李志華， 穆婷婷， 李愛軍

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)高粱研究所/高粱遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 山西 晉中 030600)

谷子(SetariaitalicaBeauv.)是禾本科黍?qū)僮魑?，具有耐干旱、耐貧瘠和耐貯藏等優(yōu)點(diǎn)[1]。在中國(guó)漫長(zhǎng)的農(nóng)耕文明歷史中，谷子一直是北方農(nóng)業(yè)的主栽作物，是我國(guó)旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的優(yōu)勢(shì)作物[2]。

高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)谷子品種是谷子種植生產(chǎn)的基礎(chǔ)，登記品種展示試驗(yàn)是谷子品種能否更好推廣應(yīng)用于市場(chǎng)的依據(jù)[3-4]。當(dāng)前，谷子品種供求關(guān)系已發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變，圍繞供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)展示評(píng)價(jià)品種，解決農(nóng)民選種難的問題已經(jīng)成為新時(shí)期種業(yè)工作的重大任務(wù)。

截至2019年底，非主要農(nóng)作物登記品種數(shù)量為16 207個(gè)[5]。面對(duì)農(nóng)作物品種“井噴”新形勢(shì)，迫切需要?jiǎng)?chuàng)新工作方法，構(gòu)建一個(gè)區(qū)域代表性強(qiáng)、技術(shù)權(quán)威性高的品種展示評(píng)價(jià)平臺(tái)，對(duì)入市品種進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，通過評(píng)價(jià)信息資源共享，高效篩選不同區(qū)域的最適新優(yōu)良品種，加速優(yōu)良品種更新?lián)Q代。

通過對(duì)2019年全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心開展的春谷部分登記品種展示的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的匯總分析，可以客觀、全面地了解春谷早熟區(qū)和中晚熟兩個(gè)生態(tài)區(qū)谷子登記品種育種水平和生態(tài)適應(yīng)性情況。本研究綜合分析了參試品種抗逆性、豐產(chǎn)性，篩選出適應(yīng)性強(qiáng)的谷子品種，探究目前谷子育種工作中存在問題，旨在為今后谷子育種、生產(chǎn)和加工利用及品種改良提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

展示品種共69個(gè)(含2個(gè)對(duì)照)，晉中市試點(diǎn)39個(gè)，赤峰市試點(diǎn)35個(gè)，有5個(gè)品種參加兩個(gè)試點(diǎn)試驗(yàn)。其中優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種55個(gè)，雜交谷子品種3個(gè)，青谷品種1個(gè)。詳見表1。

表1 展示品種、類型及展示點(diǎn)Table 1 Display varieties, types and display points

1.2 試驗(yàn)方法

山西省晉中市春播谷子中晚熟展示點(diǎn)概況，東經(jīng)112°71′，北緯37°59′，海拔831 m，活動(dòng)積溫3 769 ℃，晝夜溫差大，年平均氣溫11 ℃，年平均降雨量400～500 mm，無霜期150 d以上。

山西省晉中市高粱研究所示范基地種植谷子春播中晚熟參試品種共39個(gè)，對(duì)照品種為晉谷21，田間排列采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，小區(qū)長(zhǎng)12 m、寬11.2 m，小區(qū)面積134.4 m2，每小區(qū)24行，留苗密度1.5萬苗·(667 m2)-1。5月15日單腿耬播，試驗(yàn)地土壤為壤土，土壤肥力中等，灌溉條件為溝灌，分別在播種前、抽穗后各澆水1次，拔節(jié)期中耕，苗期、拔節(jié)期、孕穗期各除草一次，其他田間管理同當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市春播早熟谷子展示點(diǎn)概況，東經(jīng)119°54′，北緯42°18′，海拔569 m，年日照時(shí)數(shù)2 700～3 100 h，有效積溫1 800～3 300 ℃，無霜期110～135 d，年降水量350～450 mm，降水變率大，降雨主要集中在7—8月份，年平均氣溫3～7 ℃。內(nèi)蒙古赤峰市敖漢旗新惠鎮(zhèn)示范基地種植谷子春播早熟參試品種共34個(gè)，對(duì)照品種為赤谷10號(hào)，田間排列采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，小區(qū)長(zhǎng)25 m、寬5 m，小區(qū)面積125 m2，每小區(qū)10行，留苗密度2萬苗·(667 m2)-1。5月20日單腿耬播，田間管理同當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

