鄭成忠,徐振朋,張子臻,王千軍,梅 雪,孫 影,王鳳梧,葉 錄
(烏蘭察布市農(nóng)林科學(xué)研究所,內(nèi)蒙古集寧 012000)
燕麥(Avena sativa L.)屬一年生糧飼兼用禾本科作物,具有抗旱、耐寒、耐貧瘠和適應(yīng)性強(qiáng)等特性[1],是有機(jī)旱作農(nóng)業(yè)的優(yōu)勢(shì)作物[2]。燕麥籽粒營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高,是一種低糖和富含多種礦物質(zhì)與維生素的保健食品;并且產(chǎn)草量高、適口性好、易消化、蛋白質(zhì)含量高,也是牲畜的優(yōu)質(zhì)飼料來(lái)源[3-4]。近年來(lái),隨著人們對(duì)燕麥營(yíng)養(yǎng)保健功效以及飼用價(jià)值認(rèn)識(shí)的不斷提高,燕麥需求量逐年增大[5]。內(nèi)蒙古是我國(guó)燕麥主產(chǎn)區(qū)之一,每年燕麥播種量可達(dá)20萬(wàn)~25萬(wàn)hm2,其中烏蘭察布市燕麥種植面積占內(nèi)蒙古總種植面積的60%,種植面積和產(chǎn)量均居全國(guó)地級(jí)市之首[6-7]。
長(zhǎng)期以來(lái),烏蘭察布市燕麥生產(chǎn)存在品種單一、混雜退化嚴(yán)重、單產(chǎn)水平總體較低、抗性較差的問(wèn)題,而加強(qiáng)燕麥新品種的引進(jìn)、篩選及育種工作,是解決這些問(wèn)題的重要舉措[8-9]。目前,燕麥的適應(yīng)性評(píng)價(jià)主要集中在對(duì)飼草燕麥的農(nóng)藝性狀與品質(zhì)性狀方面,而對(duì)裸燕麥的適應(yīng)性評(píng)價(jià),主要集中在物候期、農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量方面,結(jié)合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)性狀進(jìn)行的適應(yīng)性綜合評(píng)價(jià)還未見(jiàn)報(bào)道。景芳等[10]對(duì)16個(gè)燕麥品種主要農(nóng)藝性狀和飼草產(chǎn)量分析表明,在甘肅隴中地區(qū),牧王的生產(chǎn)適應(yīng)性最好,魁北克、猛士1號(hào)的表現(xiàn)也很突出,鋒利則不適合在當(dāng)?shù)胤N植;王騰飛等[11]對(duì)10個(gè)燕麥品種的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及營(yíng)養(yǎng)成分等指標(biāo)分析表明,“禾王”“喜韻”“攝政王”燕麥品種適宜在寧夏雨養(yǎng)區(qū)推廣種植;梁萬(wàn)鵬等[12]對(duì)5個(gè)燕麥品種的生育期、株高、分蘗數(shù)等11個(gè)指標(biāo)分析表明,“邊鋒”適宜在甘肅省慶陽(yáng)市北部旱作區(qū)進(jìn)行示范推廣;王星宇等[13]對(duì)6個(gè)參試燕麥品種和6個(gè)區(qū)試點(diǎn)進(jìn)行了聯(lián)合分析與綜合評(píng)價(jià),結(jié)果表明,200910-28-4-3是籽粒豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性均較好的品系;張志芬等[14]對(duì)30個(gè)裸燕麥參試品種在21個(gè)試點(diǎn)的豐產(chǎn)性和適應(yīng)性進(jìn)行分析結(jié)果表明,9418、壩莜10號(hào)、蒙燕2號(hào)和張莜7號(hào)為豐產(chǎn)性和適應(yīng)性較強(qiáng)的品種。鑒于以上的研究現(xiàn)狀,本試驗(yàn)以12個(gè)裸燕麥品種(品系)為研究對(duì)象,對(duì)燕麥品種(品系)生育期和農(nóng)藝性狀進(jìn)行了觀測(cè),并測(cè)定其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì),同時(shí)利用主成分分析法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),旨在分析其在烏蘭察布市的適應(yīng)性,為烏蘭察布市的燕麥引種、品種選育及新品種示范推廣奠定理論基礎(chǔ)。
試驗(yàn)地位于內(nèi)蒙古烏蘭察布市察右前旗平地泉鎮(zhèn)烏蘭察布市農(nóng)林科學(xué)研究所院內(nèi),地理位置為北緯 40°26′,東經(jīng) 112°27′,海拔平均高度為 1 317 m,年平均氣溫4.5℃,年降水量376.1 mm,無(wú)霜期131 d左右,屬于溫帶大陸性干旱季風(fēng)氣候。土壤為栗鈣土,土質(zhì)為壤土,前茬作物為胡麻,試驗(yàn)開(kāi)始前0~20 cm基礎(chǔ)土壤養(yǎng)分情況:pH值為 7.79,有機(jī)質(zhì)含量為13.56 g/kg、堿解氮含量為124.60 mg/kg、速效磷含量為16.89 mg/kg、速效鉀含量為189 mg/kg。
