西北春谷早熟区谷子品种十五年变化趋势及主要性状分析

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张艾英, 刁现民, 郭二虎, 范惠萍, 王丽霞, 李瑜辉, 程丽萍, 吴引生, 张莉. 西北春谷早熟区谷子品种十五年变化趋势及主要性状分析[J]. 中国农业科学, 2017, 50(23): 4496-4506 https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2017.23.004
ZHANG AiYing, DIAO XianMin, GUO ErHu, FAN HuiPing, WANG LiXia, LI YuHui, CHENG LiPing, WU YinSheng, ZHANG Li. Research Progress and Major Traits of Foxtail Millet Cultivars Developed in the Early-Mature Spring-Sowing Region in the Past 15 Years[J]. Scientia Acricultura Sinica, 2017, 50(23): 4496-4506 https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2017.23.004

0 引言

【研究意义】谷子（Setaria.italica (L.) Beauv.）起源于中国,具有抗旱、耐瘠薄,水分利用效率高的特点,并含有丰富的营养,是中国的传统作物和环境友好型作物^[1-3]。中国谷子种植面积占世界的80%,主要分布在东北、西北和华北地区。西北春播早熟区谷子主要分布在内蒙古、山西北部、河北张家口、陕北、甘肃、宁夏等地区,种植面积占到全国谷子面积的1/3,是重要的谷子生产区。同小麦、水稻、玉米等大作物相比,谷子的研究水平和生产水平低,生产中应用的品种与产业发展需要有较大差距,培育适合产业发展需要的品种是提升谷子产业水平的重要支撑。同时,谷子属于光温敏反应较敏感的作物,培育适合本区域种植的优质高产新品种,对于提升谷子生产水平,促进谷子产业发展具有重要意义^[4-8]。区域试验通过多年多点对新育成品种的单产潜力、品质表现、抗逆性、稳产性及其适应范围进行鉴定,为新品种评价提供主要经济技术指标、生态类型反应以及对气候差异的适应情况,是新品种评价、繁育、推广的重要依据^[9-10]。【前人研究进展】水稻^[11-13]、小麦^[14-16]、玉米^[17]、油菜^[18]等多种作物根据多年区域试验和生产示范的数据确定阶段性的实际育种目标或育种方向。王军等^[19]利用AMMI模型对2007年西北春谷区早熟及中晚熟区区域试验各品种基因型与环境互作效应进行探讨,并对参试品种的稳定性和试验地点的判别力进行了评价。任月梅^[20]对春播早熟区谷子产量构成的主要农艺性状进行相关和通径分析,建议在育种中选择主茎高度略低、粗壮、穗不宜太长、生物学产量适中、株型紧凑的单株。【本研究切入点】前人对谷子品种评价都集中在少量品种少量性状或某一年某点某一种方法上^[21-23],未全面考虑年度间、区域间、品种间的差异。【拟解决的关键问题】本研究基于2001—2015年国家谷子品种区域试验西北春播早熟区数据,对参试和育成品种的主要农艺性状、产量性状及抗逆性进行了比较及系统分析,总结该区15年来谷子育种研究进展,并为今后的发展趋势及谷子育种研究提出一些建议。

1 材料与方法

1.1 试验材料

数据来源于2001—2015年春播早熟区谷子区域试验资料。85个品种参加了125年次试验（2001—2015）,通过鉴定的品种18个（电子附表1）,其中,包括2005年成为早熟对照品种的大同29号,杂交种6个,一级优质米3个,二级优质米3个。
Table S1
附表1
附表12001—2015年西北春谷早熟区通过区试鉴定的品种
Table S1List of foxtail millet cultivars that were authorized to release during 2001-2015 in the early mature region in Northwest China

