相吉山，張恒儒，于佳東，索良喜，郭普丞，李 巖，韓 奕，杜鶴恬，馬靜澤，陳佳寧

(1.赤峰學(xué)院 農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 區(qū)域生態(tài)保護(hù)與農(nóng)牧業(yè)發(fā)展實驗室，內(nèi)蒙古 赤峰 024000；2.敖漢旗農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心，內(nèi)蒙古 赤峰 024300)

谷子[Setariaitalica(L.) P. Beauv.]是起源于我國的古老農(nóng)作物，在我國北方的馴化栽培歷史超過10 000 a[1]，是北方的主栽作物之一。谷子具有較強(qiáng)的抗旱耐瘠性，是旱作農(nóng)業(yè)的理想作物[2]，在我國干旱農(nóng)業(yè)區(qū)廣泛種植[3]。2015年，我國谷子播種面積約為83.9萬hm2[4]，已形成了種植規(guī)模較大、年總產(chǎn)量穩(wěn)定、產(chǎn)業(yè)鏈不斷延長的核心產(chǎn)業(yè)區(qū)。我國谷子種植區(qū)域主要分布在東北、西北和華北地區(qū)[5]。位于我國東北地區(qū)西端的內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市是典型的半干旱區(qū)[6]，年降水量在350～500 mm，適合發(fā)展旱作農(nóng)業(yè)[7]。世界谷子發(fā)源地[8]、世界旱作農(nóng)業(yè)系統(tǒng)重要文化遺產(chǎn)地[9]、世界小米之鄉(xiāng)[10]、全國最大優(yōu)質(zhì)谷子生產(chǎn)基地[11]都在赤峰市境內(nèi)。目前，赤峰市的谷子地方品種主要有毛毛谷、大金苗、黃金谷、紅谷子等，選育并審定或登記的品種主要有昭谷系列、赤谷系列、峰谷系列等，品種數(shù)量較少、資源相對匱乏。

引種是豐富作物遺傳多樣性、創(chuàng)制優(yōu)良新種質(zhì)、促進(jìn)品種更新?lián)Q代、保障產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要途徑。從山西省引進(jìn)的紅谷子是赤峰市引種最成功的案例，已成為當(dāng)?shù)刂髟云贩N之一。谷子屬于光溫敏感作物，地理來源差異大的品種在異地不能抽穗、不能正常成熟或產(chǎn)量顯著下降是資源研究中常見的現(xiàn)象，特別是南方來源的品種在北方條件下不能抽穗或成熟[12]。徐峰等[3]從全國各地引進(jìn)200份谷子種質(zhì)資源，在赤峰市敖漢旗進(jìn)行試種，發(fā)現(xiàn)有85個(42.5%)品種(系)不能正常成熟。刁現(xiàn)民等[13]按照具體生態(tài)區(qū)，將全國谷子主產(chǎn)區(qū)劃分為華北夏谷區(qū)、西北春谷早熟區(qū)、西北春谷中晚熟區(qū)、東北春谷區(qū)。華北夏谷區(qū)以河北省、河南省、山東省、北京市、天津市以及遼寧省南部地區(qū)為主，是谷子育種進(jìn)展最快的地區(qū)[14]。西北春谷早熟區(qū)主要分布在內(nèi)蒙古自治區(qū)、山西省北部、河北省張家口市、陜北、甘肅省、寧夏回族自治區(qū)等，種植面積占到全國谷子總面積的1/3，是重要的谷子生產(chǎn)區(qū)[15]。西北春谷中晚熟區(qū)主要分布在遼寧省、山西省、陜西省、甘肅省等，著名的貢米“沁州黃”產(chǎn)于本區(qū)的沁縣[16]。東北春谷區(qū)主要分布在黑龍江省、吉林省、遼寧省和內(nèi)蒙古自治區(qū)東部等地區(qū)[17]，已經(jīng)形成了一個年種植面積53.3萬～66.6萬hm2的谷子主產(chǎn)區(qū)[18]。

張婷等[14]研究發(fā)現(xiàn)，華北夏谷區(qū)谷子品種產(chǎn)量有所提高，品種類型較豐富多樣，育種水平取得一定的進(jìn)步。張艾英等[15]研究發(fā)現(xiàn)，西北春谷早熟區(qū)谷子品種產(chǎn)量有增加的趨勢，影響產(chǎn)量的主要因素為單穗質(zhì)量和穗粒質(zhì)量，其次為株高、生育期。張艾英等[16]研究發(fā)現(xiàn)，西北春谷中晚熟區(qū)谷子品種產(chǎn)量、株高、單穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量、出谷率表現(xiàn)出逐年增加的趨勢，生育期表現(xiàn)出縮短的趨勢。李志江等[17]研究發(fā)現(xiàn)，東北春谷區(qū)谷子品種的產(chǎn)量表現(xiàn)出逐年增加的趨勢，單穗質(zhì)量和穗粒質(zhì)量對產(chǎn)量影響較大，同時農(nóng)藝性狀受品種特性、氣候、栽培條件等多種因素影響。內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市屬于西北春谷早熟區(qū)[15]，徐峰等[3]對東北地區(qū)的115 個谷子品種(系)在赤峰市敖漢旗進(jìn)行田間種植鑒定，發(fā)現(xiàn)有31 個品種(系)的產(chǎn)量高于對照(赤谷4號)，但目前尚未見來自上述四大谷子主產(chǎn)區(qū)谷子品種(系)在赤峰市的農(nóng)藝性狀分析報道。為此，從位于上述四大谷子主產(chǎn)區(qū)的內(nèi)蒙古自治區(qū)、河北省、山西省、遼寧省、吉林省、黑龍江省、山東省、河南省、甘肅省9個省(自治區(qū))引進(jìn)谷子品種(系)495個，在赤峰市進(jìn)行試種及產(chǎn)量鑒定，篩選出能夠正常成熟且比當(dāng)?shù)貙φ掌贩N增產(chǎn)的品種(系)，并對表型性狀進(jìn)行綜合分析，以期為豐富谷子遺傳多樣性、促進(jìn)谷子育種及品種更新?lián)Q代、保障產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等提供優(yōu)良種質(zhì)資源。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試谷子品種(系)495個(內(nèi)蒙古自治區(qū)124個、河北省112個、山西省62個、遼寧省46個、吉林省42個、黑龍江省37個、山東省34個、河南省27個、甘肅省11個)，其中，305個品種(系)的種子由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所提供，190個品種(系)的種子從我國東北地區(qū)收集。

