雙抗除草劑谷子新品種鄭谷3號的選育與應用

樊永強，王彥輝，劉勁哲，張曉申，董亞南，韓燕麗

（鄭州市農林科學研究所，鄭州 450005）

谷子起源于中國，是旱作生態農業綠色發展的主栽作物［1］。谷子抗旱耐瘠、環境友好、營養豐富、醫食同源，在化肥農藥兩減、節水、生態農業發展中發揮著重要作用。近年來，隨著旱情的發展、“富貴病”的增加、農產品國際競爭的加劇以及谷子產量水平的大幅度提高，谷子的保健價值、國際競爭力和產量潛力被重新認識。谷子需求增多，種植面積增加，但是在谷子生產過程中，由于谷子種子小、出苗較弱，谷子田中雜草的種類多、數量大，其中一些與谷子近緣的雜草，如谷莠子在苗期與谷苗長相接近，進行間苗除草時很難辨別，對谷子后期的品質和產量影響較大，而現有的谷子品種許多不具備抗除草劑的能力。目前，谷子的除草間苗依然采用人工，費時費工，雜草是制約谷子集約化規模生產的難題。

選育優質、高產、抗逆性強、適宜產業化開發的抗除草劑谷子新品種是目前生產上急需的品種類型［2-5］。鄭谷3號（區試代號鄭農11-2）是由鄭州市農林科學研究所選育出的優質、高產、抗逆性強、適宜谷子產業化開發、既抗拿捕凈又抗咪唑乙煙酸的雙抗除草劑谷子新品種，該品種2016—2017年參加河南省谷子區域試驗，2018年5月通過國家農業農村部審定登記，定名為鄭谷3號，登記證號為GPD谷子（2018）410122，在2019年11月全國第十三屆優質食用粟評選中被評為二級優質米，目前正在申請國家植物新品種權保護。

本研究依據鄭谷3號（鄭農11-2）在2014—2015年參加鄭州市農林科學研究所品系比較試驗，2016—2017年參加河南省谷子品種區域試驗，2018—2019年參加鄭州市旱地谷子品種比較試驗中的表現，分析其特征特性，為該品種能夠在生產上更好地推廣應用提供參考。

1 鄭谷3號的親本及選育過程

1.1 品種親本

鄭谷3號是以培育抗除草劑、農藝性狀優良為育種目標，利用谷子親本性狀互補的原則，以抗拿捕凈除草劑的優良品系安10-4172作母本，抗咪唑乙煙酸中間材料（復532×M24）作父本進行有性雜交后，對其后代噴施除草劑（拿捕凈和咪唑乙煙酸），通過6個世代的選擇選育成的谷子新品種。

母本安10-4172，由河南省農業科學院糧食作物研究所引進，河南省安陽市農業科學院選育，2013年12月通過全國谷子新品種鑒定委員會鑒定，定名為豫谷21號。其特點是抗拿捕凈，株型緊湊，莖稈堅韌，抗倒伏，成株率、成穗率高，灌漿結實率好，青枝綠葉成熟，出谷、出米率高，產量高，商品品質、食用品質兼優，抗旱性好，對光溫反應不敏感，適應性強，但抗病性稍差，輕感谷瘟病、紋枯病和谷銹病［6］。

父本復532×M24由河南省農業科學院糧食作物研究所引進，河北省農林科學院谷子研究所選育的中間材料，其特點是抗咪唑乙煙酸除草劑、抗病性強。

1.2 選育過程

2011年在河南省鄭州市運用溫湯殺雄法進行有性雜交，收獲雜交穗4穗（表1）。2011年冬在海南省三亞市種植F1，在苗期分別噴施咪唑乙煙酸和拿捕凈除草劑，選擇出23個真雜交單株。2012年在鄭州市種植F2代，苗期再次噴施上述2種除草劑，從抗除草劑植株中選擇出葉片上沖、株高中上、稈粗、株型緊湊、小碼數多、谷穗長、千粒重高、綠葉成熟的單株42株，確定為上等組合。2012年冬海南省種植F3代，苗期仍進行抗除草劑鑒定，再次對上述性狀進行重點考察，同時結合田間觀察，根據谷子的光溫敏感性對生育期偏長的單株進行淘汰，決選出單株35個。2013年在鄭州市種植F4代，苗期繼續進行抗除草劑鑒定，重點選擇谷穗較粗、單穗質量較大、穗粒重高、結實性好等產量性狀突出的單株，同時對所選單株的抗倒性、抗病性進行鑒定，從中選出25個穗重、碼勻、結實好且兼具F2代和F3代所選擇優良性狀的單株。2013年冬在海南省種植F5代，再次選擇時仍以產量性狀為主，兼顧抗性好的、對群體內多數植株表現優良且成穗率較高的株系進行重點觀察和選擇，從穗層整齊、成穗率高、結實性好、小米商品性好的株系中選出17個株系。2014年在鄭州市種植F6代進行株系決選，經產量、出谷率、出米率、小米品質檢測等方面的決選，優先選擇成穗率高、對密度不敏感的株系，其中區號為11-2的株系表現突出，綜合農藝性狀最好，符合育種目標。2014年冬季在海南省參加品系比較試驗、2015年夏季在鄭州市參加品系比較試驗，2016—2017年參加河南省谷子品種區域試驗。2018年5月通過國家農業農村部審定登記，定名為鄭谷3號。

