楊志強，馬 巖，周 偉，余忠浩，王振國，李 巖，劉 慧，羅 巍，高 震，周亞星

（1.內蒙古民族大學 農學院，內蒙古 通遼 028043；2.通遼市農業(yè)技術推廣中心，內蒙古 通遼 028000；3.通遼市農牧科學研究所，內蒙古 通遼 028000；4.內蒙古工程項目管理有限公司，內蒙古 呼和浩特 010000）

高粱（Sorghum bicolor（L.）Moench）又名蜀黍，屬禾本科C4植物，廣泛分布于世界大部分地區(qū)，為世界四大谷類作物之一[1-2］。高粱具有抗旱、耐澇、耐鹽堿、適應性強等特性，同時表現(xiàn)出高光合速率、高生物產量[3-6］等特點，其用途廣泛，可食用、飼用、釀造用。高粱不僅在畜牧養(yǎng)殖領域具有廣闊的應用前景[7-8］，更是我國重要的能源和糧食作物之一[9-10］。

土地鹽堿化是限制植物生長和生產力的主要非生物脅迫因素之一，鹽堿化土壤會阻礙農作物正常的生長和發(fā)育，從而降低農作物的品質和產量。因此，篩選出適宜鹽堿地種植的耐鹽堿優(yōu)良高粱品系，可為今后選育耐鹽堿的優(yōu)良高粱品種奠定基礎。選育農藝性狀優(yōu)良的耐鹽堿高粱品種，不僅可以提高鹽堿地利用效率，而且對提高作物的產量和農民的經濟收入也有一定的促進作用[11-13］。筆者通過對13個耐鹽堿高粱品系及對照品種進行農藝性狀測定及方差分析、主成分分析和主要農藝性狀對比，進而篩選出適宜通遼地區(qū)鹽堿地種植的高粱品系，旨在為耐鹽堿高粱品種選育提供理論指導和參考依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料 供試材料為NYJ26-9、HW63-21、HU29-3、AT優(yōu)-8、HW25-6、NYJ62-7、WW9-9、KN-29、S-24、LN43、ZM9-15、LE1-20、THT92等13個高粱品系及對照品種內雜5。

1.2 試驗地概況 2021年5月，在內蒙古民族大學科技園區(qū)（北緯42°15′~45°41′，東經119°15′~123°43′）播種。該地區(qū)年均溫度0~8 ℃，年均日照時數約3 000 h，≥15 ℃積溫3 000~3 200 ℃，無霜期140~160 d，年均降水量350~400 mm，年均風速3.2~4.5 m·s-1，全年8 級以上大風天數可達到20~30 d。堿解氮含量48.2 mg·kg-1，速效磷含量38 mg·kg-1，速效鉀含量184 mg·kg-1，pH約為8.3[14-15］。

1.3 試驗設計 采用隨機區(qū)組試驗設計，3次重復，株距0.3 m、行距0.5 m。采用穴播的播種方式，播種時施復合肥750 kg·hm-2，其他與當地大田生產管理一致。

1.4 測定項目 測量記錄高粱品系和對照品種的主要農藝性狀及產量。株高：開花后隨機取10株測量從地面至穗頂的主莖平均高度。穗長：自穗下葉痕處至穗尖的長度。穗粒重：隨機取10株典型穗，自然風干后全部脫粒稱其重取均值。千粒重：自然風干后測定1 000個完整籽粒的重量。產量：實際產量=實際收獲籽粒重量×單位面積/小區(qū)收獲面積。殼色、粒色、整齊度等。

1.5 數據分析 利用SPSS 21.0及Microsoft Excel進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 產量比較 13 個高粱新品系較內雜5（CK）均增產，產量為9 986.76~10 755.49 kg·hm-2，較CK 增產5.64%~13.77%。13個品系中，HU29-3產量最高，為10 755.49 kg·hm-2，較CK增產1 301.87 kg·hm-2，增幅13.77%；AT優(yōu)-8產量最低，為9 986.76 kg·hm-2，較CK增產533.14 kg·hm-2，增幅5.64%。見表1。

表1 參試品系的產量Tab. 1 Yield of the tested strains

2.2 主要農藝性狀分析 殼色方面，THT92為褐色，LE1-20、內雜5及HU29-3為黑色，NYJ26-9、HW25-6、NYJ62-7、WW9-9及S-24為紅色，其余5個品系為紫色。粒色方面，THT92為黃色，內雜5為紅色，KN-29為赤褐色，AT優(yōu)-8為淺褐色，HW63-21和S-24為黃褐色，其余8個品系均為褐色。整齊度除NYJ26-9外，其余13個品系均為整齊。千粒重以LE1-20最高，為31.42 g，較對照高1.67 g；AT優(yōu)-8最低，為25.92 g，較對照低3.83 g。穗粒重以KN-29 最高，為97.50 g，較對照高10.20 g；AT 優(yōu)-8 最低，為85.70 g，較對照低1.60 g。穗長以THT92最長，為32.20 cm，較對照長5.80 cm；WW9-9最短，為22.20 cm，較對照短4.20 cm。13 個品系株高均低于對照，其中，HU29-3 最矮，為152.00 cm，較對照矮39.33 cm，供試品系生育期在112~118 d之間。見表2。

表2 高粱品系主要農藝性狀及產量匯總表Tab. 2 Summary table of main agronomic characters and yield of Sorghum strains

