為晚期。

燕麥數(shù)量性狀測(cè)定：包括葉片數(shù)、輪層數(shù)、葉長(zhǎng)、葉寬、穗長(zhǎng)、株高、莖粗、根長(zhǎng)、分蘗數(shù)、有效分蘗數(shù)的測(cè)定。數(shù)量性狀的測(cè)定記載方法采用規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)方法[12]，乳熟期，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)抽取10株在室內(nèi)進(jìn)行考種。

干草產(chǎn)量測(cè)定：在乳熟期進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，刈割留茬高度為3cm～4 cm，按實(shí)際面積計(jì)算鮮草產(chǎn)量，刈割后取約1 kg的樣品，剪成3cm～4cm長(zhǎng)的小段，然后放入60℃～80℃的烘箱內(nèi)烘至恒重，計(jì)算鮮干比，干草產(chǎn)量=鮮草產(chǎn)量×鮮干比。

1.4 分析方法

使用Excel 2007 整理數(shù)據(jù)并制圖；用SPSS17.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析、通經(jīng)分析、主成分分析及綜合評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同燕麥品種在天祝地區(qū)物候期的表現(xiàn)

由于天祝地區(qū)海拔高、寒冷潮濕，燕麥品種在該地區(qū)的生長(zhǎng)期僅為100 d左右，參試的30個(gè)品種有7個(gè)可以達(dá)到完熟，大多數(shù)品種只能到達(dá)到乳熟期，愛沃、牧王還達(dá)不到乳熟期。各品種在播種后10 d左右出苗，分蘗期相差不大，拔節(jié)期HY02最早(7月2日拔節(jié))，青燕1號(hào)次之(7月5日拔節(jié))，XY01，XY03、青海444、青引1號(hào)、青引2號(hào)、青引3號(hào)、青海甜燕麥7月10日前后拔節(jié)，其它品種在7月18日左右拔節(jié)。XY02在8月27日達(dá)到完熟期，青燕1號(hào)在9月2日達(dá)到完熟期，XY01，XY03、青海444、青引1號(hào)、青引2號(hào)、青引3號(hào)、青海甜燕麥在9月8日達(dá)到完熟期，其它品種可達(dá)到乳熟期，牧王、愛沃只能達(dá)到抽穗期，9月13日以后燕麥停止生長(zhǎng)。

表2 不同燕麥品種(系)的物候期Table 2 The phonological phases of different oat varieties/Month-Day

2.2 不同燕麥品種在天祝干草產(chǎn)量的表現(xiàn)

在燕麥乳熟期對(duì)參試品種進(jìn)行草產(chǎn)量測(cè)定，結(jié)果如圖1所示：參試品種間差異顯著(P<0.05)，干草產(chǎn)量最高的為燕王(192.87 kg·(100m)-2)，XY03、定引1號(hào)、魁北克、牧王次之，干草產(chǎn)量都超過(180 kg·(100m)-2)，它們之間差異不顯著。干草產(chǎn)量最低的為青燕1號(hào)(83.89 kg·(100m)-2)。

圖1 燕麥干草產(chǎn)量柱狀圖Fig.1 Oat grass yield histogram注:不同小寫字母表示在0.05水平下差異顯著Note：Different lowercase letters show significant difference at the 0.05 level in the same column

2.3 燕麥表型性狀表現(xiàn)

在乳熟期對(duì)各品種植株的葉片數(shù)、輪層數(shù)、葉長(zhǎng)、葉寬、穗長(zhǎng)、株高、莖粗、根長(zhǎng)、分蘗數(shù)、有效分蘗數(shù)等重要農(nóng)藝性狀測(cè)定，結(jié)果如表3所示：參試品種各性狀之間差異都顯著(P<0.05)，定燕2號(hào)表型性狀表現(xiàn)突出，其株高(161.54 cm)、輪層數(shù)(5.07個(gè))、葉片數(shù)(6.07個(gè))、葉長(zhǎng)(6.07cm)、穗長(zhǎng)(29.99 cm)、根長(zhǎng)(12.77 cm)在參試品種中最高。葉寬(22.95 mm)、單株分蘗數(shù)(4.8個(gè))、莖粗(7.25 mm)三個(gè)性狀愛沃表現(xiàn)最突出。

表3 不同品種燕麥的考種特性Table 3 The characters of different oat cultivars

續(xù)表3

注：不同小寫字母表示在0.05水平下差異顯著；不同大寫字母表示在0.01水平下差異極顯著

Note：Different lowercase letters show significant difference at the 0.05 level in the same column；different capital letters show significant difference at the 0.01 level in the same column

