楊釗 劉文瑜 黃杰 魏玉明 謝志軍 李琦 楊發(fā)榮

摘要：為了深入了解和利用不同藜麥品種在黃土高原地帶種植的適宜性，以6個藜麥品種（系）為材料，在觀察其物候期的基礎(chǔ)上對13項農(nóng)藝性狀指標、產(chǎn)量性狀指標和品質(zhì)指標進行比較分析，并采用主成分分析和聚類分析對不同藜麥品種進行適宜性種植綜合評價。結(jié)果表明：不同藜麥品種（系）在黃土高原地帶種植的生育期均有所差別，基本從開花期就初顯端倪。不同品種藜麥在黃土高原地帶種植后其性狀表現(xiàn)中除了水分含量指標之外，其他指標的變異系數(shù)均大于15%，并且各指標間均存在相關(guān)性，其中產(chǎn)量除與倒伏率間呈負相關(guān)外，與其他生長指標間均呈正相關(guān)，且與分枝數(shù)和有效分枝數(shù)間均呈顯著性正相關(guān)，與有效分枝數(shù)間的關(guān)聯(lián)程度更高。主成分分析綜合得分排名結(jié)果顯示，在黃土高原地帶種植藜麥較佳的品種（系）名稱依次分別為隴藜5號、LXM、臺灣紅藜、隴藜3號、隴藜7號、C07。聚類分析后可將6個品種（系）分為3類，分別為以矮稈為特征的隴藜5號、LXM和C07等品種（系），以株型為特征的隴藜7號和隴藜3號等品種，及以產(chǎn)量為代表的臺灣紅藜。各藜麥品種（系）在黃土高原地帶種植后表現(xiàn)出的性狀具有豐富的多樣性，在以收獲產(chǎn)量為目標的情況下可根據(jù)藜麥的主穗長度、主穗直徑等株型性狀進行選擇。臺灣紅藜的優(yōu)異表現(xiàn)可作為黃土高原藜麥規(guī)?；N植及地方品種種質(zhì)創(chuàng)新的優(yōu)良品種。

關(guān)鍵詞：藜麥；黃土高原；適宜性評價；農(nóng)藝性狀；產(chǎn)量性狀；品質(zhì)指標；主成分分析；聚類分析

中圖分類號：S512.904? 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）24-0021-11

藜麥（Chenopodium quinoa Willd）又被稱為南美藜，是莧科藜屬一年生雙子葉草本植物，在原產(chǎn)地南美洲安第斯山區(qū)的秘魯、玻利維亞、厄瓜多爾等國家作為特色作物被當(dāng)?shù)厝朔Q為“糧食之母”，自英國開始引種并小規(guī)模種植之后，到被美國、加拿大等國家陸續(xù)引進和大面積馴化種植，距今已有7 000年的栽培歷史［1-2］。20世紀80—90年代，西藏率先開展有關(guān)藜麥在我國高海拔地區(qū)種植過程中生物學(xué)特性評價、栽培育種技術(shù)及病蟲害研究等工作［3］。當(dāng)前，國內(nèi)藜麥的種植范圍已輻射至甘肅［4］、山西［5］、青海［6］、新疆［7］、內(nèi)蒙古［8］等地，且種植面積在逐年擴大，相關(guān)產(chǎn)業(yè)獲得多維度、多方位發(fā)展，極大地促進了藜麥產(chǎn)業(yè)鏈在我國迅速發(fā)展［9］。2014年我國藜麥種植總面積約 3 333 hm2［10］，2018年就發(fā)展到1.2萬hm2［10-11］。藜麥作為一種兼具營養(yǎng)與生態(tài)價值的作物，在各地“調(diào)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)方式，保增收”的農(nóng)業(yè)政策落實和助力全面小康建設(shè)中發(fā)揮了重要作用［12-13］。

由于藜麥對干旱、寒冷、耐鹽堿等非生物脅迫的抗性較強，在世界各地的栽培面積逐年擴大［14］。但是，不同地區(qū)藜麥在株高、穗型、分枝、粒質(zhì)量等生物學(xué)特征上差異較大，且易受到海拔、溫度、機械化水平等條件影響，藜麥的栽培措施具有較大的區(qū)域性差異。而黃土高原地處黃河中游，屬于半濕潤區(qū)向半干旱區(qū)過渡地帶，具有重要的生態(tài)服務(wù)功能，為區(qū)內(nèi)提供糧食生產(chǎn)、水源涵養(yǎng)、土壤保持等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的同時，也向其他區(qū)域外溢生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，尤其向黃河下游提供水源涵養(yǎng)、土壤保持等服務(wù)［15］。在植被類型發(fā)生變化后，黃土高原地區(qū)的土壤生產(chǎn)潛力得到大幅提高，而且其生物多樣性和覆蓋率一定程度上受到氣候改善和地形地貌的變動影響已處于向好向上發(fā)展［16-17］。獨特的黃土高原地區(qū)氣候和環(huán)境為種植藜麥提供了得天獨厚的地理條件。因此，本研究通過對比現(xiàn)有材料多個品種間的統(tǒng)計學(xué)差異，構(gòu)建并分析了各品種在黃土高原地帶適應(yīng)性種植的拓展方向，擬合出在黃土高原地帶高產(chǎn)量栽培的品種、高營養(yǎng)物質(zhì)含量栽培的品種、重要性狀賦能新品種選育的品種。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗地位于甘肅省慶陽市寧縣南義鄉(xiāng)馬泉村，屬半干旱氣候，典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。海拔1 180 m，年降水量480～660 mm，主要集中在7—9月，年均溫10.4 ℃，≥10 ℃年積溫3 305.5 ℃·d，無霜期190 d，全生育期≥10 ℃年有效積溫2 986.75 ℃·d。前茬為玉米，土壤為黃綿土，其pH值為8.60，含有機質(zhì)、全鹽、速效氮、速效磷、速效鉀分別為12.1%、0.083%、116.0 mg/g、36.0 mg/kg、189.0 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