供試12個(gè)裸燕麥品種(品系)來(lái)源見(jiàn)表1。
表1 裸燕麥品種(品系)來(lái)源Table 1 Naked oat varieties(lines)source
試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組排列,小區(qū)面積為30 m2(10 m×3 m),3次重復(fù),各小區(qū)設(shè)置1 m隔道,四周設(shè)置1 m保護(hù)行。試驗(yàn)于2021年5月20日播種,小區(qū)采用機(jī)械播種,行距為25 cm,播深為3~5 cm,播種密度為450萬(wàn)株/hm2,播種時(shí)施復(fù)合肥做底肥,施用量為112.5 kg/hm2。播種后灌溉和除草等田間管理與當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)管理相同。
生育期:參照任長(zhǎng)忠等[15]的生育時(shí)期鑒定標(biāo)準(zhǔn),從播種開(kāi)始,每天進(jìn)行田間觀測(cè),以50%的植株達(dá)到某一生育階段為標(biāo)準(zhǔn),記錄不同燕麥種質(zhì)材料的物候特征,包括出苗期、分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、開(kāi)花期、成熟期等。株高:在乳熟時(shí)期的每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取5株植株測(cè)量自然狀態(tài)下從地面至花序頂部的高度,取其平均值。分蘗數(shù):在分蘗后期每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取5株植株,記錄單株的分蘗數(shù),求平均值。產(chǎn)量指標(biāo):在燕麥成熟期每個(gè)小區(qū)收獲1 m2用于室內(nèi)考種,分別測(cè)定主穗長(zhǎng)、小穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒重、千粒重指標(biāo)。以小區(qū)為單位進(jìn)行收割和脫粒,統(tǒng)計(jì)各品種(品系)的籽粒產(chǎn)量。
蛋白質(zhì)含量:參考GB/T 5511—2008,采用凱氏定氮法[16];β-葡聚糖含量:參照 AOAC 996.16 方法[17],采用Megazyme Mixed-linkage β-glucan試劑盒測(cè)定;淀粉含量:參照 AOAC 996.11測(cè)定[18],采用Megazyme淀粉試劑盒測(cè)定;粗脂肪含量:參考GB 5009.6—2016,采用索氏浸提法[19];籽粒容重:參照GB/T 5498—2013《糧油檢測(cè)容重測(cè)定》[20]中的方法測(cè)定。
使用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與整理,應(yīng)用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析、相關(guān)性分析和主成分分析。
由表2可知,12個(gè)參試裸燕麥品種(品系)在烏蘭察布市均能正常成熟,生育期為75~103 d,均生長(zhǎng)較好,其中生育期最短的品種為白燕18號(hào),為75 d,屬于極早熟品種;生育期最長(zhǎng)的品種為壩莜18號(hào),為103 d,屬于晚熟品種;供試品種出苗期除迪燕1號(hào)外,出苗期均在5月26—28日,而品種(品系)迪燕1號(hào)因前期干旱出苗較其他品種晚2~4 d,導(dǎo)致其生育期相應(yīng)增大。
表2 不同裸燕麥品種(品系)生育時(shí)期比較Table 2 Comparison of growth stages of different naked oat varieties(lines)
由表3可知,12個(gè)參試品種(品系)的8個(gè)農(nóng)藝性狀中,變異系數(shù)依次為小穂數(shù)>分蘗數(shù)>主穂長(zhǎng)>穗粒數(shù)>產(chǎn)量>千粒重>株高>穗粒重。其中,株高變幅為82.40~136.10 cm,最高的為壩莜18號(hào),與其他品種(品系)株高差異顯著(P<0.05);最低的為白燕18號(hào),除與白燕16號(hào)差異不顯著(P>0.05)外,與其他品種均差異顯著(P<0.05)。主穂長(zhǎng)變幅為14.65~22.03 cm,最高的為壩莜18號(hào),與201229-1-2、晉燕 17號(hào)、9837-1、魏都莜 5號(hào)差異不顯著(P>0.05),與其他品種(品系)差異顯著(P<0.05);最低的為白燕18號(hào),為14.65 cm,與壩莜18號(hào)、晉燕17號(hào)、魏都莜5號(hào)差異顯著(P<0.05),與其他品種差異不顯著(P>0.05)。