表1 鄭谷3號選育程序

2 鄭谷3號的產量表現

2.1 新品系產量比較試驗

2014—2015年參加鄭州市農林科學研究所谷子新品系比較試驗，鄭谷3號表現突出、產量高、抗病性好、抗倒性強、穗碼緊實、灌漿結實性好，綠稈黃穗成熟，平均產量達6 397.5 kg/hm2，較對照豫谷9號增產9.7%（表2）。

表2 2014—2015年新品系比較試驗中鄭谷3號的產量表現

2.2 河南省谷子品種區域試驗

河南省2016—2017年谷子區域試驗均為8個試點，分別為河南省農業科學院（原陽縣）、汝州市農業科學研究所、洛陽市農業科學院（伊川縣）、安陽市農業科學院、林州市農業科學研究所、洛陽市農業科學院（宜陽縣）、濮陽市農業科學院、南陽市農業科學院8個河南省不同的谷子生態區。試驗按照河南省谷子品種區域試驗統一方法，采用隨機區組排列，3次重復，6行區，行長8.33 m，行距0.40 m，小區面積20 m2，留苗密度60.0萬株/hm2，收獲時去掉邊行收中間4行，實收面積13.34 m2記產，進行統計分析。

2.2.1 河南省2016年谷子品種區域試驗鄭谷3號2016年參加河南省谷子區域試驗，與對照品種豫谷9號相比，8個試點7個增產，增產幅度0.55%? 10.49%，較CK平均增產3.61%，僅有安陽市農業科學院試點減產2.63%，鄭谷3號在9個參試品種中居第4位（表3）。

表3 鄭谷3號在2016年河南省谷子品種區域試驗中的產量表現

2.2.2 河南省2017年谷子品種區域試驗鄭谷3號2017年繼續參加河南省谷子區域試驗，與對照品種豫谷9號相比，8個試點全部增產，增產幅度1.03%? 14.99%，較CK平均增產7.82%，在12個參試品種中居第3位（表4）。

表4 鄭谷3號在2017年河南省谷子品種區域試驗中的產量表現

鄭谷3號2016—2017年參加河南省谷子品種區域試驗，平均產量達5 780.3 kg/hm2，較對照品種豫谷9號平均增產5.72%，試點增產率93.75%，該品種表現出良好的豐產性和適應性。

2.3 鄭州市旱地谷子品種比較試驗

鄭谷3號在2018—2019年參加了鄭州市谷子品種旱地比較試驗，試驗地點分別在鄭州市農林科學研究所須水試驗場、滎陽市分水嶺村、新密市亂石坡村，在谷子全生育期內不進行人工灌溉，只接受自然降雨。參試品種8個，均為目前在河南省表現高產、優質、抗逆性好的優良谷子品種。鄭谷3號在2018年的鄭州市旱地品種比較試驗中，平均產量達5 229.7 kg/hm2，較對照豫谷9號增產4.10%，居參試品種第3位，3個試點全部增產，增幅1.71%?8.16%。在2019年鄭州市旱地谷子品種比較試驗中，鄭谷3號平均產量達5 010.8 kg/hm2，較對照豫谷9號增產6.41%，亦居參試品種第3位，3個試點全部增產，增幅5.26%?7.41%（表5）。該試驗結果表明，鄭谷3號在旱作條件下仍然能夠高產穩產，適宜旱作區域種植。

