張克厚,陳 鶯,張平珍,魏孔梅,楊繼忠

(白銀市農(nóng)業(yè)科學研究所，甘肅 白銀 730900)

我國生產(chǎn)中種植的燕麥以大粒裸燕麥(AvenanudaL.)為主，俗稱“莜麥”、“玉麥”等，主要分布在內(nèi)蒙古、河北、山西、甘肅等省區(qū)，年種植面積約100萬hm2。燕麥具有營養(yǎng)價值高、糧草兼用的突出特點。作為特色雜糧作物，燕麥生產(chǎn)對促進當?shù)厣鷳B(tài)建設(shè)和畜牧業(yè)的發(fā)展具有重大意義[1]。

甘肅處于我國西北干旱、半干旱區(qū)，位于黃土高原、內(nèi)蒙古高原和青藏高原的交匯處，其地理位置和山地、高原等復(fù)雜地形條件決定了其具有復(fù)雜多樣的自然生態(tài)類型，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件也呈現(xiàn)出雨養(yǎng)干旱半干旱區(qū)和引黃河水灌溉的灌區(qū)兩種生態(tài)類型。在雨養(yǎng)干旱半干旱地區(qū)，以丘陵、山地為主的高原立體氣候為燕麥生產(chǎn)創(chuàng)造了得天獨厚的自然條件，海拔高、氣溫低、溫差大、日照長，適宜耐寒、抗旱、耐瘠的燕麥生長，是燕麥的主要種植區(qū)域。但是由于受自然條件特別是干旱的制約，該區(qū)燕麥生產(chǎn)一直處于廣種薄收、粗放管理的狀態(tài)，難以形成規(guī)?；?、標準化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，種植效益不高，影響了燕麥生產(chǎn)的發(fā)展[2]。灌溉條件下燕麥具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的顯著優(yōu)勢，但同時會面臨倒伏、影響燕麥產(chǎn)量潛力等突出問題。我國已有燕麥高水肥條件下的栽培技術(shù)研究，并提出了相應(yīng)的理論和方法[1]，但多數(shù)研究以旱地燕麥為對象[3]，針對灌溉條件下燕麥品種的相關(guān)性研究尚且不多。本研究擬通過對灌溉條件下燕麥品種主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量相關(guān)性分析，以期揭示在灌溉條件下燕麥各性狀間相互關(guān)系及其對產(chǎn)量的影響，建立燕麥高產(chǎn)的生產(chǎn)模式，為該生態(tài)類型區(qū)燕麥品種選育和高產(chǎn)栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗2017—2018年度在甘肅省白銀市農(nóng)業(yè)科學研究所試驗場(靖遠縣)進行。試驗場位于甘肅中部、黃河上游，地處黃土高原與騰格里沙漠過渡地帶，屬溫帶干旱、半干旱大陸性氣候。位于東經(jīng)104°，北緯36°，海拔1 570 m，年平均氣溫8.5 ℃，無霜期170 d，≥10 ℃的有效活動積溫3 100℃，年平均降雨量224 mm，蒸發(fā)量1 600 mm。土壤為沙壤土，土壤有機質(zhì)18.8 g·kg-1，堿解氮65 mg·kg-1，速效磷44.21 mg·kg-1，速效鉀78 mg·kg-1。屬于引黃灌區(qū)，自然生態(tài)條件及土壤、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件在甘肅省中部引黃灌區(qū)有較好的代表性。

1.2 試驗材料

試驗材料是從美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究中心(ARS)愛達荷(Idaho)國家小粒作物種質(zhì)資源研究中心引進，并經(jīng)白銀市農(nóng)業(yè)科學研究所多年試驗從中篩選出的12個矮稈、早熟、綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)良的品種，分別是：MF9521-281、MF9521-214 、MF9621-280、 MF9521-79、MF9714-36、MF9424-64、 MF8891-2021、MF9224-310、MF9715-28、MF9018-117、MF9424-13、MF9224-359。