選用適宜低海拔旱地種植的6個藜麥品種（系）為試驗材料（表1）。試驗田于2021年4月15日在一次性撒施磷酸二銨500 kg/hm2后旋耕（深度為 50 cm），并耙耱掉前茬作物的殘根，將石礫清理出田塊，最后平壓整地，做到土質(zhì)緊實，墑足平整，隨即覆寬1.2 m的白膜后播種。試驗各品種小區(qū)隨機排列組合，各處理設(shè)3次重復(fù)，共18個小區(qū)，小區(qū)面積為37 m2，區(qū)間留寬1 m走道。株距30 cm，行距 30 cm，覆膜穴播，播種量4.5 kg/hm2，穴播播種深度 2～3 cm。6～8葉期時進行間苗、定苗，留苗1株/穴，保苗約82 500 株/hm2，在藜麥整個生長期間進行中耕人工清除雜草，在花蕾期灌水1次，全生育期灌水2次。其他田間管理同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)農(nóng)田管理。

1.3 測定方法

1.3.1 物候期觀測 每小區(qū)連測5株具有代表性的植株，記錄其播種期、出苗期、顯序期、開花期、灌漿期、成熟期等各生育期時間。以田間50%以上植株達到對應(yīng)生育時期的標準日期為準，其中成熟期以田間藜麥葉片80%枯黃并有部分開始脫落為準。

1.3.2 農(nóng)藝性狀 每份材料選取5株，從出苗期開始，每隔7 d測量1次，直至成熟期為止。株高（cm）：從地面至植株生長最高部位的距離。分枝數(shù)：從貼近地面處數(shù)取所有的分枝。有效分枝數(shù)：從貼近地面處數(shù)取每株分枝數(shù)中結(jié)實的分枝，記為有效分枝數(shù)。主穗長度（cm）：成熟期植株主莖上生長的穗的長度，從主穗基部至穗頂?shù)木嚯x。側(cè)穗長度（cm）：側(cè)穗基部至穗頂?shù)木嚯x。主穗直徑（cm）和側(cè)穗直徑（cm）：用游標卡尺分別測量成熟期植株主莖和側(cè)莖上生長的穗的直徑。

1.3.3 產(chǎn)量相關(guān)性狀 倒伏率：于成熟期統(tǒng)計每份材料每個小區(qū)倒伏數(shù)，包括根倒伏和莖倒伏，根倒伏是植株自地表處同根系一起傾斜歪倒，根倒率=根倒伏總株數(shù)/總株數(shù)；莖倒伏是植株從基部以上某個節(jié)位折斷，莖倒率=莖稈折斷株數(shù)/總株數(shù)，重復(fù)3次，取平均值。產(chǎn)量：適時收獲，每株單獨收獲脫粒測產(chǎn)。去除邊行收獲并按小區(qū)計產(chǎn)，根據(jù)種植的株行距計算單位面積藜麥籽粒產(chǎn)量，隨機選取10株考種，脫粒、晾曬后稱量，重復(fù)3次，取平均值。千粒質(zhì)量：籽粒成熟后風(fēng)干，數(shù) 1 000 粒稱質(zhì)量，重復(fù)3次，取平均值。

1.3.4 品質(zhì)性狀 先將收獲的藜麥籽粒稱取鮮質(zhì)量，烘干并測定水分含量；將藜麥籽粒粉碎，過60目篩，測定蛋白質(zhì)含量和灰分含量。采用烘干法測定水分含量，參照國家標準GB/T 20264—2006《糧食、油料水分兩次烘干測定法》進行。蛋白質(zhì)含量測定參考農(nóng)業(yè)標準NY/T 3—1982《谷類、豆類作物種子粗蛋白測定法（半微量凱氏法）》，測定過程中使用FOSS2300型全自動定氮儀（丹麥福斯特卡托公司），其中氮轉(zhuǎn)換成蛋白質(zhì)的系數(shù)為6.25?；曳趾繙y定參考國家標準GB/T 22510—2008《谷物、豆類及副產(chǎn)品灰分含量的測定》，測定過程中使用智能纖維箱式電阻爐（天津市中環(huán)實驗電爐有限公司）。所有測定由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)測試中心實驗室完成。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理，以“平均值±標準差”表示測定結(jié)果，利用SPSS 19.0對所測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，用Origin 2019b對統(tǒng)計數(shù)據(jù)作圖。不同品種（系）間同一指標進行單因素方差分析，用Duncans檢驗法進行差異顯著性比較，并對各性狀指標進行相關(guān)性分析、主成分分析及聚類分析，其中主成分分析采用降維-因子分析法，聚類方法采用系統(tǒng)聚類-平方歐氏距離-離差平方和法。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃土高原地區(qū)藜麥生長物候期