表5 鄭谷3號在2018—2019年鄭州市旱地谷子品種比較試驗中的產量表現

上述試驗表明，鄭谷3號不僅在水肥條件下能夠實現高產，而且在不能進行灌溉的旱地仍能取得豐收，是一個高產穩產、產量潛力高的谷子品種。

3 鄭谷3號的特征特性

3.1 生物學特性

鄭谷3號夏播生育期89.9 d，幼苗綠色，株高137.9 cm，在留苗52.5萬株/hm2的情況下，平均成穗48.65萬穗/hm2，成穗率98.3%；紡錘型穗，碼松緊度較緊；穗長20.4 cm，穗粗2.6 cm，單穗重16.08 g，穗粒重13.81 g，千粒重2.76 g，出谷率81.89%，出米率73.41%，黃谷黃米。該品種苗期長勢旺，穗層較為整齊，灌漿結實性好，后期不早衰，成熟時青枝綠葉，豐產性狀優良。由表6可知，鄭谷3號的農藝性狀和經濟性狀明顯優于對照豫谷9號，特別是產量因子（成穗率、單穗重、穗粒重）明顯優于對照，具有較大的增產潛力。

表6 鄭谷3號和豫谷9號（CK）主要農藝性狀和經濟性狀比較

3.2 抗逆性表現

由表7和表8可知，2016、2017年鄭谷3號的抗倒性表現稍差，分別為3級和2級，均低于對照豫谷9號的0級；2年的耐澇性均為1級，與對照相同；抗谷瘟病指數分別為1級和0級，高于對照的2級和1級；抗谷銹病與紋枯病2年均為1級，與對照相同；白發病發病率2016年為3%，高于對照的2%，2017年與對照相同，均為0；紅葉病發病率2016年為4%，2017年為2%，均高于對照的2%和1%；線蟲病發病率低于對照，2016年相同，均為0，2017年鄭谷3號為0，低于對照的1%；鄭谷3號的蛀莖率2年試驗結果均與對照相同。

表7 鄭谷3號在2016年河南省谷子區域試驗中的抗逆性表現

表8 鄭谷3號在2017年河南省谷子區域試驗中的抗逆性表現

綜合2年區試結果，鄭谷3號的抗谷瘟病、線蟲病高于對照豫谷9號；耐澇性、抗谷銹病、紋枯病與對照相同；抗倒性、抗白發病、紅葉病略低于對照。試驗結果表明，鄭谷3號是一個綜合抗逆性較好的谷子品種。

3.3 品質表現

鄭谷3號系粳粟米，其米粒鮮黃、均勻、完整，精米率高，蒸煮米粥時間短，耗能少，煮飯香味濃郁，飯粒完整金黃，綿軟可口，商品品質和食用品質均優，在2019年11月全國第十三屆優質食用粟評選中被評為二級優質米。

表9中鄭谷3號測定值系2019年農業農村部谷物品種檢測中心分析結果，該品種的蛋白質含量12.1%、粗脂肪含量為4.5%，維生素B1含量6.5 g/kg，參照《優質食用粟品種及其檢測方法》［7］，該品種的上述指標均高于國家二級優質粳粟米標準，直鏈淀粉（脫脂樣品）含量16.7%、膠稠度153 mm、糊化溫度（堿消指數級別）為3.6級，均達到國家一級優質粳粟米標準，檢測結果表明鄭谷3號品質優良。

表9 鄭谷3號的品質分析結果

3.4 抗除草劑表現

在鄭谷3號和豫谷9號谷田雜草第二至第四葉期，噴施5%的咪唑乙煙酸水劑不同濃度條件下，檢驗咪唑乙煙酸對它們產生的藥害和防除雜草效果，由試驗結果（表10）可知，當濃度在0?6 000 mL/hm2時，咪唑乙煙酸對鄭谷3號的藥害率為0，即濃度低于6 000 mL/hm2時不產生藥害，表明在此濃度條件下咪唑乙煙酸對鄭谷3號是安全的；當濃度在7 500? 10 500 mL/hm2時，咪唑乙煙酸對鄭谷3號的藥害率為4.3%?13.5%，表明濃度高于6 000 mL/hm2時就產生藥害，且隨著濃度的增加，藥害加重。由于豫谷9號為不抗除草劑品種，其只在清水條件下能夠正常生長，其他濃度條件下藥害率為100%，即全部死亡。除草效果方面，當濃度在1 500?6 000 mL/hm2時，咪唑乙煙酸對鄭谷3號谷田的除草率為88.6%? 95.7%；當濃度在7 500?10 500 mL/hm2時，咪唑乙煙酸對鄭谷3號的除草率為95.9%?96.4%，表明當濃度高于7 500 mL/hm2時，除草率雖然有所增加，但效果不明顯。