分蘗數(shù)變幅為 2.93~4.20個(gè),最高的為201229-1-2,與壩莜18號(hào)、晉燕18號(hào)、魏都莜5和9475-6差異不顯著(P>0.05),與其他品種(品系)差異顯著(P<0.05);最低的為晉燕 17 號(hào),與 201229-1-2、晉燕18號(hào)和魏都莜5號(hào)差異顯著(P<0.05),與其他品種(品系)差異不顯著(P>0.05)。小穗數(shù)變幅為 18.73~35.73 個(gè),最高的為201229-1-2,與壩莜18號(hào)、白燕 16號(hào)差異不顯著(P>0.05),與其他品種(品系)差異顯著(P<0.05);最低的為晉燕18號(hào),與迪燕1號(hào)、張莜8號(hào)、張莜9號(hào)、晉燕17號(hào)和9837-1差異不顯著(P>0.05),與其他品種(品系)差異顯著(P<0.05)。穗粒數(shù)變幅為35.33~88.87個(gè),最高的為白燕16號(hào),與201229-1-2、壩莜18號(hào)差異不顯著(P>0.05),與其他品種(品系)差異顯著(P<0.05);最低的為晉燕18號(hào),與張莜9號(hào)差異不顯著(P>0.05),與其他品種(品系)差異顯著(P<0.05)。穗粒重變幅為0.93~2.94 g,最高的為壩莜18號(hào),最低的為晉燕18號(hào),均與其他品種(品系)差異顯著(P<0.05)。千粒重變幅為18.52~31.75 g,最高的為張莜8號(hào),除壩莜18號(hào)外,與其他品種(品系)差異顯著(P<0.05);最低的為 9475-6,除白燕 18號(hào)外,與其他品種(品系)差異顯著(P<0.05)。產(chǎn)量變幅為1 305.45~3 333.00 kg/hm2,201229-1-2 產(chǎn)量最高,其次為壩莜18號(hào)、白燕18號(hào),分別為3 330.00、3 250.05、3 157.80 kg/hm2,除白燕18號(hào)與張莜8號(hào)差異不顯著(P>0.05)外,與其他品種(品系)均差異顯著(P<0.05);產(chǎn)量最低的為張莜9號(hào),為1 305.45 kg/hm2,與晉燕18號(hào)、迪燕1號(hào)差異不顯著(P>0.05),與其他品種(品系)差異顯著(P<0.05)。
由表4可知,12個(gè)裸燕麥品種(品系)蛋白質(zhì)含量變幅為13.41%~16.57%,張莜9號(hào)蛋白質(zhì)含量最高,與201229-1-2、張莜8號(hào)、白燕18號(hào)和9475-6差異顯著(P<0.05),與其他品種(品系)差異不顯著(P>0.05);9475-6蛋白質(zhì)含量最低,與晉燕17號(hào)和張莜9號(hào)差異顯著(P<0.05),與其他品種(品系)差異不顯著(P>0.05)。β-葡聚糖含量變幅為3.54%~5.10%,晉燕18號(hào)、晉燕17號(hào)和白燕16號(hào)的β-葡聚糖含量較高,分別達(dá)到5.10%、5.00%和4.89%,與壩莜18號(hào)和白燕18號(hào)差異不顯著(P>0.05),與其他品種(品系)差異顯著(P<0.05);9837-1的β-葡聚糖含量最低,與9475-6差異不顯著(P>0.05),與其他品種(品系)差異顯著(P<0.05)。淀粉含量變幅為53.83%~61.98%,魏都莜5號(hào)淀粉含量最高,與迪燕1號(hào)差異不顯著(P>0.05),與其他品種(品系)差異顯著(P<0.05);201229-1-2淀粉含量最低,與魏都莜5號(hào)、迪燕1號(hào)、晉燕18號(hào)、9837-1和白燕18號(hào)差異顯著(P<0.05),與其他品種(品系)差異不顯著(P>0.05)。粗脂肪含量變幅為2.46%~5.15%,其中201229-1-2粗脂肪含量最高,與晉燕18號(hào)差異不顯著(P>0.05),與其他品種(品系)差異顯著(P<0.05);晉燕17號(hào)粗脂肪含量最低,與魏都莜5號(hào)和9475-6差異不顯著(P>0.05),與其他品種(品系)差異顯著(P<0.05)。各燕麥品種(品系)的蛋白質(zhì)含量和β-葡聚糖含量變異系數(shù)較大,分別達(dá)7.09%和7.27%,表明,蛋白質(zhì)和β-葡聚糖的遺傳穩(wěn)定性較差;粗脂肪含量的變異系數(shù)較小,為4.76%,表明其遺傳穩(wěn)定性相對(duì)較好;淀粉含量的變異系數(shù)最小,為3.57%,表明其遺傳穩(wěn)定性最好。
表4 不同裸燕麥品種(品系)品質(zhì)性狀結(jié)果比較Table 4 Com parison of quality traits among different naked oat varieties(lines)