编号 Number	品种名称 Cultivar	来源 Sources	选育单位 Breeding institution	特异性状 Specific traits	优质米等级 Quality level	鉴定编号 GIA number
1	张杂谷1号 Zhangzagu 1	A₂×冀张谷1号 A₂×Jizhanggu1	河北省张家口市农业科学院 Zhangjiakou Academy of Agricultural Sciences in Hebei Province	杂交种 Hybrid cultivars	二级 The second quality level	2004008
2	大同27号 Datong 27	（7350×早1）×伊17 (7350×Zao1)×Yi 17	山西省农业科学院高寒区作物研究所 High Latitude Crops Institute, Shanxi Academy of Agricultural Sciences			2003004
3	陇谷10号 Longgu 10	8601×陇谷9号 8601×Longgu 9	甘肃省农业科学院 Gansu Academy of Agricultural Sciences			2003005
4	大同29号 Datong 29	轮回选择 Recurrent selection	山西省农业科学院高寒区作物研究所 High Latitude Crops Institute of Shanxi Academy of Agricultural Sciences			2005008
5	张杂谷3号 Zhangzagu 3	A2×1484-5	河北省张家口市农业科学院 Zhangjiakou Academy of Agricultural Sciences in Hebei Province	杂交种 Hybrid cultivars		2005007
6	张杂谷9号 Zhangzagu 9	A2×2053	河北省张家口市农业科学院 Zhangjiakou Academy of Agricultural Sciences in Hebei Province	杂交种 Hybrid cultivars	二级 The second quality level	2008005
7	大同32号 Datong 32	(黄软谷×张纯一)F₂×晋谷29号 (Huangruangu×Zhangchunyi)F₂×Jingu 29	山西省农业科学院高寒区作物研究所 High Latitude Crops Institute of Shanxi Academy of Agricultural Sciences			2009001
8	张杂谷10号 Zhangzagu 10	A2×2038	河北省张家口市农业科学院 Zhangjiakou Academy of Agricultural Sciences in Hebei Province	杂交种 Hybrid cultivars		2009002
9	陇谷11号 Longgu 11	8519-3-2×DSB98-6	甘肃省农业科学院 Gansu Academy of Agricultural Sciences			2010003
10	赤谷16 Chigu 16	赤谷10×承谷8号 Chigu 10×Chenggu 8	内蒙古赤峰市农牧科学研究院 Chifeng Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences in Inner Mongolia		一级 The first quality level	2010002
11	大同34号 Datong 34	73-50×早1 73-50×Zao 1	山西省农业科学院高寒区作物研究所 High Latitude Crops Institute of Shanxi Academy of Agricultural Sciences			2012003
12	蒙谷13号 Menggu 13	Crossing breeding	内蒙古赤峰市农牧科学研究院 Chifeng Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences in Inner Mongolia			201307
13	榆谷6号 Yugu 6	农家种系选 Selection from traditional varieties	陕西省榆林市农业科学研究所 Yulin Institute of Agricultural Sciences in Shaanxi Province			2016011
14	赤谷18 Chigu 18	赤8/k87-2 Chi 8/k87-2	内蒙古赤峰市农牧科学研究院 Chifeng Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences in Inner Mongolia			2015008
15	大同39号 Datong 39	坝257/张纯一 Ba 257/Zhangchunyi	山西省农业科学院高寒区作物研究所 High Latitude Crops Institute of Shanxi Academy of Agricultural Sciences			2016009
16	豫谷18 Yugu 18	豫谷1号/保282 Yugu 1/Bao 282	河南省安阳市农业科学院 Anyang Academy of Agricultural Sciences in Henan Province		一级 The first quality level	2016008
17	张杂谷17号 Zhangzagu 17	A2×(2039-95-3)	河北省张家口市农业科学院 Zhangjiakou Academy of Agricultural Sciences in Hebei Province	杂交种 Hybrid cultivars	二级 The second quality level	2016010
18	张杂谷15号 Zhangzagu 15	A2×阳高3号父变异 A2×Yanggao 3 parents’mutation	河北省张家口市农业科学院 Zhangjiakou Academy of Agricultural Sciences in Hebei Province	杂交种 Hybrid cultivars	一级 The first quality level	2015006

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1.2 测定方法与统计分析

1.2.1 数据汇总对2001—2015年所有参试品种及通过鉴定品种的产量、主要农艺性状、抗逆性等进行汇总,并与对照品种进行比较。增产率（%）=[（鉴定品种产量-对照产量）/对照产量]×100。
1.2.2 统计分析数据分析采用DPS^[24]软件进行,显著性检验采用新复极差法,图表采用Microsoft Excel 2003软件绘制。

2 结果

2.1 区试承试点产量情况

2001—2015年共有11个试点承担了试验,因2个试点承担试验年度较少,只对其中9个试点的试验结果进行了汇总分析。发现产量水平较高的参试点为河北承德、河北张家口,其次为山西大同、陕西榆林,这些试点的产量都比对照增产;产量较低的为甘肃会宁、宁夏固原、山西灵丘县,干旱少雨是影响产量的主要因素。尽管谷子属于抗旱性强的作物,但提高品种的抗旱性仍然是提高产量的重要措施（电子附表2）。
Table S2
附表2
附表22001—2015年西北春谷早熟区各承试点产量结果
Table S2Bi-plot result of early-maturing-spring foxtail millet cultivars in Northwest China from 2001-2015