1.2 材料種植

以赤峰市當(dāng)?shù)刂髟云贩N赤谷4號為對照。2018年5月—2019年10月，在赤峰學(xué)院農(nóng)業(yè)科技試驗示范基地種植參試品種(系)。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，每材料重復(fù)3次，每重復(fù)3行，行長4.0 m，行距0.5 m，株距0.05 m。試驗地土壤為栗鈣土，土壤肥力中等，灌溉條件為溝灌，分別在播種前、抽穗后各澆水一次，其他田間管理同當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

1.3 測定項目及方法

按照《谷子種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[19]進(jìn)行谷子農(nóng)藝性狀考察。播種后，記載出苗期、成熟期，并計算生育期。成熟后，每重復(fù)中間行隨機(jī)連續(xù)選10株，調(diào)查分蘗數(shù)、主莖長度、穗下節(jié)長度、主莖直徑、主莖節(jié)數(shù)、旗葉長度、旗葉寬度；收獲樣株，室內(nèi)調(diào)查主穗長、主穗直徑、主穗質(zhì)量、主穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量，并計算主穗粒數(shù)和出谷率。主穗粒數(shù)=主穗粒質(zhì)量/千粒質(zhì)量×1 000，出谷率=主穗粒質(zhì)量/主穗質(zhì)量×100%。收獲谷子，測定小區(qū)產(chǎn)量，并折算產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2010軟件進(jìn)行初步統(tǒng)計。用SAS 8.0 軟件進(jìn)行方差分析和t檢驗。用SPSS 13.0 軟件進(jìn)行主成分分析，并計算每個品種(系)的綜合得分F值，F(xiàn)=∑(|主成分因子得分|×主成分權(quán)重系數(shù))。同時，用SPSS 13.0軟件進(jìn)行相關(guān)性分析和回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 谷子品種(系)農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

495個谷子品種(系)中，有431個能夠正常成熟，這些品種(系)的穗下節(jié)長度、主莖直徑均大于對照；分蘗數(shù)、主莖長度、主莖節(jié)數(shù)、旗葉長度、旗葉寬度、主穗直徑、主穗長度、主穗質(zhì)量、主穗粒質(zhì)量、出谷率、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量均低于對照；其他性狀與對照相近(表1)。各性狀的變異系數(shù)表現(xiàn)為產(chǎn)量>分蘗數(shù)>主穗粒質(zhì)量>主穗質(zhì)量>主穗粒數(shù)>千粒質(zhì)量>穗下節(jié)長度>主穗直徑>主穗長度>旗葉長度>出谷率>旗葉寬度>主莖長度>主莖節(jié)數(shù)>主莖直徑>生育期，說明產(chǎn)量相關(guān)性狀的變異系數(shù)較大，遺傳較豐富；生育期和其他農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)較低，遺傳不豐富。

表1 正常成熟谷子品種(系)農(nóng)藝性狀

與對照相比，250個谷子品種(系)(58.00%)的生育期≤118.00 d，149 個品種(系)(34.57%)的分蘗數(shù)≥2.33 個，362 個品種(系)(83.99%)的主莖長度≤140.67 cm，90 個品種(系)(20.88%)的穗下節(jié)長度≤22.50 cm，139 個品種(系)(32.25%)的主穗長度≥19.60 cm，124 個品種(系)(28.77%)的主穗直徑≥24.70 cm，145 個品種(系)(33.64%)的主穗質(zhì)量≥15.73 g，191 個品種(系)(44.32%)的主穗粒數(shù)≥4 420 粒，135 個品種(系)(31.32%)的主穗粒質(zhì)量≥11.95 g，150 個品種(系)(34.80%)的出谷率≥75.94 %，152 個品種(系)(35.27%)的千粒質(zhì)量≥2.70 g，67 個品種(系)(15.55%)產(chǎn)量≥3 137.03 kg/hm2。