2.4 燕麥表型性狀與干草產(chǎn)量的通經(jīng)分析

利用通徑分析能確定回歸分析中存在的共線性關(guān)系，分析各性狀對(duì)干草產(chǎn)量的直接和間接效應(yīng)，明確各產(chǎn)量構(gòu)成因子的相對(duì)重要性。通過通徑分析(表4)，表明天祝地區(qū)10個(gè)性狀對(duì)干草產(chǎn)量的直接作用依次為節(jié)間數(shù)﹥?nèi)~寬﹥株高﹥?nèi)~長(zhǎng)﹥分蘗數(shù)﹥根長(zhǎng)﹥有效分蘗數(shù)﹥?nèi)~片數(shù)﹥主穗長(zhǎng)﹥莖粗，燕麥節(jié)間數(shù)、葉寬、株高三個(gè)性狀是直接影響燕麥草產(chǎn)量最主要因素。

表明天祝地區(qū)選擇產(chǎn)草量高的燕麥品種應(yīng)選擇節(jié)間數(shù)多、株高比較高、葉較寬，同時(shí)主穗長(zhǎng)短、莖粗適中的燕麥品種。

表4 燕麥數(shù)量性狀與燕麥干草產(chǎn)量的通徑分析Table 4 Path analysis of quantitative characters of oat germplasm resource

注：x1株高、x2輪層數(shù)，x3葉片數(shù)，x4葉長(zhǎng)，x 5葉寬，x6穗長(zhǎng)，x7莖粗，x8根長(zhǎng)，x9分蘗數(shù)，x10有效分蘗數(shù)、Y干草產(chǎn)量；剩余通徑系數(shù)=0.857176

Notes：x1 Plant height,x2 Panicle number,x3 Blades number,x4 Blade length,x5 Blade width,x6 Ear length,x7 Stem thick,x8 Root length,x9 Tiller number,x10 Effective tillers number,Y grass yield；Remaining path coefficient = 0.857176

2.5 燕麥適應(yīng)性主成分綜合評(píng)價(jià)

對(duì)個(gè)品種11個(gè)數(shù)量性狀的主成分分析結(jié)果顯示(表5)：前4個(gè)主成分對(duì)總變異的貢獻(xiàn)率累計(jì)達(dá)到81.33%，第一主成分對(duì)總變異的貢獻(xiàn)率為47.08%，對(duì)第一主成分影響較大的性狀有輪層數(shù)、葉片數(shù)、株高，說明第一主成分主要反映的是輪層數(shù)特性；第二主成分對(duì)總變異的貢獻(xiàn)率為19.32%，對(duì)第二主成分作用較大的性狀為葉長(zhǎng)、葉寬、莖粗、分蘗數(shù)；第三主成分對(duì)總變異的貢獻(xiàn)率為7.88%，對(duì)其影響較大的性狀是主穗長(zhǎng)，說明第三主成分主要反映穗長(zhǎng)特性；第四主成分對(duì)總變異的貢獻(xiàn)率為7.04%，對(duì)其作用較大的性狀是根長(zhǎng)，說明第四主成分主要反映根長(zhǎng)特性。

表5 燕麥不同性狀的主成分分析Table 5 Principal component analysis of the deferent traits of oats

通過對(duì)參試燕麥品種進(jìn)行主成分分析，利用SPSS17.0軟件計(jì)算4個(gè)主成分的表達(dá)式，即各主成分與 11個(gè)農(nóng)藝指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的線性組合，4個(gè)主成分的表達(dá)式為：

F1=0.3469X1+0.4082X2+0.4082X3-0.2033X4+0.2100X5+0.2737X6+0.2898X7+0.2535X8-0.1905X9-0.3704X10+0.2536X11；

F2=0.0207X1-0.1579X2-0.1579X3+0.4709X4+0.4593X5+0.1889X6+0.4112X7-0.107X8+0.4315X9+0.1476X10-0.3047X11；

F3=0.4131X1-0.0144X2+0.0144X3-0.0229X4-0.3591X5+0.4547X6-0.3216X7+0.3168X8+0.2209X9+0.0567X10-0.4867X11；

F4=-0.1721X1-0.0937X2-0.0937X3+0.0807X4+0.167X5-0.2474X6-0.1128X7+0.7696X8-0.3771X9+0.2424X10-0.2264X11。

Xi為各性狀標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)，以每個(gè)主成分對(duì)應(yīng)的特征值占所提取主成分總的特征值之和的比例作為權(quán)重，計(jì)算得到主成分的綜合線性模型為：F=λ1F1+λ2F2+λ3F3+λ4F4(λi為主成分的貢獻(xiàn)率)。

計(jì)算出30個(gè)燕麥品種各主成分得分和綜合得分并排名(表6)，結(jié)果表明：在30個(gè)燕麥品種中，定燕2號(hào)的綜合得分最高，綜合適應(yīng)性最好，壩莜3號(hào)、牧王、挑戰(zhàn)者、貝勒等表現(xiàn)也很突出，青燕1號(hào)綜合得分最低。在各主成分因子得分中，第一主成分輪層數(shù)、株高因子上白燕7號(hào)得分最高，定莜8號(hào)、青引2號(hào)，表現(xiàn)最突出；第二主成分定燕2號(hào)得分最高，壩莜3號(hào)、挑戰(zhàn)者、牧王表現(xiàn)突出；第三主成分穗長(zhǎng)因子愛沃得分最高，牧王也表現(xiàn)突出；第四主成分根長(zhǎng)因子定燕2號(hào)得分最高，XY01、定莜9號(hào)表現(xiàn)突出。

