摘要：2019—2020 年，以大白谷為對照，研究晉谷21 號、晉谷59 號、大同45 號、鑫谷4 號和8311 等谷子品種的主要農藝性狀和營養(yǎng)品質，旨在為晉北春谷區(qū)谷子引種提供指導。結果表明，供試谷子品種生育期變幅為116～138 d，晉谷59 號生育期最長，為138 d，8311 生育期最短，為116 d；在2 a 試驗中，晉谷59 號的單穗質量和單穗粒質量均最大；大同45 號和鑫谷4 號的千粒質量最大，與其他谷子品種有顯著性差異。晉谷59 號和晉谷21 號的產量在2 a 試驗中均位于第1、2 位，晉谷59 號的產量分別為6 557.69、6 478.70 kg/hm2，晉谷21 號的產量分別為6 421.14、6 104.65 kg/hm2。晉谷21 號小米的蛋白質含量在2 個年份均為最高，分別為13.90% 和10.30%，與其他品種有顯著性差異；晉谷59 號小米在2019 年的脂肪和膳食纖維含量最高，晉谷21 號小米在2020 年的脂肪和膳食纖維含量最高。谷子產量、穗寬、單穗質量、單穗粒質量和千粒質量以及小米蛋白質、脂肪和膳食纖維含量的變異系數(shù)均較大。谷子的產量與株高、穗寬、單穗質量、單穗粒質量、千粒質量和蛋白質含量呈顯著正相關。綜合分析顯示，晉谷21 號和晉谷59 號適宜在晉北春谷地區(qū)廣靈縣推廣種植。

關鍵詞：春谷區(qū)；谷子；農藝性狀；營養(yǎng)品質；產量；相關性分析

中圖分類號：S515 文獻標識碼：A 文章編號：1002?2481（2023）06?0645?08

谷子（Setaria italica）是禾本科狗尾草屬作物， 屬于耐干旱、耐貧瘠、耐鹽堿的農作物，是我國傳統(tǒng)的優(yōu)勢和主食作物[1-3]。谷子去殼即為小米，含有豐富的蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素和胡蘿卜素以及多種微量元素，素有“百谷之長”的美稱[4-5]。

在我國，谷子主要集中種植在河北、山西、內蒙古等北方干旱和半干旱地區(qū)，年播種面積約有200 萬hm2[6]。由于谷子抗逆性強的特性，使其成為山西省不可替代的主糧農作物和推動有機旱作農業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的核心農作物[7-8]。近年來，山西省谷子種植面積穩(wěn)定在20 萬hm2左右，在十年九旱的晉北地區(qū)種植面積約3 萬hm2[9]。廣靈縣是晉北典型的農業(yè)縣，農業(yè)基礎較為雄厚，境內農作物品種豐富。

其氣候屬于溫帶大陸性季風氣候，冬寒夏暖、溫差較大的氣候特征，非常適宜谷子種植[10]，屬于典型的谷子春播區(qū)。谷子在廣靈縣有著悠久的種植歷史，是晉北谷子的主要產區(qū)之一，也是我國歷史名米“東方亮”的產地。

有關谷子農藝性狀和營養(yǎng)品質指標的研究已有較多報道，主要包括農藝性狀和營養(yǎng)品質的遺傳差異與相關性[5，11]，營養(yǎng)品質與食味品質的關聯(lián)性[12]，農藝性狀及產量之間的相關性分析等方面[13-15]。農藝性狀是谷子各生育期最直觀的外在遺傳表型，而營養(yǎng)品質指標是谷子內在品質的決定因素，二者決定著谷子的產量、加工品質和食味品質，也是谷子新品種選育和異地引種種植的主要考慮因素。在晉北春谷早熟地區(qū)，研究工作者也開展了農藝性狀和適應性種植方面的研究。楊忠等[9]研究認為，施氮水平與大同29 號的種植密度互作效應不明顯，葉綠素值與產量、施氮水平存在顯著相關性，與種植密度相關性不強。張艾英等[16]在比較西北春谷早熟區(qū)谷子品種的產量和農藝性狀后發(fā)現(xiàn)，大同地區(qū)谷子增產幅度和產量在所有試驗區(qū)域居中，其中大同32 號增產幅度10% 以上，影響產量的主要因素為穗質量和穗粒質量，其次為株高和生育期。郭瑞鋒等[17]研究了不同谷子品種在晉北地區(qū)的適應性，發(fā)現(xiàn)與晉北試驗區(qū)同屬于春谷早熟區(qū)的谷子品種適應性更好。張雜谷5 號、張雜谷3 號、赤谷10 號、張雜谷10 號、張雜谷6 號產量較高；晉谷23 號的千粒質量最高；赤谷10 號穗粒質量最高，同時穗也最長；秦谷1 號出谷率最高。