表2顯示，隴藜5號、LXM、隴藜7號、C07、隴藜3號和臺灣紅藜的生育期分別為120、120、134、135、131、196 d，從開花期到成熟期分別需要59、57、72、72、68、116 d，從灌漿期到成熟期分別需要43、43、56、50、43、80 d，說明各藜麥品種從物候期上即可表現(xiàn)出差異。品種生育期的差別源自品種的特異性，供試藜麥品種中臺灣紅藜的生育期最長，其次為隴藜7號、C07和隴藜3號，再次為隴藜5號和LXM。除了臺灣紅藜是從顯序期開始就表現(xiàn)出差別之外，其他各品種生育期的差異大致是從藜麥的開花期開始就有差別，而C07和隴藜3號與其他品種相比則主要是在灌漿期出現(xiàn)了較大的差異。總體來看，藜麥的出苗期、顯序期和開花期出現(xiàn)的時間較為集中，而成熟期則較為分散。

2.2 藜麥農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀和品質(zhì)指標的描述性分析

通過比較不同品種藜麥農(nóng)藝性狀評價指標的最值（表3）發(fā)現(xiàn)，臺灣紅藜在株高、分枝數(shù)、有效分枝數(shù)、主穗直徑、倒伏率、產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量等性狀上表現(xiàn)最好，LXM在有效分枝數(shù)、倒伏率和千粒質(zhì)量等性狀上表現(xiàn)最好，隴藜5號在主穗長度、側(cè)穗長度、側(cè)穗直徑等性狀上表現(xiàn)最好，隴藜7號、C07分別在水分含量和灰分含量等性狀上表現(xiàn)最好。同時，比較分析各項指標的變異系數(shù)發(fā)現(xiàn)，除了水分含量指標之外，不同品種藜麥在黃土高原地帶種植后其性狀表現(xiàn)的變異系數(shù)均大于15%，表明各品種藜麥的水分含量受黃土高原種植環(huán)境影響不明顯，但其他性狀所受的地域生長環(huán)境影響明顯。變異系數(shù)從高到低依次為倒伏率、側(cè)穗直徑、側(cè)穗長度、株高、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量、分枝數(shù)、主穗直徑、主穗長度、蛋白質(zhì)含量、灰分含量、有效分枝數(shù)和水分含量，表明在黃土高原地帶下生長對不同品種藜麥的倒伏率、側(cè)穗長度、株高、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量等有較高的影響，而對水分含量、有效分枝數(shù)、灰分含量等的影響不明顯。

2.3 藜麥農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀和品質(zhì)指標的顯著性分析

表4的方差齊性檢驗結(jié)果顯示，試驗各品種的株高、分枝數(shù)、有效分枝數(shù)及主穗直徑等多個指標間存在方差齊性，即可用等方差假設(shè)進一步在表2中標注各指標值的顯著性；主穗長度、側(cè)穗長度、主穗直徑和倒伏率間不存在方差齊性，則需用異方差進行進一步分析，即使用Brown-Forsythe的修正值標注各指標值的顯著性。同時表3的單因素方差分析顯示，各品種中隴藜5號、LXM、隴藜７號、C07、隴藜3號和臺灣紅藜在株高、分枝數(shù)、有效分枝數(shù)、主穗長度、側(cè)穗長度、側(cè)穗直徑、倒伏率、產(chǎn)量、千粒質(zhì)量、蛋白質(zhì)含量、水分含量及灰分含量等指標上存在極顯著差異，在主穗直徑指標上存在顯著差異。由表3可以看出，株高以臺灣紅藜最大，與其他品種間存在極顯著差異；分枝數(shù)也以臺灣紅藜最大，與其他品種間存在極顯著差異；有效分枝數(shù)以臺灣紅藜和LXM最大，與其他品種間存在極顯著差異；主穗長度以隴藜5號最大，與LXM、隴藜3號和臺灣紅藜間無顯著差異，與其他品種間存在顯著差異；側(cè)穗長度以隴藜5號最大，與其他品種間存在顯著性差異；主穗直徑以臺灣紅藜最大，除與隴藜3號有顯著性差異外，與其他各品種間無顯著性差異；側(cè)穗直徑以隴藜5號最大，與其他各品種間均存在極顯著性差異；倒伏率在各品種間無差異；產(chǎn)量以臺灣紅藜最大，與其他各品種間均存在極顯著性差異；千粒質(zhì)量以LXM最大，與隴藜5號無顯著性差異，與其他各品種間存在極顯著性差異；蛋白質(zhì)含量以臺灣紅藜最大，與其他各品種間存在顯著性差異；水分含量以隴藜7號最大，與其他各品種間存在顯著性差異；灰分含量以C07最大，與其他各品種間存在顯著性差異。

2.4 藜麥農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀和品質(zhì)指標的相關(guān)性分析

藜麥各項農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)性分析結(jié)果（表5）顯示，藜麥的株高除與側(cè)穗長度呈負相關(guān)外，與其他生長指標均呈正相關(guān)，其中與分枝數(shù)呈極顯著正相關(guān)；分枝數(shù)與側(cè)穗長度間呈負相關(guān)，與其他生長指標間均呈正相關(guān)；有效分枝數(shù)與其他指標間均呈正相關(guān)；主穗長度與其他生長指標間均呈正相關(guān)，且與主穗直徑間呈顯著性正相關(guān)；側(cè)穗長度與株高和分枝數(shù)間均呈負相關(guān)，但與有效分枝數(shù)、主穗長度、主穗直徑及側(cè)穗直徑間均呈正相關(guān)；主穗直徑、側(cè)穗直徑與其他指標間均呈正相關(guān)。

