宁夏扬黄灌区谷子品种主要农艺性状及产量的相关分析_罗世武.pdf

宁夏扬黄灌区谷子品种主要农艺性状及产量的相关分析罗世武，李 凯，来幸樑，程炳文*(宁夏农林科学院固原分院/宁夏旱作农业工程研究中心，宁夏固原 756000)摘要在宁夏扬黄灌区(中部干旱带移民搬迁点)，引进不同谷子品种开展生态适应性研究。从不同谷子品种生育进程、农艺性状和产量构成等方面进行相关分析，筛选出该地区最适宜推广种植的谷子优良品种，为宁夏扬黄灌区谷子新品种推广、养殖业发展和农业结构调整提供理论指导。结果表明，适应性最优的谷子品种为晋谷 21 号、草谷 2 号(饲草型)，适宜性较强品种为豫谷 18 号、张青谷 2 号(饲草型)，张杂谷 16 号和张杂谷 18 号在该地区无法成熟，不适宜在该地区种植。关键词谷子;品种;农艺性状;产量中图分类号S515文献标识码A文章编号05176611(2023)07001305doi:103969/jissn05176611202307004开放科学(资源服务)标识码(OSID):Correlation Analysis of Main Agronomic Traits and Yield of Millet Varieties in Yanghuang Irrigation Area of NingxiaLUO Shi-wu，LI Kai，LAI Xing-liang et al(Guyuan Branch of Ningxia Academy of Agricultural and Forestry Sciences/Dry Farming En-gineering Technology esearch Center of Ningxia，Guyuan，Ningxia 756000)AbstractIn the Yanghuang Irrigation District of Ningxia(the migration point in the central arid zone)，different millet varieties were intro-duced to carry out the ecological adaptability research The correlation analysis was carried out from the aspects of the growth process，agro-nomic traits and yield components of different millet varieties，and the best millet varieties suitable for promotion and cultivation in the regionwere screened out，which provided theoretical guidance for the promotion of new millet varieties，the development of aquaculture and the struc-tural adjustment in the Yanghuang Irrigation District of Ningxia The results showed that the most suitable millet varieties were Jingu 21 and Ca-ogu 2(forage type)，and the most suitable varieties were Yugu 18 and Zhangqinggu 2(forage type)Zhangzagu 16 and Zhangzagu 18 werenot mature in the region and were not suitable for planting in the regionKey wordsMillet;Varieties;Agronomic traits;Yield基金项目宁夏回族自治区重大研发专项(2021BBF02021);宁夏回族自治区农业科技自主创新资金项目(NGSB2021601);国家现代农业产业技术体系(CAS06135A18)。