新疆喀什地区适栽抗除草剂复播谷子品种筛选初报

赵云 冯国郡 胡相伟 吾买尔江·库尔班 李鹏兵 李翠梅 阿克博塔·木合亚提

（1 新疆农业科学院粮食作物研究所，830000，新疆乌鲁木齐；2 新疆农业科学院库车陆地棉试验站，842000，新疆库车；3 新疆农业科学院安宁渠综合试验场，830000，新疆乌鲁木齐；4 疏勒县农业农村局，844200，新疆喀什）

谷子是我国重要的杂粮作物[1]。谷子抗旱、耐瘠薄，适应性广且稳产性强，是典型的环境友好型作物，具有明显的地区优势和生产优势，适合在我国东北、华北、西南和西北等雨量较少的地区栽培，同时具有丰富的营养价值[2]。随着人们生活水平不断提高和膳食结构改变，谷子作为小宗杂粮在平衡膳食营养中作用越来越大，消费需求越来越高[3]。谷子以其独特的风味和丰富的营养价值受到越来越多的消费者喜爱。谷子富含蛋白质、脂肪和维生素及微量烟酸、钙、铁等，且小米中的人体必需氨基酸含量较为合理，碳水化合物含量低于大米、面粉和玉米，而矿物质含量均远远超过它们，具有补血、健脑、壮体、提高免疫力之功效，是人们日常生活中必不可少的具有保健作用的食品[4]。谷子亦是粮饲兼用作物，其秸秆是粮食生产的主要副产物，约占生物量的50%，是一类极丰富的能直接利用的可再生纤维素资源[5]。谷子粮草比为1:1～1:3，干草中粗蛋白含量约为5%，高于其他禾本科牧草，其饲料价值接近于豆科牧草，是我国北方喂养马、牛及羊等草食动物不可缺少的优质饲草[6]。

新疆南疆地区干旱缺水，热量资源丰富，但土壤瘠薄，种植结构单一，主要为林果套种冬麦+复播玉米模式，农民收益较低，急需调整种植结构来促进作物增产、农民增收[7]。近年来，随着地方经济形势和产业结构的调整，谷子已逐渐成为南疆地区重要的复播粮食作物，在地方经济中占有一定地位[8]。经过多年推广，在新疆喀什疏勒县库木西力克乡库木西力克村发展的“制种小麦+复播谷子”成功入选2019 年国家农业农村部“一村一品”示范村镇，据统计，2019 年喀什地区复播谷子种植面积500hm2，2020 年复播面积达1400hm2，到2021 年复播面积已增加到5000hm2。发展复播谷子产业在加快南疆地区乡村振兴中具有重要作用[9]。谷子为禾本科狗尾草属，田间主要依靠人工除草，费时费力[10]。因此，抗除草剂品种的选育与引进逐渐受到人们的广泛重视。对这些优良新品种在不同区域进行生态适应性试验，是检验这些新品种在不同区域的生长表现，也是推广种植这些优良谷子新品种的重要依据。在抗除草剂品种筛选方面，国内外许多学者做了大量研究[11-12]，新疆地区在谷子优良品种筛选方面做得较少，仅结合当地实际对谷子在施肥及裁培方面进行了一些研究[8]。因此，在新疆地区开展谷子抗除草剂品种筛选有一定现实意义。近年来，研究者针对谷子的农艺性状开展大量相关研究，利用不同的方法分析不同谷子品种株高、茎粗、穗长、穗粗和穗粒数等农艺性状与产量的关系，从而实现谷子的增产增效，改良和优化谷子品种的选育[13]。目前，在南疆地区复播谷子的生产中，生育期是决定性因素，外观与米色也是比较重要的因素，市场比较受欢迎的是黄色米粒品种。本研究基于新疆喀什荒漠气候干旱区的生态条件，通过引进13 个抗除草剂谷子品种，分析和比较不同抗除草剂复播谷子品种的农艺性状和产量性状，对农艺性状及产量构成要素进行相关分析，以期在“制种小麦+复播谷子”新型栽培模式下，筛选出一批早熟、高产且适合南疆地区复播的抗除草剂谷子品种。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试的谷子品种13 个，分别为冀谷39（JG39）、冀谷41（JG41）、冀谷42（JG42）、冀杂金苗（JM）、豫谷31（YG31）、豫谷32（YG32）、赤谷K1（CGK1）、衡谷11（HG11）、衡谷36（HG36）、S 丰杂谷1 号（SFZG1）、九谷14（JG14）和中谷2 号（ZG2），以豫谷18（YG18）为对照（CK），以上均为各地区主栽品种，其抗除草剂类型及来源见表1。