藜麥產(chǎn)量性狀與各農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性分析結(jié)果顯示，倒伏率與側(cè)穗長度和側(cè)穗直徑間呈正相關(guān)，與其他指標均間呈負相關(guān)；產(chǎn)量除與倒伏率間呈負相關(guān)外，與其他生長指標間均呈正相關(guān)，且與分枝數(shù)和有效分枝數(shù)間均呈顯著性正相關(guān)，特別是與有效分枝數(shù)間的關(guān)聯(lián)程度更高；千粒質(zhì)量與株高、分枝數(shù)、主穗直徑間呈負相關(guān)，與有效分枝數(shù)、主穗長度、側(cè)穗長度、側(cè)穗直徑和倒伏率間呈正相關(guān)。

藜麥品質(zhì)性狀與農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性分析結(jié)果顯示，藜麥的蛋白質(zhì)含量除與側(cè)穗長度和倒伏率間呈負相關(guān)外，與株高、分枝數(shù)、有效分枝數(shù)、主穗長度、主穗直徑、側(cè)穗直徑間呈正相關(guān)，且與株高、分枝數(shù)間呈顯著性正相關(guān)，特別是與分枝數(shù)的關(guān)聯(lián)程度更高；水分含量除與株高、倒伏率間呈正相關(guān)外，與其他生長指標間均呈負相關(guān)；灰分含量與株高、分枝數(shù)、有效分枝數(shù)間呈正相關(guān)，與主穗長度、側(cè)穗長度、主穗直徑、側(cè)穗直徑和倒伏率間均呈負相關(guān)。

藜麥各項品質(zhì)指標間的相關(guān)性分析結(jié)果顯示，藜麥的蛋白質(zhì)含量與水分含量呈負相關(guān)，與灰分含量呈正相關(guān)；水分含量與灰分含量間呈正相關(guān)；灰分含量與蛋白質(zhì)含量間的關(guān)聯(lián)程度高于其與水分含量間的關(guān)聯(lián)程度。

2.5 藜麥農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀和品質(zhì)指標的主成分分析

2.5.1 主成分提取及成分荷載矩陣 從表6可以看出，KMO統(tǒng)計量大于0.5，且Barlett球形度檢驗顯著性P<0.5，即檢驗陣是單位陣，說明各檢驗變量間的相關(guān)性足夠小，具備做因子分析的條件。圖1主成分碎石圖中曲線坡度的陡峭程度表明，3個主成分的特征值呈急劇下降的趨勢顯示，隨著主成分特征值的增加，從第3個主成分開始，主成分的陡峭程度變化呈緩慢下降的趨勢，表明前3個主成分因子對解釋原變量（藜麥在黃土高原生長適宜性評價的所有信息）的貢獻較大，選取3個主成分作為對原變量的分析方向。同時，由表7可知，前3個主成分的累計方差貢獻率為84.937%，即這3個主成分包含了原始變量84.937%的信息，具有較高的代表性，且其特征值分別為5.083、4.066、1.894，均大于1，表明這3個主成分基本涵蓋了不同品種藜麥在黃土高原生長適宜性評價的所有信息。從公因子方差結(jié)果可知，每一個指標的共性方差大部分在0.5以上，且大多數(shù)超過0.8，說明這3個公因子能夠較好地反映原始各項指標的大部分信息。結(jié)合上述分析結(jié)果，本研究選取前3個主成分作為藜麥在黃土高原生長適宜性評價分析的指標。

由表8可以看出， 旋轉(zhuǎn)成分載荷是主成分與變量的相關(guān)系數(shù)，其數(shù)值大小表示原有變量在降維后所構(gòu)成的綜合變量中的貢獻率高低，對于一個變量而言，載荷絕對值越大的主成分與其關(guān)系越密切，也越能代表這個變量。結(jié)合表6和表7可知，主成分1的特征值和累計貢獻率分別為5.083和39.098%，與產(chǎn)量具有相對較高的載荷絕對值，故主成分1代表的是藜麥主要農(nóng)藝性狀和品質(zhì)指標中產(chǎn)量的構(gòu)成因子。主成分2的特征值和累計貢獻率分別是4.066和70.372%，在該主成分中千粒質(zhì)量的載荷絕對值最大，表明主成分2體現(xiàn)的是藜麥主要農(nóng)藝性狀和品質(zhì)指標中千粒質(zhì)量的相關(guān)信息。主成分3 的特征值和累計貢獻率分別為1.894和84.937%，與主穗直徑具有相對較大的載荷絕對值，表明主成分3代表的是藜麥主要農(nóng)藝性狀和品質(zhì)指標中主穗直徑的相關(guān)信息。