關于晉北廣靈縣春播谷子農藝性狀和適應性的研究尚未見報道，有待進一步深入研究。廣靈縣農民種植的谷子傳統(tǒng)品種有東方亮和大白谷，雖然其品質和產量尚可，但是農民以傳統(tǒng)種植方式為主，農戶自留種子問題突出，致使傳統(tǒng)谷子品種逐年退化，產量和品質逐年下降，病蟲害也比較嚴重，嚴重影響當?shù)毓茸赢a業(yè)規(guī)?；l(fā)展[18]。鑒于此，本研究以廣靈縣傳統(tǒng)品種為對照，比對分析6 個引進品種主要農藝性狀和營養(yǎng)品質指標的差異性和相關性，為當?shù)毓茸悠贩N選育和產業(yè)化發(fā)展提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試谷子品種有晉谷21 號、晉谷59 號、大同45 號、鑫谷4 號、大白谷和8311，對照為廣靈縣傳統(tǒng)種植谷子品種大白谷。晉谷21 號、晉谷59 號購于山西大豐種業(yè)有限公司，大同45 號來源于山西農業(yè)大學高寒區(qū)作物研究所，鑫谷4 號購于山西鑫騰達農業(yè)科技有限公司，大白谷和8311 購于廣靈縣種子市場。

1.2 試驗地概況

試驗于2019、2020 年5—10 月，在廣靈縣泓源農業(yè)科技有限公司谷子種植基地進行，種植大田位于大同市廣靈縣宜興鄉(xiāng)西宜興村（N39°42，E114°16 ′），海拔980 m。試驗大田地勢平坦，灌溉方便，土質為褐土、沙壤。2019、2020 年土壤（0～20 cm）中基本理化性質如表1 所示，屬于中等肥力。

1.3 試驗方法

前茬作物為玉米，2019、2020 年試驗田面積分別為0.16、0.28 hm2，不設重復，田間四周設置保護行。種植行距為35 cm，留苗密度為37.5 萬株/hm2。

5 月初播種，9 月底、10 月初取樣及進行全區(qū)收獲。

春播前整地，施腐熟農家肥15 000 kg/hm2，深耕地（30 cm）并耙平。播種前7 d 澆底墑水約600～750 m3/hm2，隨后旋耕待播種。拔節(jié)至抽穗前結合降水情況追肥1 次，施尿素225 kg/hm2。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 農藝性狀測定 按谷子田間觀察記載標準執(zhí)行，在收獲前10 d，采用對角線法選取3 個1 m2樣點，每個樣點隨即選取谷子10 株進行室內考種，測定谷子株高、旗葉長、旗葉寬、穗長、穗寬、單穗質量、單穗粒質量、千粒質量。測產時，每個樣點的谷子單打單收，分別進行脫粒、稱質量，并計算產量。

1.4.2 營養(yǎng)品質指標測定 蛋白質含量采用凱氏定氮法測定；脂肪含量采用索氏抽提法測定；碳水化合物含量采用GB/Z 21922 測定；淀粉含量采用酸水解法測定；膳食纖維含量采用GB 5009.88 測定。

1.5 數(shù)據分析試驗數(shù)據采用SPSS 26 軟件包的單因素方差分析（One-Way ANOVA）、相關性分析和變異性分析，各組間試驗數(shù)據的顯著性檢驗通過LSD 法比較差異（Plt;0.05）。

2 結果與分析

2.1 各品種的生育期比較

從表2 可以看出，供試谷子品種生育期變幅在116～138 d，其中，晉谷59 號生育期最長，達138 d，其次為晉谷21 號，生育期為128～130 d，這2 個品種屬于晚熟品種；8311 生育期最短，為116～118 d，大白谷、大同45 號、鑫谷4 號和8311 屬于中熟品種[19]。

