14個(gè)藜麥品種（系）在祁連山區(qū)的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)及其與產(chǎn)量的關(guān)系分析

張亞萍，王致和，張秀華，馬金慧，錢昊旸，張英英，張肖凌

（甘肅省農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究院，甘肅 武威 733006）

藜麥（Cheuopodium quinoaWilld.）又稱藜谷、南美藜、昆諾阿藜等，是莧科藜亞科藜屬一年生雙子葉植物，原產(chǎn)于南美洲安第斯山脈的秘魯、玻利維亞和厄瓜多爾，其栽培歷史悠久［1－3］。藜麥蛋白含量高、氨基酸比例均衡、微量元素豐富，是一種營養(yǎng)齊全的糧食作物［4－7］，同時(shí)富含對(duì)人體有益的生物活性物質(zhì)，被稱為“超級(jí)谷物”［6，8，9］。

自2013年“國際藜麥年”之后，我國藜麥產(chǎn)業(yè)逐漸興起，種植面積急劇擴(kuò)大，截至2019年種植面積已達(dá)1.67萬hm2，總產(chǎn)量約2.88萬t，種植區(qū)域分布于20余個(gè)省（區(qū)），面積和總產(chǎn)量已躍居世界第3位。甘肅是藜麥生產(chǎn)大省，所產(chǎn)藜麥品質(zhì)較好，截至2019年全省14個(gè)市（州）的40多個(gè)縣（區(qū)）均有不同規(guī)模的種植，同時(shí)形成了三大優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)：即隴中、隴東干旱和半干旱區(qū)，河西走廊沿祁連山綠洲灌溉區(qū)，天祝、臨夏和甘南等高寒陰濕區(qū)。2019年甘肅藜麥種植面積超過6 000 hm2，占全國藜麥面積的40%，總產(chǎn)13 582 t，平均產(chǎn)量2 250 kg／hm2，其中天祝縣種植4 266.7 hm2、東鄉(xiāng)縣300 hm2、山丹縣333.3 hm2［10］。

目前已對(duì)不同地區(qū)藜麥生長情況做了相關(guān)研究。王艷青等［11］研究表明，與種植傳統(tǒng)高原作物馬鈴薯、蕎麥等相比，在云南海拔1 500～3 200 m地區(qū)種植藜麥可獲得較高經(jīng)濟(jì)效益；彭識(shí)等［12］的研究結(jié)果為，云南2 400～3 200 m高海拔冷涼地區(qū)藜麥產(chǎn)量可達(dá)3 750 kg／hm2；環(huán)秀菊等［13］通過在云南省不同海拔地區(qū)種植藜麥發(fā)現(xiàn)，高海拔地區(qū)最適宜藜麥生長，低海拔高溫環(huán)境不利于藜麥生長發(fā)育。位于甘肅武威市涼州區(qū)東南部的祁連山區(qū)，是石羊河流域重要的水土涵養(yǎng)地，平均海拔2 100 m，年均降水量275.6～416.6 mm，年均日照時(shí)數(shù)2 915 h，高寒、日照充足、晝夜溫差大，與藜麥原產(chǎn)地安第斯山脈生態(tài)條件類似，適宜藜麥生長。但目前甘肅種植的藜麥品種單一，缺乏優(yōu)良品種，生產(chǎn)上應(yīng)用的品種一致性差且多亂雜，導(dǎo)致藜麥產(chǎn)量、品質(zhì)、品相及田間生長的整齊度都有很大差別，嚴(yán)重影響其產(chǎn)量、品質(zhì)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)效益。高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)藜麥品種是提高其產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的前提［14］。因此，本試驗(yàn)以14個(gè)藜麥品種（系）為材料，研究其在祁連山區(qū)種植的主要農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量表現(xiàn)，并對(duì)農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性、主成分進(jìn)行分析和聚類，以期為該地區(qū)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)藜麥品種選育和生產(chǎn)上的品種選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試14個(gè)藜麥品種（系），由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院和甘肅條山農(nóng)林科學(xué)研究所提供，名稱分別為：T2－T43－4－5、T2－H7－33、T2－T1－4－5、T2－GF－3、T2－Q－R1、T2－H21、T2－T50－H11、條藜1號(hào)、條藜3號(hào)、隴1丸衣種（3倍）、隴1丸衣種（5倍）、隴藜1號(hào)、隴藜4號(hào)和TSR1。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020年在祁連山區(qū)武威市涼州區(qū)張義鎮(zhèn)進(jìn)行。試驗(yàn)地位于北緯37°29′53″，東經(jīng)102°37′54″，平均海拔2 200 m。土壤耕層基礎(chǔ)地力：有機(jī)質(zhì)含量18.9 g／kg、有效磷16.1 mg／kg、速效鉀218 mg／kg，pH值8.17。前茬作物為胡蘿卜。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每品種為1個(gè)處理，共計(jì)14個(gè)處理，重復(fù)3次。小區(qū)面積為5.1 m×6.0 m＝30.6 m2。覆膜穴播，膜面寬120 cm，1膜4行，株距30 cm，行距30 cm，播種深度2～3 cm。小區(qū)四周設(shè)2 m保護(hù)行。幼苗6～7葉時(shí)間苗，8～10葉時(shí)第二次間苗，每穴1株。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 物候期 于藜麥出苗期、分枝期、顯穗期、花期、灌漿期及成熟期進(jìn)行觀察記錄，間隔期為5 d。標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)有20%植株達(dá)到某物候期特征時(shí)即為該物候期初期，60%植株達(dá)到時(shí)為盛期，90%植株達(dá)到時(shí)為末期。