2.5.2 主成分得分及綜合得分評價 由表9可知，根據(jù)因子得分系數(shù)矩陣及其所對應(yīng)的主成分，可以計算出主成分因子得分，公式如下所示：

F1=0.222X1+0.206X2+0.026X3+0.037X4-0.119X5+0.087X6-0.007X7-0.019X8+0.124X9-0.210X10+0.205X11+0.051X12+0.075X13；

F2=0.046X1-0.022X2-0.139X3+0.284X4+0.122X5+0.283X6+0.212X7+0.060X8-0.012X9+0.09X10+0.055X11+0.118X12-0.296X13；

F3=-0.073X1+0.06X2+0.326X3-0.061X4+0.171X5-0.149X6-0.002X7+0.154X8+0.202X9+0.080X10+0.006X11-0.363X12+0.119X13。

式中：X1～X13分別表示株高、分枝數(shù)、有效分枝數(shù)、主穗長度、側(cè)穗長度、主穗直徑、側(cè)穗直徑、倒伏率、發(fā)芽率、產(chǎn)量、千粒質(zhì)量、蛋白質(zhì)含量、水分含量和灰分含量；F1～F3分別表示各主成分得分。

結(jié)合主成分因子得分公式并以各主成分方差貢獻率為權(quán)重，構(gòu)建藜麥在黃土高原生長適宜性綜合評價得分函數(shù)，公式如下所示：

F=0.390 98F1+0.312 74F2+0.145 65F3。

式中：F為不同品種藜麥在黃土高原生長適宜性評價的綜合得分。

根據(jù)綜合評價得分函數(shù)可計算出不同品種藜麥在黃土高原生長適宜性的綜合得分及其排序，其中F值越大，表明該品種藜麥在黃土高原地區(qū)生長的適宜性越好，結(jié)果如表9所示。針對6個不同品種藜麥在黃土高原地區(qū)種植適宜性的綜合排名的順序而言，臺灣紅藜的評價得分最高，其次為隴藜7號、隴藜3號、隴藜5號、LXM和C07。其中，僅臺灣紅藜的綜合得分＞50，遠高于其他品種，說明這個品種相對于其他品種更適宜在黃土高原地區(qū)種植。隴藜7號、隴藜3號、隴藜5號、LXM的綜合得分均在32～36分之間，相差不大，均可視為相對適宜。而C07的綜合評分是28.14，與其他品種相比處于最低水平，說明其在黃土高原地帶種植的適應(yīng)性相對較差。

2.5.3 基于主成分的二維排序分析 在圖2和圖3中，主成分1軸是原始數(shù)據(jù)矩陣方差最大方向，主成分2、3軸是方差次大方向，降維時，最大限度保留有用信息，尋找能夠使不同產(chǎn)地樣品得到最大分離的方向?；诓煌贩N在黃土高原生長適宜性評價的主成分分析結(jié)果，以產(chǎn)量相關(guān)信息為主要代表的主成分1值為橫坐標，以千粒質(zhì)量相關(guān)信息為主要代表的主成分2值為縱坐標繪制二維排序圖（圖2），產(chǎn)量和千粒質(zhì)量均是越高越好，符合這2個指標所在象限的只有隴藜5號和LXM，臺灣紅藜是所有品種中距離產(chǎn)量載荷線最近的，說明關(guān)聯(lián)程度最高，而其他相對距離產(chǎn)量和千粒質(zhì)量成分值由近及遠的依次是隴藜麥3號、隴藜7號和C07。以產(chǎn)量相關(guān)信息為主要代表的主成分1值為橫坐標，以主穗長度相關(guān)信息為主要代表的主成分3值為縱坐標繪制二維排序圖（圖3），產(chǎn)量和主穗長度均是越高越好，雖然沒有符合這2個指標所在象限的藜麥品種，但是臺灣紅藜是所有品種中距離產(chǎn)量和主穗長度的載荷線最近的，說明關(guān)聯(lián)程度最高，而其他相對距離產(chǎn)量和主穗長度成分值由近及遠的依次是隴藜麥3號、隴藜5號、LXM、隴藜7號和C07。

同時，在圖2和圖3中以主成分1為橫軸的表達可以看出，主穗直徑、有效分枝數(shù)、主穗長度、蛋白質(zhì)含量、分枝數(shù)、株高有較高的載荷值（>1）；以主成分2為縱軸的表達可以看出，千粒質(zhì)量、側(cè)穗長度有較高的載荷值（>1）；以主成分3為縱軸的表達可以看出，各項指標的載荷值均小于1，差異趨勢不大。

綜上，在黃土高原地帶種植藜麥較佳的品種分別為隴藜5號、LXM、臺灣紅藜、隴藜3號；而隴藜7號和C07品種在黃土高原地區(qū)的種植適宜性不佳。

2.6 聚類分析

系統(tǒng)聚類分析法可將受試樣本劃分為不同類群進行評價分析，其中對樣品的聚類稱為Q型聚類，對變量的聚類稱為R型聚類，其結(jié)果具有綜合性、客觀性和科學(xué)性。本試驗是在主成分分析的基礎(chǔ)上，采用系統(tǒng)聚類分析法對不同品種藜麥在黃土高原地帶種植后的各項農(nóng)藝性狀和品質(zhì)指標做R型聚類，同時對6個藜麥受試品種進行Q型聚類。其中，聚類方法采用組間聯(lián)接法，聚類區(qū)間為平方歐氏距離，聚類結(jié)果如圖4和圖5所示。