1.3 試驗方法

試驗田土壤肥力中等，前茬為小麥?；蕿榱姿岫@(含N18%、P2O546%)和復(fù)合肥(含N15%、P2O515%、K2O 15%)，施用量均為300 kg·hm-2。苗期結(jié)合澆水追施尿素(含N46%)150 kg·hm-2。試驗于2017—2018年度進行，上年11月澆冬水1次、生育期澆水2次(每次澆水量約2 250 m3·hm-2)，田間防蟲不防病，常規(guī)管理同當?shù)卮筇镆话闼健ｋS機區(qū)組設(shè)計，3 次重復(fù)，小區(qū)面積16 m2(1.6 m×10 m)，行距0.2 m，播種量525×104粒·hm-2，人工開溝撒籽。

1.4 項目測定

燕麥生育期內(nèi)，在每個試驗處理小區(qū)中按對角線法選擇生長均勻的5個點，每點選擇1 取樣，調(diào)查基本苗、成穗數(shù)。每品種選取20株進行室內(nèi)考種，調(diào)查穗粒數(shù)、主穗長、千粒重。田間觀測統(tǒng)計株高、旗葉長、生育期。小區(qū)全部收獲脫粒，實測籽粒產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

對各品種產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀進行顯著性方差分析和變異系數(shù)分析。變異系數(shù)的計算公式為：變異系數(shù)CV=(標準偏差SD/平均值Mean)×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 燕麥品種產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀差異性分析

通過對各性狀方差分析表明(見表1)，12個燕麥品種的產(chǎn)量、基本苗、成穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、主穗長、旗葉長等農(nóng)藝性狀差異顯著,而生育期、株高差異不顯著。從變異系數(shù)分析可以看出(見表1)，各主要農(nóng)藝性狀變異程度不同，變異系數(shù)從大到小順序為：產(chǎn)量>旗葉長>成穗數(shù)>千粒重>穗粒數(shù)>主穗長>株高>基本苗>生育期，產(chǎn)量、旗葉長、成穗數(shù)、千粒重的變異系數(shù)較大，可選擇性較強，而主穗長、株高、基本苗、生育期的變異系數(shù)較小，是相對穩(wěn)定的性狀。其中產(chǎn)量變幅為3 706.20～5 106.30 kg·hm-2，平均值為4 438.04 kg·hm-2，變異系數(shù)CV=10.07%，產(chǎn)量最高的品種是MF9521-281，最低的為MF9224-359；旗葉長變幅為16.50～22.00 cm，平均值為19.55 cm，變異系數(shù)CV=9.74%，旗葉最長的品種是MF9224-359，旗葉最短的品種是MF9521-281和MF9521-214；成穗數(shù)變幅為404.55～552.75×104·hm-2，平均值為465.85×104·hm-2，變異系數(shù)CV=9.58%，成穗數(shù)最高的品種是MF9521-281，最低的品種是MF9224-359。綜合分析各品種產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀，燕麥品種MF9521-281產(chǎn)量位居第一，其成穗數(shù)552.75×104·hm-2、穗粒數(shù)46.75、千粒重22.81 g、株高118.8 cm、主穗長18.9 cm、旗葉長16.5 cm、生育期85 d，綜合性狀優(yōu)良，是灌溉條件下理想的高產(chǎn)燕麥品種。

2.2 燕麥品種產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

由表2可知，燕麥產(chǎn)量與成穗數(shù)(r=0.9557)、基本苗(r=0.6761)、千粒重(r=0.5186)、株高(r=0.2634)、生育期(r=0.0964)呈正相關(guān)，與穗粒數(shù)(r=-0.4452)、主穗長(r=-0.5977)、旗葉長(r=-0.9376)呈負相關(guān)。