表10 鄭谷3號和豫谷9號噴施咪唑乙煙酸對谷子的藥害率及雜草防除效果

在鄭谷3號和豫谷9號谷田雜草第二至第四葉期，噴施12.5%拿捕凈乳油在不同濃度條件下，檢驗其對谷子產生的藥害和防除雜草效果，由于拿捕凈僅能防治禾本科雜草，對闊葉雜草和莎草科雜草幾乎無效，該試驗的除草率僅對禾本科雜草進行觀察統計。由試驗結果（表11）可知，當拿捕凈施用濃度在1 500?2 000 mL/hm2時，滅殺禾本科雜草效果較好，當濃度超過2 000 mL/hm2時，拿捕凈對鄭谷3號谷田的除草率雖然有所增加，但效果亦不明顯。當濃度超過2 000 mL/hm2時，則會對鄭谷3號產生藥害，隨著拿捕凈的施用濃度增加，對鄭谷3號的藥害也會加重。對于不抗除草劑的谷子品種豫谷9號，只能在清水條件下正常生長，其他濃度條件下都先后死亡。

表11 鄭谷3號和豫谷9號噴施拿捕凈對谷子的藥害率及禾本科雜草防除效果

4 栽培技術要點

4.1 播前準備及播種

4.1.1 施肥整地小麥收獲后及時滅除麥茬及雜草，施腐熟的農家肥15 000?45 000 kg/hm2或復合肥750 kg/hm2，深耕20 cm以上，耕地后耙耢保墑。

4.1.2 種子處理播種前在晴朗天氣時曬種1?2 d，再用50%的辛硫磷乳油拌種預防線蟲病和地下害蟲，用量可為種子質量的0.3%左右，然后避光悶種4 h，攤開晾干播種。

4.1.3 播種河南地區在小麥收獲后搶時播種，一般在6月15日前完成，最遲不應晚于6月25日，播量為7.50?11.25 kg/hm2，行距40 cm為宜，足墑播種，力爭一播全苗。播種時應踩實壓細，根據墑情鎮壓1?2遍；播種后3?4 d進行苗前鎮壓，破除板結，有利于出苗。

4.2 田間管理

4.2.1 苗期管理出苗后進行查苗補種，對斷壟較輕的地塊，在間苗前下雨后及時移栽補苗；對缺苗嚴重的地塊，應對種子進行催芽，及時補種，壓實壓細。間苗定苗：第二至第三葉期進行谷子間苗，留健壯苗。第四至第五葉期進行谷子定苗，留苗密度45.0萬?52.5萬株/hm2。

在雜草第二至第四葉期可及時噴施5%咪唑乙煙酸水劑進行防治，藥劑用量1 500?6 000 mL/hm2，對水450?1 800 kg；若咪唑乙煙酸藥劑用量低于1 500 mL/hm2則除草效果較差，若超過6 000 mL/hm2，則會產生不同程度的藥害。豫谷3號谷田，建議最佳用量為藥劑2 250 mL/hm2，對水700 kg，既經濟又安全，除草效果也好。如果使用咪唑乙煙酸對禾本科雜草防治效果不佳時，可在禾本科雜草第二至第三葉期，用12.5%拿捕凈乳油1 000?1 500 mL/hm2，對水400?600 kg/hm2均勻噴霧，進行第二次化學除草，徹底滅殺雜草。注意2種除草劑都要在無風晴天使用，在壟內和壟間均勻噴施，防止飄散到其他谷田和作物上［8-12］。

若不施用除草劑化學除草，可進行中耕，結合間苗定苗、淺鋤、細鋤、去除雜草，促進谷苗早發。

4.2.2 中期管理谷子拔節后，應拔除病弱苗雜草，及時中耕清壟。谷苗生長到第10葉期左右，趁雨順壟追施尿素120?150 kg/hm2，隨后進行深中耕培土，鋤深15 cm以上，培土高度10 cm左右，增加谷子發育后期抗倒伏能力［13］。