籽粒容重大小是衡量作物原糧質(zhì)量等級(jí)的唯一指標(biāo),是籽粒大小、質(zhì)量、形狀、整齊度、腹溝深淺、胚乳質(zhì)地、出粉率等性狀和特征的綜合體現(xiàn)。由表4可知,根據(jù)吉林省地方標(biāo)準(zhǔn)燕麥籽粒質(zhì)量等級(jí)理化指標(biāo)劃分[21],201229-1-2、壩莜 18 號(hào)、晉燕 18 號(hào)、白燕18號(hào)、白燕16號(hào)和9475-6籽粒容重的平均值均大于700.00 g/L,屬于一級(jí)燕麥;其他品種(品系)的籽粒容重均大于670.00 g/L,屬于二級(jí)燕麥。
由表5可知,株高與主穂長(zhǎng)呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.86;主穂長(zhǎng)與穗粒重、產(chǎn)量呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.59和0.68;小穂數(shù)與穗粒數(shù)、穗粒重、產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.90、0.74和0.73;穗粒數(shù)與穗粒重、產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)均為0.86;穗粒重與千粒重呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.63;穗粒重與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.80。
表5 不同裸燕麥品種(品系)農(nóng)藝性狀與品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis of agronom ic traits and quality characters of different naked oat varieties(lines)
對(duì)不同裸燕麥品種(品系)的8個(gè)農(nóng)藝性狀和5個(gè)品質(zhì)性狀進(jìn)行主成分分析,由表6可知,根據(jù)主成分特征值大于1的原則,提取到5個(gè)主成分,累計(jì)貢獻(xiàn)率為87.004 9%,表明5個(gè)主成分基本代表了13個(gè)性狀的87.004 9%的信息,即12個(gè)裸燕麥品種(品系)絕大部分性狀特征。
表6 裸燕麥品種(品系)主要性狀的主成分分析Table 6 Principal component analysis of main characters of different naked oat varieties(lines)
第一主成分特征值為4.762 2,穗粒重、產(chǎn)量、穗粒數(shù)、小穂數(shù)在此成分中載荷絕對(duì)值較高,其特征向量所凝聚的信息主要是燕麥經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量性狀,可解析為產(chǎn)量因子。第二主成分特征值為2.782 3,此成分中蛋白質(zhì)含量、株高、主穂長(zhǎng)和千粒重的載荷絕對(duì)值較高,其特征向量所凝聚的信息主要是燕麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和生長(zhǎng)狀況,可解析為綜合因子。第三主成分特征值為1.533 9,粗脂肪含量、千粒重和β-葡聚糖含量在此成分中載荷絕對(duì)值較高,其特征向量所凝聚的信息主要是燕麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)性狀,可解析為品質(zhì)因子。第四主成分特征值為1.189 1,其對(duì)應(yīng)的特征性狀中,載荷絕對(duì)值最大的為β-葡聚糖含量,可解析為品質(zhì)因子。第五主成分特征值為1.043 2,其對(duì)應(yīng)的特征性狀中,載荷絕對(duì)值最大的為淀粉含量,可解析為品質(zhì)因子。
根據(jù)劉青松等[22]的方法,以5個(gè)主成分相應(yīng)的貢獻(xiàn)率為權(quán)重,將各主成分因子得分和相應(yīng)的權(quán)重建立線性加權(quán)方程,計(jì)算各裸燕麥品種(品系)的綜合得分。
F綜=(0.366 3F1+0.214 0F2+0.118 0F3+0.094 2F4+0.080 2F5)/0.870 049
通過(guò)以上公式計(jì)算得到12個(gè)裸燕麥品種(品系)的綜合得分,并進(jìn)行得分大小排序。由表7可知,參試的12個(gè)裸燕麥品種(品系)中,壩莜18號(hào)、白燕16號(hào)、張莜8號(hào)、201229-1-2的綜合得分相對(duì)較高,說(shuō)明這4個(gè)品種(品系)在內(nèi)蒙古烏蘭察布市適應(yīng)性較好。
表7 不同裸燕麥品種(品系)的綜合得分Table 7 Comprehensive scores of different naked oat varieties(lines)