表1 参试谷子品种及来源Table 1 Names and sources of tested foxtail millet varieties

1.2 试验地概况

试验于新疆喀什地区疏勒县库木西力克乡（76.37°E，39.23°N）进行，该地区属温带大陆性干旱型气候，年均气温11.8℃，年均日照时数2822h，平均降水量64mm，历年平均无霜期215d，试验地土壤类型为沙壤土。0～20cm 表层土壤全磷0.50g/kg、有效磷2.69mg/kg、全钾14.84g/kg、有效钾151.03mg/kg。

1.3 试验设计

试验分别于2019 年6 月25 日和2020 年6 月27 日由机械覆膜种植。采用1 膜4 行宽窄行，行距配置（20+50+20）cm，地膜为市场采购的聚乙烯膜（膜厚0.01mm 及膜宽125cm）。随机区组排列，重复3 次，小区面积16m2，穴距为10cm。试验地四周设置保护行，宽2.5m。前茬小麦，整地时施磷酸二铵300kg/hm2作基肥，每穴播3～5 粒，播深2～3cm，覆土厚度0.5～1.0cm。播后不同时期根据谷子抗除草剂类型喷施除草剂。谷子出苗后采用漫灌方式分别在拔节期、抽穗期和灌浆期浇水3 次，整个生育期随水追尿素450kg/hm2。10 月3 日进行相关指标测定并且收获。

1.4 测定项目与方法

记录播种期、出苗期、抽穗期和成熟期；在收获时随机取10 株进行田间调查，测定株高、穗长、穗粗、茎基粗、叶长、叶宽、株数、成穗数、节数、熟相、穗松紧和穗型；对小区进行测产，自然风干后，对穗重、穗粒重和单株重等进行考种[14]。

1.5 数据处理

分别用Microsoft Excel 2019 和SPSS 19.0 软件进行方差分析和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同抗除草剂谷子品种复播物候期

由表2 可知，2 年间，各品种均在播种后5～7d出苗，HG36 出苗最晚，相比CK 晚出苗2d，其余品种均在播种后5d 全部出苗。各品种出苗-抽穗天数在45～59d，其中JG14 所需抽穗时间最短，仅需45d，其次为JM、CGK1、YG31、JG41、YG32，出苗-抽穗天数依次为50、51、53、53、54d。2年间抽穗-成熟天数均在32～46d，CGK1 抽穗-成熟所需天数最短，仅需32d，其次为JM、YG32、SFZG1、YG31、JG41，抽穗-成熟天数依次为33、35、35、37、37d。各品种生育期天数在78～110d，CGK1 生育期最短，仅83d，较CK 早成熟7d；JG41、JM、YG31、YG32、JG14 生育期均≤CK，依次为89、84、90、89、83d。

表2 不同复播谷子品种生育期Table 2 Growth periods of different resowing foxtail millet varieties月-日month-day

2.2 不同抗除草剂谷子品种的植株性状

由表3 可知，正常成熟品种中JG14 长势最优，2 年平均株高119.53cm，其次为JG41、JG39、JM 和CGK1，2 年平均株高分别为115.49、108.12、106.99 和104.22cm，各品种间无显著性差异。JG42 茎基最粗，2 年平均茎基粗11.41mm，其次为HG36、ZG2、HG11 和JG39，茎基粗依次为10.64、10.12、9.83 和9.80mm，这4 个品种茎基粗无显著差异。2 年间，各品种间茎节数均无显著性差异。叶片发育大小对作物生长、抗逆性以及产量形成影响很大，是进行生理生化、遗传发育、作物栽培等方面研究必须考虑的内容，也是作物生长发育、产量形成和品种特性的重要指标。SFZG1 2 年间叶长和叶宽最大，分别为36.61 和2.82cm，其次分别为YG18、YG31 和YG32，叶长依次为33.51、32.62 和33.66cm，叶宽依次为2.73、2.80 和2.57cm。

