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(jù),對華北夏谷區(qū)近30年來育成的20個代表性谷子品種的農(nóng)藝和品質(zhì)性狀演變情況進行分析。結(jié)果表明:該時段內(nèi)這些谷子品種的產(chǎn)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(guān)分析表明,各性狀與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)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(shù)﹥千粒重,其中抽穗日數(shù)、千粒重對產(chǎn)量影響不大。華北地區(qū)近年來育成品種的營養(yǎng)品質(zhì)改善較小,應(yīng)當(dāng)加以關(guān)注。
關(guān)鍵詞:華北地區(qū);谷子品種;農(nóng)藝性狀;品質(zhì)性狀;演變
中圖分類號:S515.01文獻標(biāo)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(yǎng)豐富,含有多種維生素、鐵等人體必需的礦質(zhì)元素,不僅能為人體提供能量物質(zhì),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(nóng)業(yè)生產(chǎn)史上曾發(fā)揮著至關(guān)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(chǎn)量較低、品種改良緩慢,難以形成規(guī)模種植,生產(chǎn)發(fā)展也較為落后[5]。20世紀(jì)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(nóng)冬2號的推廣,雜交育成品種開始在生產(chǎn)中應(yīng)用,并逐漸在生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位,也使華北夏谷區(qū)谷子品種走出了農(nóng)家品種當(dāng)家的局面,谷子單產(chǎn)大幅度提高 [6]。20世紀(jì)80年代后期始,科研單位開始重視優(yōu)質(zhì)品種選育,并育成多個既優(yōu)質(zhì)又高產(chǎn)的品種[7],據(jù)不完全統(tǒng)計,30多年來全國育成審(鑒)定谷子品種230多個,夏谷區(qū)審(鑒)定60多個[8]。隨著育種工作的不斷發(fā)展,谷子生產(chǎn)經(jīng)歷了多次品種更替,每次更替都使產(chǎn)量得到提高,其農(nóng)藝和品質(zhì)性狀也發(fā)生了變化。因此,研究谷子品種更替過程中農(nóng)藝和品質(zhì)性狀的演變具有重要意義。本研究擬通過對華北地區(qū)20世紀(jì)80年代以來審定的20個主栽谷子品種的農(nóng)藝和品質(zhì)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(jù)。
1材料與方法
1.1試驗材料
試驗材料為20世紀(jì)80年代至今華北夏谷區(qū)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(shè)計
試驗于2015年在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所濟南試驗基地進行。土壤質(zhì)地為壤土,0~20 cm耕層土壤含有機質(zhì)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(fù)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(chǎn)田。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計,重復(fù)3次。行長5 m,行距0.5 m,4行區(qū),小區(qū)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(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所1987魯谷6號山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所1988豫谷1號安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所1988冀谷11河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所1989豫谷2號安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所1992豫谷5號安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所1993青豐谷滄州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所1994冀谷14河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所1995魯谷10號山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所1998谷豐1號河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所2002濟谷12山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所2004冀谷19河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所2006冀谷25河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所2008保谷18保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所2009滄谷4號滄州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所2009豫谷15安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所2011衡谷10號河北省衡水旱作農(nóng)業(yè)研究所2012豫谷18安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所2013濟谷16山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所2015濟谷18山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所
1.3產(chǎn)量及農(nóng)藝、品質(zhì)性狀測定
收獲期每小區(qū)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(qū)中其余谷子全部剪穗收獲,脫粒曬干后稱重測產(chǎn)。
每小區(qū)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(jù)Chen等[9]建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線,測定小米蛋白質(zhì)、粗脂肪、總碳水化合物含量。
1.4數(shù)據(jù)處理
利用Microsoft Excel 2007和SAS軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。
2結(jié)果與分析
2.1谷子品種農(nóng)藝及產(chǎn)量相關(guān)性狀演變分析
從表2中可以看出,華北地區(qū)近30年來審定谷子品種產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀的變異幅度較大,多數(shù)性狀的變異在7%以上,表明華北地區(qū)谷子育種水平和生產(chǎn)條件有了較大改善,遺傳改良成效顯著。株高變異系數(shù)最高為15.81%,產(chǎn)量的變異系數(shù)只有4.40%,說明在當(dāng)前育種和生產(chǎn)水平下,谷子產(chǎn)量的遺傳改良是一個緩慢過程。經(jīng)濟系數(shù)最為穩(wěn)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(jié)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(yán)重影響產(chǎn)量和品質(zhì),對機械化收獲也有嚴(yán)重不利的影響。
