新疆喀什地區(qū)適栽抗除草劑復(fù)播谷子品種篩選初報

趙云 馮國郡 胡相偉 吾買爾江·庫爾班 李鵬兵 李翠梅 阿克博塔·木合亞提

（1 新疆農(nóng)業(yè)科學院糧食作物研究所，830000，新疆烏魯木齊；2 新疆農(nóng)業(yè)科學院庫車陸地棉試驗站，842000，新疆庫車；3 新疆農(nóng)業(yè)科學院安寧渠綜合試驗場，830000，新疆烏魯木齊；4 疏勒縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，844200，新疆喀什）

谷子是我國重要的雜糧作物[1]。谷子抗旱、耐瘠薄，適應(yīng)性廣且穩(wěn)產(chǎn)性強，是典型的環(huán)境友好型作物，具有明顯的地區(qū)優(yōu)勢和生產(chǎn)優(yōu)勢，適合在我國東北、華北、西南和西北等雨量較少的地區(qū)栽培，同時具有豐富的營養(yǎng)價值[2]。隨著人們生活水平不斷提高和膳食結(jié)構(gòu)改變，谷子作為小宗雜糧在平衡膳食營養(yǎng)中作用越來越大，消費需求越來越高[3]。谷子以其獨特的風味和豐富的營養(yǎng)價值受到越來越多的消費者喜愛。谷子富含蛋白質(zhì)、脂肪和維生素及微量煙酸、鈣、鐵等，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)含量均遠遠超過它們，具有補血、健腦、壯體、提高免疫力之功效，是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚木哂斜＝∽饔玫氖称穂4]。谷子亦是糧飼兼用作物，其秸稈是糧食生產(chǎn)的主要副產(chǎn)物，約占生物量的50%，是一類極豐富的能直接利用的可再生纖維素資源[5]。谷子糧草比為1:1～1:3，干草中粗蛋白含量約為5%，高于其他禾本科牧草，其飼料價值接近于豆科牧草，是我國北方喂養(yǎng)馬、牛及羊等草食動物不可缺少的優(yōu)質(zhì)飼草[6]。

新疆南疆地區(qū)干旱缺水，熱量資源豐富，但土壤瘠薄，種植結(jié)構(gòu)單一，主要為林果套種冬麥+復(fù)播玉米模式，農(nóng)民收益較低，急需調(diào)整種植結(jié)構(gòu)來促進作物增產(chǎn)、農(nóng)民增收[7]。近年來，隨著地方經(jīng)濟形勢和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，谷子已逐漸成為南疆地區(qū)重要的復(fù)播糧食作物，在地方經(jīng)濟中占有一定地位[8]。經(jīng)過多年推廣，在新疆喀什疏勒縣庫木西力克鄉(xiāng)庫木西力克村發(fā)展的“制種小麥+復(fù)播谷子”成功入選2019 年國家農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“一村一品”示范村鎮(zhèn)，據(jù)統(tǒng)計，2019 年喀什地區(qū)復(fù)播谷子種植面積500hm2，2020 年復(fù)播面積達1400hm2，到2021 年復(fù)播面積已增加到5000hm2。發(fā)展復(fù)播谷子產(chǎn)業(yè)在加快南疆地區(qū)鄉(xiāng)村振興中具有重要作用[9]。谷子為禾本科狗尾草屬，田間主要依靠人工除草，費時費力[10]。因此，抗除草劑品種的選育與引進逐漸受到人們的廣泛重視。對這些優(yōu)良新品種在不同區(qū)域進行生態(tài)適應(yīng)性試驗，是檢驗這些新品種在不同區(qū)域的生長表現(xiàn)，也是推廣種植這些優(yōu)良谷子新品種的重要依據(jù)。在抗除草劑品種篩選方面，國內(nèi)外許多學者做了大量研究[11-12]，新疆地區(qū)在谷子優(yōu)良品種篩選方面做得較少，僅結(jié)合當?shù)貙嶋H對谷子在施肥及裁培方面進行了一些研究[8]。因此，在新疆地區(qū)開展谷子抗除草劑品種篩選有一定現(xiàn)實意義。近年來，研究者針對谷子的農(nóng)藝性狀開展大量相關(guān)研究，利用不同的方法分析不同谷子品種株高、莖粗、穗長、穗粗和穗粒數(shù)等農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)系，從而實現(xiàn)谷子的增產(chǎn)增效，改良和優(yōu)化谷子品種的選育[13]。目前，在南疆地區(qū)復(fù)播谷子的生產(chǎn)中，生育期是決定性因素，外觀與米色也是比較重要的因素，市場比較受歡迎的是黃色米粒品種。本研究基于新疆喀什荒漠氣候干旱區(qū)的生態(tài)條件，通過引進13 個抗除草劑谷子品種，分析和比較不同抗除草劑復(fù)播谷子品種的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀，對農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量構(gòu)成要素進行相關(guān)分析，以期在“制種小麥+復(fù)播谷子”新型栽培模式下，篩選出一批早熟、高產(chǎn)且適合南疆地區(qū)復(fù)播的抗除草劑谷子品種。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試的谷子品種13 個，分別為冀谷39（JG39）、冀谷41（JG41）、冀谷42（JG42）、冀雜金苗（JM）、豫谷31（YG31）、豫谷32（YG32）、赤谷K1（CGK1）、衡谷11（HG11）、衡谷36（HG36）、S 豐雜谷1 號（SFZG1）、九谷14（JG14）和中谷2 號（ZG2），以豫谷18（YG18）為對照（CK），以上均為各地區(qū)主栽品種，其抗除草劑類型及來源見表1。