编号 Number	承试点 Bi-plot	承试年度 The time of regional test	平均产量 Average grain yield (kg·hm^-2)		编号 Number	承试点 Bi-plot	承试年度 The time of regional test	平均产量 Average grain yield (kg·hm^-2)
编号 Number	承试点 Bi-plot	承试年度 The time of regional test	参试品种 Tested line	对照 CK	编号 Number	承试点 Bi-plot	承试年度 The time of regional test	参试品种 Tested line	对照 CK
B01	河北张家口 Zhangjiakou, Hebei	2001—2015	6154.20	5951.40	B06	河北承德 Chengde, Hebei	2001—2003	6577.50	6387.50
B02	甘肃会宁 Huining, Gansu	2001—2015	2750.50	2859.00	B07	宁夏固原 Guyuan, Ninxia	2004—2015	4254.38	4526.00
B03	山西大同 Datong, Shanxi	2001—2015	5986.50	5927.90	B08	内蒙古呼和浩特 Hohhot, Inner Mongolia	2004—2015	6226.38	6365.38
B04	山西灵丘 Lingqiu, Shanxi	2001—2015	3976.30	4020.40	B09	内蒙赤峰 Chifeng, Inner Mongolia	2005—2015	5207.05	5262.68
B05	陕西榆林 Yulin, Shanxi	2001—2015	5052.70	4794.40

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把参试品种15年产量的平均值与各年度对照的差值进行分析（图1）,可以看出,各承试点参试品种增产幅度存在较大差异,增产幅度大的承试点为河北张家口（2005和2013年）和陕西榆林（2002和2007年）,其次为山西大同。减产幅度较大的为宁夏固原,其次为内蒙古农业科学院和甘肃会宁。说明早熟区谷子的区域性强,适合试点生态条件的参试品种增产幅度大,而不适合试点生态条件的参试品种增产幅度小。

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图12001—2015年西北春谷早熟区各试点参试品种产量变化情况
-->Fig. 1Changes of foxtail millet grain yield in early-maturing region in Northwest China from 2001-2015
-->

2.2 品种产量表现

区域试验中参试品种实行滚动制,根据品种表现参试1—2年,参试品种逐年产量结果能够反映参试品种产量水平的变化情况和当时的育种水平。图2为2001—2015年各参试品种与对照（2001—2006年对照品种为大同14号,2007—2015年对照品种为大同29号）产量的变化情况。可以看出,参试品种产量有逐年增加的趋势,受气候因素及栽培管理的影响,对照品种也呈现相似的变化趋势,2007年后参试品种的产量明显提高;但年度间产量存在一定的差异,2013年产量最高,2009年产量最低,且变异幅度较大,最高产量和最低产量间存在显著差异;2001—2006年参试品种（2005年除外）整体较对照大同14号增产,但2007—2015年所有参试品种的平均产量没有超过对照大同29号。从整体上看,早熟区谷子品种在产量上没有大的突破,虽然新品种在产量潜力上有提高,但在稳产性、适应性等方面提高不大。参试品种的数量呈增加趋势,但品种的通过率明显降低（电子附图2）。

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图22001—2015年西北春谷早熟区参试品种与对照产量变化情况不同字母表示P=0.05水平差异显著。下同
-->Fig. 2Changes of grain yield of cultivars tested in the regional adaptation test compared with the CK from 2001 to 2015 Different small letters on a column indicate significantly different at the 0.05 level. The same as below
-->

对通过鉴定的18个品种的产量汇总列于图3。通过鉴定的18个品种的增产潜力呈现增高的趋势。18个品种中,2个品种较对照略减产,其中,赤谷18号为抗除草剂品种,豫谷18是15年中唯一在西北早熟区能基本适应的夏谷类型,是广适型育种的一个突破。15年来通过鉴定的杂交种有6个,占到鉴定品种总数的1/3,增产率均在7%以上,最高达19.79%。常规种中增幅较高的品种分别为大同32号和大同34号,分别增产11.51%和8.71%。

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图32001—2015年西北春谷早熟区通过区试品种平均产量变化情况
-->Fig. 3Average grain yield of cultivars released in the regional adaptation test in 2001-2015
-->

2.3 品种农艺性状变化

从参试品种农艺性状变化情况看（表1）,参试品种的穗长和千粒重年度间差异不显著,穗长基本稳定在23—27 cm,千粒重稳定在3—3.4 g;生育期、株高、单穗重、穗粒重、出谷率、公顷穗数存在一定的差异,其中株高、单穗重、穗粒重变异最大,生育期、公顷穗数变异最小;株高、单穗重、单穗粒重随年份有增加的趋势;公顷穗数2001—2002年最低,2003年以后呈增加的趋势,2006年后（除2011年外）基本稳定在37.5万/hm²;2014品种生育期最长,与生育期较短的2005年、2009年和2010年比较存在显著差异,该年的单穗重、穗粒重也最大;出谷率变化趋势不显著。从总体上看,早熟区选育的品种在类型上没有大的变化,品种的生育期延长,株高、单穗重、穗粒重增加,公顷穗数增加与参加该区区试的品种有多个杂交种,而杂交种具有较强的分蘖性有关。缩短生育期、降低株高、提高结实率、提高品种品质应成为早熟区新品种选育的主要方向（电子附表3）。
Table 1
表1
表12001—2015年西北春谷早熟区参试品种主要农艺性状及产量情况
Table 1The agronomic traits of foxtail millet lines that participated in the regional adaptation test in 2001-2015

