9个糜子品种在晋北地区的适应性综合评价_张翔宇.pdf

试验研究 2023.3糜子（Panicum miliaceum L.）是一种重要的粮食作物，广泛分布于巴基斯坦、韩国、俄罗斯、蒙古、印度及我国长城一带1-2，种质资源丰富。糜子又称黍、稷，栽培历史悠久，曾是人类最早的栽培谷物之一3。目前，世界各国已收集糜子种质超过24 000种，中国收集和保存了大约8 700种4。由于糜子生长周期短、水肥条件要求低，且具有较强的抗高温和抗干旱能力5，在我国北方旱作农业区粮食稳产和抗旱避灾中起着重要作用，同时也在我国西部农业种植业结构调整和产业发展中具有不可替代的作用6-7。糜子营养价值丰富，因其具有优质蛋白和微量元素8，以及独特的口味和特殊的保健作用，已日益成为人们消费的新热点9。山西糜子种植面积仅次于小麦、玉米等大宗作物，居各种小宗作物之首10，且主要分布于干旱多风、环境复杂的丘陵山区，产量极不稳定11，同时栽培品种仍以农家品种为主，品种缺乏、用种老化12也是限制其产量的最重要因素。适宜的品种选择是提高作物产量最经济有效的措施13。吴朝昕等14研究表明，在同一地区相同栽培措施下的不同荞麦品种，产量、品质差异显著；李思明等15在海南省文昌市比较了18个甘薯品种的产量品质结果表明，福建1号、海口3、美国番薯、文昌6、龙岩2等品种比当地常用栽培品种有更高的推广价值；白岚方等16在内蒙古和林格尔县进行玉米品种比较筛选，发现当地品种间青储产量最大差异达到94.53%。因此，选择适宜的品种对实现当地高产高效栽培具有重要意义。本试验拟以晋北地区育成品种晋黍5号作为对照，比较8个引进培育糜子品种的农艺性状及籽粒产量差异，为适宜晋北地区的糜子品种推广提供科学依据。1材料与方法1.1试验地概况试验于2019-2020年在山西农业大学高寒区作物研究所怀仁市毛家皂试验基地进行。试验基地地理坐标为北纬395344.71、东经1131033.99，年平均气温79，年降水量450 mm左右，无霜期140 d左右，属于大陆性季风气候。试验田地势平坦，肥力中等，灌溉方便，土质为沙壤土，前茬作物为玉米。9 个糜子品种在晋北地区的适应性综合评价张翔宇李海李霄峰梁海燕（山西农业大学高寒区作物研究所山西大同037008）摘要：糜子是晋北地区的主要粮食作物，为筛选出适合该地区种植的糜子品种，提高该地区糜子产量，本试验以9个糜子品种为种质资源，对参试品种生育期、生物学性状、经济性状及产量进行综合评价分析。结果表明，与当地育成品种晋黍5号相比，赤黍1号、赤黍2号、榆黍1号、齐黍1号参试品种由于受生态环境的影响或不抗倒伏等原因，与对照相比减产幅度明显；晋黍8号、晋黍9号、晋黍10号、内糜8号茎秆粗壮、不易倒伏，产量有不同程度的提升，可作为晋北地区不同生态区的主栽品种。同时，晋黍8号和晋黍10号产量还具有一定的提升空间。关键词：糜子；灰色关联度；隶属函数；综合评价；晋北地区基金项目：财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系资助（CARS-06-14.5-B7）；山西农业大学生物育种工程项目“适合机械化收获黍子新品种选育”（YZGC084）；山西省留管办项目“晋北地区糜黍高效丰产栽培技术集成与示范”（2020-158）；大同市平城区晋黍9号黍子新品种示范推广（202005）。作者简介：张翔宇（1969-），男，副研究员，从事黍子育种、栽培、示范推广工作。E-mail：97-2023.3 试验研究1.2供试材料供试糯性糜子品种有9个，各品种籽粒颜色及来源见表1。以当地育成品种晋黍5号为对照（CK）。1.3试验设计试验采用随机区组排列，3次重复，每个重复9个品种，合计27个小区，小区长5 m、宽2 m，面积10 m2。每个小区人工种植6行，行距30 cm、株距10 cm，种植深度23 cm。出苗后，每个小区留苗900株（即每亩留苗6万株），四周设保护行。2019年5月10日整地施肥，每亩施腐熟农家肥鸡粪2 000 kg、磷酸二铵25 kg，耕翻深度25 cm。6月1日播种，6月8日出苗，分别在6月25日和7月15日进行人工中耕除草，7月15日浇水，同时施尿素15 kg/亩。1.4测定指标及方法14.1生育期测定按照糜子田间观察记载规范执行，分为播种、出苗、抽穗、成熟4个阶段。