從圖4中可以看出，當(dāng)聚類距離為2.5時，可將藜麥在黃土高原種植適宜性的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀和品質(zhì)指標的評價指標分為3類，第1類為倒伏率、千粒質(zhì)量、側(cè)穗直徑、灰分含量、主穗直徑、蛋白質(zhì)含量、有效分枝數(shù)、水分含量、側(cè)穗長度、主穗長度；第2類為產(chǎn)量；第3類為株高；同時結(jié)合主成分載荷分析結(jié)果可知，最終選用藜麥的產(chǎn)量、千粒質(zhì)量、主穗直徑和株高作為綜合評價藜麥在黃土高原地區(qū)種植生長適宜性的關(guān)鍵性指標。

從圖5中可以看出，當(dāng)聚類距離為2.5時，可將藜麥在黃土高原適宜性種植的品種分為3類，第1類為隴藜5號、LXM和C07，第2類為隴藜3號和隴藜7號，第3類為臺灣紅藜。根據(jù)表10可知，第1類的3個藜麥品種與株高有很大的代表性（特征值為152.866 67），第2類的2個藜麥品種與主穗長度有很大的代表性（特征值為54.03），第3類的1個藜麥品種與產(chǎn)量有很大的代表性（特征值為148.5）。與之前的分析相比，得到大致相同的分析結(jié)果，因此采用本試驗所選的主要品質(zhì)進行聚類分析是可行的。

3 討論與結(jié)論

我國引種藜麥的時間較短，在宏觀和微觀上的研究尚處于起步階段，品種的田間農(nóng)藝性狀及遺傳性狀不穩(wěn)定［18］。同時，藜麥作為一種耐鹽植物，有些藜麥品種可以耐受400 mmol/L NaCl溶液的鹽分脅迫［19］；藜麥耐堿性較強，適宜在肥力薄弱的土壤中種植，具有非常廣泛的適種性［20］。因地理來源、創(chuàng)質(zhì)途徑、品種性狀等不同，在同一地區(qū)栽培表現(xiàn)出的差異性即可說明不同種質(zhì)在表型特征方面有豐富的遺傳多樣性［21］。結(jié)合本試驗內(nèi)容從現(xiàn)有的資料來看，在東鄉(xiāng)半干旱地區(qū)種植的隴藜5號折合產(chǎn)量為3 278.10～4 046.25 kg/hm2，比同地區(qū)參試品種臺灣紅藜和隴藜7號都高（P＞0.05），在產(chǎn)量結(jié)果排名當(dāng)中這3個品種的名次分別為1、3和最末，與各自的倒伏率排名趨同（分別為1、2、0），其中臺灣紅藜處于產(chǎn)量最末且倒伏率為“0”的緣由是生育期較長導(dǎo)致不能成熟、無法結(jié)實，經(jīng)過綜合評價，發(fā)現(xiàn)隴藜5號在該地區(qū)表現(xiàn)出良好的抗倒伏性、較好的豐產(chǎn)性以及優(yōu)異的早熟特性，具有更高的推廣價值［22］。與隴藜5號相比，隴藜7號生育期要長 17 d （分別為119、102 d）且倒伏率高1百分點（分別為2%和1%），隴藜7號、隴藜5號的生育期時間前后相差14 d（分別為136、122 d）且產(chǎn)量上前者遠低于后者，這與本研究結(jié)果大致吻合。王志恒等對由主成分分析十余種藜麥品種結(jié)果顯示，隴藜3號的抗旱性最好，但抗旱性與耐鹽堿性呈負相關(guān)，故其耐鹽堿性的排名處于最末［23］。由此可見，隴藜3號較適用于在干旱半干旱地區(qū)進行引種，但還得考慮海拔和其他氣候環(huán)境條件。如在隴東地區(qū)的10個品種（系）比較結(jié)果表明，隴藜3號的主成分得分綜合排序處于第10位，聚類分析結(jié)果劃為早熟品種類，雖然產(chǎn)量性狀和品質(zhì)指標不突出，可選擇在高海拔無霜期較短或在夏閑期短地區(qū)復(fù)播種，亦可作為冬小麥與藜麥輪作中的選擇之一［24］。而在低海拔地區(qū)——北京周邊栽植多個品種（系）的藜麥中，有結(jié)果表明隴藜3號在≥0 ℃積溫2 500 ℃以上的季節(jié)中，適播期廣，尤其是5月中下旬至6上旬均可適宜于≥500 m的山區(qū)播種，且以6月上旬播種豐產(chǎn)性、抗倒伏性、景觀效果最好［25］。同時，在高海拔地區(qū)——甘肅省張掖市山丹縣（海拔2 300 m左右，年平均氣溫0～2 ℃）種植的隴藜1號至4號及青藜等品種中，由于海拔、有效積溫及早、晚霜發(fā)生情況等氣候條件的制約，只有隴藜3號、青藜能夠正常成熟，生育期分別為158、163 d，折合產(chǎn)量分別為 2 973、2 734.5 kg/hm2［26］。但是，在甘南地區(qū)（海拔2 737 m，年均氣溫2.8 ℃）種植的隴藜1號至4號卻都能夠成熟，其中隴藜3號雖然單株穗粒數(shù)最多（為20 811粒），但是千粒質(zhì)量最輕（2.65 g）、產(chǎn)量最低（2 167.5 kg/hm2），產(chǎn)量要比同品種隴藜1號低54.5%［27］。本研究結(jié)果顯示，隴藜3號的千粒質(zhì)量和折合產(chǎn)量分別為0.32 g和 1 200 kg/hm2，更是遠低于在甘南地區(qū)種植的結(jié)果，這表明隴藜3號適合在緯度高、海拔高的地區(qū)種植。山丹縣年平均氣溫5.8 ℃，無霜期平均為138 d，日照時數(shù)平均為 2 993 h，年降水量197 mm，蒸發(fā)量為 2 246 mm［28］，可作為隴藜3號的參考種植氣候環(huán)境。LXM藜麥在天祝寒旱山區(qū)種植的生育期為168 d，折合產(chǎn)量為3 003.27 kg/hm2，抗倒伏性強，綜合排名為第五，因此并不建議在寒旱山區(qū)種植［29］。本研究中，LXM的折合產(chǎn)量為1 575 kg/hm2，低于在天祝寒旱山區(qū)種植的產(chǎn)量（低幅約47.6%），表明該品種在黃土高原地帶相對于寒旱山區(qū)更不太適宜種植。原產(chǎn)于中國臺灣的特征種臺灣紅藜，從SSR標記種質(zhì)群體的親緣關(guān)系進行分析，再到主成分分析驗證，均證實臺灣紅藜的地理區(qū)域特征［30］。臺灣紅藜其秸稈纖維含量不僅較高，籽粒的粗蛋白含量還達到22.03%，因此可作為青貯飼料用［31-32］。臺灣紅藜在北京門頭溝區(qū)引種栽培后的平均產(chǎn)量為 2 670 kg/hm2，遠高于在黃土高原地帶種植的產(chǎn)量（2 227.5 kg/hm2）［33］，其差距來源可能包括經(jīng)度、緯度、海拔及環(huán)境溫度等。分析四川涼山州地區(qū)的藜麥營養(yǎng)成分，紅藜的氨基酸、粗脂肪、多糖、多酚、黃酮含量均高于隴藜3號，表明紅藜具有更高的食用價值［34］。在本研究中，臺灣紅藜的蛋白質(zhì)含量確實高于隴藜3號（高約35.8%），但水分含量和灰分含量均低于隴藜3號（分別低約8.8%和10.5%），并且在各參試品種當(dāng)中臺灣紅藜在株高、分枝數(shù)、有效分枝數(shù)、主穗長度、主穗直徑、產(chǎn)量及蛋白質(zhì)含量上均表現(xiàn)出顯著的優(yōu)異性。