年份 Year	生育期 Growth duration (d)	株高 Plant height (cm)	穗长 Panicle length (cm)	单穗重 Weight per panicle (g)	穗粒重 Grain weight per panicle (g)	出谷率 Percentage of grain weight per panicle (%)	千粒重 1000-grain weight (g)	公顷穗数 Number of panicles per hectare (10⁴)	公顷产量 Yield per hectare (kg)
2001	125.75±3.40ab	106.45±3.86f	27.43±1.63a	21.35±1.13efgh	16.85±1.59def	77.98±4.05abcd	3.41±0.27a	31.5±0.30b	4894.25±2102.00bc
2002	123.25±0.96ab	115.33±5.16def	25.53±1.50a	19.58±1.59gh	14.45±2.17f	73.78±8.80de	3.36±0.24a	30.15±1.80b	4277.25±1789.06cd
2003	123.80±1.48ab	122.74±12.56bcdef	23.40±1.19a	21.37±1.13efgh	17.80±0.90bcde	83.72±1.34a	3.48±0.36a	34.35±4.35ab	5087.29±1158.28abc
2004	126.40±2.70ab	125.14±8.21bcde	23.76±0.94a	18.36±0.69h	14.80±1.16f	80.82±1.85abc	3.32±0.33a	34.20±0.60ab	5098.29±2107.12bc
2005	121.67±4.55b	128.40±9.76abcde	24.47±3.41a	24.67±1.52bcde	21.55±1.54abc	81.47±2.22abc	3.26±0.17a	36.15±1.65a	5000.00±1349.55cd
2006	126.10±2.81ab	130.30±5.54abcd	23.98±2.27a	21.11±2.08efgh	15.93±2.30def	74.64±3.43cde	3.26±0.28a	37.5±0.60a	4462.83±1878.45cd
2007	128.62±5.24ab	117.20±14.62cdef	23.61±1.95a	22.35±1.95defg	16.92±1.90def	75.59±3.59bcd	3.19±0.29a	38.7±3.90a	4756.33±1976.68cd
2008	128.40±3.27ab	126.07±6.79abcde	23.10±2.00a	23.08±1.61cdef	18.99±1.52bcd	82.30±3.66ab	3.23±0.36a	38.85±3.15a	5004.17±1993.70bcd
2009	123.13±4.82b	130.94±11.11abcd	24.08±1.94a	20.43±1.69fgh	15.18±1.81ef	74.15±4.18de	3.06±0.35a	37.35±3.45a	4603.00±1378.31d
2010	121.80±3.55b	132.46±11.52abcd	25.62±2.93a	21.99±2.52defgh	17.65±2.31bcdef	77.95±3.16abcd	3.18±0.18a	37.45±1.95a	5248.33±1536.46abc
2011	127.10±3.21ab	136.19±8.14abc	24.67±2.11a	27.29±2.02abc	21.65±1.63ab	79.37±2.91abcd	3.32±0.29a	33.75±1.65ab	5050.33±1654.04bc
2012	124.75±1.91ab	140.86±11.42ab	25.29±2.12a	23.95±1.86bcdef	16.80±1.51def	70.19±3.15e	3.31±0.32a	38.85±3.75a	5607.30±1325.06ab
2013	124.82±3.52ab	137.61±7.89ab	25.65±2.38a	26.58±1.63abcd	20.87±1.37abc	78.54±2.62abcd	3.32±0.35a	36.75±1.65a	5782.95±822.10a
2014	130.85±4.02a	126.95±10.95abcde	24.68±2.18a	30.76±4.69a	23.37±3.65a	76.00±3.30bcd	3.14±0.36a	36.75±3.75a	5818.67±1066.07ab
2015	125.40±2.12ab	147.45±13.58a	27.89±6.95a	28.19±2.83ab	21.65±2.11ab	78.00±3.02abcd	3.34±0.34a	38.10±6.75a	4957.97±2250.58cd

Different small letters within a column indicate significantly different at the 0.05 level. The same as below不同字母表示P=0.05水平差异显著。下同

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Table S3
附表3
附表32001—2015年西北春谷早熟区参试品种与对照品种农艺性状平均值的比较
Table S3The average of yield and agronomic traits of tested lines in regional adaptation test compared with CK