作者简介罗世武(1968)，男，宁夏固原人，高级工程师，从事小杂粮研究与推广工作。*通信作者，研究员，从事小杂粮研究与推广工作。收稿日期20220620;修回日期20220801谷子 Setaria italica(L)Beauv起源于中国，在我国北方旱区是主要粮食作物之一，主要分布于我国东北、华北和西北地区1，同时谷子具有抗旱耐瘠、抗逆性强、适应性广的特点，根系发达，能从土壤深层吸收水分，被认为是在未来水资源短缺情况下良好的替代作物2。谷子又称为粟，脱壳后是人们常见的小米，营养丰富，且因其耐旱性强、耐瘠薄以及谷草品质优良等优点在农业生产中发挥着重要作用35。谷子是粮草兼用的高效作物，粮、草比为 1 13，由于农业生产发展和种植业结构的调整，谷子开始发挥较好的粮饲兼用作用6，然而在谷子实际生产中，存在种植品种繁杂、品种优势不明显等问题，又由于区域生态环境的差异性，形成了谷子形态发育各异、抗逆性多样的地区品种1，7。在提供食物多样化，缓解种植业与畜牧业争地的矛盾中，谷子有其他作物不可替代的重要地位。同时，谷子具有较强的健身和食疗作用8，是非常有价值的健康食品。随着人们生活水平的提高及对健康绿色食品认知度的提高，对谷子的要求也越来越高。因此，通过引进谷子不同品种，对谷子不同品种生育进程、地上干物质积累、叶片叶绿素相对含量(SPAD 值)及相关农艺性状等指标进行研究，从中选出优质高产的适宜品种，可为谷子的大面积推广种植提供依据，同时也对农业结构的调整有重要意义。1材料与方法11试验地概况试验在宁夏扬黄灌区的红寺堡区新庄集乡白墩子村开展，红寺堡区属典型的温带大陆性气候，海拔1 2401 450 m，常年干旱少雨，昼夜温差大。年平均降水量251 mm，年平均蒸发量 2 387 mm，大陆性气候特征显著。日温差大，年平均气温 84，全年10 积温 3 200 d 以上，平均无霜期为 155 d，全年日照时数 2 9003 550 h。试验地地势平坦，属砂壤土，前茬为枸杞。试验前土壤基础含水量为 694%，2021 年谷子生长期总降雨量为 1485 mm，该区土壤保水保肥能力差，致使干旱影响非常严重，先后补充灌水 300 m3，但干旱仍对谷子生长造成较大影响，致使谷子不同品种产量较低。土壤相关指标测定严格按照土壤农化分析方法9，测定结果如下:土壤有机质 585 g/kg，土壤全氮0.34 g/kg，全 磷 0 39 g/kg，全 钾 18 8 g/kg，碱 解 氮1400 mg/kg，速效磷 1076 mg/kg，速效钾 3475 mg/kg。从土壤养分化验结果来看，土壤有机质及全氮、全磷、全钾含量偏低，肥力严重不足。12供试材料供试谷子品种共 10 个:张青谷 2 号(饲草型)、草谷 2 号(饲草型)、陇谷鉴 2129、晋谷 21 号、金苗 K1、长农 47 号、豫谷 18 号、张杂谷 13 号、张杂谷 16 号、张杂谷18 号(表 1)。13试验设计试验设大区处理，每个品种种植大区面积为93 m2，不设重复，品种区间设宽1 m 的走道，手推式穴播机播种，播量 375450 kg/hm2，播深 5 cm，穴距 20 cm，行间距 40cm，留苗 45 万株/hm2，单穴播种 810 粒，人工模拟覆土。结合整地施底肥 30 000 kg/hm2，播种时施谷子专用缓释肥600 kg/hm2。安徽农业科学，JAnhui AgricSci 2023，51(7):1317表 1参试谷子品种材料来源Table 1Sources of tested millet varieties品种Variety来源Source张青谷 2 号(饲草型)Zhangqinggu 2(forage type)河北省张家口市农业科学院草谷 2 号(饲草型)Caogu 2(foragetype)内蒙古赤峰市农牧科学研究院陇谷鉴 2129 Longgujian 2129甘肃省农业科学院作物研究所晋谷 21 号 Jingu 21山西省农业科学院经济作物研究所金苗 K1Jinmiao K1内蒙古赤峰市农牧科学研究院长农 47 号 Changnong 47山西省农业科学院谷子研究所豫谷 18 号 Yugu 18河南省安阳市农业科学院张杂谷 13 号 Zhangzagu 13河北省张家口市农业科学院张杂谷 16 号 Zhangzagu 16河北省张家口市农业科学院张杂谷 18 号 Zhangzagu 18河北省张家口市农业科学院14测定指标及方法141株高、茎粗的测定。