表3 不同抗除草剂谷子品种复播植株性状Table 3 Plant traits of different herbicide resistant foxtail millet varieties after resowing

2.3 不同抗除草剂谷子品种的穗部性状

对不同品种的穗部性状分析（表4）发现，YG31 2 年平均穗长最长，达20.28cm，其次为SFZG1、HG11、YG18 和ZG2，穗长依次为19.88、19.74、19.31 和18.93cm；YG32 2 年平均穗粗最大，达26.23mm，其次为JG41、JM、ZG2 和YG31，穗粗依次为24.70、24.59、23.01 和22.02mm。YG32的2 年平均穗粒重最高，达18.79g，其次为ZG2、JM、ZG14 和JG41，依次为15.47、15.34、13.79和13.56g。出谷率的高低与谷子产量密切相关，是鉴定谷子品种的重要指标之一，培育出谷率高的品种有利于提高谷子产量。由表4 可知，‘冀谷’系列（JG39、JG41、JG42、JM）和‘豫谷’系列（YG18、YG31、YG32）出谷率均较高。‘冀谷’系列、‘豫谷’系列、CGK1、HG11、HG36、SFZG1、JG14 和ZG2 穗型类似，均为典型纺锤形。JG39 与CGK1 穗码偏紧，其余品种均穗码适中。

表4 不同抗除草剂谷子品种复播穗部性状Table 4 Panicle characters of different herbicide-resistant foxtail millet varieties

2.4 不同抗除草剂谷子品种株数和成穗数差异

由图1 可知，各品种2 年间株数和成穗数变化趋势基本一致，成穗数各品种间差异明显，成穗数在51.79 万～83.00 万株/hm2。CGK1 成穗数为83.00万株/hm2，位居首位；YG32、HG11、JG14 和ZG2均有较高成穗数，依次为75.70 万、67.25 万、62.75万和62.25 万株/hm2。JM 成穗数最低，仅为51.79万株/hm2。

图1 不同抗除草剂谷子品种复播株数和成穗数差异Fig.1 Differences in number of plants and panicles of foxtail millet varieties with different herbicide resistance

2.5 不同抗除草剂谷子品种单株干物质量差异

生物量通常是指单位面积内作物累积有机物质的总量，是农业监测中应用最为广泛的指标之一[15]。谷草是谷子生产的主要副产物，约占其生物量的一半，是一种优质饲草，及时准确地进行生物量估算，能够有效促进农业资源的科学管理和合理利用。

如图2a～b 所示，JG42 单株干物质量2 年平均最高，为36.08g，其次为JG39、YG18、JG41，依次为35.15、34.08、33.32g。JG14 最低，仅为24.04g。

图2 不同抗除草剂谷子品种复播单株生物量情况Fig.2 Biomass per plant of foxtail millet varieties with different herbicide resistance after resowing

2.6 不同抗除草剂谷子品种复播产量差异

不同品种2 年间产量变化趋势基本一致（图3），2019 年产量在5025.65～7147.02kg/hm2，JG42未正常成熟，YG32 产量最高，为7147.02kg/hm2；2020 年产量在2313.46～5781.62kg/hm2，JG42 亦未正常成熟，YG32 产量最高，为5781.62kg/hm2。2020年各品种产量均低于2019 年，这与2020 年浇水施肥未及时跟上有关。其中，YG32 连续2 年单产最高，平均为6250.22kg/hm2，相比CK 显著增产21.74%，位居首位。CGK1 连续2 年产量位居第2，平均为6053.57kg/hm2，相比CK 显著增产17.90%；JM、JG41、YG31 和HG11 产量表现均高于CK，但相比CK 无显著差异。综合2 年结果，产量稳定且超过CK 的品种有YG32、CGK1、JM、JG41、YG31 和HG11。

图3 不同抗除草剂谷子品种复播产量Fig.3 Yield of foxtail millet varieties with different herbicide resistance after resowing