农业性状 Agronomic trait	2001—2006		2007—2015
农业性状 Agronomic trait	参试品种 Tested line	大同14号（对照） Datong 14 (CK)	参试品种 Tested line	大同29号（对照） Datong 29 (CK)
生育期Growth duration (d)	1867.35±28.35	1860.00±40.20	1891.35±43.20	1860.00±27.00
株高Plant height (cm)	1820.85±134.85	1842.30±180.90	1992.90±134.25	1966.50±123.90
穗长Panicle length (cm)	371.40±22.50	360.30±12.45	374.25±21.15	358.50±21.15
单穗重Weight per panicle (g)	316.05±31.95	313.65±30.15	374.40±51.15	385.65±42.60
穗粒重Grain weight per panicle (g)	253.50±39.00	253.80±33.00	288.45±41.70	310.05±32.55
出谷率 Percentage of grain weight per panicle (%)	1180.95±59.55	1189.65±46.05	1153.50±51.75	1198.05±58.05
千粒重1000-grain weight (g)	50.25±1.20	54.90±1.80	48.45±1.50	57.30±3.45
公顷穗数 Number of panicles per hectare (×10⁴)	34.50±2.85	34.35±3.00	37.35±1.65	36.60±1.80

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对通过鉴定的18个品种农艺性状汇总（表2、电子附图1）,18个品种生育期在120—135 d,高于130 d的品种有2个（豫谷18号和张杂谷10号）,其中13个品种的生育期都高于对照,5个低于对照;株高在108—130 cm的有11个,130—150 cm的有7个,比对照高的有7个,低于对照的有11个;18个品种穗长分布在21—28 cm,22—25 cm有11个,比对照高的有13个;单穗重分布在19—33 g,19—25 g有14个,对照品种和通过鉴定品种的单穗重有逐年升高的趋势;穗粒重分布在14—26 g,15—23 g有16个,对照和通过鉴定品种穗粒重有逐年增加趋势;出谷率分布在72%—85%,74%—80%有12个;千粒重分布在2.6—4.0 g,3.0—3.6 g有13个,大同29号、大同39号、陇谷11号、蒙谷13号千粒重超过了3.6 g,豫谷18的千粒重低于3.0 g;公顷穗数分布在30万—45万,公顷穗数最大的为张杂谷10号、张杂谷9号,这两个品种比对照的穗数多,其他品种公顷穗数低于39万,且和对照持平。总体上看,通过鉴定的品种在株高上呈现增高趋势,常规品种和杂交种的株高均有所增加;品种生育期呈延长趋势;单穗重、穗粒重呈升高趋势;出谷率和千粒重呈降低趋势。早熟区品种生育期延长、株高增加与增产潜力提高幅度不大有较大的关系,如常规品种大同32号与大同34号相比,大同32号生育期较大同34号略长,但株高明显低,增产幅度较大。同样张杂谷1号较张杂谷15号、张杂谷17号株高降低,增产幅度也相对较高,因此,早熟区品种降低株高、提高抗倒性、适当缩短生育期、提高品种结实率是育种的重要目标。

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附图42001—2005年西北春谷早熟区通过鉴定品种与对照品种农艺性状平均值的比较 A：生育期;B：株高;C：穗长;D：单穗重;E：穗粒重;F：出谷率;G：千粒重;H：公顷穗数。1：张杂谷1号;2：大同27号;3：陇谷10号;4：大同29号;5：张杂谷3号;6：张杂谷9号;7：大同32号;8：张杂谷10号;9：陇谷11号;10：赤谷16;11：大同34号;12：蒙谷13号;13：榆谷6号;14：赤谷18;15：大同39号;16：豫谷18;17：张杂谷17号;18：张杂谷15号
-->Fig. S4The agronomic traits of cultivars released from the regional adaptation test compared with CK A: Growth duration; B: Plant height; C: Panicle length; D: Weight per panicle; E: Grain weight per panicle; F: Percentage of grain weight per panicle; G:1000-grain weight; H: Number of panicles per hectare. 1: Zhangzagu 1; 2: Datong 27; 3: Longgu 10; 4: Datong 29; 5: Zhangzagu 3; 6: Zhangzagu 9; 7: Datong 32; 8: Zhangzagu 10; 9: Longgu 11; 10: Chigu 16; 11: Datong 34; 12: Menggu 13; 13: Yugu 6; 14: Chigu 18; 15: Datong 39; 16: Yugu 18; 17: Zhangzagu 17; 18: Zhangzagu 15
-->

Table 2
表2
表22001—2015年西北春谷早熟区通过区试品种主要农艺性状及产量情况
Table 2The yield and agronomic traits of foxtail millet cultivars released in regional adaptation test in 2001-2015