1.4.2 植株性狀 收獲時(shí)在每小區(qū)隨機(jī)選取5株無病蟲害、長勢(shì)均勻的藜麥植株，觀察記錄其穗色、粒色，測(cè)量株高、莖粗、穗長、單株有效穗數(shù)、有效分枝數(shù)并觀測(cè)分枝部位，待植株自然風(fēng)干后，測(cè)其單株產(chǎn)量。

1.4.3 產(chǎn)量 將各小區(qū)植株收獲后自然風(fēng)干，測(cè)小區(qū)產(chǎn)量，并折合為公頃產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

用Microsoft Excel 2010整理數(shù)據(jù)，用SPSS 19.0軟件進(jìn)行相關(guān)性、主成分和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 14個(gè)藜麥品種（系）農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量描述性分析

由表1可知，供試材料10個(gè)農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)在3.65%～37.76%之間，其中株高、主莖粗和千粒重的變異系數(shù)在10%～20%之間，穗長、有效分枝數(shù)、單株有效穗數(shù)、單株產(chǎn)量和產(chǎn)量的變異系數(shù)在20%以上，生育期和粒徑的變異系數(shù)低于10%。變異系數(shù)反映樣本間的差異大小，各項(xiàng)農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)大于10%，表示樣本間的差異較大［10］。14個(gè)藜麥品種（系）農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)僅有生育期和粒徑小于10%，大部分農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)大于10%，說明這些材料之間存在較大差異，資源類型豐富，有利于比較和篩選。

表1 14個(gè)藜麥品種（系）農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量描述性分析

2.2 14個(gè)藜麥品種（系）農(nóng)藝性狀間及其與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

單株產(chǎn)量、產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀相關(guān)程度的高低依次為：?jiǎn)沃暧行霐?shù)、有效分枝數(shù)、穗長、主莖粗、粒徑、株高、生育期、千粒重（表2）。

由表2看出，株高與生育期顯著正相關(guān)，與穗長極顯著正相關(guān)，與千粒重、粒徑極顯著負(fù)相關(guān)；主莖粗與生育期顯著正相關(guān)；生育期與穗長極顯著正相關(guān)，與粒徑顯著負(fù)相關(guān)；有效分枝數(shù)與單株有效穗數(shù)極顯著正相關(guān)；穗長與粒徑顯著負(fù)相關(guān)；千粒重與粒徑極顯著正相關(guān)。以上結(jié)果說明，各農(nóng)藝性狀之間相互影響，任何一個(gè)性狀值的增減均可能影響其它性狀，因此進(jìn)行品種選育時(shí)應(yīng)綜合分析各農(nóng)藝性狀，注重性狀之間的協(xié)調(diào)性。

2.3 14個(gè)藜麥品種（系）農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的主成分分析

利用SPSS 19.0軟件分析14個(gè)藜麥品種（系）10個(gè)農(nóng)藝性狀的主成分，計(jì)算各主成分的特征值及貢獻(xiàn)率，共提取兩個(gè)主成分，其累計(jì)貢獻(xiàn)率為78.358%（表3）。第一主成分特征值為3.996，貢獻(xiàn)率為39.959%，其中株高、主莖粗、穗長、生育期為主要指標(biāo)，此類性狀大部分與株型有關(guān)；第二主成分特征值為3.840，貢獻(xiàn)率為38.399%，其中有效分枝數(shù)、單株有效穗數(shù)、千粒重、粒徑、單株產(chǎn)量和產(chǎn)量為主要指標(biāo)，此類性狀與藜麥籽粒及產(chǎn)量有關(guān)。