表1 參試谷子品種及來源Table 1 Names and sources of tested foxtail millet varieties

1.2 試驗地概況

試驗于新疆喀什地區(qū)疏勒縣庫木西力克鄉(xiāng)（76.37°E，39.23°N）進行，該地區(qū)屬溫帶大陸性干旱型氣候，年均氣溫11.8℃，年均日照時數(shù)2822h，平均降水量64mm，歷年平均無霜期215d，試驗地土壤類型為沙壤土。0～20cm 表層土壤全磷0.50g/kg、有效磷2.69mg/kg、全鉀14.84g/kg、有效鉀151.03mg/kg。

1.3 試驗設(shè)計

試驗分別于2019 年6 月25 日和2020 年6 月27 日由機械覆膜種植。采用1 膜4 行寬窄行，行距配置（20+50+20）cm，地膜為市場采購的聚乙烯膜（膜厚0.01mm 及膜寬125cm）。隨機區(qū)組排列，重復(fù)3 次，小區(qū)面積16m2，穴距為10cm。試驗地四周設(shè)置保護行，寬2.5m。前茬小麥，整地時施磷酸二銨300kg/hm2作基肥，每穴播3～5 粒，播深2～3cm，覆土厚度0.5～1.0cm。播后不同時期根據(jù)谷子抗除草劑類型噴施除草劑。谷子出苗后采用漫灌方式分別在拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期澆水3 次，整個生育期隨水追尿素450kg/hm2。10 月3 日進行相關(guān)指標測定并且收獲。

1.4 測定項目與方法

記錄播種期、出苗期、抽穗期和成熟期；在收獲時隨機取10 株進行田間調(diào)查，測定株高、穗長、穗粗、莖基粗、葉長、葉寬、株數(shù)、成穗數(shù)、節(jié)數(shù)、熟相、穗松緊和穗型；對小區(qū)進行測產(chǎn)，自然風干后，對穗重、穗粒重和單株重等進行考種[14]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

分別用Microsoft Excel 2019 和SPSS 19.0 軟件進行方差分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同抗除草劑谷子品種復(fù)播物候期

