灌溉條件下燕麥不同品種的產量差異及與農藝性狀的關系

張克厚,陳 鶯,張平珍,魏孔梅,楊繼忠

(白銀市農業科學研究所，甘肅 白銀 730900)

我國生產中種植的燕麥以大粒裸燕麥(AvenanudaL.)為主，俗稱“莜麥”、“玉麥”等，主要分布在內蒙古、河北、山西、甘肅等省區，年種植面積約100萬hm2。燕麥具有營養價值高、糧草兼用的突出特點。作為特色雜糧作物，燕麥生產對促進當地生態建設和畜牧業的發展具有重大意義[1]。

甘肅處于我國西北干旱、半干旱區，位于黃土高原、內蒙古高原和青藏高原的交匯處，其地理位置和山地、高原等復雜地形條件決定了其具有復雜多樣的自然生態類型，農業生產條件也呈現出雨養干旱半干旱區和引黃河水灌溉的灌區兩種生態類型。在雨養干旱半干旱地區，以丘陵、山地為主的高原立體氣候為燕麥生產創造了得天獨厚的自然條件，海拔高、氣溫低、溫差大、日照長，適宜耐寒、抗旱、耐瘠的燕麥生長，是燕麥的主要種植區域。但是由于受自然條件特別是干旱的制約，該區燕麥生產一直處于廣種薄收、粗放管理的狀態，難以形成規模化、標準化、產業化生產，種植效益不高，影響了燕麥生產的發展[2]。灌溉條件下燕麥具有高產、穩產的顯著優勢，但同時會面臨倒伏、影響燕麥產量潛力等突出問題。我國已有燕麥高水肥條件下的栽培技術研究，并提出了相應的理論和方法[1]，但多數研究以旱地燕麥為對象[3]，針對灌溉條件下燕麥品種的相關性研究尚且不多。本研究擬通過對灌溉條件下燕麥品種主要農藝性狀與產量相關性分析，以期揭示在灌溉條件下燕麥各性狀間相互關系及其對產量的影響，建立燕麥高產的生產模式，為該生態類型區燕麥品種選育和高產栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗2017—2018年度在甘肅省白銀市農業科學研究所試驗場(靖遠縣)進行。試驗場位于甘肅中部、黃河上游，地處黃土高原與騰格里沙漠過渡地帶，屬溫帶干旱、半干旱大陸性氣候。位于東經104°，北緯36°，海拔1 570 m，年平均氣溫8.5 ℃，無霜期170 d，≥10 ℃的有效活動積溫3 100℃，年平均降雨量224 mm，蒸發量1 600 mm。土壤為沙壤土，土壤有機質18.8 g·kg-1，堿解氮65 mg·kg-1，速效磷44.21 mg·kg-1，速效鉀78 mg·kg-1。屬于引黃灌區，自然生態條件及土壤、農業生產條件在甘肅省中部引黃灌區有較好的代表性。

1.2 試驗材料

試驗材料是從美國農業部農業研究中心(ARS)愛達荷(Idaho)國家小粒作物種質資源研究中心引進，并經白銀市農業科學研究所多年試驗從中篩選出的12個矮稈、早熟、綜合農藝性狀優良的品種，分別是：MF9521-281、MF9521-214 、MF9621-280、 MF9521-79、MF9714-36、MF9424-64、 MF8891-2021、MF9224-310、MF9715-28、MF9018-117、MF9424-13、MF9224-359。

1.3 試驗方法

試驗田土壤肥力中等，前茬為小麥。基肥為磷酸二銨(含N18%、P2O546%)和復合肥(含N15%、P2O515%、K2O 15%)，施用量均為300 kg·hm-2。苗期結合澆水追施尿素(含N46%)150 kg·hm-2。試驗于2017—2018年度進行，上年11月澆冬水1次、生育期澆水2次(每次澆水量約2 250 m3·hm-2)，田間防蟲不防病，常規管理同當地大田一般水平。隨機區組設計，3 次重復，小區面積16 m2(1.6 m×10 m)，行距0.2 m，播種量525×104?！m-2，人工開溝撒籽。

1.4 項目測定

燕麥生育期內，在每個試驗處理小區中按對角線法選擇生長均勻的5個點，每點選擇1 取樣，調查基本苗、成穗數。每品種選取20株進行室內考種，調查穗粒數、主穗長、千粒重。田間觀測統計株高、旗葉長、生育期。小區全部收獲脫粒，實測籽粒產量。