2.2 不同產(chǎn)區(qū)谷子品種(系)農(nóng)藝性狀分析

64個未能正常成熟的品種(系)分別來自內(nèi)蒙古自治區(qū)(5個)、河北省(36個)、山西省(5個)、遼寧省(3個)、吉林省(2個)、山東省(5個)、河南省(8個)。對不同產(chǎn)區(qū)正常成熟谷子品種(系)的農(nóng)藝性狀進(jìn)行方差分析發(fā)現(xiàn)(表2)，內(nèi)蒙古自治區(qū)谷子品種(系)的主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量均較高；河北省谷子品種(系)的生育期最長，主穗粒數(shù)最多，主莖長度、穗下節(jié)長度、主穗直徑、千粒質(zhì)量均最低；山西省谷子品種(系)的生育期較長，出谷率、千粒質(zhì)量均較低；遼寧省谷子品種(系)的主莖長度、穗下節(jié)長度、主莖節(jié)數(shù)、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量總體均最高，分蘗數(shù)、主莖直徑、旗葉長度總體均最低；吉林省谷子品種(系)的千粒質(zhì)量較高；黑龍江省的出谷率、千粒質(zhì)量均最高，生育期、主莖長度、主穗長度總體均最低；山東省谷子品種(系)的生育期較長，穗下節(jié)長度、主莖節(jié)數(shù)、千粒質(zhì)量均較低；河南省谷子品種(系)的生育期、分蘗數(shù)、旗葉長度、主穗直徑總體均最高，主莖長度、穗下節(jié)長度、主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量、出谷率、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量均較低；甘肅省谷子品種(系)的穗下節(jié)長度、主莖直徑、主穗長度、主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量、出谷率、千粒質(zhì)量均較高，旗葉長度、主穗直徑均較低。

總體來看，不同產(chǎn)區(qū)谷子品種(系)具有各自明顯的特點，內(nèi)蒙古自治區(qū)谷子品種(系)的主穗粒數(shù)較多、主穗粒質(zhì)量和千粒質(zhì)量較高；河北省谷子品種(系)的生育期較長、主穗粒數(shù)較多、主莖較短、千粒質(zhì)量較小；山西省谷子品種的生育期較長、出谷率較低、千粒質(zhì)量較?。贿|寧省谷子品種(系)的主莖較長、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量較高；吉林省谷子品種(系)的千粒質(zhì)量較高；黑龍江省谷子品種的生育期、主莖和主穗較短，出谷率和千粒質(zhì)量較高；山東省谷子品種(系)的生育期較長、千粒質(zhì)量較小；河南省谷子品種(系)的生育期較長、分蘗數(shù)較多、主穗粒數(shù)較少、主穗粒質(zhì)量和產(chǎn)量較低；甘肅省谷子品種(系)的主莖粗壯、主穗較長、主穗粒數(shù)較多、主穗粒質(zhì)量和千粒質(zhì)量較高。

2.3 比對照增產(chǎn)谷子品種(系)農(nóng)藝性狀分析

2.3.1 比對照增產(chǎn)谷子品種(系)農(nóng)藝性狀與對照的對比分析 與正常成熟品種(系)相比，上述67個較對照增產(chǎn)的谷子品種(系)的生育期極顯著縮短，主莖長度、穗下節(jié)長度、主穗長度均極顯著增長，主穗直徑極顯著增大，主穗粒數(shù)極顯著增多，主穗質(zhì)量、主穗粒質(zhì)量、出谷率、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量均極顯著提高，說明這些品種(系)較其他正常成熟品種(系)早熟、生物量增大、穗粒數(shù)增多、千粒質(zhì)量增加，進(jìn)而使得產(chǎn)量顯著提高(表3)。

對這67個較對照增產(chǎn)的谷子品種(系)的產(chǎn)量進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，來自內(nèi)蒙古自治區(qū)的齊頭白、獨(dú)桿緊、八里香、黃粘谷、毛八斗子、齊頭青、大白谷、老虎尾、長脖雁、朱砂谷子、金包玉小白米、毛毛谷、紅谷子、峰谷12、金苗K1，來自河北省的冀谷168，來自山西省的大同34、大同40、大同41、晉汾107，來自遼寧省的燕谷18、噸谷1號選系、紅谷子，來自吉林省的吉200106、公谷63號、九谷25、九谷27，來自黑龍江省的龍谷39、九谷11，來自河南省的豫谷28等品種(系)的產(chǎn)量均顯著高于對照(P<0.05)。

2.3.2 不同產(chǎn)區(qū)比對照增產(chǎn)谷子品種(系)的增產(chǎn)原因分析 67個較對照增產(chǎn)的谷子品種(系)分別來自內(nèi)蒙古自治區(qū)(33個，占內(nèi)蒙古自治區(qū)正常成熟品種的27.73%，下同)、河北省(2個，占2.63%)、山西省(8個，占14.04%)、遼寧省(12個，占27.91%)、吉林省(5個，占12.50%)、黑龍江省(5個，占13.51%)、山東省(1個，占3.45%)、河南省(1個，占5.26%)。總體而言，內(nèi)蒙古自治區(qū)、山西省、遼寧省、吉林省、黑龍江省較對照增產(chǎn)品種(系)比例較高(均在10%以上)。