由表2 可知，2 年間，各品種均在播種后5～7d出苗，HG36 出苗最晚，相比CK 晚出苗2d，其余品種均在播種后5d 全部出苗。各品種出苗-抽穗天數(shù)在45～59d，其中JG14 所需抽穗時間最短，僅需45d，其次為JM、CGK1、YG31、JG41、YG32，出苗-抽穗天數(shù)依次為50、51、53、53、54d。2年間抽穗-成熟天數(shù)均在32～46d，CGK1 抽穗-成熟所需天數(shù)最短，僅需32d，其次為JM、YG32、SFZG1、YG31、JG41，抽穗-成熟天數(shù)依次為33、35、35、37、37d。各品種生育期天數(shù)在78～110d，CGK1 生育期最短，僅83d，較CK 早成熟7d；JG41、JM、YG31、YG32、JG14 生育期均≤CK，依次為89、84、90、89、83d。

表2 不同復(fù)播谷子品種生育期Table 2 Growth periods of different resowing foxtail millet varieties月-日month-day

2.2 不同抗除草劑谷子品種的植株性狀

由表3 可知，正常成熟品種中JG14 長勢最優(yōu)，2 年平均株高119.53cm，其次為JG41、JG39、JM 和CGK1，2 年平均株高分別為115.49、108.12、106.99 和104.22cm，各品種間無顯著性差異。JG42 莖基最粗，2 年平均莖基粗11.41mm，其次為HG36、ZG2、HG11 和JG39，莖基粗依次為10.64、10.12、9.83 和9.80mm，這4 個品種莖基粗無顯著差異。2 年間，各品種間莖節(jié)數(shù)均無顯著性差異。葉片發(fā)育大小對作物生長、抗逆性以及產(chǎn)量形成影響很大，是進行生理生化、遺傳發(fā)育、作物栽培等方面研究必須考慮的內(nèi)容，也是作物生長發(fā)育、產(chǎn)量形成和品種特性的重要指標。SFZG1 2 年間葉長和葉寬最大，分別為36.61 和2.82cm，其次分別為YG18、YG31 和YG32，葉長依次為33.51、32.62 和33.66cm，葉寬依次為2.73、2.80 和2.57cm。

表3 不同抗除草劑谷子品種復(fù)播植株性狀Table 3 Plant traits of different herbicide resistant foxtail millet varieties after resowing

2.3 不同抗除草劑谷子品種的穗部性狀

對不同品種的穗部性狀分析（表4）發(fā)現(xiàn)，YG31 2 年平均穗長最長，達20.28cm，其次為SFZG1、HG11、YG18 和ZG2，穗長依次為19.88、19.74、19.31 和18.93cm；YG32 2 年平均穗粗最大，達26.23mm，其次為JG41、JM、ZG2 和YG31，穗粗依次為24.70、24.59、23.01 和22.02mm。YG32的2 年平均穗粒重最高，達18.79g，其次為ZG2、JM、ZG14 和JG41，依次為15.47、15.34、13.79和13.56g。出谷率的高低與谷子產(chǎn)量密切相關(guān)，是鑒定谷子品種的重要指標之一，培育出谷率高的品種有利于提高谷子產(chǎn)量。由表4 可知，‘冀谷’系列（JG39、JG41、JG42、JM）和‘豫谷’系列（YG18、YG31、YG32）出谷率均較高?！焦取盗?、‘豫谷’系列、CGK1、HG11、HG36、SFZG1、JG14 和ZG2 穗型類似，均為典型紡錘形。JG39 與CGK1 穗碼偏緊，其余品種均穗碼適中。

表4 不同抗除草劑谷子品種復(fù)播穗部性狀Table 4 Panicle characters of different herbicide-resistant foxtail millet varieties

2.4 不同抗除草劑谷子品種株數(shù)和成穗數(shù)差異

由圖1 可知，各品種2 年間株數(shù)和成穗數(shù)變化趨勢基本一致，成穗數(shù)各品種間差異明顯，成穗數(shù)在51.79 萬～83.00 萬株/hm2。CGK1 成穗數(shù)為83.00萬株/hm2，位居首位；YG32、HG11、JG14 和ZG2均有較高成穗數(shù)，依次為75.70 萬、67.25 萬、62.75萬和62.25 萬株/hm2。JM 成穗數(shù)最低，僅為51.79萬株/hm2。