4.2.3 后期管理在揚花期和灌漿期，可用磷酸二氫鉀500倍稀釋液均勻噴施葉面，以防早衰，增加粒重。

4.3 病蟲害防治

注意鉆心蟲的防治，當發現谷田有枯心苗時，可用15%阿維·毒死蜱和1%甲維鹽1 000?1 500倍復配液，進行噴霧防治。

4.4 收獲與貯藏

當鄭谷3號臘熟末期或完熟初期，子粒變硬時，應適時收獲。脫粒后及時清選，單獨晾曬，當含水量≤12.5%時，選擇通風防潮、密閉的倉庫保存，防止霉變、蟲蛀及污染。

5 小結

自鄭谷3號通過登記以來，在河南省的鄭州、安陽、洛陽、南陽等地示范推廣，因其優質高產且能夠化學除草等特性，深受谷農們的喜愛，累計推廣面積5.3萬hm2以上。該品種的應用提升了谷子的品質，提高了谷子的產量，增加了農民的收入，促進了當地谷子產業的發展。多年試驗表明，鄭谷3號具有抗咪唑乙煙酸和拿捕凈雙抗除草劑的特性，同時具備優質、高產穩產、抗旱、多抗、廣適、增產潛力大等優勢，是一個綜合性狀優良的夏谷新品種，適宜在河南省夏谷區種植，具有良好的推廣應用前景。

6 討論

據相關的研究和報道，谷子的性狀遺傳具有一定的科學規律，遺傳力較高的性狀有穗碼數、穗長、株高等，穗粗、單穗質量、穗粒重、結實性等性狀的遺傳力中等；出谷率、生物產量等性狀的遺傳力較低；千粒重遺傳力高而遺傳變異系數小，雖然有較高的可靠性，但可選擇的余地小［14-18］。鄭谷3號在選育過程中，遵循谷子性狀的遺傳規律，按照其遺傳力的強弱分步驟進行選擇，逐步聚合優良性狀。在該品種的早代（1?3代）篩選抗除草劑、穗型緊湊、葉片上沖、株高中等偏上、小碼數多、谷穗長、千粒重高等遺傳力較高的性狀；中時代（4?5代）篩選營養品質、抗倒性、耐瘠性等遺傳力中等的性狀，并通過株高、穗長、結實性、成穗率間接篩選豐產性；高世代（6代以上）篩選食味品質、豐產性、適應性等遺傳力較弱的性狀，同時采用人工接種鑒定抗病性，水肥地與旱薄地同步鑒定豐產性和耐旱耐瘠性等方法，加大選擇力度。在品系出圃前優選成穗率高、對密度不敏感的株系，這樣的品種自身調節能力強，利于穩產。在后代株系的選擇中結合了南繁加代，淘汰光溫敏感后代以增加該品種的穩產性和地域適應性。在鄭谷3號的育種過程中，緊緊圍繞谷子性狀的遺傳規律，有針對性地連續進行定向選擇，提早后代穩定，加快了品種的選育進程，為谷子育種工作提供借鑒。

近年來，隨著科學技術的發展，谷子育種技術有了長足的進步，各種類型的抗除草劑新品種也不斷推出，但在生產上大面積應用的不多。具體情況是抗煙嘧磺隆類的谷子品種對該除草劑的抗性較弱，噴施煙嘧磺隆后谷子葉片中的葉綠素含量減少，光合作用率降低，造成谷子減產［19］；抗氟樂靈類型的谷子品種抗性較低，施藥后容易產生藥害；抗烯禾啶（拿捕凈）類的谷子品種，施藥只能殺死禾本科單子葉雜草，對雙子葉闊葉雜草和莎草科雜草幾乎無效，雜草防效差［20，21］。咪唑乙煙酸是廣泛應用于大豆田的除草劑，科研人員創制了抗咪唑乙煙酸的種質資源，筆者加以利用，育成了可抗咪唑乙煙酸的谷子新品種。在一定劑量范圍內噴施咪唑乙煙酸，不但可以防治谷田中的馬唐、牛筋草、稗草、莎草、莧、藜、蓼、蒼耳、茼麻、龍葵、曼陀羅等多種禾本科雜草和闊葉雜草，而且對谷田中的頑固性雜草谷莠和狗尾草具有較好的滅殺效果。能夠抗咪唑乙煙酸的谷子新品種選育成功，彌補了其他抗除草劑品種耐藥性差、雜草防效不佳、產量降低等缺點，且咪唑乙煙酸除草劑貨源充足，易于購買，價格低廉，除草成本比抗拿捕凈類型能夠節約開支50%以上［22］。鄭谷3號作為既抗拿捕凈又抗咪唑乙煙酸的雙抗谷子品種，在生產上能夠施用除草劑進行第二次除草，實現了谷子的化學除草，實現了免除人工除草且防除雜草效果良好，該品種的推廣和應用，減輕了農民的勞動強度，降低了生產成本，將會實現谷子的規模化生產，促進谷子生產水平的提高，具有廣闊的應用前景。