14.2生物学性状测定按照糜子田间观察记载标准执行，从株高、穗长、穗型、花序色、粒色、粒型方面进行测定和记载。14.3产量性状测定在收获时随机取试验小区中间的15株为考种样本，考察主茎节数、茎基粗、穗粒重、千粒重，并在收获后对小区测产。1.5灰色关联度分析以灰色系统理论为依据，将参试的9个糜子品种看作1个灰色系系统，每个糜子品种为该系统中的一个因素。设有i个品种，参考j个性状，根据生产实际，把不同性状糜子的最优值设为参考数列X0，不同糜子品种的不同指标设为比较数列Xi，不同性状用k表示17。用下列公式计算不同糜子品种的关联系数和关联度。关联系数i（k）=min minx0（k）-xi（k）+max maxx0（k）-xi（k）x0（k）-xi（k）max maxx0（k）-xi（k）（1）等权关联度Ri=1Nk=1Ni（k）（2）权重Wi=RiRi（3）加权关联度Ri=1Nk=1Ni（k）Wi（4）式中，x0表示参考数列，xi表示比较数列，i（k）表示关联度系数，表示分辨系数，Ri表示等权关联度，Wi表示权重，Ri表示加权关联度，N表示性状指标的总数。1.6不同糜子品种的综合评价对不同糜子品种的株高、茎基粗、穗长、主茎节数、叶面积、穗粒重、千粒重和产量采用模糊数学中的隶属函数的方法进行评价18，综合比较各个糜子品种。隶属函数计算公式：XU=X-XminXmax-Xmin（5）式中，XU为各测定指标的隶属函数值；X为各品种各指标的测定值；Xmax和Xmin分别为各指标的最大测定值和最小测定值。1.7数据分析试验数据采用Excel 2010绘图制表、SAS 9.4软件进行统计分析。2结果与分析2.1不同糜子品种生育期差异从图1可以看出，经过2年的区域试验，各参试品种在种植水平和种植条件相同的情况下，9个参试表1供试糜子品种的生物学性状及来源品种名称粒色粒型穗型花序色品种来源赤黍1号黄圆密绿赤峰市农牧科学研究所赤黍2号黄圆侧绿赤峰市农牧科学研究所榆黍1号黄圆密紫榆林市农业科学研究院晋黍5号（CK）红圆侧青黄山西农业大学高寒区作物研究所齐黍1号黄圆侧绿黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院晋黍8号白圆侧绿山西农业大学高寒区作物研究所晋黍9号红圆侧绿山西农业大学高寒区作物研究所晋黍10号黄圆侧绿山西农业大学高寒区作物研究所内糜8号黄圆侧紫鄂尔多斯市农牧业科学院98-试验研究 2023.3品种均能正常成熟，出苗至成熟的生育期为98114 d，其中出苗至抽穗为4452 d，抽穗至成熟为4964 d。对照晋黍5号生育期105 d，其中出苗至抽穗和抽穗至成熟所需天数相当为5253 d。以对照晋黍5号为标杆，可以把其余8个品种划分为3类：第1类为抽穗早、灌浆时间较短的早熟品种，仅有齐黍1号，生育期最短，为98 d，比对照晋黍5号抽穗早熟3 d、灌浆缩短4 d；第2类为抽穗早、灌浆时间延长的晚熟品种，包括赤黍1号、赤黍2号、榆黍1号、晋黍8号和晋黍9号，比对照抽穗早18 d，灌浆时间延长611 d，总生育期延长06 d；第3类为抽穗适中、灌浆时间延长的晚熟品种，包括晋黍10号和内糜8号，抽穗时间与对照一致，为52 d，但灌浆时间延长，比对照晋黍5号晚熟9 d。2.2不同糜子品种农艺性状差异从表2可以看出，经过2年的区域试验，9个参试糜子品种株高介于116.67150.83 cm之间，变异系数为7.12%，其中榆黍1号低于晋黍5号（CK）15.13%，晋黍9号高于晋黍5号（CK）9.72%；茎基粗介于0.220.66 cm之间，变异系数为31.64%，8个品种之间茎基粗差异较大，其中，晋黍8号高于晋黍5号（CK）34.46%，赤黍2号、榆黍1号分别低于晋黍5号（CK）54.73%、41.89%，这3个品种与对照达到显著差异（P0.05）；穗长介于26.2042.67 cm之间，变异系数为15.09%，其中，赤黍2号穗长最长，为42.67 cm，榆黍1号最短，为26.20 cm；主茎节数介于4.598.15节之间，变异系数为15.28%，其中，榆黍1号与对照差异最大，低于对照38.44%。值得一提的注：不同小写字母代表品种间差异显著（P0.05）。倒伏=1，未倒伏=0。