2.7 不同抗除草剂谷子主要农艺性状的相关性分析

表5 为供试材料农艺性状的相关系数。可以看出，穗粗、穗重、穗粒重、株数、成穗数、生育期与产量呈正相关，穗长、株高与产量呈负相关，但相关性不显著。说明在一定范围内，随着单位面积穗数和单穗重的增加，谷子产量呈增加趋势，而随着株高和穗长增加，产量有降低趋势。产量主要是由单位面积株数和单株产量构成，当增加单位面积谷子株数和单株穗重就能增加产量，单位面积株数增加主要取决于播种量，所以合理规划种植密度可以提高谷子产量。

表5 不同复播抗除草剂谷子品种指标相关系数Table 5 Correlation coefficients of herbicide resistant foxtail millet varieties with different resowing

3 讨论

不同谷子品种在生育期特性及农艺性状上存在很大的差异，通过分析不同谷子品种的生育期特性和农艺性状差异，结合适宜的栽培管理措施，能够最大限度发挥谷子品种的增产潜力[16]，此外，优异性状的选择，也是获得优良谷子品种的关键。新疆喀什地区为“制种小麦+复播谷子”一年两熟制，复播谷子生育期一般不能超过90d，这样才能保证复播谷子正常成熟且不影响冬麦播种。庞毓东[17]的研究阐明，在品种选育过程中，应结合实际情况选用生育期适宜的品种。本研究中供试的13 个谷子品种中的6 个品种生育期均≤88d，在播种冬麦前均能正常成熟。朱明哲等[18]认为，产量是体现一个品种生产潜力的主要因子，穗型、穗数、叶片紧凑程度与平展等特殊性状只能作为判断其生产潜力的一部分。本研究供试的13 个谷子品种中的2个相比CK 显著增产，4 个产量明显高于CK，但无显著性差异。作物农艺性状与产量间的内在联系较为复杂，品种和栽培措施等因子都可导致结果存在差别[19]。本研究调查发现，JG41、JM、YG31、YG32、CGK1、SFZG1、JG14 和ZG2 株高适宜，无倒伏（茎秆粗壮），穗粒重大，穗型及松紧程度较好。前人利用方差分析[20]、聚类分析[21]、主成分分析[22]、灰度分析[23]以及通径分析[24]等对谷子产量与农艺性状方面做了大量分析研究。王丹丹等[25]试验表明，穗长、节数（叶片数）、穗粗、穗重、千粒重与产量呈极显著正相关，株高与产量呈显著正相关。本试验相关分析结果表明，产量与成穗数、穗重及穗粒重呈显著正相关，与株高呈负相关，相关性分别为穗粒重＞穗重＞穗长＞穗粗＞株高＞生育期。这与杨慧卿等[26]谷子田高产栽培应主要针对穗重、穗粒重、出谷率、株高采取措施，主攻穗重，兼顾穗粒重、出谷率及其他农艺性状间的关系，适当调控株高的生长，以获得较高产量的结论基本一致。贾小平等[20]研究表明，穗重与穗粗呈极显著正相关，即当穗粗增加时，穗粒数增加，单穗重增加，这与本试验结果基本一致。本研究表明，成穗数与穗长呈显著负相关，这与屈洋等[27]的当种植密植过大时，群体数量过大，穗数增多，个体之间争光、争水、争肥等情况加剧，导致穗部发育受到影响的说法相一致。

4 结论

在抗除草剂谷子引种和选育中首先考虑的因素为生育期、单穗重和穗粒重，其次为株高、穗长和穗粗等性状。应选择生育期短、单穗重和穗粒重较大、株高和穗长适中的品种，并注意各性状之间关联性，强调主要因素的同时也要兼顾次要因素；有6 个供试复播谷子品种在喀什地区冬麦播前能正常成熟，但不同谷子品种在生物学特性、农艺性状和产量上均表现出较大差异性，综合比较各品种谷子的各项指标得出，豫谷32、赤谷K1、冀杂金苗、豫谷31和冀谷41等5个抗除草剂品种不仅产量高，而且抗倒伏性强、穗型好、生育期短，适宜在喀什地区复播种植。