為了進(jìn)一步分析不同產(chǎn)區(qū)的較對照增產(chǎn)谷子品種(系)的增產(chǎn)原因，將來自上述8個省(自治區(qū))的谷子品種(系)的農(nóng)藝性狀與赤谷4號進(jìn)行對比分析發(fā)現(xiàn)(表4)，內(nèi)蒙古自治區(qū)谷子品種(系)的穗下節(jié)長度、主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量均極顯著高于對照，主莖直徑、主穗直徑、出谷率、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量均顯著高于對照；分蘗數(shù)、主莖節(jié)數(shù)均極顯著低于對照，主莖長度、旗葉長度、旗葉寬度均顯著低于對照。河北省谷子品種的生育期、穗下節(jié)長度、主莖直徑、主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量均極顯著高于對照，旗葉寬度、出谷率均顯著高于對照；分蘗數(shù)極顯著低于對照，主穗直徑顯著低于對照。山西省谷子品種的穗下節(jié)長度、主莖直徑、主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量、產(chǎn)量均極顯著高于對照；主莖節(jié)數(shù)均極顯著低于對照，分蘗數(shù)、旗葉長度、旗葉寬度均顯著低于對照。遼寧省谷子品種(系)的穗下節(jié)長度、出谷率、千粒質(zhì)量均極顯著高于對照，主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量均顯著高于對照；生育期、分蘗數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、旗葉長度均極顯著低于對照，主穗長度顯著低于對照。吉林省谷子品種(系)的穗下節(jié)長度、主莖直徑、主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量、產(chǎn)量均極顯著高于對照；主莖節(jié)數(shù)、旗葉長度均極顯著低于對照，分蘗數(shù)、主穗長度均顯著低于對照。黑龍江省的主莖直徑、主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量均極顯著高于對照，出谷率、產(chǎn)量均顯著高于對照；主莖長度、主莖節(jié)數(shù)、主穗長度均極顯著低于對照，生育期顯著低于對照。山東省谷子品種的主莖直徑、主穗粒數(shù)均極顯著高于對照，穗下節(jié)長度、旗葉寬度、主穗質(zhì)量、主穗粒質(zhì)量、出谷率均顯著高于對照；主莖長度、主莖節(jié)數(shù)均極顯著低于對照，主穗直徑顯著低于對照。河南省谷子品種(系)的生育期、主莖直徑、旗葉長度、主穗長度、主穗粒數(shù)均極顯著高于對照，主穗粒質(zhì)量、產(chǎn)量均顯著高于對照；分蘗數(shù)、主莖長度、主莖節(jié)數(shù)、主穗直徑、主穗質(zhì)量、出谷率、千粒質(zhì)量均極顯著低于對照?？傮w而言，與對照相比,內(nèi)蒙古自治區(qū)谷子品種(系)的主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量和千粒質(zhì)量均顯著增加，導(dǎo)致產(chǎn)量顯著提高；山西省和吉林省品種的主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量均極顯著增加，導(dǎo)致產(chǎn)量極顯著提高；黑龍江省和河南省品種的主穗粒數(shù)和主穗粒質(zhì)量顯著或極顯著增加，導(dǎo)致產(chǎn)量顯著提高。

2.3.3 比對照增產(chǎn)谷子品種(系)農(nóng)藝性狀的主成分分析 對67個品種(系)的16個農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析，根據(jù)累計貢獻(xiàn)率≥85.00%的標(biāo)準(zhǔn)[20]，入選的前8個主成分的累計貢獻(xiàn)率為85.85%(表5)。其中，第1主成分為穗粒數(shù)和穗質(zhì)量因子，貢獻(xiàn)率為25.04%，主穗粒數(shù)、主穗質(zhì)量、主穗粒質(zhì)量具有較高的正向特征值；第2主成分為粒質(zhì)量因子，貢獻(xiàn)率為16.55%，千粒質(zhì)量、主穗質(zhì)量、出谷率具有較高的正向特征值；第3主成分為出谷率因子，貢獻(xiàn)率為11.27%，出谷率具有最高的正向特征值，生育期、主莖長度、主莖節(jié)數(shù)、主穗長度具有較高的負(fù)向特征值；第4主成分為旗葉大小因子，貢獻(xiàn)率為8.85%，旗葉長度、旗葉寬度具有較高的正向特征值；第5主成分為主穗大小因子，貢獻(xiàn)率為7.85%，主穗長度、主穗直徑具有較高的正向特征值；第6主成分為生物量因子，貢獻(xiàn)率為6.23%，旗葉寬度具有最高的正向特征值，分蘗數(shù)、主莖長度具有較高的負(fù)向特征值；第7主成分為主莖節(jié)數(shù)因子，貢獻(xiàn)率為5.89%，主莖節(jié)數(shù)、旗葉寬度具有較高的正向特征值；第8主成分為產(chǎn)量因子，貢獻(xiàn)率為4.17%，產(chǎn)量、旗葉寬度具有較高的正向特征值。

根據(jù)8個主成分的權(quán)重系數(shù)(0.291 7、0.192 8、0.131 2、0.103 1、0.091 4、0.072 6、0.068 6、0.048 6)，對67個谷子品種(系)的16個農(nóng)藝性狀進(jìn)行歸一化處理，計算每個品種(系)的綜合得分F值，對各品種(系)進(jìn)行綜合評價，排名前15位的品種(系)依次為豫谷28(河南省)，18-9040、龍谷39、龍10-03024(黑龍江省)，金苗K1、長脖雁、峰紅谷(內(nèi)蒙古自治區(qū))，晉汾107(山西省)，鐵8373(遼寧省)，晉谷60號(山西省)，冀谷168(河北省)，竹葉青、赤谷16、朱砂谷子(內(nèi)蒙古自治區(qū))，18-58516(黑龍江省)。

2.4 不同產(chǎn)區(qū)正常成熟谷子品種(系)農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性及回歸分析

