谷子產量與降雨量及其主要農藝性狀的關系

牛銀亭，陳培育，鞠 樂，強學杰，余行簡，陰志剛

（南陽市農業科學院，河南南陽 473000）

谷子（Setaria italicaBeauv.）是起源于中國的古老農作物，數千年來一直作為主栽作物培育了中國北方文明，被譽為中華民族的哺育作物。谷子具有抗旱耐瘠薄、適應性廣、耐儲存、營養豐富、糧食兼用等特點［1］，在干旱和半干旱地區的農業生產中占有非常重要的地位；谷子水分利用效率高，具有較低的蒸騰系數和較高的蒸騰效率［2，3］，是應對未來水資源日益短缺的戰略貯備作物；谷子豐富且平衡的營養為人們食物多樣性和膳食結構改善所必需。加強發展谷子產業，對保證中國糧食安全，促進糧食生產、畜牧業及經濟發展具有重大意義。

隨著全球干旱日趨嚴重，降雨量已成為影響作物產量的重要影響因子。已有研究表明，小麥、玉米、糜子等作物的產量與生育期降雨量有密切關系［4-6］；也有學者研究了谷子產量與降雨量的關系［7，8］。河南省南陽市屬于黃淮海夏谷區的最南端，屬于季風型大陸性半濕潤氣候［9］，降雨量較其他谷子主產區多，因此前人研究的結果只能參考，不適用于南陽市的生產。豫谷18 是安陽市農業科學院2012 年選育并通過國家鑒定的谷子新品種，由于適應性強、產量高、品質優［10，11］，是南陽市近幾年的主推品種，并作為各類谷子試驗的對照品種。本研究通過總結近5年豫谷18 在南陽市農業科學院試驗基地的田間表現，研究了降雨量與谷子產量的關系，分析了影響谷子產量的因素，以期為南陽市谷子的高產栽培技術提供科學依據，對合理利用水資源、提高自然降水利用率具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗地位于南陽市農業科學院試驗基地（112°25′5″E，32°54′35″N），屬平原旱地，海拔120 m。該地處于亞熱帶向溫帶的過渡地帶，屬于季風型大陸性半濕潤氣候，四季分明。年平均氣溫為14.4~15.7 ℃，7 月平均氣溫為26.9~28.0 ℃，1 月平均氣溫為0.5~2.4 ℃。年降水量為703.6~1 173.4 mm，年日照時數為1 897~2 121 h，年無霜期為220~245 d［12，13］。

1.2 2017—2021 年降雨量和日照時數

氣象局在試驗基地內設有氣象觀測站，氣象資料由市氣象局提供。計算谷子生育期內累計降雨量和日照時數，用于分析谷子產量與降雨量和日照時數的關系。2017 年谷子生育期內累計降雨量為248.1 mm，比歷年同期降雨量少125.4 mm，累計日照時數為526.1 h；2018 年降雨量為530.1 mm，比歷年同期降雨量多93.3 mm，日照時數為663.3 h；2019 年降雨量為310.4 mm，比歷年同期降雨量少91.4 mm，日照時數為475.5 h；2020 年降雨量為618.3 mm，比歷年同期降雨量多218.8 mm，日照時數為343.2 h；2021 年降雨量為376.0 mm，比歷年同期降雨量多2.5 mm，日照時數為358.3 h（表1）。

表1 豫谷18 的產量和農藝性狀表現

1.3 試驗材料與田間管理

所用谷子品種為豫谷18，在2017—2021 年連續5 年作為河南省谷子聯合鑒定試驗的對照品種。每年試驗設3個重復，隨機排列，行距0.4 m，行長8.3 m，6 行區，小區面積20 m2。2017 年谷子出苗后噴灌，2019 年谷子播種后噴灌保證谷子出苗，其他年份均是遇墑播種；谷子生育期間沒有灌溉，遇大雨排水。

1.4 統計分析

運用Microsoft Excel 整理數據，用SPSS 17.0 軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 2017—2021 年豫谷18 的表現

2017年，豫谷18生育期83 d，產量5 628 kg/hm2，株高111.6 cm，穗長19.3 cm，穗粒質量23.80 g/穗，千粒質量2.42 g，谷瘟病3 級，細菌性褐條病病株率8.7%，抗倒伏1 級。2018 年，豫谷18 生育期92 d，產量4 430 kg/hm2，株高141.6 cm，穗長18.3 cm，穗粒質量17.07 g/穗，千粒質量2.41 g，谷瘟病4 級。2019年，豫谷18 生育期81 d，產量5 472 kg/hm2，株高145.2 cm，穗長21.8 cm，穗粒質量20.40 g/穗，千粒質量2.51 g，谷瘟病2 級，倒伏較輕。2020 年，豫谷18生育期83 d，產量4 217 kg/hm2，株高116.0 cm，穗長17.3 cm，穗粒質量18.80 g/穗，千粒質量2.81 g，谷瘟病3 級，細菌性褐條病病株率45%，倒伏較輕。2021年，豫谷18 生育期83 d，產量4 758 kg/hm2，株高137.1 cm，穗長20.4 cm，穗粒質量17.40 g/穗，千粒質量2.82 g，谷瘟病2 級，無細菌性褐條病，不倒伏。