表3 14個(gè)藜麥品種（系）農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的主成分分析

2.4 14個(gè)藜麥品種（系）農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的聚類分析

根據(jù)14個(gè)藜麥品種（系）的農(nóng)藝性狀，利用SPSS 19.0軟件作平均聯(lián)接（組間）、歐式距離系統(tǒng)聚類分析，結(jié)果見圖1。在類間距離為5時(shí)，可將14個(gè)藜麥品種（系）分為三大類群。

由圖1和表4可知，Ⅰ類有5個(gè)藜麥品種（系），主要特征為有效分枝數(shù)、單株有效穗數(shù)、單株產(chǎn)量及產(chǎn)量較低，其單株產(chǎn)量及產(chǎn)量均小于均值；Ⅱ類有3個(gè)藜麥品種（系），主要特征為生育期相對(duì)較短，主莖粗、千粒重以及粒徑較小，株高、有效分枝數(shù)、穗長、單株有效穗數(shù)、單株產(chǎn)量及產(chǎn)量處于中間水平；Ⅲ類有6個(gè)藜麥品種（系），主要特征為生育期較長，株高、主莖粗、有效分枝數(shù)、穗長以及單株有效穗數(shù)的值均較大，在所有供試材料中其單株產(chǎn)量和產(chǎn)量均最高，這類藜麥品種（系）可作為高產(chǎn)種質(zhì)進(jìn)一步篩選利用。

圖1 14個(gè)藜麥品種（系）農(nóng)藝性狀的平均聯(lián)接（組間）聚類樹狀圖

表4 聚類后藜麥種質(zhì)數(shù)量性狀統(tǒng)計(jì)

3 討論與結(jié)論

本研究對(duì)從甘肅省內(nèi)外引進(jìn)的14個(gè)藜麥品種（系）在祁連山區(qū)的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量表現(xiàn)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，這些藜麥材料多樣性豐富，有效分枝數(shù)、單株有效穗數(shù)與單株產(chǎn)量的相關(guān)性最強(qiáng)，與李想［14］、黃杰［15］等的研究結(jié)果一致。

王艷青等［16］對(duì)135份國外藜麥種質(zhì)進(jìn)行分析，提取到5個(gè)主成分，分別影響株型、花序型和生育期、植株和花序顏色、產(chǎn)量、籽粒等級(jí)和形狀、籽粒顏色等。本研究對(duì)14個(gè)藜麥品種（系）的10個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析，提取到兩個(gè)主成分，其中第一主成分主要反映株高、主莖粗、穗長、生育期等指標(biāo)，大部分與株型有關(guān)；第二主成分主要反映有效分枝數(shù)、單株有效穗數(shù)、千粒重、粒徑、單株產(chǎn)量和產(chǎn)量，大部分與籽粒及產(chǎn)量有關(guān)。

根據(jù)14個(gè)藜麥品種（系）的農(nóng)藝性狀進(jìn)行聚類，在類間距離為5時(shí)可將其分為三大類群，類群間差異明顯，可根據(jù)不同育種目標(biāo)加以選擇利用。Ⅰ類：有效分枝數(shù)、單株有效穗數(shù)、單株產(chǎn)量及產(chǎn)量較低，這類材料無法直接應(yīng)用于生產(chǎn)，可作為特異種質(zhì)保存；Ⅱ類：主要特征為生育期相對(duì)較短，主莖粗、千粒重以及粒徑較小，株高、有效分枝數(shù)、穗長、單株有效穗數(shù)、單株產(chǎn)量及產(chǎn)量處于中間水平，在實(shí)際生產(chǎn)中可作為依靠群體增產(chǎn)的藜麥種植；Ⅲ類：特征為生育期較長，株高、主莖粗、有效分枝數(shù)、穗長以及單株有效穗數(shù)的值均較大，在所有材料中單株產(chǎn)量和產(chǎn)量均最高，具有較高的利用價(jià)值，這類藜麥可作為高產(chǎn)品種（系）進(jìn)一步篩選利用或作為高海拔藜麥雜交育種的優(yōu)質(zhì)親本材料。

綜之，14個(gè)藜麥品種（系）在武威市涼州區(qū)東南部的祁連山區(qū)種植試驗(yàn)結(jié)果表明，影響藜麥產(chǎn)量高低的主要因素為單株有效穗數(shù)和有效分枝數(shù)。本試驗(yàn)只就14個(gè)藜麥品種（系）的農(nóng)藝性狀進(jìn)行了初步研究，且不同供試材料、栽培措施、生態(tài)環(huán)境可能會(huì)得出不同的研究結(jié)果，后續(xù)還應(yīng)繼續(xù)開展上述不同條件下影響藜麥單株產(chǎn)量相關(guān)農(nóng)藝性狀的研究，以期為藜麥高產(chǎn)育種提供更全面的參考依據(jù)。