華北夏谷區近30年來主要谷子育成品種農藝和品質性狀演變分析

于淑婷++楊延兵++陳二影++秦嶺+李國瑜++管延安

摘要：為給谷子品種選育提供理論依據，對華北夏谷區近30年來育成的20個代表性谷子品種的農藝和品質性狀演變情況進行分析。結果表明：該時段內這些谷子品種的產量呈上升趨勢，平均每年提高29 kg/hm2，穗長、穗重、穗粒重、莖粗呈上升趨勢，穗粗、株高呈下降趨勢，株高降低、莖粗增粗提高了谷子品種的抗倒伏能力。相關分析表明，各性狀與產量的相關系數由大到小依次是穗長﹥穗粗﹥單穗粒重﹥單穗重﹥株高﹥莖粗﹥抽穗日數﹥千粒重，其中抽穗日數、千粒重對產量影響不大。華北地區近年來育成品種的營養品質改善較小，應當加以關注。

關鍵詞：華北地區；谷子品種；農藝性狀；品質性狀；演變

中圖分類號：S515.01文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2017）02-0015-05

谷子又名“粟”，起源于中國，距今已有8 000多年的栽培歷史，是我國種植最早的糧食作物之一[1]。小米營養豐富，含有多種維生素、鐵等人體必需的礦質元素，不僅能為人體提供能量物質，還可以滿足人體機能的需要。小米還具有一定的藥用價值，能夠清熱、消渴、利尿，對脾胃氣弱、食不消化等癥狀具有良好的療效[2，3]。

谷子在我國農業生產史上曾發揮著至關重要的作用，被譽為中華民族的哺育作物[4]。但長期以來因其產量較低、品種改良緩慢，難以形成規模種植，生產發展也較為落后[5]。20世紀60年代，隨著我國第一個通過雜交手段育成的谷子品種新農冬2號的推廣，雜交育成品種開始在生產中應用，并逐漸在生產中占據主導地位，也使華北夏谷區谷子品種走出了農家品種當家的局面，谷子單產大幅度提高 [6]。20世紀80年代后期始，科研單位開始重視優質品種選育，并育成多個既優質又高產的品種[7]，據不完全統計，30多年來全國育成審（鑒）定谷子品種230多個，夏谷區審（鑒）定60多個[8]。隨著育種工作的不斷發展，谷子生產經歷了多次品種更替，每次更替都使產量得到提高，其農藝和品質性狀也發生了變化。因此，研究谷子品種更替過程中農藝和品質性狀的演變具有重要意義。本研究擬通過對華北地區20世紀80年代以來審定的20個主栽谷子品種的農藝和品質性狀的演變情況進行分析，為谷子品種合理布局和遺傳改良提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗材料為20世紀80年代至今華北夏谷區審（鑒）定大面積推廣的20個主栽品種，其審定年份及育成單位見表1。

1.2試驗設計

試驗于2015年在山東省農業科學院作物研究所濟南試驗基地進行。土壤質地為壤土，0～20 cm耕層土壤含有機質16.9 g/kg、速效氮72.4 mg/kg、速效磷18.8 mg/kg、速效鉀168 mg/kg，pH值為7.8。每公頃基施氮磷鉀（15-15-15）三元素復合肥375 kg，腐熟有機肥750 kg。試驗地前茬為冬小麥，栽培管理措施同豐產田。試驗采用隨機區組設計，重復3次。行長5 m，行距0.5 m，4行區，小區面積10 m2。6月26日播種，4葉期間苗，5～6葉期按60萬株/hm2密度定苗，9月30日收獲。

表1谷子品種審定年份與選育單位

年份品種選育單位1984魯谷5號山東省農業科學院作物研究所1987魯谷6號山東省農業科學院作物研究所1988豫谷1號安陽市農業科學研究所1988冀谷11河北省農林科學院谷子研究所1989豫谷2號安陽市農業科學研究所1992豫谷5號安陽市農業科學研究所1993青豐谷滄州市農業科學研究所1994冀谷14河北省農林科學院谷子研究所1995魯谷10號山東省農業科學院作物研究所1998谷豐1號河北省農林科學院谷子研究所2002濟谷12山東省農業科學院作物研究所2004冀谷19河北省農林科學院谷子研究所2006冀谷25河北省農林科學院谷子研究所2008保谷18保定市農業科學研究所2009滄谷4號滄州市農業科學研究所2009豫谷15安陽市農業科學研究所2011衡谷10號河北省衡水旱作農業研究所2012豫谷18安陽市農業科學研究所2013濟谷16山東省農業科學院作物研究所2015濟谷18山東省農業科學院作物研究所

1.3產量及農藝、品質性狀測定

收獲期每小區取1 m行長的整株進行考種，測定株高、莖粗、穗長、穗粗、穗重、穗粒重等性狀。小區中其余谷子全部剪穗收獲，脫粒曬干后稱重測產。

每小區取收獲后種子500 g，用小型碾米機脫殼、碾米，再用近紅外分析儀（瑞典波通公司 DA7200型），根據Chen等[9]建立的標準曲線，測定小米蛋白質、粗脂肪、總碳水化合物含量。