每大区“Z”字形 5 点取样，每个点选取 3 株长势一致的谷子植株挂牌标记，分别于苗期、拔节期、抽穗期和成熟期测定谷子株高和茎粗。142干物质测定。随机选取 5 株长势一致的谷子，分别在苗期、拔节期、抽穗期和成熟期称鲜重，烘箱中 105 杀青 30min 后，80 烘干至恒重，取其平均值为干物质量。143叶绿素测定。选取 5 株长势一致的谷子植株挂牌标记，分别于苗期、拔节期、抽穗期和成熟期用 SPAD502 型便携式叶绿素仪测定叶绿素。144考种和测产。在谷子成熟期每小区选取 10 株植株测定谷子株高、穗长、穗茎长、穗码数、主穗粒重、主穗重和千粒重;各处理小区单独收获、脱粒、测产。15数据处理及统计分析采用 Excel 2010 对所测数据进行处理和制图。2结果与分析21谷子不同品种生育进程谷子不同品种从播种到出苗的时间表现出一定差异，由表 2 可看出，金苗 K1生育期最短(105 d)，陇谷鉴 2129 和晋谷 21 号生育期最长(120 d)。张青谷 2 号、草谷 2 号出苗时间较其他谷子品种提早 46 d;张青谷 2 号、草谷 2 号、陇谷鉴 2129、金苗 K1、张杂谷 13 号较其他谷子品种拔节期提早 8 d。抽穗期:张杂谷 13 号抽穗期最早，比其他品种提早 1625 d;张青谷 2 号、草谷 2 号和金苗K1次之，较除张杂谷 13 号以外的其他谷子品种提早 69 d。成熟期:金苗 K1、张杂谷 13 号成熟期较其他谷子品种提早513 d。谷子不同品种生育期在 105120 d 之间，生育期平均为 114 d;谷子各品种生育期最长和最短之间相差15 d，张杂谷 16 号和张杂谷 18 号不能成熟。表 2谷子不同品种生育进程Table 2Growth period of different millet varieties品种Variety播种期Sowing time苗期Seedling stage拔节期Jointing stage抽穗期Heading stage成熟期Mature stage收获期Harvest stage生育期Growth periodd张青谷 2 号 Zhangqinggu 2(for-age type)051205220620073109150923116草谷 2 号 Caogu 2051205220620073109150923116陇谷鉴 2129 Longgujian 2129051205260620080609230923120晋谷 21 号 Jingu 21051205260628080709230923120金苗 K1Jinmiao K1051205280620073109100923105长农 47 号 Changnong 47051205260628080609150923112豫谷 18 号 Yugu 18051205260628080609200923117张杂谷 13 号 Zhangzagu 13051205250620071509100923108张杂谷 16 号 Zhangzagu 160512052506280809未成熟张杂谷 18 号 Zhangzagu 180512052506280809未成熟22谷子不同品种地上干物质积累由图 1 可见，谷子不同品种干物质积累量的特点基本相同，都是随着生长时间的积累而增加;从拔节期开始干物质积累速率逐渐增大，在谷子拔节期、抽穗期和成熟期，草谷 2 号地上干物质积累最高，分别为 1599、1994 和 2638 g。各生育期谷子地上干物质积累平均值由高到低的顺序为:草谷 2 号陇谷鉴 2129张青谷 2号晋谷 21 号张杂谷 13 号长农 47 号豫谷 18 号张杂谷18 号金苗 K1张杂谷 16 号。23谷子不同品种植株株高株高是品种的固有特性，同时也是反映作物生长状况的重要指标。王丹丹等10 认为株高与产量呈显著正相关。由图 2 可看出，谷子不同品种各生育期植株株高有一定程度的差异，在谷子拔节期、抽穗期和成熟期，草谷 2 号株高最高，分别为 10530、15100和18430 cm。