表6 燕麥不同性狀主成分得分及綜合得分Table 6 Principal component score and general score of the different characters of tested oat varieties

3 討論

燕麥生育期的長(zhǎng)短是植物自身對(duì)外界生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性反應(yīng)，它受多種因素的影響，如本身遺傳因素、種植地區(qū)、播種期等。甘肅境內(nèi)種植的燕麥一般為春燕麥，大部分地區(qū)燕麥生育期為100～120 d左右，高寒地區(qū)部分品種不能完成生育期[17-22，26]。天祝地區(qū)屬于高海拔地區(qū)，氣候寒冷潮濕，供試的30個(gè)品種中只有7個(gè)種子能夠成熟，大多數(shù)品種只能達(dá)到乳熟，所以在天祝選擇燕麥品種時(shí)，應(yīng)該多關(guān)注品種的生育期。

干草產(chǎn)量是我們?cè)谶x擇品種時(shí)最重要的指標(biāo)，雖然供試30個(gè)品種大多數(shù)只能達(dá)到乳熟期，但可以達(dá)到燕麥草的收割要求。在試驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)該地區(qū)同品種燕麥干草產(chǎn)量普遍高于甘肅其它氣候類型地區(qū)[17-22]，最高的燕王干草產(chǎn)量可以達(dá)到192.87 kg·(100m)-2，如果追求草產(chǎn)量，中熟型的燕麥品種更適合本地區(qū)種植。天祝為典型的高寒氣候，6-9月份的氣候特點(diǎn)非常有利于燕麥營養(yǎng)物質(zhì)的積累，9月份以后溫度急劇降低，燕麥基本停止生長(zhǎng)，這種氣候非常適合燕麥飼草的生產(chǎn)，但如果是以籽實(shí)為生產(chǎn)目地，應(yīng)做好前期的品種選擇。

作物產(chǎn)量不僅與環(huán)境有關(guān)[23-26]與植株形態(tài)特征也有密切的關(guān)系[23-26]，在選擇品種時(shí)，應(yīng)掌握該地區(qū)適宜燕麥品種基本特征，本研究對(duì)參試品種的干草產(chǎn)量和10個(gè)農(nóng)藝性狀做了通經(jīng)分析，結(jié)果說明在天祝地區(qū)燕麥的節(jié)間數(shù)、葉寬、株高三個(gè)性狀是影響燕麥草產(chǎn)量的主要性狀。所以在天祝地區(qū)選擇以產(chǎn)草量為目的的燕麥品種時(shí)，盡可能選擇植株高大、葉量豐富、葉片寬大、粗莖適中、分蘗少、主穗較短的中熟型品種。

燕麥的適應(yīng)性是由它的內(nèi)部的基因和外部的生長(zhǎng)環(huán)境共同決定的，同一品種在不同地區(qū)表現(xiàn)差異很大，不同品種在同一環(huán)境的表現(xiàn)差異也很大，各性狀的優(yōu)劣程度不盡相同，評(píng)價(jià)品種的適應(yīng)性時(shí)不能單一的通過一個(gè)性狀來評(píng)價(jià)，主成分綜合得分分析可以全面權(quán)衡每個(gè)性狀在某個(gè)品種中所處的位置和分量，充分了解每個(gè)品種在當(dāng)?shù)氐倪m應(yīng)性，較為直觀地判斷某一品種適應(yīng)性的強(qiáng)弱，對(duì)評(píng)價(jià)工作中掌握品種綜合性狀具有重大作用[27-30]。本試驗(yàn)通過主成分綜合得分分析，得出 30個(gè)燕麥品種中，定燕2號(hào)、壩莜3號(hào)、牧王、挑戰(zhàn)者、貝勒等綜合得分較高，干草產(chǎn)量也很突出，是綜合適應(yīng)性較好的品種，青燕1號(hào)綜合得分最低，不適合在本地種植。在各主成分因子得分中，我們篩選出了各主成分突出的品種，這些材料可以作為育種的的親本材料。

4 結(jié)論

參試的30個(gè)燕麥品種(系)只有7個(gè)品種可以在天祝完成整個(gè)生育期，大多數(shù)品種只能達(dá)到乳熟；相同條件下，燕王、定引1號(hào)、魁北克、牧王、科納、挑戰(zhàn)者、冀張燕4號(hào)、壩燕4號(hào)、青海甜燕麥、白燕7號(hào)、定莜9號(hào)、加燕2號(hào)、定燕2號(hào)的干草產(chǎn)量較高，可作為當(dāng)?shù)禺a(chǎn)草需求方面的首選草種，結(jié)合所有 4個(gè)主成分因子，定燕2號(hào)綜合得分最高，其在主成分綜合評(píng)價(jià)中綜合得分最高，同時(shí)干草產(chǎn)量表現(xiàn)也很好，為供試品種中最適宜在天祝地區(qū)種植推廣的品種。