1.5 數據分析

對各品種產量及農藝性狀進行顯著性方差分析和變異系數分析。變異系數的計算公式為：變異系數CV=(標準偏差SD/平均值Mean)×100%。

2 結果與分析

2.1 燕麥品種產量及主要農藝性狀差異性分析

通過對各性狀方差分析表明(見表1)，12個燕麥品種的產量、基本苗、成穗數、穗粒數、千粒重、主穗長、旗葉長等農藝性狀差異顯著,而生育期、株高差異不顯著。從變異系數分析可以看出(見表1)，各主要農藝性狀變異程度不同，變異系數從大到小順序為：產量>旗葉長>成穗數>千粒重>穗粒數>主穗長>株高>基本苗>生育期，產量、旗葉長、成穗數、千粒重的變異系數較大，可選擇性較強，而主穗長、株高、基本苗、生育期的變異系數較小，是相對穩定的性狀。其中產量變幅為3 706.20～5 106.30 kg·hm-2，平均值為4 438.04 kg·hm-2，變異系數CV=10.07%，產量最高的品種是MF9521-281，最低的為MF9224-359；旗葉長變幅為16.50～22.00 cm，平均值為19.55 cm，變異系數CV=9.74%，旗葉最長的品種是MF9224-359，旗葉最短的品種是MF9521-281和MF9521-214；成穗數變幅為404.55～552.75×104·hm-2，平均值為465.85×104·hm-2，變異系數CV=9.58%，成穗數最高的品種是MF9521-281，最低的品種是MF9224-359。綜合分析各品種產量及農藝性狀，燕麥品種MF9521-281產量位居第一，其成穗數552.75×104·hm-2、穗粒數46.75、千粒重22.81 g、株高118.8 cm、主穗長18.9 cm、旗葉長16.5 cm、生育期85 d，綜合性狀優良，是灌溉條件下理想的高產燕麥品種。

2.2 燕麥品種產量及主要農藝性狀的相關性分析

由表2可知，燕麥產量與成穗數(r=0.9557)、基本苗(r=0.6761)、千粒重(r=0.5186)、株高(r=0.2634)、生育期(r=0.0964)呈正相關，與穗粒數(r=-0.4452)、主穗長(r=-0.5977)、旗葉長(r=-0.9376)呈負相關。

成穗數與產量的相關性(r=0.9557)達極顯著水平，說明成穗數對燕麥籽粒產量有顯著影響, 對燕麥產量潛力的提高具有重要作用，是選育燕麥高產品種首先要重視的性狀；同時成穗數與基本苗(r=0.6489)、千粒重(r=0.3531)、株高(r=0.3097)呈正相關，說明基本苗是成穗數的基本保證，實現成穗數與千粒重的同步提高是可行的，但需要注意防止在提高成穗數的同時株高增加而引起倒伏的可能性。成穗數與旗葉長(r=-0.9548)呈極顯著負相關，與主穗長(r=-0.586)、穗粒數(r=-0.5219)、生育期(r=-0.0201)呈不顯著負相關，因此在選擇較高成穗數時應重視與這幾個性狀的協調，特別是要選擇較小的旗葉長、主穗長和較少的穗粒數。

旗葉長與產量(r=-0.9376)達極顯著負相關，對成穗數(r=-0.9548)的影響也達極顯著負相關，說明旗葉長通過成穗數對產量產生顯著抑制作用，因此，選育高產燕麥品種時應嚴格控制旗葉的長度。

表1 燕麥品種產量及主要農藝性狀差異性分析

表2 燕麥品種產量及主要農藝性狀間的相關系數

2.3 燕麥品種主要農藝性狀與產量的通徑分析

通過對相關系數的分解, 可以看出各性狀對產量的貢獻大小。通徑分析結果表明 (見表3)，各性狀對產量的直接通徑系數從大到小順序為：成穗數>千粒重>穗粒數>生育期>旗葉長>基本苗>株高>主穗長。成穗數、千粒重和穗粒數對籽粒產量的影響較大，但株高、主穗長對產量直接貢獻小，為負值。

在所分析的農藝性狀中,成穗數對產量的直接通徑系數居第 1位 (P=1.0196)。成穗數通過千粒重(P=0.0852)、基本苗(P=0.0581)、主穗長(P=0.0331)對產量的正向間接效應較大，通過生育期 (P=-0.0029)、株高 (P=-0.0046)、穗粒數(P=-0.104)、旗葉長 (P=-0.1288)對產量有不同程度的負向間接效應。最終表現為成穗數與產量的相關系數最大(r=0.9557)。因此，成穗數高的品種容易獲得高產，所以在選育燕麥高產品種時應將成穗數的選擇放在優先地位。