2.2 各品種農藝性狀的比較

由表3、4 可知，晉谷59 號的株高在2 個年份均為最高，晉谷21 號次之，較其他谷子品種差異顯著；晉谷21 號的旗葉長在2019 年最長，晉谷59 號的旗葉長在2020 年最長；在2019 年，5 個谷子品種的穗長無顯著性差異，8311 最長，晉谷21 號最短；在2020 年，晉谷21 號、鑫谷4 號和晉谷59 號的穗長較長；晉谷21 號的穗寬在2 個年份均為最寬，大同45 號和8311 最窄；晉谷59 號的單穗質量和單穗粒質量在2 個年份均為最重，其次為晉谷21 號和大同45 號；大同45 號和鑫谷4 號的千粒質量最大，8311的千粒質量最小。

在2 個年份，晉谷59 號和晉谷21 號的產量均位于第1 位和第2 位，晉谷59 號的產量分別為6 557.69、6 478.70 kg/hm2，晉谷21 號的產量分別為6 421.14、6 104.65 kg/hm2，顯著高于其他谷子品種的產量，大同45 號和鑫谷4 號的產量最低。在2 a中，晉谷59 號和晉谷21 號較對照大白谷的產量分別高出17.14% 和12.43%，14.70% 和5.93%，而8311、大同45 號及鑫谷4 號較對照的產量分別低7.40% 和9.72%，34.33% 和41.46%。8311 的產量低于對照，大同45 號和鑫谷4 號由于倒伏和白發(fā)病比較嚴重，減產明顯，產量較低。

在2019 年，谷子產量的變異系數(shù)最大，株高、穗長和旗葉長的變異系數(shù)較??；在2020 年，谷子單穗粒質量、單穗質量和產量的變異系數(shù)較大，旗葉長、旗葉寬、株高和穗長的變異系數(shù)較小。由此可見，產量性狀以及影響產量的相關性狀在供試谷子品種之間差異性較大。

2.3 各品種營養(yǎng)品質指標的比較

由表5、6 可知，晉谷21 號小米的蛋白質含量在2 個年份均為最高，與其他品種小米間差異顯著，8311 小米蛋白質含量最低；晉谷59 號小米在2019 年的脂肪和膳食纖維含量最高，晉谷21 號小米在2020 年的脂肪和膳食纖維含量最高，且與其他品種小米間差異顯著；8311 小米的碳水化合物含量在2 個年份均為最高，而且其淀粉含量也較高。

在2019 年，小米蛋白質含量的變異系數(shù)最大，其次為膳食纖維和脂肪含量；在2020 年，小米脂肪含量的變異系數(shù)最大，其次為膳食纖維和蛋白質含量。由此可見，在不同谷子品種小米中蛋白質、脂肪和膳食纖維含量的差異性較大，碳水化合物和淀粉含量的變異幅度很低。說明通過優(yōu)良品種選擇和改變種植環(huán)境及條件，可以改變蛋白質、脂肪和膳食纖維含量的表現(xiàn)，但很難改變碳水化合物和淀粉含量的表現(xiàn)。

2.4 農藝性狀和營養(yǎng)品質指標之間的相關性分析

由表7 可知，谷子的株高與旗葉寬、單穗質量、單穗粒質量、產量和膳食纖維含量呈顯著或極顯著正相關，產量與株高、穗寬、單穗質量、單穗粒質量、千粒質量和蛋白質含量呈顯著正相關，可見株高、穗寬、單穗質量、單穗粒質量、千粒質量對谷子的產量影響很大，說明在谷子產量的優(yōu)質育種和引種上，需要更多的考慮株高、穗寬、單穗質量、單穗粒質量、千粒質量這些性狀。

碳水化合物含量與旗葉寬、穗寬、單穗質量、單穗粒質量和產量呈顯著或極顯著負相關，淀粉含量與單穗質量和單穗粒質量呈顯著負相關，膳食纖維含量與株高、旗葉寬、單穗質量和單穗粒質量呈顯著或極顯著正相關。但各營養(yǎng)品質指標間沒有顯著的相關性，呈弱的相關性，蛋白質與碳水化合物呈負相關，脂肪與碳水化合物、淀粉呈負相關，與膳食纖維呈正相關。

