495个不同产区谷子品种(系)在赤峰地区的农艺性状分析

相吉山，张恒儒，于佳东，索良喜，郭普丞，李 岩，韩 奕，杜鹤恬，马静泽，陈佳宁

(1.赤峰学院 农业科学研究院 区域生态保护与农牧业发展实验室，内蒙古 赤峰 024000；2.敖汉旗农业技术服务中心，内蒙古 赤峰 024300)

谷子[Setariaitalica(L.) P. Beauv.]是起源于我国的古老农作物，在我国北方的驯化栽培历史超过10 000 a[1]，是北方的主栽作物之一。谷子具有较强的抗旱耐瘠性，是旱作农业的理想作物[2]，在我国干旱农业区广泛种植[3]。2015年，我国谷子播种面积约为83.9万hm2[4]，已形成了种植规模较大、年总产量稳定、产业链不断延长的核心产业区。我国谷子种植区域主要分布在东北、西北和华北地区[5]。位于我国东北地区西端的内蒙古自治区赤峰市是典型的半干旱区[6]，年降水量在350～500 mm，适合发展旱作农业[7]。世界谷子发源地[8]、世界旱作农业系统重要文化遗产地[9]、世界小米之乡[10]、全国最大优质谷子生产基地[11]都在赤峰市境内。目前，赤峰市的谷子地方品种主要有毛毛谷、大金苗、黄金谷、红谷子等，选育并审定或登记的品种主要有昭谷系列、赤谷系列、峰谷系列等，品种数量较少、资源相对匮乏。

引种是丰富作物遗传多样性、创制优良新种质、促进品种更新换代、保障产业发展的重要途径。从山西省引进的红谷子是赤峰市引种最成功的案例，已成为当地主栽品种之一。谷子属于光温敏感作物，地理来源差异大的品种在异地不能抽穗、不能正常成熟或产量显著下降是资源研究中常见的现象，特别是南方来源的品种在北方条件下不能抽穗或成熟[12]。徐峰等[3]从全国各地引进200份谷子种质资源，在赤峰市敖汉旗进行试种，发现有85个(42.5%)品种(系)不能正常成熟。刁现民等[13]按照具体生态区，将全国谷子主产区划分为华北夏谷区、西北春谷早熟区、西北春谷中晚熟区、东北春谷区。华北夏谷区以河北省、河南省、山东省、北京市、天津市以及辽宁省南部地区为主，是谷子育种进展最快的地区[14]。西北春谷早熟区主要分布在内蒙古自治区、山西省北部、河北省张家口市、陕北、甘肃省、宁夏回族自治区等，种植面积占到全国谷子总面积的1/3，是重要的谷子生产区[15]。西北春谷中晚熟区主要分布在辽宁省、山西省、陕西省、甘肃省等，著名的贡米“沁州黄”产于本区的沁县[16]。东北春谷区主要分布在黑龙江省、吉林省、辽宁省和内蒙古自治区东部等地区[17]，已经形成了一个年种植面积53.3万～66.6万hm2的谷子主产区[18]。

张婷等[14]研究发现，华北夏谷区谷子品种产量有所提高，品种类型较丰富多样，育种水平取得一定的进步。张艾英等[15]研究发现，西北春谷早熟区谷子品种产量有增加的趋势，影响产量的主要因素为单穗质量和穗粒质量，其次为株高、生育期。张艾英等[16]研究发现，西北春谷中晚熟区谷子品种产量、株高、单穗质量、穗粒质量、出谷率表现出逐年增加的趋势，生育期表现出缩短的趋势。李志江等[17]研究发现，东北春谷区谷子品种的产量表现出逐年增加的趋势，单穗质量和穗粒质量对产量影响较大，同时农艺性状受品种特性、气候、栽培条件等多种因素影响。内蒙古自治区赤峰市属于西北春谷早熟区[15]，徐峰等[3]对东北地区的115 个谷子品种(系)在赤峰市敖汉旗进行田间种植鉴定，发现有31 个品种(系)的产量高于对照(赤谷4号)，但目前尚未见来自上述四大谷子主产区谷子品种(系)在赤峰市的农艺性状分析报道。为此，从位于上述四大谷子主产区的内蒙古自治区、河北省、山西省、辽宁省、吉林省、黑龙江省、山东省、河南省、甘肃省9个省(自治区)引进谷子品种(系)495个，在赤峰市进行试种及产量鉴定，筛选出能够正常成熟且比当地对照品种增产的品种(系)，并对表型性状进行综合分析，以期为丰富谷子遗传多样性、促进谷子育种及品种更新换代、保障产业可持续发展等提供优良种质资源。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试谷子品种(系)495个(内蒙古自治区124个、河北省112个、山西省62个、辽宁省46个、吉林省42个、黑龙江省37个、山东省34个、河南省27个、甘肃省11个)，其中，305个品种(系)的种子由中国农业科学院作物科学研究所提供，190个品种(系)的种子从我国东北地区收集。