生育期是評(píng)價(jià)一個(gè)品種對(duì)地區(qū)適應(yīng)性最重要的指標(biāo)之一[22],易受多重因素影響,如自身基因調(diào)控、地理環(huán)境、播種模式及田間管理等[23-24]。本試驗(yàn)中不同燕麥品種(品系)生育期的差異性較大,為75~103 d,在當(dāng)?shù)鼐烧3墒?。根?jù)任長(zhǎng)忠等[15]報(bào)道,燕麥按生育期長(zhǎng)短可分為極早熟(≤75 d)、早熟(76~85 d)、中熟(86~100 d)和晚熟(≥101 d)4類。本試驗(yàn)中,在烏蘭察布市白燕18號(hào)為極早熟品種,壩莜18號(hào)為晚熟品種,品系9837-1和9475-6為早熟品種,其他品種(品系)均為中熟品種。
相關(guān)性分析是研究?jī)山M變量之間相關(guān)關(guān)系的一種統(tǒng)計(jì)方法,在品種篩選中常用來(lái)闡明目標(biāo)性狀間復(fù)雜多樣的互作關(guān)系。本試驗(yàn)結(jié)果表明,12個(gè)參試裸燕麥品種(品系)的株高與主穂長(zhǎng)呈極顯著正相關(guān);主穂長(zhǎng)與穗粒重、產(chǎn)量呈顯著正相關(guān);小穂數(shù)和穗粒數(shù)、穗粒重及產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān);穗粒數(shù)與穗粒重、產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān);穗粒重與千粒重呈顯著正相關(guān);穗粒重與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。這與孫烏日娜等[25]和李駿倬等[26]研究結(jié)果基本一致。農(nóng)藝性狀中小穗數(shù)、單株粒數(shù)和千粒重是影響燕麥籽粒產(chǎn)量的主要因素[27],因此,從主要農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析來(lái)看,在品種篩選的過(guò)程中,應(yīng)將穗粒重、千粒重、小穗數(shù)、分蘗、穗長(zhǎng)、生育期作為優(yōu)先選擇目標(biāo)。本試驗(yàn)農(nóng)藝性狀與品質(zhì)性狀相關(guān)性分析表明,12個(gè)參試裸燕麥品種(品系)的主要農(nóng)藝性狀與品質(zhì)性狀不存在顯著相關(guān)性,這與白曉雷等[27]、苗玉紅等[28]研究結(jié)果基本一致。因此,對(duì)燕麥新品(品系)種適應(yīng)性進(jìn)行篩選時(shí),要對(duì)農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀進(jìn)行綜合考量,協(xié)調(diào)好兩者間的關(guān)系。
燕麥品種的適應(yīng)性不是由單個(gè)因素影響的結(jié)果,而是由多個(gè)因素綜合影響的結(jié)果,不同品種在相同環(huán)境的表現(xiàn)差異也很大,各性狀的優(yōu)劣程度也不盡相同[28-31]。主成分分析作為一種綜合評(píng)價(jià)方法,可以全面分析各品種中農(nóng)藝性狀和營(yíng)養(yǎng)成分所占有的分量,能夠較為直觀地判斷某一品種適應(yīng)性的強(qiáng)弱[32]。因此,本試驗(yàn)應(yīng)用主成分分析法,以主要農(nóng)藝性狀和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)性狀為基礎(chǔ)對(duì)參試的12個(gè)裸燕麥品種(品系)的生產(chǎn)性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),得出壩莜18號(hào)、白燕16號(hào)、張莜8號(hào)、201229-1-2的綜合得分相對(duì)較高,產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)成分也相對(duì)突出,是內(nèi)蒙古烏蘭察布市適應(yīng)性較好的品種。
本試驗(yàn)參試的12個(gè)裸燕麥品種(品系)均可在烏蘭察布市完成其物候期,除了白燕18號(hào)為極早熟品種,品系9837-1和9475-6為早熟品種,壩莜18號(hào)為晚熟品種,其他品種(品系)均為中熟品種。通過(guò)主成分分析評(píng)價(jià)表明,壩莜18號(hào)、白燕16號(hào)、張莜8號(hào)、201229-1-2綜合得分較高,產(chǎn)量性狀和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)性狀均相對(duì)較為突出,特別是壩莜18號(hào)綜合產(chǎn)量表現(xiàn)較好,達(dá)到3 250.05 kg/hm2,具有較高的蛋白質(zhì)和β-葡聚糖含量,且粗脂肪含量較低,營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)較好;適宜在內(nèi)蒙古烏蘭察布市種植,可作為當(dāng)?shù)厥走x種植推廣的燕麥品種。