表2不同糜子品种的农艺性状比较品种名称株高茎基粗株高/茎粗倒伏性穗长主茎节数平均值（cm）比对照（%）平均值（cm）比对照（%）平均值（cm）比对照（%）平均值（节）比对照（%）赤黍1号141.17b2.750.52 bc5.71271.47028.63g-7.834.59f-38.44赤黍2号131.13c-4.310.22 e-54.73587.16142.67a37.347.1d-6.17榆黍1号116.67d-15.130.29 d-41.89406.98126.2h-15.676.4e-14.22晋黍5号137.47bc-0.49 bc-278.65031.07f-7.46bc-齐黍1号143.93ab4.700.32 d-34.46445.15138.83b25.006.95d-6.84晋黍8号132.1c-3.910.66 a34.46199.15032.63e5.047.14cd-4.25晋黍9号150.83a9.720.47 c-5.41323.21037.13c19.538.09a8.49晋黍10号142.7b3.800.55 b10.81261.04036.23cd16.638.15a9.30内糜8号137.03bc-0.320.53 b7.43258.55035.2d13.307.64b2.50平均137.00-0.45-34.29-7.21-CV（%）7.12-31.64-15.09-15.28-是，9个品种中赤黍2号、榆黍1号、齐黍1号3个品种易倒伏，其“株高/茎粗”均高于其他6个不易倒伏品种，“株高/茎粗”的比值可以作为筛选糜子品种的抗倒伏性指标。从图2可以看出，赤黍1号、榆黍1号、晋黍8号、赤黍2号、内糜8号苗期至成熟期叶面积呈持续增长趋势，在成熟期达到最大，晋黍9号、晋黍10号、齐黍1号苗期至抽穗期叶面积持续增长，并在图1不同糜子品种生育期差异99-2023.3 试验研究抽穗期达到最大，抽穗期至成熟期叶面积开始下降，除榆黍1号外其余品种均在拔节期至抽穗期叶面增长最快。9个品种中晋黍10号叶面积更具优势，齐黍1号叶面积最小。2.3不同糜子品种产量性状差异从表3可以看出，经过2年的区域试验，9个参试糜子品种穗粒重介于5.208.50 g之间，齐黍1号、晋黍8号、晋黍9号3个品种穗粒重与对照品种无显著差异（P0.05），赤黍2号和晋黍10号显著高于对照品种（P0.05），内糜8号、赤黍1号、榆黍1号显著低于对照品种（P0.05）；9个品种千粒重平均为7.15 g，其中晋黍10号最高，达到了8.05 g，赤黍1号最低，为5.97 g，晋黍9号、晋黍10号、内糜8号3个品种显著高于对照品种（P0.05），赤黍2号、晋黍8号2个品种与对照无显著差异（P0.05），赤黍1号、榆黍1号、齐黍1号3个品种显著低于对照品种（P注：不同小写字母代表品种间差异显著（P0.05）。表3不同糜子品种的产量性状比较品种名称穗粒重千粒重实际产量位次平均值（g）比对照(%)平均值（g）比对照（%）平均值（kg/亩）比对照（%）赤黍1号5.20e-30.845.97f-17.43186.22f-4.997赤黍2号8.30a8.376.93de-4.15179.33g-8.508榆黍1号6.50d-14.546.23f-13.83193.11e-1.476晋黍5号7.57b7.23cd196.00e-5齐黍1号7.80b1.326.77e-6.36149.33h-23.819晋黍8号7.50bc-1.767.57bc4.70249.56a27.321晋黍9号7.60b0.007.83ab8.30227.78c16.213晋黍10号8.50a10.578.07a11.62240.00b22.452内糜8号6.90c-5.737.77ab7.47220.44d12.474平均7.29-7.15-204.64-CV（%）13.04-10.25-15.74-图2不同糜子品种不同生育时期叶面积动态0.05）；晋黍8号实际产量达到了249.56 kg/亩，在9个品种里最高，齐黍1号最低，仅为149.33 kg/亩。在供试的9个品种中，晋黍10号穗粒重、千粒重最高，分别较对照提高了10.57%和11.62%，但实际产量并非最高，说明此品种在晋北地区的栽培产量还有更大提升空间。2.4不同糜子品种的灰色关联度分析鉴于晋北地区糜子生产的特点，今后要有目的地引进优异的糜子种质资源，不断丰富晋北地区糜黍资源的多样性，加快糜黍新品种的选育和应用19；以筛选出适宜在本地区种植的优质、高产、抗旱糜子品种作为目标性状，根据不同糜子品种性状的灰色关联度（表4），排列出不同品种的优劣顺序为晋黍10号晋黍9号内糜8号晋黍5号赤黍1号榆黍1号赤黍2号晋黍8号齐黍1号。