1.2 材料种植

以赤峰市当地主栽品种赤谷4号为对照。2018年5月—2019年10月，在赤峰学院农业科技试验示范基地种植参试品种(系)。采用随机区组设计，每材料重复3次，每重复3行，行长4.0 m，行距0.5 m，株距0.05 m。试验地土壤为栗钙土，土壤肥力中等，灌溉条件为沟灌，分别在播种前、抽穗后各浇水一次，其他田间管理同当地大田。

1.3 测定项目及方法

按照《谷子种质资源描述规范和数据标准》[19]进行谷子农艺性状考察。播种后，记载出苗期、成熟期，并计算生育期。成熟后，每重复中间行随机连续选10株，调查分蘖数、主茎长度、穗下节长度、主茎直径、主茎节数、旗叶长度、旗叶宽度；收获样株，室内调查主穗长、主穗直径、主穗质量、主穗粒质量、千粒质量，并计算主穗粒数和出谷率。主穗粒数=主穗粒质量/千粒质量×1 000，出谷率=主穗粒质量/主穗质量×100%。收获谷子，测定小区产量，并折算产量。

1.4 数据处理

试验数据用Excel 2010软件进行初步统计。用SAS 8.0 软件进行方差分析和t检验。用SPSS 13.0 软件进行主成分分析，并计算每个品种(系)的综合得分F值，F=∑(|主成分因子得分|×主成分权重系数)。同时，用SPSS 13.0软件进行相关性分析和回归分析。

2 结果与分析

2.1 谷子品种(系)农艺性状表现

495个谷子品种(系)中，有431个能够正常成熟，这些品种(系)的穗下节长度、主茎直径均大于对照；分蘖数、主茎长度、主茎节数、旗叶长度、旗叶宽度、主穗直径、主穗长度、主穗质量、主穗粒质量、出谷率、千粒质量、产量均低于对照；其他性状与对照相近(表1)。各性状的变异系数表现为产量>分蘖数>主穗粒质量>主穗质量>主穗粒数>千粒质量>穗下节长度>主穗直径>主穗长度>旗叶长度>出谷率>旗叶宽度>主茎长度>主茎节数>主茎直径>生育期，说明产量相关性状的变异系数较大，遗传较丰富；生育期和其他农艺性状的变异系数较低，遗传不丰富。

表1 正常成熟谷子品种(系)农艺性状

与对照相比，250个谷子品种(系)(58.00%)的生育期≤118.00 d，149 个品种(系)(34.57%)的分蘖数≥2.33 个，362 个品种(系)(83.99%)的主茎长度≤140.67 cm，90 个品种(系)(20.88%)的穗下节长度≤22.50 cm，139 个品种(系)(32.25%)的主穗长度≥19.60 cm，124 个品种(系)(28.77%)的主穗直径≥24.70 cm，145 个品种(系)(33.64%)的主穗质量≥15.73 g，191 个品种(系)(44.32%)的主穗粒数≥4 420 粒，135 个品种(系)(31.32%)的主穗粒质量≥11.95 g，150 个品种(系)(34.80%)的出谷率≥75.94 %，152 个品种(系)(35.27%)的千粒质量≥2.70 g，67 个品种(系)(15.55%)产量≥3 137.03 kg/hm2。