成穗數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)性(r=0.9557)達極顯著水平，說明成穗數(shù)對燕麥籽粒產(chǎn)量有顯著影響, 對燕麥產(chǎn)量潛力的提高具有重要作用，是選育燕麥高產(chǎn)品種首先要重視的性狀；同時成穗數(shù)與基本苗(r=0.6489)、千粒重(r=0.3531)、株高(r=0.3097)呈正相關(guān)，說明基本苗是成穗數(shù)的基本保證，實現(xiàn)成穗數(shù)與千粒重的同步提高是可行的，但需要注意防止在提高成穗數(shù)的同時株高增加而引起倒伏的可能性。成穗數(shù)與旗葉長(r=-0.9548)呈極顯著負相關(guān)，與主穗長(r=-0.586)、穗粒數(shù)(r=-0.5219)、生育期(r=-0.0201)呈不顯著負相關(guān)，因此在選擇較高成穗數(shù)時應(yīng)重視與這幾個性狀的協(xié)調(diào)，特別是要選擇較小的旗葉長、主穗長和較少的穗粒數(shù)。

旗葉長與產(chǎn)量(r=-0.9376)達極顯著負相關(guān)，對成穗數(shù)(r=-0.9548)的影響也達極顯著負相關(guān)，說明旗葉長通過成穗數(shù)對產(chǎn)量產(chǎn)生顯著抑制作用，因此，選育高產(chǎn)燕麥品種時應(yīng)嚴格控制旗葉的長度。

表1 燕麥品種產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀差異性分析

表2 燕麥品種產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀間的相關(guān)系數(shù)

2.3 燕麥品種主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的通徑分析

通過對相關(guān)系數(shù)的分解, 可以看出各性狀對產(chǎn)量的貢獻大小。通徑分析結(jié)果表明 (見表3)，各性狀對產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)從大到小順序為：成穗數(shù)>千粒重>穗粒數(shù)>生育期>旗葉長>基本苗>株高>主穗長。成穗數(shù)、千粒重和穗粒數(shù)對籽粒產(chǎn)量的影響較大，但株高、主穗長對產(chǎn)量直接貢獻小，為負值。

在所分析的農(nóng)藝性狀中,成穗數(shù)對產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)居第 1位 (P=1.0196)。成穗數(shù)通過千粒重(P=0.0852)、基本苗(P=0.0581)、主穗長(P=0.0331)對產(chǎn)量的正向間接效應(yīng)較大，通過生育期 (P=-0.0029)、株高 (P=-0.0046)、穗粒數(shù)(P=-0.104)、旗葉長 (P=-0.1288)對產(chǎn)量有不同程度的負向間接效應(yīng)。最終表現(xiàn)為成穗數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)最大(r=0.9557)。因此，成穗數(shù)高的品種容易獲得高產(chǎn)，所以在選育燕麥高產(chǎn)品種時應(yīng)將成穗數(shù)的選擇放在優(yōu)先地位。

千粒重對產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為(P=0.2413)，僅次于成穗數(shù)，與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)也較高(r=0.5186)。千粒重通過成穗數(shù)(P=0.3600)、 基本苗(P=0.0358)、主穗長(P=0.0262)、生育期(P=0.0192)和株高(P=0.0006)對產(chǎn)量有不同程度的正向間接效應(yīng)；通過旗葉長 (P=-0.0585)、穗粒數(shù) (P=-0.1061)對產(chǎn)量有不同程度的負向間接效應(yīng)。所以在性狀選擇時，較高的千粒重也是高產(chǎn)的必要條件，應(yīng)作為重點選擇的性狀之一。

穗粒數(shù)對產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為(P=0.1992)。穗粒數(shù)通過千粒重(P=-0.1285)、主穗長(P=-0.0300)、基本苗(P=-0.0329)、成穗數(shù)(P=-0.5322)的負向間效應(yīng)比通過旗葉長(P= 0.0638)、株高 (P=0.0050)、生育期 (P=0.0003)的正向間接效應(yīng)大，與產(chǎn)量呈負相關(guān)(r=-0.4552)。因此，在選擇品種時對穗粒數(shù)這一性狀應(yīng)有一定限制。