圖1 不同抗除草劑谷子品種復(fù)播株數(shù)和成穗數(shù)差異Fig.1 Differences in number of plants and panicles of foxtail millet varieties with different herbicide resistance

2.5 不同抗除草劑谷子品種單株干物質(zhì)量差異

生物量通常是指單位面積內(nèi)作物累積有機物質(zhì)的總量，是農(nóng)業(yè)監(jiān)測中應(yīng)用最為廣泛的指標之一[15]。谷草是谷子生產(chǎn)的主要副產(chǎn)物，約占其生物量的一半，是一種優(yōu)質(zhì)飼草，及時準確地進行生物量估算，能夠有效促進農(nóng)業(yè)資源的科學管理和合理利用。

如圖2a～b 所示，JG42 單株干物質(zhì)量2 年平均最高，為36.08g，其次為JG39、YG18、JG41，依次為35.15、34.08、33.32g。JG14 最低，僅為24.04g。

圖2 不同抗除草劑谷子品種復(fù)播單株生物量情況Fig.2 Biomass per plant of foxtail millet varieties with different herbicide resistance after resowing

2.6 不同抗除草劑谷子品種復(fù)播產(chǎn)量差異

不同品種2 年間產(chǎn)量變化趨勢基本一致（圖3），2019 年產(chǎn)量在5025.65～7147.02kg/hm2，JG42未正常成熟，YG32 產(chǎn)量最高，為7147.02kg/hm2；2020 年產(chǎn)量在2313.46～5781.62kg/hm2，JG42 亦未正常成熟，YG32 產(chǎn)量最高，為5781.62kg/hm2。2020年各品種產(chǎn)量均低于2019 年，這與2020 年澆水施肥未及時跟上有關(guān)。其中，YG32 連續(xù)2 年單產(chǎn)最高，平均為6250.22kg/hm2，相比CK 顯著增產(chǎn)21.74%，位居首位。CGK1 連續(xù)2 年產(chǎn)量位居第2，平均為6053.57kg/hm2，相比CK 顯著增產(chǎn)17.90%；JM、JG41、YG31 和HG11 產(chǎn)量表現(xiàn)均高于CK，但相比CK 無顯著差異。綜合2 年結(jié)果，產(chǎn)量穩(wěn)定且超過CK 的品種有YG32、CGK1、JM、JG41、YG31 和HG11。

圖3 不同抗除草劑谷子品種復(fù)播產(chǎn)量Fig.3 Yield of foxtail millet varieties with different herbicide resistance after resowing

2.7 不同抗除草劑谷子主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

表5 為供試材料農(nóng)藝性狀的相關(guān)系數(shù)?？梢钥闯?，穗粗、穗重、穗粒重、株數(shù)、成穗數(shù)、生育期與產(chǎn)量呈正相關(guān)，穗長、株高與產(chǎn)量呈負相關(guān)，但相關(guān)性不顯著。說明在一定范圍內(nèi)，隨著單位面積穗數(shù)和單穗重的增加，谷子產(chǎn)量呈增加趨勢，而隨著株高和穗長增加，產(chǎn)量有降低趨勢。產(chǎn)量主要是由單位面積株數(shù)和單株產(chǎn)量構(gòu)成，當增加單位面積谷子株數(shù)和單株穗重就能增加產(chǎn)量，單位面積株數(shù)增加主要取決于播種量，所以合理規(guī)劃種植密度可以提高谷子產(chǎn)量。

表5 不同復(fù)播抗除草劑谷子品種指標相關(guān)系數(shù)Table 5 Correlation coefficients of herbicide resistant foxtail millet varieties with different resowing