2.2 不同产区谷子品种(系)农艺性状分析

64个未能正常成熟的品种(系)分别来自内蒙古自治区(5个)、河北省(36个)、山西省(5个)、辽宁省(3个)、吉林省(2个)、山东省(5个)、河南省(8个)。对不同产区正常成熟谷子品种(系)的农艺性状进行方差分析发现(表2)，内蒙古自治区谷子品种(系)的主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量、千粒质量均较高；河北省谷子品种(系)的生育期最长，主穗粒数最多，主茎长度、穗下节长度、主穗直径、千粒质量均最低；山西省谷子品种(系)的生育期较长，出谷率、千粒质量均较低；辽宁省谷子品种(系)的主茎长度、穗下节长度、主茎节数、千粒质量、产量总体均最高，分蘖数、主茎直径、旗叶长度总体均最低；吉林省谷子品种(系)的千粒质量较高；黑龙江省的出谷率、千粒质量均最高，生育期、主茎长度、主穗长度总体均最低；山东省谷子品种(系)的生育期较长，穗下节长度、主茎节数、千粒质量均较低；河南省谷子品种(系)的生育期、分蘖数、旗叶长度、主穗直径总体均最高，主茎长度、穗下节长度、主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量、出谷率、千粒质量、产量均较低；甘肃省谷子品种(系)的穗下节长度、主茎直径、主穗长度、主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量、出谷率、千粒质量均较高，旗叶长度、主穗直径均较低。

总体来看，不同产区谷子品种(系)具有各自明显的特点，内蒙古自治区谷子品种(系)的主穗粒数较多、主穗粒质量和千粒质量较高；河北省谷子品种(系)的生育期较长、主穗粒数较多、主茎较短、千粒质量较小；山西省谷子品种的生育期较长、出谷率较低、千粒质量较小；辽宁省谷子品种(系)的主茎较长、千粒质量和产量较高；吉林省谷子品种(系)的千粒质量较高；黑龙江省谷子品种的生育期、主茎和主穗较短，出谷率和千粒质量较高；山东省谷子品种(系)的生育期较长、千粒质量较小；河南省谷子品种(系)的生育期较长、分蘖数较多、主穗粒数较少、主穗粒质量和产量较低；甘肃省谷子品种(系)的主茎粗壮、主穗较长、主穗粒数较多、主穗粒质量和千粒质量较高。

2.3 比对照增产谷子品种(系)农艺性状分析

2.3.1 比对照增产谷子品种(系)农艺性状与对照的对比分析 与正常成熟品种(系)相比，上述67个较对照增产的谷子品种(系)的生育期极显著缩短，主茎长度、穗下节长度、主穗长度均极显著增长，主穗直径极显著增大，主穗粒数极显著增多，主穗质量、主穗粒质量、出谷率、千粒质量、产量均极显著提高，说明这些品种(系)较其他正常成熟品种(系)早熟、生物量增大、穗粒数增多、千粒质量增加，进而使得产量显著提高(表3)。

对这67个较对照增产的谷子品种(系)的产量进行分析发现，来自内蒙古自治区的齐头白、独杆紧、八里香、黄粘谷、毛八斗子、齐头青、大白谷、老虎尾、长脖雁、朱砂谷子、金包玉小白米、毛毛谷、红谷子、峰谷12、金苗K1，来自河北省的冀谷168，来自山西省的大同34、大同40、大同41、晋汾107，来自辽宁省的燕谷18、吨谷1号选系、红谷子，来自吉林省的吉200106、公谷63号、九谷25、九谷27，来自黑龙江省的龙谷39、九谷11，来自河南省的豫谷28等品种(系)的产量均显著高于对照(P<0.05)。

2.3.2 不同产区比对照增产谷子品种(系)的增产原因分析 67个较对照增产的谷子品种(系)分别来自内蒙古自治区(33个，占内蒙古自治区正常成熟品种的27.73%，下同)、河北省(2个，占2.63%)、山西省(8个，占14.04%)、辽宁省(12个，占27.91%)、吉林省(5个，占12.50%)、黑龙江省(5个，占13.51%)、山东省(1个，占3.45%)、河南省(1个，占5.26%)。总体而言，内蒙古自治区、山西省、辽宁省、吉林省、黑龙江省较对照增产品种(系)比例较高(均在10%以上)。