為了探討谷子農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量之間的關(guān)系，對不同產(chǎn)區(qū)正常成熟谷子品種(系)的農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)(表6)，正常成熟谷子品種(系)的主莖長度、穗下節(jié)長度、主莖節(jié)數(shù)、旗葉寬度、主穗長度、主穗直徑、主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量、出谷率、千粒質(zhì)量與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)；生育期、分蘗數(shù)、旗葉長度與產(chǎn)量均呈極顯著負(fù)相關(guān)。內(nèi)蒙古自治區(qū)谷子品種(系)的分蘗數(shù)、穗下節(jié)長度、主莖節(jié)數(shù)、主穗長度、主穗直徑、主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量、出谷率、千粒質(zhì)量與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)，旗葉寬度與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)；生育期、旗葉長度與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)。河北省谷子品種(系)的穗下節(jié)長度、主莖節(jié)數(shù)、主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量、出谷率、千粒質(zhì)量與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)；生育期與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)。山西省谷子品種(系)的分蘗數(shù)、穗下節(jié)長度、主穗長度、主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量、出谷率、千粒質(zhì)量與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)，主莖長度、主莖節(jié)數(shù)與產(chǎn)量均呈顯著正相關(guān)；生育期、旗葉長度與產(chǎn)量均呈極顯著負(fù)相關(guān)。遼寧省谷子品種(系)的穗下節(jié)長度、旗葉寬度、主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量、出谷率、千粒質(zhì)量與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)；生育期與產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)，旗葉長度、主穗直徑與產(chǎn)量均呈顯著負(fù)相關(guān)。吉林省谷子品種(系)的主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)，主莖長度、主莖節(jié)數(shù)與產(chǎn)量均呈顯著正相關(guān)；分蘗數(shù)與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)。黑龍江省谷子品種(系)的生育期、主穗直徑、主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量、出谷率與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)，主莖長度、主莖節(jié)數(shù)、旗葉長度、主穗長度與產(chǎn)量均呈顯著正相關(guān)。山東省谷子品種(系)的主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量、出谷率、千粒質(zhì)量與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)，主穗長度與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)；分蘗數(shù)與產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)。河南省谷子品種(系)的主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)，出谷率、千粒質(zhì)量與產(chǎn)量均呈顯著正相關(guān)。甘肅省的主穗粒質(zhì)量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。比對照增產(chǎn)品種(系)的主莖直徑、主穗質(zhì)量、主穗粒質(zhì)量與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)，主穗長度、主穗粒數(shù)與產(chǎn)量均呈顯著正相關(guān)?？傮w而言，主穗質(zhì)量、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量等穗部性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性均較高。

進(jìn)一步進(jìn)行逐步回歸分析發(fā)現(xiàn)(表7)，正常成熟谷子品種(系)的分蘗數(shù)、穗下節(jié)長度、主莖直徑、主莖節(jié)數(shù)、旗葉長度、主穗粒質(zhì)量、出谷率決定產(chǎn)量82.08%的變異；內(nèi)蒙古自治區(qū)谷子品種(系)的分蘗數(shù)、穗下節(jié)長度、主莖節(jié)數(shù)、旗葉長度、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量決定產(chǎn)量82.81%的變異；河北省的分蘗數(shù)、穗下節(jié)長度、主穗直徑、主穗粒質(zhì)量決定產(chǎn)量85.19%的變異；山西省谷子品種(系)的主穗粒質(zhì)量決定產(chǎn)量87.61%的變異；遼寧省谷子品種(系)的分蘗數(shù)、主莖長度、主穗粒質(zhì)量決定產(chǎn)量85.38%的變異；吉林省谷子品種(系)的主穗質(zhì)量決定產(chǎn)量82.99%的變異；黑龍江省谷子品種(系)的主莖節(jié)數(shù)、主穗質(zhì)量決定產(chǎn)量74.82%的變異；山東省谷子品種(系)的主穗粒質(zhì)量決定產(chǎn)量83.54%的變異；河南省谷子品種(系)的分蘗數(shù)、主莖長度、主穗長度、主穗粒質(zhì)量決定產(chǎn)量93.51%的變異；甘肅省谷子品種(系)的主穗粒質(zhì)量決定產(chǎn)量52.27%的變異；比對照增產(chǎn)品種(系)的主穗粒質(zhì)量、出谷率決定產(chǎn)量77.44%的變異。

總體來看，正常成熟谷子品種(系)的分蘗數(shù)、穗下節(jié)長度、主莖節(jié)數(shù)、旗葉長度、主穗粒質(zhì)量、出谷率均極顯著影響產(chǎn)量；內(nèi)蒙古自治區(qū)谷子品種(系)的分蘗數(shù)、穗下節(jié)長度、主莖節(jié)數(shù)、旗葉長度、主穗粒數(shù)、主穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量均顯著或極顯著影響產(chǎn)量；河北省谷子品種(系)的穗下節(jié)長度、主穗粒質(zhì)量均極顯著影響產(chǎn)量；黑龍江省谷子品種(系)的主莖節(jié)數(shù)、主穗質(zhì)量顯著或極顯著影響產(chǎn)量；吉林省谷子品種(系)的主穗質(zhì)量極顯著影響產(chǎn)量；山西省、遼寧省、山東省、河南省、甘肅省谷子品種(系)以及比對照增產(chǎn)的品種(系)的主穗粒質(zhì)量均顯著或極顯著影響產(chǎn)量。

2.5 關(guān)鍵農(nóng)藝性狀優(yōu)良的谷子品種(系)篩選

通過關(guān)鍵農(nóng)藝性狀篩選發(fā)現(xiàn)，431個能夠正常成熟的谷子品種(系)中，生育期在110～120 d(春播中熟區(qū)最適生育期)的品種(系)有152個，主莖長度在100～133.75 cm[產(chǎn)量高于對照品種(系)的平均值，下同]的品種(系)有192個，穗下節(jié)長度介于20～30 cm(適宜機(jī)采)的品種(系)有229個，主穗長度≥19.62 cm的品種(系)有131 個，主穗直徑≥25.33 mm的品種(系)有100 個，主穗粒數(shù)≥5 819.40粒的品種(系)有61 個，出谷率≥78.05%的品種(系)有104 個，千粒質(zhì)量≥2.97 g的品種(系)有81 個?？傮w來看，龍谷39(黑龍江省)的8個

表7 不同產(chǎn)區(qū)正常成熟谷子品種(系)農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的回歸分析