3 討論

不同谷子品種在生育期特性及農(nóng)藝性狀上存在很大的差異，通過分析不同谷子品種的生育期特性和農(nóng)藝性狀差異，結(jié)合適宜的栽培管理措施，能夠最大限度發(fā)揮谷子品種的增產(chǎn)潛力[16]，此外，優(yōu)異性狀的選擇，也是獲得優(yōu)良谷子品種的關(guān)鍵。新疆喀什地區(qū)為“制種小麥+復(fù)播谷子”一年兩熟制，復(fù)播谷子生育期一般不能超過90d，這樣才能保證復(fù)播谷子正常成熟且不影響冬麥播種。龐毓東[17]的研究闡明，在品種選育過程中，應(yīng)結(jié)合實際情況選用生育期適宜的品種。本研究中供試的13 個谷子品種中的6 個品種生育期均≤88d，在播種冬麥前均能正常成熟。朱明哲等[18]認為，產(chǎn)量是體現(xiàn)一個品種生產(chǎn)潛力的主要因子，穗型、穗數(shù)、葉片緊湊程度與平展等特殊性狀只能作為判斷其生產(chǎn)潛力的一部分。本研究供試的13 個谷子品種中的2個相比CK 顯著增產(chǎn)，4 個產(chǎn)量明顯高于CK，但無顯著性差異。作物農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量間的內(nèi)在聯(lián)系較為復(fù)雜，品種和栽培措施等因子都可導致結(jié)果存在差別[19]。本研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，JG41、JM、YG31、YG32、CGK1、SFZG1、JG14 和ZG2 株高適宜，無倒伏（莖稈粗壯），穗粒重大，穗型及松緊程度較好。前人利用方差分析[20]、聚類分析[21]、主成分分析[22]、灰度分析[23]以及通徑分析[24]等對谷子產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀方面做了大量分析研究。王丹丹等[25]試驗表明，穗長、節(jié)數(shù)（葉片數(shù)）、穗粗、穗重、千粒重與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，株高與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。本試驗相關(guān)分析結(jié)果表明，產(chǎn)量與成穗數(shù)、穗重及穗粒重呈顯著正相關(guān)，與株高呈負相關(guān)，相關(guān)性分別為穗粒重＞穗重＞穗長＞穗粗＞株高＞生育期。這與楊慧卿等[26]谷子田高產(chǎn)栽培應(yīng)主要針對穗重、穗粒重、出谷率、株高采取措施，主攻穗重，兼顧穗粒重、出谷率及其他農(nóng)藝性狀間的關(guān)系，適當調(diào)控株高的生長，以獲得較高產(chǎn)量的結(jié)論基本一致。賈小平等[20]研究表明，穗重與穗粗呈極顯著正相關(guān)，即當穗粗增加時，穗粒數(shù)增加，單穗重增加，這與本試驗結(jié)果基本一致。本研究表明，成穗數(shù)與穗長呈顯著負相關(guān)，這與屈洋等[27]的當種植密植過大時，群體數(shù)量過大，穗數(shù)增多，個體之間爭光、爭水、爭肥等情況加劇，導致穗部發(fā)育受到影響的說法相一致。

4 結(jié)論

在抗除草劑谷子引種和選育中首先考慮的因素為生育期、單穗重和穗粒重，其次為株高、穗長和穗粗等性狀。應(yīng)選擇生育期短、單穗重和穗粒重較大、株高和穗長適中的品種，并注意各性狀之間關(guān)聯(lián)性，強調(diào)主要因素的同時也要兼顧次要因素；有6 個供試復(fù)播谷子品種在喀什地區(qū)冬麥播前能正常成熟，但不同谷子品種在生物學特性、農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量上均表現(xiàn)出較大差異性，綜合比較各品種谷子的各項指標得出，豫谷32、赤谷K1、冀雜金苗、豫谷31和冀谷41等5個抗除草劑品種不僅產(chǎn)量高，而且抗倒伏性強、穗型好、生育期短，適宜在喀什地區(qū)復(fù)播種植。