为了进一步分析不同产区的较对照增产谷子品种(系)的增产原因，将来自上述8个省(自治区)的谷子品种(系)的农艺性状与赤谷4号进行对比分析发现(表4)，内蒙古自治区谷子品种(系)的穗下节长度、主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量均极显著高于对照，主茎直径、主穗直径、出谷率、千粒质量、产量均显著高于对照；分蘖数、主茎节数均极显著低于对照，主茎长度、旗叶长度、旗叶宽度均显著低于对照。河北省谷子品种的生育期、穗下节长度、主茎直径、主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量均极显著高于对照，旗叶宽度、出谷率均显著高于对照；分蘖数极显著低于对照，主穗直径显著低于对照。山西省谷子品种的穗下节长度、主茎直径、主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量、产量均极显著高于对照；主茎节数均极显著低于对照，分蘖数、旗叶长度、旗叶宽度均显著低于对照。辽宁省谷子品种(系)的穗下节长度、出谷率、千粒质量均极显著高于对照，主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量均显著高于对照；生育期、分蘖数、主茎节数、旗叶长度均极显著低于对照，主穗长度显著低于对照。吉林省谷子品种(系)的穗下节长度、主茎直径、主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量、产量均极显著高于对照；主茎节数、旗叶长度均极显著低于对照，分蘖数、主穗长度均显著低于对照。黑龙江省的主茎直径、主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量均极显著高于对照，出谷率、产量均显著高于对照；主茎长度、主茎节数、主穗长度均极显著低于对照，生育期显著低于对照。山东省谷子品种的主茎直径、主穗粒数均极显著高于对照，穗下节长度、旗叶宽度、主穗质量、主穗粒质量、出谷率均显著高于对照；主茎长度、主茎节数均极显著低于对照，主穗直径显著低于对照。河南省谷子品种(系)的生育期、主茎直径、旗叶长度、主穗长度、主穗粒数均极显著高于对照，主穗粒质量、产量均显著高于对照；分蘖数、主茎长度、主茎节数、主穗直径、主穗质量、出谷率、千粒质量均极显著低于对照。总体而言，与对照相比,内蒙古自治区谷子品种(系)的主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量和千粒质量均显著增加，导致产量显著提高；山西省和吉林省品种的主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量均极显著增加，导致产量极显著提高；黑龙江省和河南省品种的主穗粒数和主穗粒质量显著或极显著增加，导致产量显著提高。

2.3.3 比对照增产谷子品种(系)农艺性状的主成分分析 对67个品种(系)的16个农艺性状进行主成分分析，根据累计贡献率≥85.00%的标准[20]，入选的前8个主成分的累计贡献率为85.85%(表5)。其中，第1主成分为穗粒数和穗质量因子，贡献率为25.04%，主穗粒数、主穗质量、主穗粒质量具有较高的正向特征值；第2主成分为粒质量因子，贡献率为16.55%，千粒质量、主穗质量、出谷率具有较高的正向特征值；第3主成分为出谷率因子，贡献率为11.27%，出谷率具有最高的正向特征值，生育期、主茎长度、主茎节数、主穗长度具有较高的负向特征值；第4主成分为旗叶大小因子，贡献率为8.85%，旗叶长度、旗叶宽度具有较高的正向特征值；第5主成分为主穗大小因子，贡献率为7.85%，主穗长度、主穗直径具有较高的正向特征值；第6主成分为生物量因子，贡献率为6.23%，旗叶宽度具有最高的正向特征值，分蘖数、主茎长度具有较高的负向特征值；第7主成分为主茎节数因子，贡献率为5.89%，主茎节数、旗叶宽度具有较高的正向特征值；第8主成分为产量因子，贡献率为4.17%，产量、旗叶宽度具有较高的正向特征值。

根据8个主成分的权重系数(0.291 7、0.192 8、0.131 2、0.103 1、0.091 4、0.072 6、0.068 6、0.048 6)，对67个谷子品种(系)的16个农艺性状进行归一化处理，计算每个品种(系)的综合得分F值，对各品种(系)进行综合评价，排名前15位的品种(系)依次为豫谷28(河南省)，18-9040、龙谷39、龙10-03024(黑龙江省)，金苗K1、长脖雁、峰红谷(内蒙古自治区)，晋汾107(山西省)，铁8373(辽宁省)，晋谷60号(山西省)，冀谷168(河北省)，竹叶青、赤谷16、朱砂谷子(内蒙古自治区)，18-58516(黑龙江省)。