序号 Number	品种名 Cultivar	生育期 Growth duration (d)	株高 Plant height (cm)	穗长 Panicle length (cm)	单穗重 Weight per panicle (g)	穗粒重 Grain weight per panicle (g)	出谷率 Percentage of grain weight per panicle (%)	千粒重 1000-grain weight (g)	公顷穗数 Number of panicles per hectare (10⁴)	公顷产量 Yield per hectare (kg)
1	张杂谷1号 Zhangzagu 1	121.50±0.71 b	107.90±7.21 e	24.80±1.27 abcd	22.15±0.35a	17.50±0.71a	78.25± 0.92a	3.09±0.04 efg	30.68±0.53 de	5493.34±442.52 abc
2	大同27号 Datong 27	125.00±2.83 ab	115.45±8.98 cde	25.50±1.27 abcd	19.25±0.78a	14.65±0.07 a	75.45±3.75a	3.49±0.01 abcdef	30.23±0.11 e	4847.74±458.93 c
3	陇谷10号 Longgu 10	125.00±1.41 ab	113.55±4.45 de	27.95±1.63a	19.85±2.05a	15.55±1.48a	78.20±0.85a	3.30±0.13cdef	31.50±0.42 cde	4858.26±452.17 c
4	大同29号 Datong 29	123.00±1.41 ab	126.30±0.85 abcde	22.45±0.92 eg	19.86±1.92a	17.17±1.65a	84.53±2.16a	3.96±0.12a	30.75±3.18 de	5402.25±111.98 abc
5	张杂谷3号 Zhangzagu 3	126.00±0.00 ab	114.15±4.88 cde	23.10±0.14 cde	19.46±2.91a	15.53±3.15a	82.22±1.16a	3.21±0.01 ef	35.78±1.80 bcde	5447.52±146.14 abc
6	张杂谷9号 Zhangzagu 9	128.00±0.00 ab	114.45±5.44 cde	23.70±0.57 cde	22.05±3.89a	16.20±4.24a	72.90±6.36a	3.09±0.08 efg	42.15±4.03 ab	4977.63±568.08bc
7	大同32号 Datong 32	128.50±2.12 ab	119.95±0.50 bcde	24.30±0.42 bcde	25.10±0.28a	20.80±1.70a	82.80±5.94a	3.54±0.06 abcde	37.13±0.95 bcde	5441.92±44.43 abc
8	张杂谷10号 Zhangzagu 10	132.00±2.83 a	110.90±8.49 e	23.85±0.50 cde	21.90±1.13a	16.60±1.27a	75.75±2.19a	3.04±0.05 efg	46.28±1.80a	5232.59±53.62 abc
9	陇谷11号 Longgu 11	124.50±2.12 ab	131.60±1.56 abcde	24.90±1.27 abcd	21.65±2.62a	17.10±3.39a	79.25±4.74a	3.80±0.28 abc	38.25±1.06 bcd	4864.09±267.41 c
10	赤谷16 Chigu 16	120.50±0.71 b	149.55±8.41 a	21.30±0.71 e	21.80±0.99a	17.60±1.70a	80.60±4.10a	3.00±0.00 fg	38.55±1.48 bc	5063.92±571.70 bc
11	大同34号 Datong 34	124.50±4.95 ab	130.85±2.47 abcde	24.35±0.21 bcde	27.45±4.31a	21.90±1.56a	77.65±3.18a	3.40±0.14 abcdef	35.25±1.06 bcde	5598.00±197.04 abc
12	蒙谷13号 Menggu 13	125.00±1.41 ab	137.20±3.11 abcd	25.00±0.28 abcd	25.75±0.78a	20.05±1.77a	77.80±4.53a	3.90±0.00 ab	34.50±2.12 cde	5589.25±396.33 abc
13	榆谷6号 Yugu 6	124.00±0.00 ab	140.33±3.57 ab	26.13±0.75 abc	24.98±3.65a	19.15±4.17a	76.35±5.44a	3.56±0.08 abcde	38.25±1.06 bcd	5896.35±193.04 abc
14	赤谷18 Chigu 18	127.50±3.54 ab	143.73±1.27 ab	22.96±0.59 cde	30.36±3.01a	22.70±1.00a	74.97±4.13a	3.23±0.18 ef	35.25±3.18 bcde	5679.42±113.96 abc
15	大同39号 Datong 39	128.00±4.24 ab	138.61±6.25 abc	27.92±1.17a	28.72±1.84a	22.79±0.73a	79.41±2.55a	3.77±0.14 abcd	36.75±1.06 bcde	6021.44±238.67 abc
16	豫谷18 Yugu 18	131.50±3.54 a	113.38±10.53 de	22.39±0.59 de	24.96±1.34a	19.45±1.63a	77.84±2.37a	2.67±0.29 g	37.50±0.00 bcde	5361.19±433.54 abc
17	张杂谷17号 Zhangzagu 17	129.00±0.00ab	126.32±6.97 abcde	27.45±0.68 ab	33.03±7.84a	24.53±5.25a	74.49±1.82a	3.17±0.11efg	34.50±2.12cde	6276.10±181.87 ab
18	张杂谷15号 Zhangzagu 15	127.00±2.83 ab	128.02±9.63 abcde	27.84±0.25 a	32.70±8.30a	25.27±6.89a	77.07±1.51a	3.25±0.10 def	36.00±2.12bcde	6510.87±63.69 a