總體而言，參試的各藜麥品種均能夠在黃土高原地區(qū)正常成熟，表明黃土高原地區(qū)氣候條件適宜飼用藜麥種植，也說明在這個生態(tài)環(huán)境下能夠獲得較全面且穩(wěn)定的表型數(shù)據(jù)。從對在黃土高原地帶所種植藜麥的物候期觀察及描述性分析結(jié)果中可知，不同的藜麥品種在黃土高原地區(qū)種植后各品種間存在著不同程度的差異性（P＜0.05）。生育期時間從長到短依次為臺灣紅藜＞隴藜7號＞C07＞隴藜3號＞隴藜5號＞LXM。在藜麥各項性狀指標測定當(dāng)中的最值和平均值上，臺灣紅藜占據(jù)多項與產(chǎn)量和品質(zhì)相關(guān)的最佳值指標。同時，通過對比分析供試藜麥各品種的各項指標的變異系數(shù)發(fā)現(xiàn)，在黃土高原地帶下生長對不同品種藜麥在倒伏率、側(cè)穗生長、株高等方面均表現(xiàn)出豐富的變異，說明至少在藜麥的產(chǎn)量方面其遺傳多樣性指數(shù)較高，遺傳差異大且資源類型豐富，有利于特異種質(zhì)材料的比較和篩選，對利用現(xiàn)有種質(zhì)提高藜麥產(chǎn)量的潛力較大，但也相對反映出迭代或更換品種資源對創(chuàng)新當(dāng)?shù)剞见湹钠焚|(zhì)性狀或不太顯著。這與Curti等在阿根廷北部所做的藜麥品種對比分析試驗結(jié)果中有關(guān)藜麥種質(zhì)的表型受地域和環(huán)境影響較大，表現(xiàn)為高度多樣性［35］。

從相關(guān)性分析的結(jié)果來看，在黃土高原地帶種植的藜麥株高、蛋白質(zhì)含量與主穗直徑、側(cè)穗直徑間呈正相關(guān)，產(chǎn)量與株高呈正相關(guān)。這與王思宇等的研究結(jié)果相契合［36-37］。說明藜麥株高和直徑的增加會帶動藜麥對干物質(zhì)的儲運和轉(zhuǎn)移，因為作物的莖主要起到對物質(zhì)進行轉(zhuǎn)運流通的功能［38］，而株高的增加則一般會相應(yīng)地增加葉片數(shù)和葉面積大小，雖然有關(guān)葉片的農(nóng)藝性狀并沒有在本研究中體現(xiàn)，但是從其他作物的資料來看，確實有相關(guān)的證實材料［39］。此外在品質(zhì)表現(xiàn)上，本研究的結(jié)果顯示，藜麥的水分含量與蛋白質(zhì)含量呈負相關(guān)，但與灰分含量呈正相關(guān)，藜麥的蛋白質(zhì)含量與灰分含量呈正相關(guān)。這與胡一波等的研究結(jié)果［40］相同，其研究中進一步指出，蛋白質(zhì)含量與脂肪、淀粉及總黃酮含量間均呈負相關(guān)，而與總多酚及總皂苷的含量間呈正相關(guān)［40］。而總多酚、總皂苷和總黃酮含量的高低一般是用來評價藥用植物的藥用有效成分含量的高低［41］，進一步說明藜麥是一種全營養(yǎng)功能作物，其所含16種氨基酸、礦質(zhì)元素及酚類和黃酮類等多種化學(xué)活性成分不僅可作為食材，也可作為高效的優(yōu)質(zhì)藥材［42］。