2.4 不同产区正常成熟谷子品种(系)农艺性状与产量的相关性及回归分析

为了探讨谷子农艺性状与产量之间的关系，对不同产区正常成熟谷子品种(系)的农艺性状与产量进行相关性分析发现(表6)，正常成熟谷子品种(系)的主茎长度、穗下节长度、主茎节数、旗叶宽度、主穗长度、主穗直径、主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量、出谷率、千粒质量与产量均呈极显著正相关；生育期、分蘖数、旗叶长度与产量均呈极显著负相关。内蒙古自治区谷子品种(系)的分蘖数、穗下节长度、主茎节数、主穗长度、主穗直径、主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量、出谷率、千粒质量与产量均呈极显著正相关，旗叶宽度与产量呈显著正相关；生育期、旗叶长度与产量呈显著负相关。河北省谷子品种(系)的穗下节长度、主茎节数、主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量、出谷率、千粒质量与产量均呈极显著正相关；生育期与产量呈显著负相关。山西省谷子品种(系)的分蘖数、穗下节长度、主穗长度、主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量、出谷率、千粒质量与产量均呈极显著正相关，主茎长度、主茎节数与产量均呈显著正相关；生育期、旗叶长度与产量均呈极显著负相关。辽宁省谷子品种(系)的穗下节长度、旗叶宽度、主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量、出谷率、千粒质量与产量均呈极显著正相关；生育期与产量呈极显著负相关，旗叶长度、主穗直径与产量均呈显著负相关。吉林省谷子品种(系)的主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量、千粒质量与产量均呈极显著正相关，主茎长度、主茎节数与产量均呈显著正相关；分蘖数与产量呈显著负相关。黑龙江省谷子品种(系)的生育期、主穗直径、主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量、出谷率与产量均呈极显著正相关，主茎长度、主茎节数、旗叶长度、主穗长度与产量均呈显著正相关。山东省谷子品种(系)的主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量、出谷率、千粒质量与产量均呈极显著正相关，主穗长度与产量呈显著正相关；分蘖数与产量呈极显著负相关。河南省谷子品种(系)的主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量与产量均呈极显著正相关，出谷率、千粒质量与产量均呈显著正相关。甘肃省的主穗粒质量与产量呈显著正相关。比对照增产品种(系)的主茎直径、主穗质量、主穗粒质量与产量均呈极显著正相关，主穗长度、主穗粒数与产量均呈显著正相关。总体而言，主穗质量、主穗粒数、主穗粒质量等穗部性状与产量的相关性均较高。

进一步进行逐步回归分析发现(表7)，正常成熟谷子品种(系)的分蘖数、穗下节长度、主茎直径、主茎节数、旗叶长度、主穗粒质量、出谷率决定产量82.08%的变异；内蒙古自治区谷子品种(系)的分蘖数、穗下节长度、主茎节数、旗叶长度、主穗粒数、主穗粒质量、千粒质量决定产量82.81%的变异；河北省的分蘖数、穗下节长度、主穗直径、主穗粒质量决定产量85.19%的变异；山西省谷子品种(系)的主穗粒质量决定产量87.61%的变异；辽宁省谷子品种(系)的分蘖数、主茎长度、主穗粒质量决定产量85.38%的变异；吉林省谷子品种(系)的主穗质量决定产量82.99%的变异；黑龙江省谷子品种(系)的主茎节数、主穗质量决定产量74.82%的变异；山东省谷子品种(系)的主穗粒质量决定产量83.54%的变异；河南省谷子品种(系)的分蘖数、主茎长度、主穗长度、主穗粒质量决定产量93.51%的变异；甘肃省谷子品种(系)的主穗粒质量决定产量52.27%的变异；比对照增产品种(系)的主穗粒质量、出谷率决定产量77.44%的变异。

总体来看，正常成熟谷子品种(系)的分蘖数、穗下节长度、主茎节数、旗叶长度、主穗粒质量、出谷率均极显著影响产量；内蒙古自治区谷子品种(系)的分蘖数、穗下节长度、主茎节数、旗叶长度、主穗粒数、主穗粒质量、千粒质量均显著或极显著影响产量；河北省谷子品种(系)的穗下节长度、主穗粒质量均极显著影响产量；黑龙江省谷子品种(系)的主茎节数、主穗质量显著或极显著影响产量；吉林省谷子品种(系)的主穗质量极显著影响产量；山西省、辽宁省、山东省、河南省、甘肃省谷子品种(系)以及比对照增产的品种(系)的主穗粒质量均显著或极显著影响产量。

2.5 关键农艺性状优良的谷子品种(系)筛选

通过关键农艺性状筛选发现，431个能够正常成熟的谷子品种(系)中，生育期在110～120 d(春播中熟区最适生育期)的品种(系)有152个，主茎长度在100～133.75 cm[产量高于对照品种(系)的平均值，下同]的品种(系)有192个，穗下节长度介于20～30 cm(适宜机采)的品种(系)有229个，主穗长度≥19.62 cm的品种(系)有131 个，主穗直径≥25.33 mm的品种(系)有100 个，主穗粒数≥5 819.40粒的品种(系)有61 个，出谷率≥78.05%的品种(系)有104 个，千粒质量≥2.97 g的品种(系)有81 个。总体来看，龙谷39(黑龙江省)的8个