2.2 相關性分析

由表2 可知，影響谷子產量的因子從大到小依次為降雨量、穗粒質量、單穗質量、穗粗、穗長、千粒質量、生育期、日照時數、出谷率、株高和穗數。產量與降雨量、千粒質量、生育期和株高呈負相關，其中與降雨量的相關性達顯著水平（P＜0.05）；產量與穗粒質量、單穗質量、穗粗、穗長、日照時數、出谷率和穗數均呈正相關，其中與穗粒質量和單穗質量的相關性達顯著水平（P＜0.05）。同時降雨量與單穗質量、穗粒質量、穗長、穗粗等主要農藝性狀呈負相關。

表2 豫谷18 產量與農藝性狀及氣象因子的相關性分析

2.3 主成分分析

由表3 可知，對產量及其影響因素進行主成分分析，在所有的主成分構成中，信息主要集中在前3個主成分，其累計貢獻率達89.565%。主成分1 貢獻率最大，為45.440%，其次為主成分2 和主成分3，貢獻率分別為28.496%和15.629%。

第1 主成分上產量、穗粒質量、單穗質量和穗粗的載荷較大，標準化特征主要反映豫谷18 的豐產性和穩定性［14-16］，其中產量特征向量最高，為0.972，穗粒質量、單穗質量和穗粗的特征向量分別為0.943、0.940 和0.916，說明穗粒質量、單穗質量和穗粗與產量呈正相關，隨著穗粒質量、單穗質量和穗粗的提高，產量也隨之增加。降雨量和千粒質量載荷量較高且為負值，說明降雨量和千粒質量較小時，產量較高。因此，在種植谷子時應選擇地勢高的地塊，育種工作中不要過分追求千粒質量，而是追求谷子的穗粒質量、單穗質量和穗粗等農藝性狀。

第2 主成分主要反映品種穗數、出谷率和千粒質量等增產性因子信息，其中穗數、出谷率和千粒質量的特征向量值分別為0.880、0.598 和0.590，表明穗數與出谷率和千粒質量呈正相關。

第3 主成分特征向量中，載荷較高且為正值的有降雨量及穗數等生長勢因子，其特征向量分別為0.350 和0.340，反映降雨量與穗數呈正相關。

綜上可知，產量的第1 主成分值最大（0.972），因此與產量相關的主成分分布在第1 主成分上，而第1主成分上與產量相關且主成分值較大的是穗粒質量、單穗質量和穗粗。穗粒質量主成分特征向量最大值（0.943）、單穗質量主成分特征向量最大值（0.940）和穗粗主成分特征向量最大值（0.916）均在第1 主成分上，由此可知，單穗質量、穗粒質量和穗粗直接決定了谷子的產量。此外，第1 主成分上降雨量特征向量（-0.906）為負值且對產量的影響也較大。

3 小結

豫谷18 在南陽市連續種植5 年，其穗長、穗粗、穗粒質量、出谷率、千粒質量、株高等農藝性狀和產量都有差異，這主要與每年天氣有關，特別是與降雨量關系密切。

根據相關性分析和主成分分析，影響谷子產量的因子從大到小依次為降雨量、穗粒質量、單穗質量、穗粗、穗長、千粒質量、生育期、日照時數、出谷率、株高和穗數。產量與降雨量、千粒質量、生育期和株高呈負相關，其中與降雨量的相關性達顯著水平（P＜0.05）；產量與穗粒質量、單穗質量、穗粗、穗長、日照時數、出谷率和穗數均呈正相關，其中與穗粒質量和單穗質量的相關性達顯著水平（P＜0.05），這與前人研究結果［17-19］相同。同時降雨量與單穗質量、穗粒質量、穗長、穗粗等主要農藝性狀呈負相關，這與前人研究結果［20-23］相同。以上結果表明，單穗質量、穗粒質量和穗粗直接決定了谷子的產量，降雨量直接影響了谷子的產量。

降雨量對谷子的產量影響最大，且呈顯著負相關，這是因為降雨量多時，單穗質量和穗粒質量顯著變小，且谷瘟病、細菌性褐條病等病害發病重，最終導致產量降低。因此，在種植谷子時應選擇地勢高、地勢平坦、不易積水的地塊或丘陵崗坡地。產量與穗數呈正相關，但相關性不大，說明穗數并非越多越好。豫谷18 穗數應控制在52.5 萬/hm2左右，因為南陽市的夏谷子幾乎沒有分蘗，所以種植豫谷18 時留苗密度控制在52.5 萬/hm2左右。產量與單穗質量和穗粒質量呈顯著正相關，因此在選育高產品種時應以穗粒質量和單穗質量作為首選目標性狀，同時兼顧穗長、穗粗等性狀。