谷子不同品种植株株高在各生育期差异显著，在谷子各生育期，草谷 2 号、张青谷 2 号 2 个饲草型谷子品种平均株高明显高于其他谷子品种，草谷 2 号平均株高最高(14687 cm)，其次是张青谷 2 号(12853 cm)，张杂谷 16 号平均株高最低(7972 cm)。谷子各品种株高在 797214687 cm。在谷子各生育期，各品种株高平均值由高到低的顺序为:草谷 2 号张青谷2 号陇谷鉴2129晋谷 21 号长农 47 号金苗 K1张杂谷13 号豫谷18 号张杂谷18 号张杂谷16 号。谷子各生育期平均株高为10466 cm，其中高于平均株高品种占 400%，低于平均株高品种占60.0%。24谷子不同品种植株茎粗由图 3 可以看出，谷子不同品种各生育期茎粗有一定程度的差异，在谷子拔节期和抽穗期，草谷 2 号茎粗最粗，分别为 715、980 mm，张杂谷 13 号茎粗最细，分别为 229 和 404 mm;在谷子成熟期，张青谷 2 号茎粗最粗(1920 mm)，张杂谷 13 号最细(825 mm)。在谷子各生育期，草谷 2 号、张青谷 2 号平均茎粗明显高于其他谷子品种，分别为 1142、1022 mm;张杂谷 13 号平均茎粗最低，41安徽农业科学2023 年为 486 mm。谷子各品种茎粗在 4861142 mm。各生育期各品种茎粗平均值由高到低的顺序为:张青谷 2 号草谷 2号陇谷鉴 2129晋谷 21 号金苗 K1长农 47豫谷 18 号张杂谷 16 号张杂谷 18 号张杂谷 13 号。图 1各生育期不同谷子品种地上干物质积累量变化特征Fig1Characteristics of aboveground dry matter accumulation of different millet varieties at different growth stages图 2各生育期不同谷子品种株高变化特征Fig2The variation characteristics of plant height of different millet varieties at different growth stages图 3各生育期不同谷子品种茎粗变化特征Fig3The variation characteristics of stem diameter of different millet varieties at different growth stages25谷子不同品种叶片叶绿素 SPAD 值叶绿素是影响光合作用的重要因素，是吸收、传递、转化光能的主要物质11，谷子不同品种叶片叶绿素 SPAD 值在各生育期表现存在差异(图 4)。谷子同一品种在不同生育时期，叶片叶绿素SPAD 值也表现出一定差异，随着谷子生育进程的推进，叶片叶绿素 SPAD 值呈现整体上升趋势。在拔节期，谷子不同品种叶片叶绿素 SPAD 值以晋谷 21 号最高(448)，其次是草谷2 号和张青谷 2 号，分别为 447 和 444;在抽穗期，谷子不同品种叶片叶绿素 SPAD 值以张杂谷 18 号最高(553)，其次是张青谷 2 号和晋谷 21 号，分别为 539 和 515。在成熟期，谷子不同品种叶片叶绿素 SPAD 值均达到最大值，张青谷 2号、长农 47 号、豫谷 18 号、金苗 K1、草谷 2 号和陇谷鉴 2129高于其他品种。综上所述，宁夏扬黄灌区谷子不同品种在整个生育期内，张青谷 2 号叶片叶绿素 SPAD 值最高，其次是晋谷 21 号。26谷子不同品种农艺性状由表 3 可知，各品种中草谷 2 号株高、穗颈长和单株草 重 最 大，分 别 为 152 4cm、269 cm 和 4263 g;陇谷鉴 2129 的穗长、穗码数和千粒重最大，分别为 316 cm、1330 个和 340 g;张青谷 2号的主穗粒重最大，为 3072 g;晋谷 21 号的主穗重最大，为3003 g。