表7 不同产区正常成熟谷子品种(系)农艺性状与产量的回归分析

农艺性状均表现优良；17H247(河北省)的7个农艺性状均表现优良；来自内蒙古自治区的金苗K1、赤谷K2、黄粘谷、小红苗谷、长虹和来自河北省的长生13的6个农艺性状均表现优良；来自内蒙古自治区的峰谷12、赤205-24、赤5231、金谷42、八里香、杈子红独杆紧、老虎尾、毛八斗子、齐头白、钱串子、长脖雁、长穗大红苗、红苗干尖子、竹叶青，来自吉林省的公谷63号、公谷75号、吉200307、吉42009、九谷16、九谷20、九谷25，来自辽宁省的铁8080、铁8131、铁8373、燕谷18，来自黑龙江省的18-58516，来自河北省的16K2555、衡2011122、冀谷168、冀谷35和来自山东省的济谷22、济1210-1-7-1-4-3的5个农艺性状均表现优良。

3 结论与讨论

3.1 内蒙古自治区赤峰市在谷子引种时要以春播早、中熟区品种(系)为主

农作物品种的更新换代是保障农业发展的物质基础，育种和引种是保障这一物质基础的主要途径[21]。谷子属于光温敏感作物，地理来源差异大的品种在异地不能抽穗、不能正常成熟或产量显著下降[3,12]。因此，在引种时要充分考虑生态区的差异性。为了更好地实现我国各地谷子的合理种植和品种流通，王殿瀛等[22]根据与谷子适应性有关的生态因子，将我国谷子主产区划分为春播特早熟区、春播早熟区、春播中熟区、春播晚熟区、夏谷区等5个生态区、11个亚区。刁现民等[13]按照具体生态区，将全国谷子主产区划分为华北夏谷区、西北春谷早熟区、西北春谷中晚熟区、东北春谷区4个生态区。这2种谷子产区区划方式中，大部分区域的划分结果一致。但由于谷子产区划分与我国行政区划不完全重合，导致内蒙古自治区、河北省、山西省等南北地理空间跨度较大的省(自治区)跨越不同谷子生态区。根据王殿瀛等[22]的谷子生态区划结果及特点，结合本研究结果发现，黑龙江省谷子品种(系)生育期平均为98.35 d，属于春播特早熟区；内蒙古自治区、辽宁省、吉林省、甘肃省谷子品种(系)生育期平均值在110～120 d，属于春播中熟区；河北省、河南省、山西省、山东省谷子品种(系)生育期平均值在120～135 d，属于春播晚熟区。从引种效率(正常成熟品种与引进品种的比例)来看，黑龙江省和甘肃省最高(100%)，内蒙古自治区、吉林省、辽宁省、山西省均在90%以上，山东省(85.29%)、河南省(70.37)、河北省(67.86)较低。说明生育期在一定程度上会影响谷子品种的适应性，是制约引种效率的关键性状之一。