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2.4 产量及主要农艺性状的相关性分析

利用通过鉴定品种的数据,以8个农艺性状为自变量（X_i）,单位面积产量为因变量（Y）进行多元逐步回归分析,筛选出影响产量的主要性状,建立了最优回归模型：Y= 870.727237-30.412078907X₁- 8.536880764X₂+285.15261948X₄-215.83408516X₅+85.27554409X₆（R=0.9024,F=10.5217,P=0.0005）。多元回归分析表明,生育期（X₁）、株高（X₂）、单穗重（X₄）、穗粒重（X₅）、出谷率（X₆）决定了产量81.43%的变异。对鉴定品种主要农艺性状平均值与产量相关分析表明（表3）,产量与穗粒重和单穗重呈显著正相关;穗粒重与株高、单穗重呈显著正相关,这也是多年来选育的品种株高未能降低的重要原因,株高太高不利于机械化收获;产量与出谷率、千粒重、公顷穗数相关性不强。

2.5 抗逆性

春谷早熟区地处冷凉地区,病虫害较轻,相对而言红叶病偏多,白发病次之,不同年份,不同品种都有发生;蛀茎率不高,谷锈病、纹枯病、谷瘟病零星发生,无线虫病发生。根据田间自然鉴定结果2001—2015年通过鉴定品种的抗倒性、抗旱性呈现下降趋势,抗倒性降低成为影响早熟区产量水平提高的重要因素,这与品种株高的提高有较大关系,同时也影响到品种的抗旱性（电子附表4）。
Table S4
附表4
附表42001—2015年西北春谷早熟区通过鉴定品种抗逆性
Table S4The resistance of foxtail millet cultivars released in regional adaptation test in 2001-2015

序号 Number	品种名称 Cultivar	抗倒性 Lodging (0-4 level)	耐旱性 Drought tolerance (0-4 level)	谷锈病 Rust-resistance (0-4 level)	谷瘟病 Blast-resistance (0-4 level)	纹枯病 Sheath blight- resistance (0-4 level)	红叶病 The rate of red leaf disease (%)	白发病 The rate of downy-mildew (%)	黑穗病 The rate of grain smut (%)	蛀茎率 The rate of bethyloid (%)
1	张杂谷1号 Zhangzagu 1	1	1	1	1	1	1.90	0.10	0.00	0.40
2	大同27号 Datong 27	1	1	0	0	0	2.34	0.25	0.00	0.50
3	陇谷10号 Longgu 10	2	2	0	0	1	1.60	0.50	0.75	1.00
4	大同29号 Datong 29	1	1	0	0	0	0.42	3.30	0.00	1.00
5	张杂谷3号 Zhangzagu 3	1	2	0	1	0	2.00	3.00	0.00	0.20
6	张杂谷9号 Zhangzagu 9	1	1	1	1	1	3.00	1.50	0.00	0.10
7	大同32号 Datong 32	0	1	0	0	0	1.50	0.67	0.00	0.20
8	张杂谷10号 Zhangzagu 10	2	1	0	0	0	1.40	0.50	0.06	0.50
9	陇谷11号 Longgu 11	3	2	0	1	0	2.00	3.00	0.00	0.10
10	赤谷16 Chigu 16	0	1	0	1	0	1.30	0.50	0.00	0.00
11	大同34号 Datong 34	0	1	0	0	0	0.70	0.00	0.00	0.20
12	蒙谷13号 Menggu 13	2	1	0	1	1	2.00	3.00	0.00	0.10
13	榆谷6号 Yugu 6	0	2	0	1	1	2.17	3.00	0.00	0.50
14	赤谷18 Chigu 18	1	1	2	1	1	1.10	0.00	0.30	0.30
15	大同39号 Datong 39	3	1	0	0	0	3.49	0.25	0.00	0.70
16	豫谷18 Yugu 18	2	2	0	0	1	6.40	0.00	0.74	1.00
17	张杂谷17号 Zhangzagu 17	1	2	0	0	0	3.16	0.00	0.23	1.00
18	张杂谷15号 Zhangzagu 15	3	2	0	2	1	2.00	3.00	0.00	0.58
CK1	张杂谷1号 Zhangzagu 1	3	2	1	1	1	2.55	2.20	1.00	1.91
CK2	大同27号 Datong 27	3	2	0	1	1	2.70	5.40	1.56	1.00