生育期、旗葉長、基本苗對產(chǎn)量的直接作用比較小，直接通徑系數(shù)分別為P=0.1444、P=0.1349和P=0.0895。結(jié)合間接效應(yīng)分析得出：通過延長生育期來增加燕麥的籽粒產(chǎn)量時必須協(xié)調(diào)好與其他性狀的關(guān)系，選育高產(chǎn)的燕麥品種應(yīng)嚴格控制旗葉的長度，保證基本苗基數(shù)也是選育高產(chǎn)品種應(yīng)該注重的一個重要因素。株高、主穗長對產(chǎn)量的直接作用均為負值，直接通徑系數(shù)分別為P=-0.0149和P=-0.0565。結(jié)合間接效應(yīng)分析得出：對株高的選擇范圍可以適當放寬，以考慮其抗倒伏性為重，主穗長的選擇要在優(yōu)先成穗數(shù)的前提下進行，主穗不宜太長。

表3 燕麥品種主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的通徑系數(shù)

3 討 論

近年來，隨著人們對營養(yǎng)保健食品的日益重視，燕麥的商品價值不斷提高。如何實現(xiàn)燕麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)成為人們關(guān)注的重點。開展灌溉條件下燕麥品種選育是實現(xiàn)“旱作進水地、低產(chǎn)變高產(chǎn)”的重要創(chuàng)新途徑[6]?？蒲屑吧a(chǎn)實踐證明，灌溉條件下燕麥研究的重點在于解決高水肥條件下的嚴重倒伏問題，技術(shù)關(guān)鍵是選擇出矮稈抗倒伏、適應(yīng)高水肥生態(tài)型的高產(chǎn)品種，難點在于做好燕麥各性狀的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，以達到高產(chǎn)的目標[7]。

開展燕麥產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀相關(guān)性研究是確立各生態(tài)類型育種目標的重要依據(jù)。燕麥在旱地的育種目標與灌溉條件下有顯著不同，楊才等研究結(jié)果表明[8-9]，旱地低水肥型燕麥品種的育種目標是：植株高大、主穗長、穗粒數(shù)多、生育期長、葉片數(shù)多且長，而灌溉條件下高水肥型燕麥品種的育種目標是：矮稈抗倒、株型緊湊、生育期短、葉片數(shù)少且小、群體結(jié)構(gòu)好、成穗率高，要想獲得高產(chǎn)，產(chǎn)量構(gòu)成各要素配置必須協(xié)調(diào)一致。

本研究結(jié)果表明，在灌溉條件下選育燕麥高產(chǎn)品種時應(yīng)將成穗數(shù)的選擇放在優(yōu)先地位，即成穗數(shù)高、群體結(jié)構(gòu)好；同時，適宜的株高、基本苗、千粒重、生育期是實現(xiàn)高產(chǎn)的重要保證；而主穗長、穗粒數(shù)和旗葉長與產(chǎn)量呈現(xiàn)負相關(guān)，應(yīng)選擇較小的穗長、較少的穗粒數(shù)、短小上舉的旗葉。實踐證明，選育適宜灌區(qū)高水肥條件下種植的燕麥品種是可行的[10]。

本研究從國外引進的大量燕麥品種資源中篩選出了矮稈、抗倒、綜合性狀優(yōu)良的品種資源材料，在灌溉條件下進行試驗種植，12個參試品種均未出現(xiàn)倒伏現(xiàn)象，株高在105～118 cm之間，產(chǎn)量在3 706.2～5 106.3 kg·hm-2。其中燕麥品種MF9521-281籽粒產(chǎn)量達5 106.3 kg·hm-2，位居第1；另據(jù)測試，MF9521-281在開花期鮮產(chǎn)量可達51 000 kg·hm-2，矮稈抗倒，糧草雙豐。經(jīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部谷物及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心(哈爾濱)檢測，MF9521-281籽粒蛋白質(zhì)含量16.47%，脂肪含量5.7%；經(jīng)北京市營養(yǎng)源研究所檢測，不飽和脂肪酸含量78.47%，其中亞油酸含量1.43%，品質(zhì)優(yōu)良。在該試驗條件下，MF9521-281的成穗數(shù)552.75×104·hm-2、穗粒數(shù)46.75粒、千粒重22.81 g、株高118.8 cm、主穗長18.9 cm、旗葉長16.5 cm、生育期85 d。這些數(shù)據(jù)可作為目前灌溉條件下燕麥品種選育的參考指標。