3.2 早熟、高秆、多粒、高粒质量等是内蒙古自治区谷子品种(系)的主要特征

在谷子新品种选育时，选择不同生态区域、遗传背景差异较大的品种做亲本，其后代容易选育出优异新品种[23]。从不同生态区引进谷子品种，准确评价并筛选出优良品种，对内蒙古自治区赤峰市谷子育种具有重要作用。已有研究发现，我国东北春谷区近年来谷子品种从传统的大穗高秆品种向优质、抗除草剂、矮秆方向发展[17]。西北春谷早熟区谷子品种生育期延长、株高增加、抗倒性降低等因素直接影响产量的提高，同时也不利于谷子机械化生产的发展[15]。西北春谷中晚熟区谷子品种的选育取得了一定的进步，所育品种在数量、多样性、产量、品质等方面有了一定的提高，但没有取得大的突破[16]。华北夏谷区谷子品种类型较丰富多样，抗除草剂品种和优质米类型逐渐增多，但育成品种亲本范围相对较窄[14]。本研究发现，内蒙古自治区谷子品种(系)早熟，主茎和穗下节较长，主穗较大，主穗粒数较多，主穗粒质量、千粒质量和产量较高。河北省谷子品种(系)晚熟，主茎矮粗，穗下节较短，主穗较长，主穗粒数较多，千粒质量较小，产量较低。山西省谷子品种(系)晚熟，主茎和穗下节较长，出谷率较低，千粒质量较小，产量较低。辽宁省谷子品种(系)早熟，主茎细长，节数较多，旗叶较短，穗下节较长，千粒质量和产量较高。吉林省谷子品种(系)早熟，千粒质量较高，产量中等。黑龙江省谷子品种(系)超早熟，主茎和主穗较短，出谷率和千粒质量较高，产量中等。山东省谷子品种(系)晚熟，穗下节较短，主茎节数较少，千粒质量较小，产量较低。河南省谷子品种(系)晚熟，分蘖多，主茎和穗下节较短，旗叶较长，主穗短粗，主穗粒数较少，主穗粒质量较小，产量较低。甘肃省谷子品种(系)早熟，主茎粗壮，穗下节较长，主穗细长，主穗粒数较多，主穗粒质量和千粒质量较高，产量中等。在调查中发现，河北省、山西省、山东省、河南省的部分谷子品种(系)较晚熟，分别有27[占正常成熟品种(系)的35.53%]、17(29.82%)、5(17.24%)、7(36.84%)个品种(系)的生育期大于130 d。虽然这些品种(系)在赤峰地区也能成熟，但收获后的种子成熟度不够、秕籽较多、主穗粒质量较轻，导致产量下降。说明生育期较长品种引入到内蒙古自治区赤峰市，产量会明显降低。

3.3 不同产区谷子品种(系)的粒数和粒质量显著增加是主要的增产原因

高产、优质、抗除草剂、适宜机采是近年来谷子育种的主要方向[13,15]。本研究发现，有67个谷子品种(系)比赤谷4号增产。其中，来自内蒙古自治区的毛毛谷、红谷子、峰谷12、金苗K1，河北省的冀谷168，山西省的大同34、大同40、大同41、晋汾107，辽宁省的燕谷18、吨谷1号选系，吉林省的吉200106、公谷63号、九谷25、九谷27，黑龙江省的龙谷39、九谷11，河南省的豫谷28等品种(系)的产量均显著高于对照。虽然谷子的产量构成三要素为穗数、穗粒数、粒质量[24]，但是由于生态条件和育种水平等的差异，不同生态区谷子品种(系)的增产机制不同，不同地区、不同谷子品种(系)的产量主效因子不同[25-29]。与同生态区的早期谷子品种相比，华北夏谷区品种产量、生育期、株高、穗长、单穗质量和穗粒质量持续增加，千粒质量基本不变，成穗数略有下降[14]。西北春谷早熟区谷子品种产量增加，同时伴随着株高、单穗质量和穗粒质量的增加[15]。西北春谷中晚熟区谷子品种产量与单穗质量、穗粒质量和穗数同步提升[16]。东北春谷区近年来谷子品种的单穗质量和穗粒质量对产量的影响较大[17]。总体而言，在相同的种植模式下，穗部性状会成为造成不同谷子品种产量差异的主要因素[3]。本研究发现，与对照相比，内蒙古自治区谷子品种(系)的主穗粒数和主穗粒质量均极显著增加，使得产量显著提高；山西省、吉林省、黑龙江省、河南省谷子品种(系)的主穗粒数均极显著增多，使得产量极显著或显著提高；河北省和山东省谷子品种(系)的主穗粒数和主穗粒质量均显著增加，使得产量分别提高21.07%和2.12%，但不显著；辽宁省谷子品种(系)的穗粒数和粒质量均显著增加，使得产量提高13.24%，但不显著。总体来看，不同省(自治区)谷子品种(系)的增产机制存在差异，在引种时要根据引种目的有针对性地对区域有所选择。