3 結論與討論

3.1 農藝性狀和營養(yǎng)品質的差異性分析

宜興鄉(xiāng)是廣靈縣種植谷子的傳統(tǒng)區(qū)域，不僅谷子種植面積大，而且所產小米的品質也最好，本研究選擇廣靈縣的典型區(qū)域宜興鄉(xiāng)（西宜興村）為試驗種植區(qū)域，所得試驗結果在一定程度上可以反映該地域的整體狀況。

谷子在拔節(jié)期前，不同品種的生長時間基本一致，但是從抽穗期開始，不同谷子品種生長快慢出現(xiàn)了較大的差異，不同谷子品種表現(xiàn)出在抽穗、開花、成熟時間上的差異性[15]。本研究中不同谷子品種生育期不同，晉谷59 號較8311 生育期多22 d。

而同一品種在2 個年份生育期基本相同，差異性不大。在不同地域種植同一谷子品種，生育期有一定的差異，本研究中晉谷21 號的生育期與其在晉北其他地區(qū)生育期相比少8～10 d[17]；8311 的生育期與其在晉北其他地區(qū)適應性試驗中的生育期相比少6～8 d[20-21]。這說明，谷子品種是決定生育期的內在因素，即使是同一谷子品種，由于受不同種植地域環(huán)境條件的影響，也會表現(xiàn)出不同的生育期。

谷子在不同生態(tài)環(huán)境和種植管理條件下，生育期、農藝性狀和產量方面均有一定的差異[22]。一方面與谷子品種的遺傳基因相關，另一方面，也與種植區(qū)域的外界環(huán)境息息相關，包括氣候、水文、土壤的組成和肥力等[16，23]。同在晉北地區(qū)，本試驗中8311 的株高、單穗質量、單穗粒質量與張綬等[20]在晉北其他地區(qū)試驗中8311 的相應性狀接近，卻明顯小于馮婧等[21]相應性狀試驗觀察值。本試驗區(qū)域晉谷21 號的株高、穗質量和穗粒質量均顯著高于大同市水泊寺鄉(xiāng)晉谷21 號相應性狀的表現(xiàn)值，穗長與之相近，而千粒質量略低于大同市水泊寺鄉(xiāng)的試驗結果[17]。本試驗區(qū)域與其他地區(qū)相比，晉谷21 號與其在晉中太谷種植的株高、穗長、單穗質量、蛋白質和淀粉含量相近，而且株高、穗寬、單穗質量、產量和淀粉的變異系數(shù)也相近[13]。

在產量表現(xiàn)上，晉谷59 號和晉谷21 號的產量不僅高于對照品種，晉谷21 號的產量明顯高于其在晉中太谷的產量[13]，也高于其在晉北其他地區(qū)的產量[17]，而8311 的產量卻低于其在晉北其他地區(qū)的產量[20-21]。這可能是不同種植區(qū)域氣候、水文、土壤組成和肥力的不同影響的結果，不同品種適宜的種植區(qū)域不同，同一品種在不同種植區(qū)域的產量和品質差異也很大[16]。因此，在不同種植地域間互相引種，除了需要考慮不同種植地域的緯度和海拔差異外，還需要重點考慮農藝性狀的表現(xiàn)，在農藝性狀和產量穩(wěn)定的前提下，才可以正式引種種植。

蛋白質是小米重要的營養(yǎng)成分，其高低是決定小米品質優(yōu)劣的重要因素之一。相關研究報道，有超過1/2 以上谷子品種其小米中蛋白質含量介于10%～12%[24-25]，蛋白質平均含量為9.28%[26-27]，本研究谷子品種的蛋白質含量與之相近。依據河北省農林科學院谷子研究所制定的優(yōu)質米分級標準，一級優(yōu)質米蛋白質含量≥12.5%，二級優(yōu)質米蛋白質含量≥11.8%[28]。本試驗中晉谷21 號小米蛋白質含量達到了一級優(yōu)質米標準，晉谷59 號小米蛋白質含量達到了二級優(yōu)質米標準，其他小米蛋白質含量在二級標準以下。脂肪含量也是判斷小米品質高低的重要因子之一，組成小米脂肪的成分主要為不飽和脂肪酸，約占脂肪酸總量的85%[29]。研究表明，小米中脂肪含量介于2.8%～6.6%，其高低取決于谷子品種和種植區(qū)域地理和氣候因素[30-31]。本試驗中不同谷子品種小米中脂肪含量在平均值范圍內。小米的主要可食部分為淀粉，淀粉含量直接影響小米的食用和加工品質。有研究報道，小米中碳水化合物含量平均為74.62%，其主要成分為淀粉，含量在60% 左右，其中直鏈淀粉較多[32-33]。本試驗中小米碳水化合物含量接近于平均值74.62%，淀粉含量高于平均值。本研究中，不同谷子品種在引種后，其小米中營養(yǎng)成分含量均在正常值范圍內，為下一步正式引種種植提供了參考依據。