1.3 性狀考察與統(tǒng)計(jì)分析

1.3.1農(nóng)藝性狀記載

田間記載出苗期、拔節(jié)期、抽穗期、開花期、成熟期，觀察記錄葉鞘色、穗型、穗松緊?？挤N株高、主莖直徑、穗長(zhǎng)、穗直徑、穗重、穗粒重、千粒重，收獲后測(cè)產(chǎn)，計(jì)算小區(qū)產(chǎn)量，脫粒、脫殼后觀察粒色和米色。所有性狀考察均按照《谷子農(nóng)藝性狀形態(tài)特征鑒定標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行[6]。

1.3.2品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

粗脂肪含量測(cè)定：采用索氏提取法[7]進(jìn)行測(cè)定。

直鏈淀粉和支鏈淀粉含量測(cè)定：淀粉測(cè)定樣品為脫脂后的粉樣，參照雙波長(zhǎng)法[8]測(cè)定并稍作修改，其中直鏈淀粉含量測(cè)定的主波長(zhǎng)為550 nm，參比波長(zhǎng)為480 nm；支鏈淀粉含量測(cè)定的主波長(zhǎng)為522 nm，參比波長(zhǎng)為746 nm。

總淀粉含量(%)=直鏈淀粉含量+支鏈淀粉含量

蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用凱氏定氮法[9]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Excel 2010軟件和DPS 13.05軟件[10]對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 谷子登記品種產(chǎn)量表現(xiàn)

2019年在兩個(gè)展示點(diǎn)平均產(chǎn)量為4 425～4 942.5 kg·hm-2。晉中展示點(diǎn)平均產(chǎn)量為4 425 kg·hm-2，變幅在3 243～5 544 kg·hm-2之間。表2顯示，在39個(gè)參加展示的品種中，較對(duì)照晉谷21號(hào)全部增產(chǎn)，增幅為2.84%～70.97%，增幅20%以上的品種29個(gè)。對(duì)照品種晉谷21倒伏嚴(yán)重，白發(fā)病及蟲害對(duì)產(chǎn)量有一定影響，因此存在展示點(diǎn)參試品種比對(duì)照大幅增產(chǎn)的現(xiàn)象。

表2 參試品種較對(duì)照增減產(chǎn)比例Table 2 Ratio of increase and decrease of tested varieties compared with the control

赤峰展示點(diǎn)平均產(chǎn)量4 942.5 kg·hm-2，變幅在3 153～6 405 kg·hm-2之間。35個(gè)參加展示的品種中，較對(duì)照赤谷10號(hào)增產(chǎn)的品種有22個(gè)，增幅為4.92%～38.43%，增幅20%以上的品種6個(gè)。減產(chǎn)品種有13個(gè)，減幅為0.34%～31.91%。

2019年參加展示的品種中，豫谷35、豫谷36、冀谷40、冀谷41和承谷13在2個(gè)展示點(diǎn)均增產(chǎn)，表現(xiàn)出良好的區(qū)域適應(yīng)性。

2.2 谷子登記品種適合機(jī)械化程度

山西晉中試點(diǎn)2019年參試品種株高變幅為111.0～178.6 cm，對(duì)照晉谷21號(hào)株高162.6 cm，抗倒性好、株高小于150 cm、適合機(jī)收的有晉谷41號(hào)、晉谷46號(hào)、晉谷62號(hào)、太選谷24、長(zhǎng)農(nóng)44號(hào)、長(zhǎng)農(nóng)40號(hào)、長(zhǎng)生13、張雜谷10號(hào)、冀谷40號(hào)、冀谷41號(hào)、承谷13號(hào)、豫谷35號(hào)、豫谷36號(hào)(見表3)。其中，長(zhǎng)農(nóng)44號(hào)、冀谷40號(hào)、冀谷41號(hào)、張雜谷10號(hào)為抗除草劑品種，適合機(jī)械化生產(chǎn)。