3.4 不同产区谷子品种(系)的主穗质量、主穗粒质量均与产量呈极显著正相关

谷子产量是多个性状和环境条件共同作用的结果，产量构成因素关系复杂，不同地区、不同品种、不同试验点次等因素都会对结果产生影响[30-33]。已有研究发现，我国东北春谷区谷子品种产量与单穗质量、穗粒质量均呈极显著正相关；生育期、株高、单穗质量、出谷率、千粒质量和穗数决定了产量90.98%的变异[17]。西北春谷早熟区谷子品种产量与穗粒质量、单穗质量均呈显著正相关；生育期、株高、单穗质量、穗粒质量和出谷率决定了产量81.43%的变异[15]。西北春谷中晚熟区谷子品种产量与单穗质量、穗粒质量和穗数均呈显著正相关，与生育期呈负相关[16]。华北夏谷区谷子品种产量与生育期、单穗质量、穗粒质量均呈极显著正相关，与最低温、降水量均呈极显著负相关；最低温、最高温、降水量、生育期、穗粒质量、出谷率决定谷子产量85.17%的变异[14]。总体而言，各生态区谷子品种产量与主穗质量和主穗粒质量总体上均呈显著或极显著正相关；并且西北春谷中晚熟区谷子品种的生育期与产量呈极显著负相关，而华北夏谷区谷子品种的生育期与产量呈极显著正相关；生育期、株高、主穗质量、穗粒质量、出谷率决定了产量较高的变异。本研究发现，内蒙古自治区、河北省、山西省、辽宁省谷子品种(系)的生育期与产量呈显著或极显著负相关，主穗质量、主穗粒质量与产量均呈极显著正相关，且主穗粒质量决定产量较高的变异，这与西北春谷中晚熟区谷子[16]的结果一致；黑龙江省谷子品种(系)的生育期、主穗质量、主穗粒质量与产量均呈极显著正相关，主穗质量决定产量较高的变异，这与华北夏谷区谷子[14]的结果一致，说明这些区域的生育期、主穗质量、主穗粒质量是影响谷子产量的主要因子。吉林省谷子品种(系)的主穗质量、主穗粒质量与产量均呈极显著正相关，主穗质量决定产量较高的变异，这与东北春谷区[16]的结果一致；山东省、河南省、甘肃省谷子品种(系)的主穗质量、主穗粒质量与产量呈显著或极显著正相关(甘肃省的主穗粒质量与产量呈正相关，但不显著)，主穗质量决定产量较高的变异，这与华北夏谷区谷子[14]的结果相似，说明这些区域的主穗质量、主穗粒质量是影响谷子产量的主要因子。

3.5 综合表现优良品种(系)可作为谷子育种及生产的重要种质资源

主成分分析可以更好地将多个性状归纳为几个代表性因子，以反映参试品种的综合表现。王海岗等[34]将878份谷子核心种质的15个性状归纳为8个主成分(累积贡献率达88.36%)；吴舒致等[35]将79 份国内外不同地区的谷子种质资源的14个性状归纳为7个主成分(88.36%)；陈晓敏等[36]将我国不同地区52 份谷子种质资源的9个性状归纳为6 个主成分(88.91%)；徐峰等[3]将我国东北地区115个谷子品种(系)的15个性状归纳为8 个主成分(85.08%)。本研究发现，比对照增产的67个谷子品种(系)的16个性状可以归纳为穗粒数和穗质量因子、粒质量因子、出谷率因子、旗叶大小因子、主穗大小因子、生物量因子、主茎节数因子、产量因子8个主成分，可以代表85.85%的信息。基于这8个主成分的综合得分及产量方差分析，筛选出金苗K1、冀谷168、豫谷28、龙谷39、晋汾107、朱砂谷子、长脖雁等7个综合评价较高且产量显著高于对照的品种。其中，金苗K1是赤峰市农牧科学研究院新选育的抗除草剂优质品种，曾被评为国家一级优质米。冀谷168是河北省农林科学院谷子研究所新选育的抗除草剂品种，是目前主推品种之一。豫谷28来自河南省安阳市农业科学院，该所曾选育的豫谷1号代表了谷子育种的最高水平。龙谷39、晋汾107分别来自黑龙江省、山西省，均为优质品种。朱砂谷子、长脖雁属于性状优良的地方品种，是谷子育种的优良亲本。这7个品种，有各自的优点，在谷子生产和育种中可加强利用。

3.6 各性状表现优良品种(系)可作为谷子育种的宝贵种质资源

根据王殿瀛等[22]的谷子生态区划结果及特点，内蒙古自治区属于春播中熟区，生育期平均值在110～120 d的谷子品种(系)适宜在该区种植。本研究发现，有152个谷子品种(系)的生育期平均值在110～120 d。黄瑞等[37]研究发现，穗下节长度介于20～30 cm的谷子品种最适宜机械化收割。本研究发现，有229个品种(系)的穗下节长度介于20～30 cm。同时，本研究还对主穗长度、主穗直径、主穗粒数、出谷率、千粒质量等性状优良的品种进行了筛选。这些品种，可作为谷子关键性状遗传改良的优良供体亲本，是内蒙古自治区谷子育种的宝贵种质资源。