各品种平均株高为 1253 cm，高于平均值的有草谷 2 号、张青谷2 号和晋谷21 号3 个品种;各品种平均穗长为 226 cm，高于平均值的有陇谷鉴2129、金苗 K1、草谷2 号和张杂谷 13 号 4 个品种;各品种穗颈长平均为 219 cm，高5151 卷 7 期罗世武等宁夏扬黄灌区谷子品种主要农艺性状及产量的相关分析于平均值的有草谷 2 号和金苗 K12 个品种;各品种平均穗码数为 1038 个，高于平均值有陇谷鉴 2129、张杂谷 13 号和豫谷 18 号 3 个品种;各品种主穗粒重平均值为 1770 g，主穗粒重高于平均值的有张青谷 2 号、晋谷 21 号和草谷 2号 3 个品种;各品种主穗重平均为 2329 g，主穗重高于平均值的有晋谷 21 号、草谷 2 号和张杂谷 13 号 3 个品种;各品种单株草重平均值为2608 g，高于平均值的有草谷 2 号、晋谷21 号、豫谷 18 号和张青谷 2 号4 个品种。谷子各品种千粒重在 290340 g 之间，平均值为 309 g，高于平均值的有张青谷 2 号、草谷 2 号、陇谷鉴 2129 3 个品种。综上所述，谷子各品种农艺性状表现较好的有草谷 2 号、晋谷 21 号、张青谷 2 号、金苗 K1和豫谷 18 号 5 个品种。图 4各生育期不同谷子品种 SPAD 值变化特征Fig4The characteristics of SPAD values of different millet varieties at different growth stages表 3谷子不同品种农艺性状Table 3Agronomic traits of different millet varieties品种Variety株高Plant heightcm穗长Ear lengthcm穗颈长Ear necklengthcm穗码数Panicle size个主穗粒重Main spikegrainweightg主穗重Main spikeweightg单株草重Single plantgrass weightg千粒重1 000-grainweightg张青谷 2 号 Zhangqinggu 214082172181020307221572921320草谷 2 号 Caogu 21524231269960177526824263320陇谷鉴 2129 Longgujian 212912443162161330113919251756340晋谷 21 号 Jingu 211333195210990212230033710300金苗 K1Jinmiao K111962482411010143121721615290长农 47 号 Changnong 471128181188877145822562148300豫谷 18 号 Yugu 1810311921951052162520052965300张杂谷 13 号 Zhangzagu 1311602272151063153724301487300平均 Average1253226219103817702329260830927谷子不同品种产量特性谷子产量是多个农艺性状和环境条件共同作用的结果，与产量组成相关因素关系复杂，不同地区不同试验点次等因素都会对结果产生影响，结果不尽相同1215。由表 4 可知，谷子不同品种籽粒产量在1 133403 62685 kg/hm2，不同谷子品种籽粒产量表现为:豫谷 18 号张青谷 2 号晋谷 21 号草谷 2 号金苗 K1张杂谷 13 号陇谷鉴 2129长农 47 号，张杂谷 16 号和张杂谷18 号未成熟，因此无产量。8 个谷子品种平均产量为2 34473 kg/hm2。谷子产量高于平均值的有豫谷 18 号、张青谷 2 号、晋谷 21 号和草谷 2 号 4 个品种。其中产量高于平均值的品种占 500%，低于平均值的占 500%。实际测算，饲草型谷子品种鲜草量为:张青谷 2 号 21 59839 kg/hm2，饲草型籽粒和谷草比例为1 615，草谷 2 号产草量为29 43165 kg/hm2，饲草型籽粒和谷草比例为 1 118;其他谷子品种的鲜草量按照 1 13 折算，谷子产草量为 1 473424 71491 kg/hm2。3讨论与结论谷子为短日照作物，是比较耐旱的作物，蒸腾系数低于玉米、高粱和小麦。谷子对氮、磷、钾的吸收因地域、品种及产量水平的不同而异，光照、水分和养分等环境因素会对谷子的资源需求进行重新调配，致使不同谷子品种器官生物量的积累、分配与转移发生适应性变化，最终影响谷子的籽粒产量16。