15个谷子品种农艺性状与产量的综合评价

韩燕丽，樊永强，王彦辉，苗兆丰，刘劲哲，董亚南

（郑州市农林科学研究所，郑州 450005）

谷子（Setaria italiea）为禾本科狗尾草属，脱壳被称为小米，具有抗寒、耐旱、耐贫瘠等特点，中国谷子种植区域主要分布在东北、华北和西北地区［1，2］。随着人们膳食结构的改变和对饮食健康的重视，谷子作为一种健康食品，因其营养成分齐全，消化吸收率较高，越来越受到人们的喜爱［3，4］。谷子产量受多个因素的影响、谷子农艺性状对产量的影响，需要一套标准的评价体系来进行综合评价。

灰色关联度分析是对一个系统发展变化态势的定量描述和标记，在综合评价、辨别分析、类型区划等方面有广泛应用［5］。该方法已经在小麦、玉米、水稻、大豆、马铃薯等作物品种综合评价及品种选育上取得效果［6-11］。研究者采用不同的评价方法对谷子的农艺性状及产量进行综合评价［12-25］，其中也有许多运用灰色关联度分析法进行谷子综合评价的研究［18-25］。本研究以郑州市15个谷子品种为试验材料，对其农艺性状进行调查统计，应用相关分析和灰色关联度分析法对15个谷子品种的9个农艺性状进行综合评价，以期为郑州市夏谷的田间栽培和品种选育提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为郑州市农林科学研究所旱作研究室（简称旱作研究室）谷子育种材料，共15个谷子品种，分别为冀谷31、郑农谷09-6、冀谷36、济谷20、邯谷2号、豫谷15、郑农谷7号、冀谷40、冀谷42、豫谷36、豫谷18、郑农谷11-2、晋谷21、豫谷31、豫谷28，其中郑农谷7号、郑农谷09-6和郑农谷11-2为旱作研究室选育的谷子品种。

1.2 试验地点

试验在郑州市农林科学研究所农作物新品种展示中心（郑州市须水镇三十里铺）开展。

1.3 试验方法

15个谷子品种，随机区组排列，3次重复，6～8行区，行距0.4 m，小区面积不少于20 m2，重复间设1 m观察道。收获时去掉边行，实收面积13.34 m2计产，换算成公顷产量，进行统计分析。

在保证播前底墒（浇水造墒或趁雨墒）的情况下，于2020年6月9日播种，生育期间及时进行间苗、定苗、中耕培土、追肥浇水、防治病虫害等田间管理，9月20日前收获，及时进行晾晒、脱粒、考种工作。按照国家谷子区域试验标准进行各项农艺性状的记载，生育期调查记载播种期、出苗期、抽穗期、成熟期，计算生育期。成熟时，在每个小区中间4行选择不缺苗、长势一致的行随机选取10株谷子，调查株高、穗长、穗粗。收获晾晒后，在室内测定单穗重、穗粒重、千粒重、出谷率，取平均值。小区实收测产。

1.4 数据分析

采用Excel 2010整理数据，利用SPSS 25.0软件，采用灰色关联度和因子分析法进行综合评价。按照灰色关联度分析理论，将供试品种（系）及其所有性状看作一个灰色系统，每个性状是该系统中的一个因素，依次为X1（生育期）、X2（株高）、X3（穗长）、X4（穗粗）、X5（单穗重）、X6（穗粒重）、X7（出谷率）、X8（千粒重）、X9（产量）。计算各个品种的关联系数和关联度［25，26］。

2 结果与分析

2.1 不同谷子品种的农艺性状变异情况

15个谷子品种的农艺性状与产量数据分析见表1。从表1可以看出，谷子的9个农艺性状变异系数存在一定的差异，变异系数从大到小排列为穗粒重＞单穗重＞千粒重＞穗粗＞株高＞产量＞穗长＞生育期＞出谷率，变异系数最小的是出谷率，仅为2.05%，变异系数较大的是穗粒重和单穗重，分别为22.66%和21.60%，表明15个谷子品种各个农艺性状差异较大。15个谷子品种，生育期为82～98 d，生育期最短的是豫谷31，最长的是郑农谷09-6；株高为107.45～135.44 cm，株高最矮的是豫谷36，株高最高为郑农谷7号；穗长为17.45～21.40 cm，穗长最短的是豫谷31，穗长最长的是豫谷28；穗粗为2.01～2.69 cm，穗粗最细的是济谷20，穗粗最粗为豫谷28；单穗重为10.84～21.97 g，单穗重最轻的是晋谷21，单穗重最重的是冀谷42；穗粒重为9.04～18.38 g，穗粒重最轻的是晋谷21，穗粒重最重的是豫谷28；出谷率为79.87%～85.86%，出谷率最低的是郑农谷09-6，出谷率最高的是郑农谷11-2；千粒重为1.49～3.05 g，千粒重最低的是冀谷42，千粒重最高的是晋谷21；产量为4 798.00～6 210.50 kg/hm2，产量最低的是晋谷21，产量最高的是豫谷18；产量达到6 000 kg/hm2以上的谷子品种有郑农谷09-6、郑农谷7号、冀谷40、豫谷18、郑农谷11-2、豫谷31、豫谷28。

