谷子产量与降雨量及其主要农艺性状的关系

牛银亭，陈培育，鞠 乐，强学杰，余行简，阴志刚

（南阳市农业科学院，河南南阳 473000）

谷子（Setaria italicaBeauv.）是起源于中国的古老农作物，数千年来一直作为主栽作物培育了中国北方文明，被誉为中华民族的哺育作物。谷子具有抗旱耐瘠薄、适应性广、耐储存、营养丰富、粮食兼用等特点［1］，在干旱和半干旱地区的农业生产中占有非常重要的地位；谷子水分利用效率高，具有较低的蒸腾系数和较高的蒸腾效率［2，3］，是应对未来水资源日益短缺的战略贮备作物；谷子丰富且平衡的营养为人们食物多样性和膳食结构改善所必需。加强发展谷子产业，对保证中国粮食安全，促进粮食生产、畜牧业及经济发展具有重大意义。

随着全球干旱日趋严重，降雨量已成为影响作物产量的重要影响因子。已有研究表明，小麦、玉米、糜子等作物的产量与生育期降雨量有密切关系［4-6］；也有学者研究了谷子产量与降雨量的关系［7，8］。河南省南阳市属于黄淮海夏谷区的最南端，属于季风型大陆性半湿润气候［9］，降雨量较其他谷子主产区多，因此前人研究的结果只能参考，不适用于南阳市的生产。豫谷18 是安阳市农业科学院2012 年选育并通过国家鉴定的谷子新品种，由于适应性强、产量高、品质优［10，11］，是南阳市近几年的主推品种，并作为各类谷子试验的对照品种。本研究通过总结近5年豫谷18 在南阳市农业科学院试验基地的田间表现，研究了降雨量与谷子产量的关系，分析了影响谷子产量的因素，以期为南阳市谷子的高产栽培技术提供科学依据，对合理利用水资源、提高自然降水利用率具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验地位于南阳市农业科学院试验基地（112°25′5″E，32°54′35″N），属平原旱地，海拔120 m。该地处于亚热带向温带的过渡地带，属于季风型大陆性半湿润气候，四季分明。年平均气温为14.4~15.7 ℃，7 月平均气温为26.9~28.0 ℃，1 月平均气温为0.5~2.4 ℃。年降水量为703.6~1 173.4 mm，年日照时数为1 897~2 121 h，年无霜期为220~245 d［12，13］。

1.2 2017—2021 年降雨量和日照时数

气象局在试验基地内设有气象观测站，气象资料由市气象局提供。计算谷子生育期内累计降雨量和日照时数，用于分析谷子产量与降雨量和日照时数的关系。2017 年谷子生育期内累计降雨量为248.1 mm，比历年同期降雨量少125.4 mm，累计日照时数为526.1 h；2018 年降雨量为530.1 mm，比历年同期降雨量多93.3 mm，日照时数为663.3 h；2019 年降雨量为310.4 mm，比历年同期降雨量少91.4 mm，日照时数为475.5 h；2020 年降雨量为618.3 mm，比历年同期降雨量多218.8 mm，日照时数为343.2 h；2021 年降雨量为376.0 mm，比历年同期降雨量多2.5 mm，日照时数为358.3 h（表1）。

表1 豫谷18 的产量和农艺性状表现

1.3 试验材料与田间管理

所用谷子品种为豫谷18，在2017—2021 年连续5 年作为河南省谷子联合鉴定试验的对照品种。每年试验设3个重复，随机排列，行距0.4 m，行长8.3 m，6 行区，小区面积20 m2。2017 年谷子出苗后喷灌，2019 年谷子播种后喷灌保证谷子出苗，其他年份均是遇墒播种；谷子生育期间没有灌溉，遇大雨排水。

1.4 统计分析

运用Microsoft Excel 整理数据，用SPSS 17.0 软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 2017—2021 年豫谷18 的表现

2017年，豫谷18生育期83 d，产量5 628 kg/hm2，株高111.6 cm，穗长19.3 cm，穗粒质量23.80 g/穗，千粒质量2.42 g，谷瘟病3 级，细菌性褐条病病株率8.7%，抗倒伏1 级。2018 年，豫谷18 生育期92 d，产量4 430 kg/hm2，株高141.6 cm，穗长18.3 cm，穗粒质量17.07 g/穗，千粒质量2.41 g，谷瘟病4 级。2019年，豫谷18 生育期81 d，产量5 472 kg/hm2，株高145.2 cm，穗长21.8 cm，穗粒质量20.40 g/穗，千粒质量2.51 g，谷瘟病2 级，倒伏较轻。2020 年，豫谷18生育期83 d，产量4 217 kg/hm2，株高116.0 cm，穗长17.3 cm，穗粒质量18.80 g/穗，千粒质量2.81 g，谷瘟病3 级，细菌性褐条病病株率45%，倒伏较轻。2021年，豫谷18 生育期83 d，产量4 758 kg/hm2，株高137.1 cm，穗长20.4 cm，穗粒质量17.40 g/穗，千粒质量2.82 g，谷瘟病2 级，无细菌性褐条病，不倒伏。