千粒重對產量的直接通徑系數為(P=0.2413)，僅次于成穗數，與產量的相關系數也較高(r=0.5186)。千粒重通過成穗數(P=0.3600)、 基本苗(P=0.0358)、主穗長(P=0.0262)、生育期(P=0.0192)和株高(P=0.0006)對產量有不同程度的正向間接效應；通過旗葉長 (P=-0.0585)、穗粒數 (P=-0.1061)對產量有不同程度的負向間接效應。所以在性狀選擇時，較高的千粒重也是高產的必要條件，應作為重點選擇的性狀之一。

穗粒數對產量的直接通徑系數為(P=0.1992)。穗粒數通過千粒重(P=-0.1285)、主穗長(P=-0.0300)、基本苗(P=-0.0329)、成穗數(P=-0.5322)的負向間效應比通過旗葉長(P= 0.0638)、株高 (P=0.0050)、生育期 (P=0.0003)的正向間接效應大，與產量呈負相關(r=-0.4552)。因此，在選擇品種時對穗粒數這一性狀應有一定限制。

生育期、旗葉長、基本苗對產量的直接作用比較小，直接通徑系數分別為P=0.1444、P=0.1349和P=0.0895。結合間接效應分析得出：通過延長生育期來增加燕麥的籽粒產量時必須協調好與其他性狀的關系，選育高產的燕麥品種應嚴格控制旗葉的長度，保證基本苗基數也是選育高產品種應該注重的一個重要因素。株高、主穗長對產量的直接作用均為負值，直接通徑系數分別為P=-0.0149和P=-0.0565。結合間接效應分析得出：對株高的選擇范圍可以適當放寬，以考慮其抗倒伏性為重，主穗長的選擇要在優先成穗數的前提下進行，主穗不宜太長。

表3 燕麥品種主要農藝性狀與產量的通徑系數

3 討 論

近年來，隨著人們對營養保健食品的日益重視，燕麥的商品價值不斷提高。如何實現燕麥高產穩產成為人們關注的重點。開展灌溉條件下燕麥品種選育是實現“旱作進水地、低產變高產”的重要創新途徑[6]。科研及生產實踐證明，灌溉條件下燕麥研究的重點在于解決高水肥條件下的嚴重倒伏問題，技術關鍵是選擇出矮稈抗倒伏、適應高水肥生態型的高產品種，難點在于做好燕麥各性狀的協調統一，以達到高產的目標[7]。

開展燕麥產量與主要農藝性狀相關性研究是確立各生態類型育種目標的重要依據。燕麥在旱地的育種目標與灌溉條件下有顯著不同，楊才等研究結果表明[8-9]，旱地低水肥型燕麥品種的育種目標是：植株高大、主穗長、穗粒數多、生育期長、葉片數多且長，而灌溉條件下高水肥型燕麥品種的育種目標是：矮稈抗倒、株型緊湊、生育期短、葉片數少且小、群體結構好、成穗率高，要想獲得高產，產量構成各要素配置必須協調一致。

本研究結果表明，在灌溉條件下選育燕麥高產品種時應將成穗數的選擇放在優先地位，即成穗數高、群體結構好；同時，適宜的株高、基本苗、千粒重、生育期是實現高產的重要保證；而主穗長、穗粒數和旗葉長與產量呈現負相關，應選擇較小的穗長、較少的穗粒數、短小上舉的旗葉。實踐證明，選育適宜灌區高水肥條件下種植的燕麥品種是可行的[10]。

本研究從國外引進的大量燕麥品種資源中篩選出了矮稈、抗倒、綜合性狀優良的品種資源材料，在灌溉條件下進行試驗種植，12個參試品種均未出現倒伏現象，株高在105～118 cm之間，產量在3 706.2～5 106.3 kg·hm-2。其中燕麥品種MF9521-281籽粒產量達5 106.3 kg·hm-2，位居第1；另據測試，MF9521-281在開花期鮮產量可達51 000 kg·hm-2，矮稈抗倒，糧草雙豐。經農業農村部谷物及制品質量監督檢驗測試中心(哈爾濱)檢測，MF9521-281籽粒蛋白質含量16.47%，脂肪含量5.7%；經北京市營養源研究所檢測，不飽和脂肪酸含量78.47%，其中亞油酸含量1.43%，品質優良。在該試驗條件下，MF9521-281的成穗數552.75×104·hm-2、穗粒數46.75粒、千粒重22.81 g、株高118.8 cm、主穗長18.9 cm、旗葉長16.5 cm、生育期85 d。這些數據可作為目前灌溉條件下燕麥品種選育的參考指標。