通過矮化育種可以提高作物的抗倒伏能力。由表2可知，13個品系株高為152.00~182.33 cm，由低到高依次為HU29-3、LE1-20、NYJ62-7、HW25-6、KN-29、AT 優(yōu)-8、S-24、ZM9-15、LN43、THT92、WW9-9、HW63-21、NYJ26-9，13個品系株高均低于CK。

育種上，把粒重高、穗粒數多的品種作為高產品種的選擇指標[16］。在本試驗中，千粒重比CK高的有4個品系，由高到低依次為LE1-20、ZM9-15、HW25-6、NYJ62-7，千粒重為30.02 ~31.42 g。穗粒重較CK提高的有12個品系，由高到低依次為KN-29、HW25-6、HU29-3、LE1-20、ZM9-15、LN43、S-24、THT92、WW9-9、HW63-21、NYJ26-9、NYJ62-7，穗粒重為87.40~97.50 g，降低的有AT優(yōu)-8，穗粒重為85.70 g。見表2。

2.3 主成分分析 由于本試驗中6個指標具有不同量綱，所以要對原始數據進行標準化處理來排除不同量綱對主成分分析結果的影響。數據標準化后將Z株高、Z穗長、Z穗粒重、Z千粒重、Z生育期、Z產量作為新指標（Z表示標準化后的數據）。將新指標數據運用于主成分分析，得出各品系高粱的貢獻率和特征值，特征值是反映主成分影響大小的指標，通常情況下，選擇特征值≥1 的作為選擇主成分的原則，當累計方差貢獻率大于75%時，可以確定主成分數量。對于不同品系高粱所測定的株高、穗長、穗粒重、千粒重、生育期、產量等6個指標進行主成分分析，3 個主成分特征值分別為2.371、1.336、1.098，方差貢獻率分別為39.52%、22.27%、18.30%；選擇特征值≥1的作為選擇主成分的原則選取主成分，其中，前3個特征值累計貢獻率達80.094%，基本涵蓋了所有測定性狀的主要信息。見表3。

表3 不同品系高粱指標間主成分分析的特征值與方差貢獻率Tab. 3 Characteristic values and variance contribution rates of principal component analysis among Sorghum indexes of different strains

主成分1的特征值為2.371，對總的遺傳貢獻最大，貢獻率為39.523%，對應特征向量中，農藝性狀對應特征值從高到低依次是產量、穗粒重、千粒重、穗長、生育期和株高。產量的特征向量值最大，為0.608 4，其次是穗粒重，因此，把第1主成分稱為產量因子，對應的特征向量中千粒重較大，表明產量較高的材料，其千粒重較高。在對應的特征向量中，負值最大的是株高，表明提高產量的同時需要降低株高。主成分2的特征值為1.336，貢獻率為22.27%，對應的特征向量正值中，穗長最大，為0.653 7，因此，把第2主成分稱為穗長因子，對應的特征向量值中，生育期較大，表明穗長較長的材料，其生育期亦長。主成分3的特征值為1.098，貢獻率為18.30%，對應的特征向量正值中，千粒重最大，為0.847 4，因此，把第3主成分稱為千粒重因子。在對應的特征向量中，生育期正值較大，表明提高千粒重的同時會增加生育期。見表4。

表4 不同品系高粱主成分分析下各項指標的特征向量Tab. 4 Characteristic vectors of each index under the principal component analysis of different Sorghum strains

本試驗主成分是6個新指標的線性組合，其系數是對應各指標的特征向量（表4），所得的各主成分函數表達式為：

將不同品系高粱標準化后的數據分別代入以上函數表達式，就能得到不同高粱品系主成分分析及按照綜合得分進行排序（表5）。由表5 可知，綜合主成分排名前5 的品系依次為LE1-20、HU29-3、HW25-6、ZM9-15和KN-29。說明這5個品系的綜合表現(xiàn)突出。

表5 不同高粱品系主成分得分及排序Tab. 5 Principal component scores and rank of different Sorghum strains

3 討論與結論

高粱抗逆性強，用途廣泛，不同品系之間具有較大差異。綜合分析多個高粱品系的農藝、產量等性狀，對優(yōu)良高粱品種選育及對通遼地區(qū)種植結構的調整具有重大意義。從產量來看，13個供試高粱品系產量較對照均有顯著提升，提升幅度在5.64%~13.77%之間，提升幅度超過10.00%以上的共有9個品系，產量提升幅度最大的3個品系依次為HU29-3、KN-29、HW25-6，可在后續(xù)高粱高產育種方面提供一定支撐。通遼地區(qū)晝夜溫差大，干燥多大風，風沙對植物的脅迫作用導致該地區(qū)高粱品種對植株抗倒伏能力具有很高要求，而株高矮化是提高抗倒伏能力的重要因素[17］。適宜的矮化將提高作物抗倒伏能力，作物矮化利于機械化育種。同時，通遼地區(qū)無霜期較短，亦需育成早熟品種。13個供試高粱品系中，HU29-3株高最矮，可以作為矮化育種的潛力品系。所有供試高粱品系的整齊度均利于機械化收獲。供試高粱品系生育期均在120 d以下，亦是早熟育種的潛力品系。13個供試品系農藝性狀的主成分分析中，LE1-20在產量因子中排名第5，穗長因子中排名第5，千粒重因子中排名第1，綜合排名第1；AT優(yōu)-8在產量因子中排名第13，穗長因子排名第3，千粒重因子排名第11，綜合排名第13。

綜上分析，綜合表現(xiàn)最為優(yōu)異的品系為LE1-20，產量為10 598.15 kg·hm-2，較內雜5增產12.11%，差異達顯著水平，株高適中，抗倒伏能力強，可作為高粱新品系進行推廣。