從主成分及綜合得分分析結(jié)果來看，通過對黃土高原地帶種植的6個藜麥品種13個性狀指標的適宜性表現(xiàn)和評價的分析中發(fā)現(xiàn)，前3個主成分的累計貢獻率為84.937%，其所表達的綜合信息可以用來表達全部性狀的84.937%，從而簡化各品種間比較性狀的數(shù)量，提高篩選評價效率。從綜合評價結(jié)果來看，3個主成分依次反映了藜麥的產(chǎn)量特征、千粒質(zhì)量特征和主穗直徑特征。其中，臺灣紅藜的得分最高，綜合評價最優(yōu)，說明臺灣紅藜非常適宜在黃土高原地帶種植，這可能與其生育期長的種質(zhì)特性有關(guān)。在本研究中的3個隴藜系列品種間及LXM品種的綜合得分相差并不大，說明隴藜系列品種和LXM品種在黃土高原地帶均具有推廣應(yīng)用價值。與其他藜麥品種相比，C07藜麥在黃土高原地帶種植后生長適宜性評價綜合表現(xiàn)最差，說明其在黃土高原地帶種植的利用價值不大。有研究指出，適期播種時，相應(yīng)的氣候因子對藜麥的干物質(zhì)積累動態(tài)、光合性狀差異和產(chǎn)量性狀差異等表現(xiàn)影響較大（P＜0.05）［43］，因此根據(jù)品種的適應(yīng)性表現(xiàn)，調(diào)節(jié)播期，這或許是一種提高藜麥產(chǎn)量和品質(zhì)的方法。

在對6份藜麥種質(zhì)材料13個性狀指標進行聚類后發(fā)現(xiàn)，可將6份藜麥品種聚為3個群類，從R型聚類的結(jié)果并結(jié)合主成分載荷分析結(jié)果最終選用藜麥的產(chǎn)量、千粒質(zhì)量、主穗直徑和株高作為綜合評價藜麥在黃土高原地區(qū)種植生長適宜性的關(guān)鍵性指標。這4個指標從農(nóng)藝學(xué)角度可簡單概括為產(chǎn)量性狀和株型性狀，與張亞萍的研究結(jié)論［44-45］相一致。進一步說明藜麥的產(chǎn)量主要積累于主枝穗的大小，故藜麥主枝穗的大小是選育高產(chǎn)藜麥品種的重要指標［46］。同時，R型聚類的結(jié)果中4個指標沒有與主成分分析中綜合表現(xiàn)相近的指標聚為一類，這與魏玉明等在隴東地區(qū)的試驗結(jié)果［24］相類似，證明藜麥這類異型雜交（異花授粉）作物非常容易受外來基因的干擾，異型雜交可高達17.4%［47］，其個體差異大于品種間的差異。

從Q型聚類的結(jié)果可知，6份材料可以分為3類種質(zhì)材料。以株高為代表（特征值為 152.866 67）的第1類藜麥包括隴藜5號、LXM和C07，根據(jù)長勢可以看出其為矮稈作物，但千粒質(zhì)量高（即籽粒飽滿），說明這3個藜麥品種（系）資源可以嘗試以特異種質(zhì)在藜麥密植矮稈型品種（系）或旅游區(qū)景觀植物品種（系）選育目標中作為的親本之一。其次是以主穗長度為代表（特征值為54.03）的第2類藜麥包括隴藜3號和隴藜7號，這類藜麥主穗長度處于適中程度，并與主穗直徑、株高等藜麥生長的長勢狀況均呈正相關(guān)關(guān)系，也從側(cè)面說明這2個藜麥品種在黃土高原地帶具有廣泛的適種性，可以考慮將其作為秸稈飼料作物或藥材作物。最后就是以產(chǎn)量為代表（特征值為148.5）的第3類藜麥包括臺灣紅藜，這類藜麥除了側(cè)穗直徑、側(cè)穗長度、倒伏率、千粒質(zhì)量、水分含量和灰分含量等方面表現(xiàn)不是最突出外，其他方面均表現(xiàn)出與其他同試品種（系）的差異性較大，這一點在圖3中可以得出參照?？梢姡_灣紅藜不僅非常適宜于在黃土高原地帶推廣種植，而且還可以在以遺傳改良當(dāng)?shù)馗鼮槠者m性種植、高附加值加工產(chǎn)出的藜麥品種中發(fā)揮優(yōu)質(zhì)藜麥親本材料的作用。

由于藜麥的開發(fā)應(yīng)用涉及原糧制造、食品加工、藥用開發(fā)與保健品、秸稈飼用、景觀綠化等眾多領(lǐng)域［18］，所以更好地了解種質(zhì)資源性狀的遺傳相似性、差異性，并根據(jù)各類材料的性狀表現(xiàn)和特點進行相應(yīng)的選擇，可提高藜麥在產(chǎn)業(yè)升級、鄉(xiāng)村振興等方面的綜合利用價值。

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