2.2 相关性分析

由表2 可知，影响谷子产量的因子从大到小依次为降雨量、穗粒质量、单穗质量、穗粗、穗长、千粒质量、生育期、日照时数、出谷率、株高和穗数。产量与降雨量、千粒质量、生育期和株高呈负相关，其中与降雨量的相关性达显著水平（P＜0.05）；产量与穗粒质量、单穗质量、穗粗、穗长、日照时数、出谷率和穗数均呈正相关，其中与穗粒质量和单穗质量的相关性达显著水平（P＜0.05）。同时降雨量与单穗质量、穗粒质量、穗长、穗粗等主要农艺性状呈负相关。

表2 豫谷18 产量与农艺性状及气象因子的相关性分析

2.3 主成分分析

由表3 可知，对产量及其影响因素进行主成分分析，在所有的主成分构成中，信息主要集中在前3个主成分，其累计贡献率达89.565%。主成分1 贡献率最大，为45.440%，其次为主成分2 和主成分3，贡献率分别为28.496%和15.629%。

第1 主成分上产量、穗粒质量、单穗质量和穗粗的载荷较大，标准化特征主要反映豫谷18 的丰产性和稳定性［14-16］，其中产量特征向量最高，为0.972，穗粒质量、单穗质量和穗粗的特征向量分别为0.943、0.940 和0.916，说明穗粒质量、单穗质量和穗粗与产量呈正相关，随着穗粒质量、单穗质量和穗粗的提高，产量也随之增加。降雨量和千粒质量载荷量较高且为负值，说明降雨量和千粒质量较小时，产量较高。因此，在种植谷子时应选择地势高的地块，育种工作中不要过分追求千粒质量，而是追求谷子的穗粒质量、单穗质量和穗粗等农艺性状。

第2 主成分主要反映品种穗数、出谷率和千粒质量等增产性因子信息，其中穗数、出谷率和千粒质量的特征向量值分别为0.880、0.598 和0.590，表明穗数与出谷率和千粒质量呈正相关。

第3 主成分特征向量中，载荷较高且为正值的有降雨量及穗数等生长势因子，其特征向量分别为0.350 和0.340，反映降雨量与穗数呈正相关。

综上可知，产量的第1 主成分值最大（0.972），因此与产量相关的主成分分布在第1 主成分上，而第1主成分上与产量相关且主成分值较大的是穗粒质量、单穗质量和穗粗。穗粒质量主成分特征向量最大值（0.943）、单穗质量主成分特征向量最大值（0.940）和穗粗主成分特征向量最大值（0.916）均在第1 主成分上，由此可知，单穗质量、穗粒质量和穗粗直接决定了谷子的产量。此外，第1 主成分上降雨量特征向量（-0.906）为负值且对产量的影响也较大。

3 小结

豫谷18 在南阳市连续种植5 年，其穗长、穗粗、穗粒质量、出谷率、千粒质量、株高等农艺性状和产量都有差异，这主要与每年天气有关，特别是与降雨量关系密切。

根据相关性分析和主成分分析，影响谷子产量的因子从大到小依次为降雨量、穗粒质量、单穗质量、穗粗、穗长、千粒质量、生育期、日照时数、出谷率、株高和穗数。产量与降雨量、千粒质量、生育期和株高呈负相关，其中与降雨量的相关性达显著水平（P＜0.05）；产量与穗粒质量、单穗质量、穗粗、穗长、日照时数、出谷率和穗数均呈正相关，其中与穗粒质量和单穗质量的相关性达显著水平（P＜0.05），这与前人研究结果［17-19］相同。同时降雨量与单穗质量、穗粒质量、穗长、穗粗等主要农艺性状呈负相关，这与前人研究结果［20-23］相同。以上结果表明，单穗质量、穗粒质量和穗粗直接决定了谷子的产量，降雨量直接影响了谷子的产量。

降雨量对谷子的产量影响最大，且呈显著负相关，这是因为降雨量多时，单穗质量和穗粒质量显著变小，且谷瘟病、细菌性褐条病等病害发病重，最终导致产量降低。因此，在种植谷子时应选择地势高、地势平坦、不易积水的地块或丘陵岗坡地。产量与穗数呈正相关，但相关性不大，说明穗数并非越多越好。豫谷18 穗数应控制在52.5 万/hm2左右，因为南阳市的夏谷子几乎没有分蘖，所以种植豫谷18 时留苗密度控制在52.5 万/hm2左右。产量与单穗质量和穗粒质量呈显著正相关，因此在选育高产品种时应以穗粒质量和单穗质量作为首选目标性状，同时兼顾穗长、穗粗等性状。