農(nóng)藝性狀均表現(xiàn)優(yōu)良；17H247(河北省)的7個農(nóng)藝性狀均表現(xiàn)優(yōu)良；來自內(nèi)蒙古自治區(qū)的金苗K1、赤谷K2、黃粘谷、小紅苗谷、長虹和來自河北省的長生13的6個農(nóng)藝性狀均表現(xiàn)優(yōu)良；來自內(nèi)蒙古自治區(qū)的峰谷12、赤205-24、赤5231、金谷42、八里香、杈子紅獨(dú)桿緊、老虎尾、毛八斗子、齊頭白、錢串子、長脖雁、長穗大紅苗、紅苗干尖子、竹葉青，來自吉林省的公谷63號、公谷75號、吉200307、吉42009、九谷16、九谷20、九谷25，來自遼寧省的鐵8080、鐵8131、鐵8373、燕谷18，來自黑龍江省的18-58516，來自河北省的16K2555、衡2011122、冀谷168、冀谷35和來自山東省的濟(jì)谷22、濟(jì)1210-1-7-1-4-3的5個農(nóng)藝性狀均表現(xiàn)優(yōu)良。

3 結(jié)論與討論

3.1 內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市在谷子引種時要以春播早、中熟區(qū)品種(系)為主

農(nóng)作物品種的更新?lián)Q代是保障農(nóng)業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，育種和引種是保障這一物質(zhì)基礎(chǔ)的主要途徑[21]。谷子屬于光溫敏感作物，地理來源差異大的品種在異地不能抽穗、不能正常成熟或產(chǎn)量顯著下降[3,12]。因此，在引種時要充分考慮生態(tài)區(qū)的差異性。為了更好地實現(xiàn)我國各地谷子的合理種植和品種流通，王殿瀛等[22]根據(jù)與谷子適應(yīng)性有關(guān)的生態(tài)因子，將我國谷子主產(chǎn)區(qū)劃分為春播特早熟區(qū)、春播早熟區(qū)、春播中熟區(qū)、春播晚熟區(qū)、夏谷區(qū)等5個生態(tài)區(qū)、11個亞區(qū)。刁現(xiàn)民等[13]按照具體生態(tài)區(qū)，將全國谷子主產(chǎn)區(qū)劃分為華北夏谷區(qū)、西北春谷早熟區(qū)、西北春谷中晚熟區(qū)、東北春谷區(qū)4個生態(tài)區(qū)。這2種谷子產(chǎn)區(qū)區(qū)劃方式中，大部分區(qū)域的劃分結(jié)果一致。但由于谷子產(chǎn)區(qū)劃分與我國行政區(qū)劃不完全重合，導(dǎo)致內(nèi)蒙古自治區(qū)、河北省、山西省等南北地理空間跨度較大的省(自治區(qū))跨越不同谷子生態(tài)區(qū)。根據(jù)王殿瀛等[22]的谷子生態(tài)區(qū)劃結(jié)果及特點，結(jié)合本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，黑龍江省谷子品種(系)生育期平均為98.35 d，屬于春播特早熟區(qū)；內(nèi)蒙古自治區(qū)、遼寧省、吉林省、甘肅省谷子品種(系)生育期平均值在110～120 d，屬于春播中熟區(qū)；河北省、河南省、山西省、山東省谷子品種(系)生育期平均值在120～135 d，屬于春播晚熟區(qū)。從引種效率(正常成熟品種與引進(jìn)品種的比例)來看，黑龍江省和甘肅省最高(100%)，內(nèi)蒙古自治區(qū)、吉林省、遼寧省、山西省均在90%以上，山東省(85.29%)、河南省(70.37)、河北省(67.86)較低。說明生育期在一定程度上會影響谷子品種的適應(yīng)性，是制約引種效率的關(guān)鍵性狀之一。

3.2 早熟、高稈、多粒、高粒質(zhì)量等是內(nèi)蒙古自治區(qū)谷子品種(系)的主要特征

在谷子新品種選育時，選擇不同生態(tài)區(qū)域、遺傳背景差異較大的品種做親本，其后代容易選育出優(yōu)異新品種[23]。從不同生態(tài)區(qū)引進(jìn)谷子品種，準(zhǔn)確評價并篩選出優(yōu)良品種，對內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市谷子育種具有重要作用。已有研究發(fā)現(xiàn)，我國東北春谷區(qū)近年來谷子品種從傳統(tǒng)的大穗高稈品種向優(yōu)質(zhì)、抗除草劑、矮稈方向發(fā)展[17]。西北春谷早熟區(qū)谷子品種生育期延長、株高增加、抗倒性降低等因素直接影響產(chǎn)量的提高，同時也不利于谷子機(jī)械化生產(chǎn)的發(fā)展[15]。西北春谷中晚熟區(qū)谷子品種的選育取得了一定的進(jìn)步，所育品種在數(shù)量、多樣性、產(chǎn)量、品質(zhì)等方面有了一定的提高，但沒有取得大的突破[16]。華北夏谷區(qū)谷子品種類型較豐富多樣，抗除草劑品種和優(yōu)質(zhì)米類型逐漸增多，但育成品種親本范圍相對較窄[14]。本研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)蒙古自治區(qū)谷子品種(系)早熟，主莖和穗下節(jié)較長，主穗較大，主穗粒數(shù)較多，主穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量較高。河北省谷子品種(系)晚熟，主莖矮粗，穗下節(jié)較短，主穗較長，主穗粒數(shù)較多，千粒質(zhì)量較小，產(chǎn)量較低。山西省谷子品種(系)晚熟，主莖和穗下節(jié)較長，出谷率較低，千粒質(zhì)量較小，產(chǎn)量較低。遼寧省谷子品種(系)早熟，主莖細(xì)長，節(jié)數(shù)較多，旗葉較短，穗下節(jié)較長，千粒質(zhì)量和產(chǎn)量較高。吉林省谷子品種(系)早熟，千粒質(zhì)量較高，產(chǎn)量中等。黑龍江省谷子品種(系)超早熟，主莖和主穗較短，出谷率和千粒質(zhì)量較高，產(chǎn)量中等。山東省谷子品種(系)晚熟，穗下節(jié)較短，主莖節(jié)數(shù)較少，千粒質(zhì)量較小，產(chǎn)量較低。河南省谷子品種(系)晚熟，分蘗多，主莖和穗下節(jié)較短，旗葉較長，主穗短粗，主穗粒數(shù)較少，主穗粒質(zhì)量較小，產(chǎn)量較低。甘肅省谷子品種(系)早熟，主莖粗壯，穗下節(jié)較長，主穗細(xì)長，主穗粒數(shù)較多，主穗粒質(zhì)量和千粒質(zhì)量較高，產(chǎn)量中等。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，河北省、山西省、山東省、河南省的部分谷子品種(系)較晚熟，分別有27[占正常成熟品種(系)的35.53%]、17(29.82%)、5(17.24%)、7(36.84%)個品種(系)的生育期大于130 d。雖然這些品種(系)在赤峰地區(qū)也能成熟，但收獲后的種子成熟度不夠、秕籽較多、主穗粒質(zhì)量較輕，導(dǎo)致產(chǎn)量下降。說明生育期較長品種引入到內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市，產(chǎn)量會明顯降低。