糜子不同性状间关联程度越大，反映品种对生态环境的适应性越好20。因此，在9个品种中，晋黍10号最适宜在本地区种植，齐黍1号表现较差，晋黍9号、内糜8号、晋黍5号可作为晋北地区主要种植的优势品种。2.5不同糜子品种的综合性评价对9个糜子品种的株高、茎基粗、穗长、主茎节数、叶面积、穗粒重、千粒重和产量8个指标进行了隶属函数分析，得到的平均隶属函数数值见表5。从表5可以看出，隶属函数数值较高的糜子品100-试验研究 2023.3表5不同糜子品种的录属函数综合性评价品种名称株高茎基粗穗长主茎节数叶面积穗粒重千粒重产量综合评价位次赤黍1号0.720.670.150.000.520.000.000.372.439赤黍2号0.420.001.000.680.530.950.460.304.346榆黍1号0.000.150.000.510.830.390.130.442.458晋黍5号0.610.610.300.810.360.740.600.474.505齐黍1号0.800.220.770.660.000.780.380.003.617晋黍8号0.451.000.390.720.650.700.761.005.673晋黍9号1.000.550.660.980.850.740.890.786.452晋黍10号0.760.740.611.001.001.001.000.907.011内糜8号0.600.700.550.860.480.610.860.715.374表4不同糜子品种的关联度比较品种名称关联度位次赤黍1号0.625赤黍2号0.607榆黍1号0.626晋黍5号0.714齐黍1号0.549晋黍8号0.578晋黍9号0.822晋黍10号0.841内糜8号0.803种为晋黍10号、晋黍9号，分别为7.01、6.45；中等的糜子品种为晋黍8号、内糜8号、晋黍5号和赤黍2号，分别为5.67、5.37、4.50和4.34；最低的糜子品种为齐黍1号、榆黍1号和赤黍1号，分别为3.61、2.45和2.43；因此，晋黍10号、晋黍9号是晋北地区最适宜种植的糜子品种。2.6不同糜子品种之间的聚类分析图3为糜子品种及性状指标聚类热图，横坐标是9个糜子品种，纵坐标是生育期、生物学性状、产量性状指标。从图3可以看出，生育期、生物学性状和产量性状指标聚为2大类，其中产量、茎基粗、叶面积、抽穗至成熟天数聚为一类，株高、穗长、主茎节数、穗粒重、千粒重、出苗至抽穗天数聚为一类。根据生育期、生物学性状和产量性状差异可以将9个糜子品种划分为3大类，赤黍1号和榆黍1号为第类群，表现为出苗至抽穗时间较短，抽穗至成熟时间较长，植株矮小，穗粒数、千粒重均最小，产量居中（表6）；赤黍2号和齐黍1号为第类群，表现为出苗至抽穗、抽穗至成熟时间均较短，穗长，穗粒重较高，株高、主茎节数及千粒重居中，但其茎基粗较小、易倒伏，产量最低；晋黍5号、晋黍8号、晋黍9号、晋黍10号和内糜8号为第类群，表现为出苗至抽穗时间较长，抽穗至成熟时间适中，植株高大粗壮，不易倒伏，产量最高。3讨论与结论3.1讨论糜子产量的形成是干物质积累的过程，受生育周期、灌浆周期及灌浆时养分的供应等多种因素的影响21-22。在本研究下的9个糜子品种中，与晋黍5号相比，晋黍8号、晋黍9号、晋黍10号和内糜8号抽穗时期差12 d，灌浆时间提高79 d，产量显著提高，其中，晋黍8号和晋黍10号分别提高27.32%和22.45%；比赤黍1号、赤黍2号、榆黍1号抽穗早68 d，灌浆时间提前611 d，其中，赤黍1号和榆黍1号抽穗时间均早6 d，榆黍1号灌浆时间较赤黍1号多4 d，榆黍1号产量与晋黍5号之间无显著变化，赤黍1号、赤黍2号产量显著降低。这说明灌浆时间的延长可以弥补营养生长时期短带来的差异；齐黍1号抽穗时间提前3 d，灌浆时间缩短3 d，其产量显著低于晋黍5号，降低幅度达23.81%。产生这种结果的原因可能是：抽穗前糜子主要进行营养生长，干物质储存在营养器官中，其积累量对作物最终收获量具有重要作用23-24；抽穗后在营养器官中储存的物质向穗中转移时，功能叶片同时进行光合作用产生糖类并101-2023.3 试验研究图3不同糜子品种之间的聚类分析以淀粉形式储存在籽粒中25，因此出苗至抽穗期短会导致抽穗前干物质积累量较少，进而影响产量。