表3 參試品種株高情況Table 3 Comparison of plant height of tested varieties

內(nèi)蒙古赤峰試點(diǎn)2019年參試品種株高變幅為101.0～157.1 cm，對(duì)照赤谷10號(hào)株高132.3 cm，抗倒性好、株高小于150 cm、適合機(jī)收的有峰紅2號(hào)、赤谷26、赤谷27、峰谷11、峰谷12、峰紅谷、毛毛糧、蒙香紅谷、大同27號(hào)、大同34號(hào)、豫谷34、豫谷33、豫谷32、豫谷18、承谷13、豫谷36、豫谷35、金苗K 1、豫谷31、九谷25、冀谷41、冀谷40、冀谷42、冀谷39、赤優(yōu)紅谷、赤谷20、赤谷19、赤谷k 1、赤優(yōu)金谷、峰紅4號(hào)、張雜谷12號(hào)、張雜谷21號(hào)。其中金苗K 1、冀谷41、冀谷40、冀谷42、冀谷39、赤優(yōu)紅谷、赤谷20、赤谷19、赤谷k 1、赤優(yōu)金谷、張雜谷12號(hào)、張雜谷21號(hào)，為抗除草劑品種，適合機(jī)械化生產(chǎn)。

2.3 登記品種生育期情況

表4顯示，晉中試點(diǎn)參試品種生育期晉谷57號(hào)、晉谷61號(hào)比對(duì)照晉谷21號(hào)晚熟1 d，晉谷34號(hào)、晉谷36號(hào)、太選谷22、太選谷21、長(zhǎng)農(nóng)44號(hào)、長(zhǎng)農(nóng)38和對(duì)照生育期天數(shù)一樣，其余品種較對(duì)照早熟1～7 d。

表4 參試品種較對(duì)照生育期增減情況Table 4 Comparision of growth period of the tested varieties with the control

赤峰試點(diǎn)峰紅谷較對(duì)照赤谷10號(hào)早熟2 d，其余品種生育期晚于對(duì)照，冀谷39、冀谷40、冀谷41、冀谷42、較對(duì)照晚熟10 d以上，赤峰市谷子春播早熟區(qū)域，成熟晚的品種應(yīng)慎重推廣。

2.4 品質(zhì)化驗(yàn)鑒評(píng)結(jié)果

2019年參加品種展示的品種共69個(gè)(含2個(gè)對(duì)照)，由表5可知，籽粒蛋白質(zhì)含量變幅為8.85%～15.47%，冀谷40和豫谷36最低，晉谷45最高；籽粒脂肪含量變幅為1.06%～5.69%，赤谷20最低，晉谷40號(hào)最高，晉谷21號(hào)(ck)籽粒脂肪含量最高5.76%；籽粒淀粉含量變幅在58.81%～86.8%之間，長(zhǎng)生13最低，豫谷36最高，品質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果詳見表5。其中，豫谷18、冀谷39、冀谷42、晉谷59、豫谷32、長(zhǎng)生13、晉谷57、張雜谷10號(hào)、對(duì)照晉谷21號(hào)已在中國(guó)作物學(xué)會(huì)粟類作物專業(yè)委員會(huì)舉辦的優(yōu)質(zhì)小米品質(zhì)鑒評(píng)中被評(píng)為一級(jí)優(yōu)質(zhì)米。

表5 參試品種品質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果Table 5 Quality comparison of tested varieties

2.5 抗逆性表現(xiàn)

2019年山西晉中試點(diǎn)在谷子生育前期干旱嚴(yán)重，導(dǎo)致蟲害發(fā)生嚴(yán)重，拔節(jié)之后出現(xiàn)大量鉆心蟲，抽穗以后出現(xiàn)黏蟲蟲害，晉谷57、晉谷58、晉谷42出現(xiàn)薊馬蟲害。晉谷21生育后期出現(xiàn)白發(fā)病。后期部分品種晉谷21、晉谷29、晉谷36、晉谷40、晉谷57、晉谷58、晉谷59、晉谷60、晉谷61、太選22、太選23、長(zhǎng)農(nóng)36、長(zhǎng)農(nóng)38、長(zhǎng)農(nóng)41出現(xiàn)1～2級(jí)倒伏。綜合抗逆性表現(xiàn)較好的品種有：晉谷34號(hào)、晉谷41號(hào)、晉谷55號(hào)、晉谷53號(hào)、晉谷52號(hào)、晉谷51號(hào)、晉谷48號(hào)、晉谷46號(hào)、晉谷45號(hào)、晉谷62號(hào)、太選谷24、太選谷21、長(zhǎng)農(nóng)44號(hào)、長(zhǎng)農(nóng)40號(hào)、長(zhǎng)農(nóng)39號(hào)、長(zhǎng)農(nóng)35號(hào)、晉谷56號(hào)、長(zhǎng)生13、張雜谷10號(hào)、冀谷40號(hào)、冀谷41號(hào)、承谷13號(hào)、豫谷35號(hào)、豫谷36號(hào)。