3.3 不同產(chǎn)區(qū)谷子品種(系)的粒數(shù)和粒質(zhì)量顯著增加是主要的增產(chǎn)原因

高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗除草劑、適宜機(jī)采是近年來谷子育種的主要方向[13,15]。本研究發(fā)現(xiàn)，有67個谷子品種(系)比赤谷4號增產(chǎn)。其中，來自內(nèi)蒙古自治區(qū)的毛毛谷、紅谷子、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、晉汾107，遼寧省的燕谷18、噸谷1號選系，吉林省的吉200106、公谷63號、九谷25、九谷27，黑龍江省的龍谷39、九谷11，河南省的豫谷28等品種(系)的產(chǎn)量均顯著高于對照。雖然谷子的產(chǎn)量構(gòu)成三要素為穗數(shù)、穗粒數(shù)、粒質(zhì)量[24]，但是由于生態(tài)條件和育種水平等的差異，不同生態(tài)區(qū)谷子品種(系)的增產(chǎn)機(jī)制不同，不同地區(qū)、不同谷子品種(系)的產(chǎn)量主效因子不同[25-29]。與同生態(tài)區(qū)的早期谷子品種相比，華北夏谷區(qū)品種產(chǎn)量、生育期、株高、穗長、單穗質(zhì)量和穗粒質(zhì)量持續(xù)增加，千粒質(zhì)量基本不變，成穗數(shù)略有下降[14]。西北春谷早熟區(qū)谷子品種產(chǎn)量增加，同時伴隨著株高、單穗質(zhì)量和穗粒質(zhì)量的增加[15]。西北春谷中晚熟區(qū)谷子品種產(chǎn)量與單穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量和穗數(shù)同步提升[16]。東北春谷區(qū)近年來谷子品種的單穗質(zhì)量和穗粒質(zhì)量對產(chǎn)量的影響較大[17]?？傮w而言，在相同的種植模式下，穗部性狀會成為造成不同谷子品種產(chǎn)量差異的主要因素[3]。本研究發(fā)現(xiàn)，與對照相比，內(nèi)蒙古自治區(qū)谷子品種(系)的主穗粒數(shù)和主穗粒質(zhì)量均極顯著增加，使得產(chǎn)量顯著提高；山西省、吉林省、黑龍江省、河南省谷子品種(系)的主穗粒數(shù)均極顯著增多，使得產(chǎn)量極顯著或顯著提高；河北省和山東省谷子品種(系)的主穗粒數(shù)和主穗粒質(zhì)量均顯著增加，使得產(chǎn)量分別提高21.07%和2.12%，但不顯著；遼寧省谷子品種(系)的穗粒數(shù)和粒質(zhì)量均顯著增加，使得產(chǎn)量提高13.24%，但不顯著?？傮w來看，不同省(自治區(qū))谷子品種(系)的增產(chǎn)機(jī)制存在差異，在引種時要根據(jù)引種目的有針對性地對區(qū)域有所選擇。

3.4 不同產(chǎn)區(qū)谷子品種(系)的主穗質(zhì)量、主穗粒質(zhì)量均與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)