叶片是植物截获光能的物质载体，叶面积能够反映出植物获取光能的能力26。花后叶片光合面积及光合能力直接影响作物花后光合产物和籽粒产量,是作物物质生产及产量形成的最基本的“源”25。在本研究中，抽穗后除齐黍1号外，其余7个品种功能叶面积都高于晋黍5号，其中，晋黍9号、晋黍10号具有明显优势。同时，在本研究中，晋黍10号穗粒数和千粒重显著高于晋黍8号，但产量低于晋黍8号，这说明晋黍8号和晋黍10号在产量方面都有一定提升空间，在种植过程中，可通过一定的栽培措施发挥其生产潜力，提高产量。糜子倒伏性不仅与糜子产量和品质密切相关，同时还会对机械作业有一定影响27。董孔军等28的研究表明，糜子倒伏性主要与糜子株高、穗长、茎基粗、主茎节数等相关，降低糜子株高、穗长和主茎节数，以及提高茎基粗可以显著降低糜子倒伏率。在本研究中，9个糜子品种中赤黍1号、榆黍1号和齐黍1号易倒伏，其余6个品种不易倒伏，这3个品种“株高/茎粗”均高于其他6个不易倒伏品种，同时，榆黍1号穗长和主茎节数均显著低于晋黍8号、晋黍9号、晋黍10号、内糜8号，因此，可以将“株高/茎粗”的比值作为筛选糜子倒伏性的一个重要指标。糜子不同性状间关联程度越大，反映品种对生态环境的适应性越好16。根据9个糜子品种性状的灰表6聚类后3类糜子种质的主要农艺性状统计种质类型出苗至抽穗天数（d）抽穗至成熟天数（d）株高（cm）穗长（cm）主茎节数茎基粗（cm）叶面积（cm2）穗粒重（g）千粒重（g）小区（10 m2）产量46.061.0128.9227.425.490.4141.495.856.102.8546.556.5137.5340.756.970.2727.337.936.852.4751.459.4140.0334.457.700.5441.307.617.693.40102-试验研究 2023.3色关联度，排列出不同品种的优劣顺序为晋黍10号晋黍9号内糜8号晋黍5号赤黍1号榆黍1号赤黍2号晋黍8号齐黍1号。因此在本研究中，9个糜子品种中晋黍10号、晋黍9号可作为晋北地区种植的优势品种。糜子的株高、茎基粗、穗长、主茎节数、叶面积、穗粒重、千粒重是影响糜子产量的重要指标。通过对9个糜子品种的株高、茎基粗、穗长、主茎节数、叶面积、穗粒重、千粒重和产量进行综合评价，发现晋黍10号、晋黍9号的隶属函数数值最高，分别为7.01、6.45，可作为晋北地区的主推品种。通过比较聚类后的3类糜子种质的主要农艺性状和产量因素可以发现，第类群糜子品种更有优势，其产量较高，植株高大且粗壮，不易倒伏。植株株高和茎粗主要取决于抽穗前营养生长，本研究条件下，第类群糜子品种较第和第类群出苗至抽穗时间提高4.95.4 d,促进了植株的横向和纵向生长，有利于后续产量积累。因此在晋北地区，选育品种可以适当延长抽穗前生长期。3.2结论通过对9个参试品种的生育期、生物学性状、经济性状、灰色关联度分析及不同糜子品种的隶属函数综合评价。结果表明，晋黍8号、晋黍9号、晋黍10号、内糜8号产量最高、不易倒伏，可作为晋北地区主栽品种，且晋黍8号和晋黍10号产量具有一定的提升空间。而赤黍1号、赤黍2号、榆黍1号、齐黍1号参试品种由于生态环境的影响或不抗倒伏等原因，与对照相比减产幅度明显，不适合在晋北地区种植。参考文献1Zhang D Z,Rabia B P,Liu J J,et al.Morphological diversityand correlation analysis of phenotypes and quality traits ofproso millet（Panicum miliaceum L.）core collectionsJ.Journalof Integrative Agriculture,2019,18（5）:958-969.2Mani V,Hari D U.Diversity and trait-specific sources forproductivity and nutritional traits in the global proso millet（Panicum miliaceum L.）Germplasm CollectionJ.The 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