1.4數據處理

利用Microsoft Excel 2007和SAS軟件對數據進行統計分析。

2結果與分析

2.1谷子品種農藝及產量相關性狀演變分析

從表2中可以看出，華北地區近30年來審定谷子品種產量和農藝性狀的變異幅度較大，多數性狀的變異在7%以上，表明華北地區谷子育種水平和生產條件有了較大改善，遺傳改良成效顯著。株高變異系數最高為15.81%，產量的變異系數只有4.40%，說明在當前育種和生產水平下，谷子產量的遺傳改良是一個緩慢過程。經濟系數最為穩定，表明不同年代育成品種間的差異很小。

2.1.1不同年代谷子品種株高、莖粗的變化由圖1線性擬合的結果可以看出，谷子株高的總體變化趨勢是降低的，但降幅不大，隨著品種育成年份的遞進平均每年降低0.0313 cm，衡谷10號株高最高為133.3 cm，豫谷18最低為116.6 cm。谷子莖粗變化不大，起伏范圍在5.23～6.87 mm之間，但總體趨勢是增粗的。株高降低與莖粗增粗有利于增強品種的抗倒伏性，而倒伏不僅嚴重影響產量和品質，對機械化收獲也有嚴重不利的影響。

2.1.2不同年代谷子品種產量相關性狀的變化從圖1中可以看出，產量相關性狀穗長、單穗重、單穗粒重的變化趨勢是上升的，平均每年的增長值分別為0.0678 cm、0.0172 g、0.0245 g，其中單穗粒重的增長趨勢大于單穗重的增長趨勢，表明隨著年代的遞進谷子出谷率呈上升趨勢。穗粗和千粒重的總體變化趨勢是下降的，穗粗下降可能與穗碼的緊實度有關，提高穗碼緊實度一定程度上可以減輕麻雀啄食危害。千粒重稍有下降，但變化不大，其中魯谷10號千粒重最重，為3.43 g，濟谷18千粒重最輕，為2.48 g。

2.1.3不同年代谷子品種經濟系數、抽穗日數的變化經濟系數是植物干物質產量轉化為籽粒產量的量度，農作物干物質生產是產量形成的基礎，但經濟系數也是決定產量高低的重要因素 [10]。從圖1中可以看出，經濟系數呈略微增長的趨勢，

圖1不同年代谷子品種農藝和產量相關性狀的變化趨勢

說明隨著年代的遞進籽粒產量的提高大于植株其它部位干物質的提高。抽穗日數有延緩趨勢，平均每年延緩0.0645 d，說明隨著年代遞進谷子的營養生長期增長。

2.2不同年代谷子品種產量的演變分析

對近30年育成谷子品種的產量進行方差分析看出，品種間的差異達極顯著水平，區組間的差異不顯著，說明谷子產量差異主要受品種影響，而同一品種不同重復對產量影響不大。從不同年代谷子品種產量的變化趨勢中可以看出，隨著年代的遞進谷子產量呈增長趨勢，線性擬合結果表明平均每年增長29 kg/hm2。其中產量最高的豫谷18單產達到7 650.0 kg/hm2，而產量低的豫谷2號單產僅有5 505.0 kg/hm2。

2.4不同年代谷子品種品質性狀的演變分析

由表5可以看出，供試品種品質性狀的變異幅度較小，變異系數都小于3%，其中總碳水化合物的變異系數只有0.61%，說明華北地區近年來育成谷子品種的營養品質性狀改善不大，下一步育種中應有針對性地進行營養品質性狀的改良。

著年代的遞進，平均每年提高29 kg/hm2，但產量的變異系數較小，表明產量改良進展較緩慢。相關性分析結果表明，各性狀與產量的相關系數從大到小依次為穗長﹥穗粗﹥單穗粒重﹥單穗重﹥株高﹥莖粗﹥抽穗日數﹥千粒重，其中穗長、穗粗對產量的影響較大。育種中應加強大穗型品種選育，以有效提高產量。

谷子品種的穗長、單穗重、單穗粒重和抽穗日數隨年代遞進呈逐步上升趨勢，經濟系數變化不大，有略微上升趨勢。穗粗、千粒重呈下降趨勢，穗粗的變化可能與穗碼的緊實度有關，千粒重變化不大，相關性分析也表明其對產量影響不大。田伯紅等[12]對谷子品種的農藝性狀演變分析表明，隨著年代的遞進植株由高稈變為中稈，穗長、單穗重、單穗粒重、千粒重穩步增大。其研究結果與本試驗結果基本一致。

倒伏會對產量造成直接損失，抗倒伏性是育種工作者選育谷子新品種的重要指標，國內外育種工作者在早代選擇和后期品鑒階段都把抗倒伏作為關鍵性農藝性狀之一[13]。本研究表明，隨著育成年份推后，谷子株高逐漸降低，莖粗逐漸增粗，說明谷子的抗倒伏能力提升。綜上所述說明谷子產量的提高是各性狀綜合協調的結果。

谷子品質是一個綜合性狀，包括營養品質、商品外觀品質、加工品質與烹煮食味品質等，不僅受遺傳因素的影響，同時還受到生態環境和栽培管理措施的影響。本研究僅就小米中碳水化合物、脂肪、蛋白質含量等營養品質進行了分析，結果表明，隨著年代遞進小米中脂肪、碳水化合物含量略微增長，蛋白質含量略微下降，但三個指標的變異系數都較小，表明營養品質性狀有一定改善，但幅度較小，有必要針對特定需求進行針對性的改良。

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收稿日期：2016-08-26