張霞等[15]對陜北旱地谷子主要農藝性狀進行分析，證實了谷子性狀中株高、穗長、穗粗、千粒質量等的變異系數(shù)較小，本試驗中性狀的表現(xiàn)與其相近。袁峰等[34]通過主成分分析，認為株高、穗長、單穗質量、千粒質量和產量的變異系數(shù)較大，本試驗中單穗粒質量、千粒質量和產量的變異系數(shù)較大，與之相近，但株高和穗長的變異系數(shù)較小，與其有一定的差異，這可能是不同品種在不同生態(tài)環(huán)境種植影響的結果。在本研究中，不同谷子品種小米的蛋白質、脂肪和膳食纖維含量的變異程度較大，而碳水化合物和淀粉含量的差異性較小，這與張愛霞等[11]的研究結果相近。單穗質量、單穗粒質量、產量、蛋白質、脂肪和膳食纖維含量的變異系數(shù)較大，說明在品種選擇上，需要著重關注這些性狀的表現(xiàn)，再通過選擇優(yōu)良品種，改善種植環(huán)境條件和管理措施前提下，有效提高這些性狀的表現(xiàn)并達到一定的平衡，以優(yōu)化這些性狀的表現(xiàn)，在提高產量的同時，獲得較高的營養(yǎng)成分含量。

3.2 農藝和營養(yǎng)品質各性狀之間的相關性分析

研究表明，在相同生態(tài)環(huán)境和種植管理條件下，生育期和穗長對產量的影響效應較小，而穗寬、單穗質量和單穗粒質量對產量有較強的影響[21]，本試驗種植谷子品種產量和其他農藝性狀的相關性結果也證實了穗寬、單穗質量和單穗粒質量對產量有較強的影響。張霞等[15]研究也證實，產量與株高、穗粗、單穗質量、單穗粒質量、千粒質量具有顯著或者極顯著的正相關性。而且穗粗與單穗質量、單穗質量與單穗粒質量、單穗粒質量與千粒質量間也均存在顯著或者極顯著的正相關性，本試驗也得到了相近的結果，與谷子產量具有顯著相關性的性狀之間也存在著顯著或極顯著的相關性。谷子農藝性狀和品質指標間具有明顯的制約關系[35]，在本試驗中也得到印證，碳水化合物含量和淀粉含量與部分農藝性狀呈顯著或極顯著的負相關。

綜合本試驗結果，在試驗地區(qū)，6 個供試谷子品種均能正常發(fā)芽、生長、成熟，不同品種谷子在生育期、農藝性狀和營養(yǎng)品質表現(xiàn)上存在較大的差異。

與產量顯著相關的性狀中，包括株高、穗寬、單穗質量和單穗粒質量，晉谷21 號和晉谷59 號這些性狀顯著優(yōu)于大白谷，產量明顯高于大白谷。而且蛋白質含量達到一級和二級優(yōu)質米的標準，脂肪、淀粉和膳食纖維含量也較高。本試驗揭示了在良種選配上應多考慮與產量和營養(yǎng)品質具有正相關性狀的品種進行引種，選擇農藝和營養(yǎng)品質性狀表現(xiàn)具有優(yōu)勢的品種，通過配套栽培和管理技術，以實現(xiàn)谷子的高效高產種植。通過綜合分析，晉谷21 號和晉谷59 號適應晉北春谷區(qū)的生態(tài)環(huán)境，具有在當?shù)赝茝V種植的可行性。