2.1.2不同年代谷子品種產(chǎn)量相關(guān)性狀的變化從圖1中可以看出,產(chǎn)量相關(guān)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(guān),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(jīng)濟系數(shù)、抽穗日數(shù)的變化經(jīng)濟系數(shù)是植物干物質(zhì)產(chǎn)量轉(zhuǎn)化為籽粒產(chǎn)量的量度,農(nóng)作物干物質(zhì)生產(chǎn)是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ),但經(jīng)濟系數(shù)也是決定產(chǎn)量高低的重要因素 [10]。從圖1中可以看出,經(jīng)濟系數(shù)呈略微增長的趨勢,
圖1不同年代谷子品種農(nóng)藝和產(chǎn)量相關(guān)性狀的變化趨勢
說明隨著年代的遞進籽粒產(chǎn)量的提高大于植株其它部位干物質(zhì)的提高。抽穗日數(shù)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(yǎng)生長期增長。
2.2不同年代谷子品種產(chǎn)量的演變分析
對近30年育成谷子品種的產(chǎn)量進行方差分析看出,品種間的差異達極顯著水平,區(qū)組間的差異不顯著,說明谷子產(chǎn)量差異主要受品種影響,而同一品種不同重復(fù)對產(chǎn)量影響不大。從不同年代谷子品種產(chǎn)量的變化趨勢中可以看出,隨著年代的遞進谷子產(chǎn)量呈增長趨勢,線性擬合結(jié)果表明平均每年增長29 kg/hm2。其中產(chǎn)量最高的豫谷18單產(chǎn)達到7 650.0 kg/hm2,而產(chǎn)量低的豫谷2號單產(chǎn)僅有5 505.0 kg/hm2。
2.4不同年代谷子品種品質(zhì)性狀的演變分析
由表5可以看出,供試品種品質(zhì)性狀的變異幅度較小,變異系數(shù)都小于3%,其中總碳水化合物的變異系數(shù)只有0.61%,說明華北地區(qū)近年來育成谷子品種的營養(yǎng)品質(zhì)性狀改善不大,下一步育種中應(yīng)有針對性地進行營養(yǎng)品質(zhì)性狀的改良。
著年代的遞進,平均每年提高29 kg/hm2,但產(chǎn)量的變異系數(shù)較小,表明產(chǎn)量改良進展較緩慢。相關(guān)性分析結(jié)果表明,各性狀與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)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(shù)﹥千粒重,其中穗長、穗粗對產(chǎn)量的影響較大。育種中應(yīng)加強大穗型品種選育,以有效提高產(chǎn)量。
谷子品種的穗長、單穗重、單穗粒重和抽穗日數(shù)隨年代遞進呈逐步上升趨勢,經(jīng)濟系數(shù)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(guān),千粒重變化不大,相關(guān)性分析也表明其對產(chǎn)量影響不大。田伯紅等[12]對谷子品種的農(nóng)藝性狀演變分析表明,隨著年代的遞進植株由高稈變?yōu)橹卸挘腴L、單穗重、單穗粒重、千粒重穩(wěn)步增大。其研究結(jié)果與本試驗結(jié)果基本一致。
倒伏會對產(chǎn)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(biāo),國內(nèi)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(guān)鍵性農(nóng)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(chǎn)量的提高是各性狀綜合協(xié)調(diào)的結(jié)果。
谷子品質(zhì)是一個綜合性狀,包括營養(yǎng)品質(zhì)、商品外觀品質(zhì)、加工品質(zhì)與烹煮食味品質(zhì)等,不僅受遺傳因素的影響,同時還受到生態(tài)環(huán)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(zhì)含量等營養(yǎng)品質(zhì)進行了分析,結(jié)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(zhì)含量略微下降,但三個指標(biāo)的變異系數(shù)都較小,表明營養(yǎng)品質(zhì)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。
參考文獻:
[1]Lu H,Zhang J,Liu K B,et al. Earliest domestication of common millet (Panicum miliaceum) in East Asia extended to 10000 years ago[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2009,106(18):7367-7372.
[2]張超,張暉,李冀新. 小米的營養(yǎng)以及應(yīng)用研究進展[J]. 中國糧油學(xué)報,2007,22(1):51-55,78.
[3]林金劍,朱克瑞. 淺談雜糧的營養(yǎng)保健作用[J]. 糧食與食品工業(yè),2011(6):34-38.
[4]刁現(xiàn)民. 中國谷子產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社,2011.
[5]李曉宇,王昆鵬,劉迎春,等. 谷子主要農(nóng)藝性狀分析[J]. 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2015, 36(2):26-30.
[6]劉正理,程汝宏,張鳳蓮,等. 華北夏谷區(qū)主要谷子品種遺傳基礎(chǔ)分析及改良途徑的探討[J]. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2006,21(增):84-90,99.
[7]李順國,劉斐,劉猛,等. 我國谷子產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及對策建議[J]. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究,2014,35(5):531-535.
[8]陸平,劉敏軒. 中國谷子品種志(1986-2010)[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2016.
[9]Chen J,Ren X,Zhang Q,et al. Determination of protein,total carbohydrates and crude fat contents of foxtail millet using effective wavelengths in NIR spectroscopy[J]. Journal of Cereal Science,2013,58:241-247.
[10]佟屏亞,程延年. 玉米高產(chǎn)栽培經(jīng)濟系數(shù)的研究[J]. 北京農(nóng)業(yè)科學(xué),1996,14(4):1-3,20.
[11]董力. 不同儲藏方式對小米品質(zhì)影響的研究[D]. 鄭州:河南工業(yè)大學(xué),2016.
[12]田伯紅,徐玉鵬,李桂榮,等. 谷子品種的農(nóng)藝性狀演變分析[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2004(3):50-52.
[13]喬春貴. 作物抗倒伏性的綜合指標(biāo)——倒伏指數(shù)[J]. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,1988,10(1):7-10.山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué)2017,49(2):20~25Shandong Agricultural Sciences山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué)第49卷第2期燕麗梅,等:山東真蘚科Bryaceae植物資源多樣性研究DOI:10.14083/j.issn.1001-4942.2017.02.004
收稿日期:2016-08-26