在宁夏扬黄灌区(中部干旱带移民搬迁点)的红寺堡区，笔者通过引进鉴定谷子不同品种的适应性，从中选出适宜的优良品种，丰富当地资源，以期为大面积推广种植提供依据。试验结果表明，陇谷鉴 2129 和晋谷 21 生育期最长(120 d)，金苗 K1生育期最短(105 d)，谷子各品种生育期相差 15 d。表 4不同品种谷子籽粒产量和谷草产量Table 4Grain and fresh grass yields of different varieties of millet单位:kg/hm2品种Variety籽粒产量Grain yield谷草产量Grain and grass yield张青谷 2 号 Zhangqinggu 23 5134521 59839草谷 2 号 Caogu 22 4934529 43165陇谷鉴 2129 Longgujian 21291 246801 62084晋谷 21 号 Jingu 213 173554 12562金苗 K1Jinmiao K12 040152 65220长农 47 号 Changnong 471 133401 47342豫谷 18 号 Yugu 183 626854 71490张杂谷 13 号 Zhangzagu 131 530151 9892061安徽农业科学2023 年对谷子生育时期的观测是判断谷子环境适应性的重要途径。在宁夏扬黄灌区(中部干旱带移民搬迁点)引进的 10个谷子品种中，张杂谷 16 号和张杂谷 18 号不能成熟，其余成熟的 8 个谷子品种均可在该区种植，但谷子不同品种在农艺性状、产量上表现出差异。谷子品种的环境适应性充分体现在器官生物量的分配规律上，尤其是在谷子发育的关键生育期如抽穗期、灌浆期或收获期，叶片、茎秆生物量分配的生育期差异是籽粒产量形成的生物学差异的根本来源17。豫谷 18 号、张青谷 2 号籽粒产量较高，分别为 3 62685 和3 51345 kg/hm2。以养殖业饲草为主要目标，可选择草谷 2号(饲草型)、张青谷 2 号(饲草型)。综合表现以晋谷 21 号、草谷 2 号(饲草型)较优，更适合在宁夏扬黄灌区(中部干旱带移民搬迁点)种植。参考文献 1 张艾英，郭二虎，刁现民，等20052015 年西北春谷中晚熟区谷子育成品种评价 J 中国农业科学，2017，50(23):44864505 2 李顺国，刘猛，赵宇，等河北省谷子产业现状和技术需求及发展对策 J 农业现代化研究，2012，33(3):286289 3 赵芳，魏玮，张晓磊，等224 个谷子品种农艺性状聚类和相关性分析 J 种子，2022，41(1):7483 4 刘斌，李书田，王显瑞，等谷子主要农艺性状的分析 J 种子，2014，33(5):8890 5 刘斐，刘猛，赵宇，等河北省山区县域谷子产业发展分析:以武安和蔚县为例 J 安徽农业科学，2016，44(5):239242 6 朱学海，赵治海谷子的生产前景 J 张家口农专学报，2000，16(2):52 7 智慧，李伟，陈宝珠，等饲草专用谷子饲草产量和品质性状鉴定研究初报 C/首届全国谷子产业大会文集 出版地不详 :出版者不详，2009:159165 8 刁现民中国谷子产业与未来发展 M/刁现民中国谷子产业与产业技术体系北京:中国农业科学技术出版社，2011:2030 9 鲍士旦土壤农化分析 M 3 版北京:中国农业出版社，2000 10 王丹丹，希日格乐，孙宇燕，等谷子农艺性状相关性与食味品质分析 J 内蒙古农业大学学报(自然科学版)，2015，36(4):2937 11 丁瑞霞，贾志宽，韩清芳，等宁南旱区微集水种植条件下谷子边际效应和生理特性的响应 J 中国农业科学，2006，39(3):494501 12 刘正理，程汝宏，张凤莲，等不同密度条件下 3 种类型谷子品种产量及其构成要素变化特征研究 J 中国生态农业学报，2007，15(5):135138 13 杨成元春谷产量与其相关性状的关联度分析 J 杂粮作物，2002，22(5):259261 14 黄英杰，张岩谷子品种产量及主要产量构成因素稳定性的分析 J 作物杂志，2002(5):4344 15 赵禹凯，王显瑞，陈高勋，等谷子主要农艺性状的相关和通径分析 J 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