2019年內(nèi)蒙古赤峰試點(diǎn)展示的35個(gè)谷子品種均有1～2級(jí)不同程度的谷銹病，赤谷9號(hào)、大同40分別出現(xiàn)3級(jí)、4級(jí)倒伏對(duì)產(chǎn)量造成影響。綜合抗逆性表現(xiàn)較好的品種有：峰紅2號(hào)、赤谷27、峰谷11、峰紅谷、毛毛糧、蒙香紅谷、大同34號(hào)、豫谷34、豫谷33、豫谷32、承谷13、九谷25、冀谷40、冀谷42、赤優(yōu)紅谷、赤谷19、赤谷k 1、峰紅4號(hào)。

3 討論與結(jié)論

3.1 谷子育種結(jié)合市場(chǎng)商品性選擇

2017年5月非主要農(nóng)作物品種登記以來，在登記的215個(gè)品種中，抗除草劑品種/雜交種75個(gè)，占35%，近40%為經(jīng)過行業(yè)組織鑒定為一級(jí)優(yōu)質(zhì)米品種或市場(chǎng)認(rèn)可的優(yōu)質(zhì)米類型。在2016年推廣面積10萬畝(6.67萬hm2)以上的23個(gè)品種中，抗除草劑品種15個(gè)，占65%，80%的品種為經(jīng)過行業(yè)組織鑒定為一級(jí)優(yōu)質(zhì)米品種或市場(chǎng)認(rèn)可的優(yōu)質(zhì)米類型。登記品種中，涌現(xiàn)出一些特殊品質(zhì)類型以及適合食品加工的專用品種，例如小米乳白色的九谷20、九谷25、九谷27，綠米的濟(jì)綠谷1號(hào)、灰米的濟(jì)谷17，適合糖尿病人的高抗性淀粉品種冀谷T 7，以及一些適合食品加工的類型，例如高谷蛋白的冀谷T 6，低脂肪高油酸的冀谷42、糯質(zhì)的冀創(chuàng)1號(hào)等[11-13]。上述多樣化的品種優(yōu)化了品種結(jié)構(gòu)，有效地支撐了谷子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，特別是優(yōu)質(zhì)、抗除草劑類型品種，符合當(dāng)前效益農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求，在生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大作用。

3.2 谷子種植生產(chǎn)機(jī)械化

目前谷子生產(chǎn)機(jī)械化水平還很低，播種僅限于人蓄力半化播種，機(jī)播剛剛起步，精量播種、中耕和收獲機(jī)械化水平很低，脫粒技術(shù)還很不完善，有待進(jìn)一步改進(jìn)[14-15]。因此谷子機(jī)械化生產(chǎn)前景廣闊，農(nóng)民也非常希望有適宜機(jī)械化種植的谷子品種和配套栽培技術(shù)進(jìn)入谷子生產(chǎn)領(lǐng)域，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和增加谷子種植面積。

谷子生產(chǎn)目前最大的瓶頸當(dāng)屬收割。谷子收獲時(shí)也主要依靠人力用鐮刀收割、掐穗以及碾壓、脫粒，收獲期長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度非常大。選育低株高、抗倒伏谷子，穗型直立品種，解決成熟的谷穗低垂相互絞纏性，提高谷粒清選程度。傳統(tǒng)農(nóng)作嚴(yán)重影響著谷子從小雜糧走向大產(chǎn)業(yè)的步伐，谷子生產(chǎn)亟待實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，選育機(jī)械化栽培谷子品種是谷子產(chǎn)業(yè)化的有效途徑。

針對(duì)谷子產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場(chǎng)需求，挖掘、利用和創(chuàng)新優(yōu)異谷子資源，將常規(guī)育種與分子育種新技術(shù)結(jié)合，選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、適口性好、抗除草劑且適合機(jī)械化的谷子品種是未來谷子育種的發(fā)展方向。