表1 15个谷子品种农艺性状与产量数据分析

2.2 农艺性状之间的相关性分析

对供试的15个谷子品种进行相关性分析（表2）。由表2可知，生育期与穗长、穗粗、单穗重、穗粒重、千粒重之间呈正相关，与株高、产量和出谷率呈负相关，生育期与出谷率的负相关系数最大，达到显著水平；株高与穗长、穗粗、单穗重、穗粒重、产量呈正相关，与生育期、出谷率和千粒重呈负相关，其中与穗粒重的正相关性最大，株高与千粒重呈负相关性最大，均达到显著水平；穗长与株高、生育期、穗粒重、穗粗呈正相关，其中与穗粗达到显著水平，穗长与出谷率、产量、单穗重、千粒重呈负相关；穗粗与生育期、株高、穗长、单穗重、穗粒重、产量呈正相关，与出谷率和千粒重呈负相关，穗粗与穗长的正相关性最大，达到显著水平；单穗重与生育期、株高、穗粗、穗粒重、产量之间呈正相关，与穗长、千粒重、出谷率之间呈负相关，单穗重与穗粒重的正相关系数最大，达到极显著水平；穗粒重与生育期、株高、穗粗、单穗重、穗长、产量呈正相关，与出谷率和千粒重呈负相关；出谷率与千粒重、产量呈正相关，与株高、穗长、穗粗、穗粒重、生育期、单穗重呈负相关；千粒重与生育期、出谷率、产量呈正相关，与株高、穗长、穗粗、单穗重、穗粒重呈负相关；产量与株高、穗粗、单穗重、穗粒重、千粒重、出谷率呈正相关，与生育期和穗长呈负相关。由以上分析结果可知，生育期与出谷率农艺性状的关联性较密切，株高与穗粒重和千粒重农艺性状的关联性较密切，穗长与穗粗农艺性状的关联性较密切，单穗重、穗粒重、千粒重3个农艺性状的关联性较密切，穗粒重与株高、单穗重农艺性状关系密切。根据各个农艺性状与谷子产量之间的简单相关系数，难以判断其对产量的贡献率，要从本质上揭示其内部的规律性，需要通过灰色关联度分析方法进一步研究各性状对产量的影响。

表2 谷子主要农艺性状之间相关系数

2.3 农艺性状之间的关联性分析

2.3.1 农艺性状数据标准化 为保证各性状间具有等效性和同序性，将谷子品种测定的农艺性状视为一个灰色系统，对每个谷子品种9个农艺性状组成的序列，运用SPSS软件对其进行无量纲化处理（表3）。

表3 谷子农艺性状数据无量纲化处理结果

2.3.2 产量与农艺性状之间的关联系数 对谷子品种各性状与产量关系系数矩阵（表4）以及关联度（表5）进行分析，从表4和表5中可以看出，谷子各性状对产量影响的大小顺序依次为千粒重＞出谷率＞单穗重＞生育期＞穗粒重＞穗长＞株高＞穗粗，千粒重对产量的影响最大，其次为出谷率和单穗重，这3个农艺性状对产量的影响较大。因此，当栽培和管理条件一致的情况下，千粒重、出谷率和单穗重对产量的影响较大，穗粗对产量的影响最小。

表4 谷子品种各性状与产量关系系数矩阵

表5 不同谷子品种性状与产量的关联度

3 结论与讨论

作物的遗传多样性与农艺性状的变异系数正相关，闫锋［24］对谷子农艺性状研究表明，穗重、穗粒重、株型、穗密度等具有较高遗传多样性；魏萌涵等［25］研究谷子农艺性状变异范围在2.67%～11.71%；本研究中15个谷子品种的9个农艺性状的变异系数为2.05%～22.66%，变异系数范围不大，说明谷子育种获得理想性状难度较大，从育种方面来说，还需要有新的育种手段和材料来提高其遗传多样性。

谷子农艺性状与产量相关性受多种因素影响，在栽培措施及品种均有很大变化。谷子各农艺性状的相关性分析，周佳敏等［12］研究发现谷子产量与单位面积穗数、单穗重呈极显著正相关；魏萌涵等［25］研究发现穗粒重、单穗重、出谷率与产量呈正相关，穗长与生育期显著正相关；本研究对15个谷子品种的9个农艺性状进行相关性分析，得出谷子单穗重与穗粒重呈极显著正相关，与吕建珍等［22］、魏萌涵等［25］、赵禹凯等［27］研究的结果一致。但是本研究的单穗重与生育期和穗粗呈正相关，穗长与穗粒重呈正相关与魏萌涵等［25］研究结果不一致，可能与栽培措施及品种有一定关系。

谷子相关性分析只能发现农艺性状与产量有相关性，但是要知道农艺性状对产量的影响程度，还需要更深入的分析。采用灰色系统分析谷子产量与农艺性状的关系更为充分。栾素荣等［18］通过灰色相关度分析出穗粒重、单穗重、出谷率和穗粗对产量影响较大；史根生等［20］采用灰色关联度分析，对谷子产量影响较大的农艺性状为生育期、小区苗数和穗长；解云等［21］通过灰色相关度分析出穗粒重、穗粗、穗松紧度对产量影响较大；吕建珍等［22］采用灰色关联度分析23个谷子育成品种产量相关的农艺性状，结果表明影响产量较大的农艺性状为出谷率、单穗重和千粒重；贾小平等［23］研究表明单穗重、穗粗和穗长对产量影响较大；魏萌涵等［25］采用相关分析和灰色相关度分析，得出影响谷子产量的主要农艺性状为单穗重、穗粒重和千粒重；影响谷子产量的各种因素很多，不同年份、地域、自然环境和品种都可能影响产量的主要性状改变［22］。本研究得出的千粒重、出谷率和单穗重对产量的影响较大与吕建珍等［22］研究的结果一致；单穗重和千粒重与产量的影响较大与魏萌涵等［25］研究的结果部分一致；单穗重和出谷率对产量的影响较大与栾素荣等［18］研究的结果部分一致。本研究得出的结果与其他研究者得出的结论不一致的地方，可能与选育的品种和栽培措施及环境有关，下一步需要在其他区域进行更多的试验，更深入地研究与谷子产量相关的农艺性状关系。