谷子產(chǎn)量是多個性狀和環(huán)境條件共同作用的結(jié)果，產(chǎn)量構(gòu)成因素關(guān)系復(fù)雜，不同地區(qū)、不同品種、不同試驗點次等因素都會對結(jié)果產(chǎn)生影響[30-33]。已有研究發(fā)現(xiàn)，我國東北春谷區(qū)谷子品種產(chǎn)量與單穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量均呈極顯著正相關(guān)；生育期、株高、單穗質(zhì)量、出谷率、千粒質(zhì)量和穗數(shù)決定了產(chǎn)量90.98%的變異[17]。西北春谷早熟區(qū)谷子品種產(chǎn)量與穗粒質(zhì)量、單穗質(zhì)量均呈顯著正相關(guān)；生育期、株高、單穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量和出谷率決定了產(chǎn)量81.43%的變異[15]。西北春谷中晚熟區(qū)谷子品種產(chǎn)量與單穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量和穗數(shù)均呈顯著正相關(guān)，與生育期呈負(fù)相關(guān)[16]。華北夏谷區(qū)谷子品種產(chǎn)量與生育期、單穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量均呈極顯著正相關(guān)，與最低溫、降水量均呈極顯著負(fù)相關(guān)；最低溫、最高溫、降水量、生育期、穗粒質(zhì)量、出谷率決定谷子產(chǎn)量85.17%的變異[14]?？傮w而言，各生態(tài)區(qū)谷子品種產(chǎn)量與主穗質(zhì)量和主穗粒質(zhì)量總體上均呈顯著或極顯著正相關(guān)；并且西北春谷中晚熟區(qū)谷子品種的生育期與產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)，而華北夏谷區(qū)谷子品種的生育期與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)；生育期、株高、主穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量、出谷率決定了產(chǎn)量較高的變異。本研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)蒙古自治區(qū)、河北省、山西省、遼寧省谷子品種(系)的生育期與產(chǎn)量呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，主穗質(zhì)量、主穗粒質(zhì)量與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)，且主穗粒質(zhì)量決定產(chǎn)量較高的變異，這與西北春谷中晚熟區(qū)谷子[16]的結(jié)果一致；黑龍江省谷子品種(系)的生育期、主穗質(zhì)量、主穗粒質(zhì)量與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)，主穗質(zhì)量決定產(chǎn)量較高的變異，這與華北夏谷區(qū)谷子[14]的結(jié)果一致，說明這些區(qū)域的生育期、主穗質(zhì)量、主穗粒質(zhì)量是影響谷子產(chǎn)量的主要因子。吉林省谷子品種(系)的主穗質(zhì)量、主穗粒質(zhì)量與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)，主穗質(zhì)量決定產(chǎn)量較高的變異，這與東北春谷區(qū)[16]的結(jié)果一致；山東省、河南省、甘肅省谷子品種(系)的主穗質(zhì)量、主穗粒質(zhì)量與產(chǎn)量呈顯著或極顯著正相關(guān)(甘肅省的主穗粒質(zhì)量與產(chǎn)量呈正相關(guān)，但不顯著)，主穗質(zhì)量決定產(chǎn)量較高的變異，這與華北夏谷區(qū)谷子[14]的結(jié)果相似，說明這些區(qū)域的主穗質(zhì)量、主穗粒質(zhì)量是影響谷子產(chǎn)量的主要因子。

3.5 綜合表現(xiàn)優(yōu)良品種(系)可作為谷子育種及生產(chǎn)的重要種質(zhì)資源

主成分分析可以更好地將多個性狀歸納為幾個代表性因子，以反映參試品種的綜合表現(xiàn)。王海崗等[34]將878份谷子核心種質(zhì)的15個性狀歸納為8個主成分(累積貢獻(xiàn)率達(dá)88.36%)；吳舒致等[35]將79 份國內(nèi)外不同地區(qū)的谷子種質(zhì)資源的14個性狀歸納為7個主成分(88.36%)；陳曉敏等[36]將我國不同地區(qū)52 份谷子種質(zhì)資源的9個性狀歸納為6 個主成分(88.91%)；徐峰等[3]將我國東北地區(qū)115個谷子品種(系)的15個性狀歸納為8 個主成分(85.08%)。本研究發(fā)現(xiàn)，比對照增產(chǎn)的67個谷子品種(系)的16個性狀可以歸納為穗粒數(shù)和穗質(zhì)量因子、粒質(zhì)量因子、出谷率因子、旗葉大小因子、主穗大小因子、生物量因子、主莖節(jié)數(shù)因子、產(chǎn)量因子8個主成分，可以代表85.85%的信息?；谶@8個主成分的綜合得分及產(chǎn)量方差分析，篩選出金苗K1、冀谷168、豫谷28、龍谷39、晉汾107、朱砂谷子、長脖雁等7個綜合評價較高且產(chǎn)量顯著高于對照的品種。其中，金苗K1是赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院新選育的抗除草劑優(yōu)質(zhì)品種，曾被評為國家一級優(yōu)質(zhì)米。冀谷168是河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所新選育的抗除草劑品種，是目前主推品種之一。豫谷28來自河南省安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，該所曾選育的豫谷1號代表了谷子育種的最高水平。龍谷39、晉汾107分別來自黑龍江省、山西省，均為優(yōu)質(zhì)品種。朱砂谷子、長脖雁屬于性狀優(yōu)良的地方品種，是谷子育種的優(yōu)良親本。這7個品種，有各自的優(yōu)點，在谷子生產(chǎn)和育種中可加強(qiáng)利用。

3.6 各性狀表現(xiàn)優(yōu)良品種(系)可作為谷子育種的寶貴種質(zhì)資源

根據(jù)王殿瀛等[22]的谷子生態(tài)區(qū)劃結(jié)果及特點，內(nèi)蒙古自治區(qū)屬于春播中熟區(qū)，生育期平均值在110～120 d的谷子品種(系)適宜在該區(qū)種植。本研究發(fā)現(xiàn)，有152個谷子品種(系)的生育期平均值在110～120 d。黃瑞等[37]研究發(fā)現(xiàn)，穗下節(jié)長度介于20～30 cm的谷子品種最適宜機(jī)械化收割。本研究發(fā)現(xiàn)，有229個品種(系)的穗下節(jié)長度介于20～30 cm。同時，本研究還對主穗長度、主穗直徑、主穗粒數(shù)、出谷率、千粒質(zhì)量等性狀優(yōu)良的品種進(jìn)行了篩選。這些品種，可作為谷子關(guān)鍵性狀遺傳改良的優(yōu)良供體親本，是內(nèi)蒙古自治區(qū)谷子育種的寶貴種質(zhì)資源。