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3 讨论

3.1 提高产量同时兼顾其他各性状的协调统一

2001—2015年参试品种的产量范围在4 231.83— 5 999.10 kg·hm^-2（图2）,通过鉴定品种的产量在4 847.74—6 510.87 kg·hm^-2（表2）,参试品种、鉴定品种的年度产量变幅都在1 500 kg·hm^-2以上,变动范围比小麦大得多^[16],说明年度生态气候因素和栽培条件对谷子生长发育的影响很大,也说明品种多样性及培育适合区域种植的优质高产谷子新品种的重要性。通过鉴定的谷子品种产量都有较高的表现（图3）,15年中通过鉴定的18个谷子新品种比对照增产10%以上的品种有3个,其中常规种1个为大同32,杂交种2个分别为张杂谷1号和张杂谷15号,超过杂交种最低增幅的常规品种只有大同32和大同34,它们都没超过杂交种的最高增幅。从对育成品种及对照品种产量及农艺性状变化情况看,生育期、株高、单穗重、穗粒重呈增加的趋势（电子附表3、表2、表3、图3）,产量呈现提高的趋势,这也与气候变化、栽培水平的提高等有关^{[14,17, 25-27]}。
Table 3
表3
表32001—2015年西北春谷早熟区通过区试品种主要农艺性状及产量平均值间的相关分析
Table 3Correlation coefficient analysis between average yield and agronomic traits of released cultivars

相关系数 Correlation coefficient	株高 Plant height	穗长 Panicle length	单穗重Weight per panicle	穗粒重Grain weight per panicle	出谷率Percentage of grain weight per panicle	千粒重1000-grain weight	公顷穗数 Number of panicles per hectare	产量 Yield
生育期Growth duration	-0.34	0.11	0.35	0.28	-0.35	-0.34	0.52*	0.2
株高Plant height		-0.04	0.43	0.46*	0.06	0.37	0.05	0.32
穗长Panicle length			0.41	0.38	-0.3	0.27	-0.23	0.45
单穗重Weight per panicle				0.98**	-0.35	-0.06	0.06	0.85**
穗粒重Grain weight per panicle					-0.16	0.04	0	0.87**
出谷率 Percentage of grain weight per panicle						0.38	-0.27	-0.1
千粒重1000-grain weight							-0.32	0.06
公顷穗数 Number of panicles per hectare								-0.05
产量Yield (kg·hm^-2)

*P<0.05;**P<0.01

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通过对春谷早熟区十五年通过鉴定品种农艺性状与产量的相关分析（表3）,说明产量组成因素与产量的关系较复杂,因试验材料、环境条件、产量水平等因素不同,所得结果出入很大^[28-33],本研究对通过鉴定品种的农艺性状与产量的相关分析,产量与穗粒重和单穗重显著正相关;穗粒重与株高、单穗重显著正相关,这也是多年来选育的品种株高未能降低的重要原因,不利于机械化收获;产量与出谷率、千粒重、公顷穗数相关性不强,究其原因,一是育种中为了提高产量延长生育期进而导致了结实率的降低,相应的出谷率、千粒重的下降;二是该区在参试品种有多个杂交种,由于杂交种具有分蘖性,增加了公顷穗数,在出谷率不高的情况下也获得了较高的产量,同样由于常规种与杂交种的分蘖性不同,整体分析上影响到产量与公顷穗数的相关性。本研究中出谷率与千粒重和穗粒重呈负相关,这与王淑君等^[34]研究的出谷率与千粒重和穗粒重呈正相关矛盾。分析原因,可能是因为本研究中有多个杂交种,这些杂交种结实率低,依靠大穗和多穗争取产量,这种结果也可能和春夏谷类型不同有关,有待进一步探明。所以在育种中,应强调对主要性状进行选择,同时各性状之间是相互关联的,还应兼顾其他次要因素,使品种的综合性状优良,注意各性状之间的相互协调^[26]。

3.2 加强品质育种同时提高抗逆性育种

春谷早熟区主要存在的病害为红叶病和白发病,不同年份、不同品种都有发生,仅以田间鉴定作为对品种的抗逆性评价有一定的局限性,生产中存在通过鉴定的品种病害大发生的现象发生,因此对品种的主要病害做专业接菌鉴定很有必要。春谷早熟区2001—2015年通过鉴定品种的抗倒性、抗旱性呈下降趋势,直接影响到品种产量的提高,同时也不利于机械化收获。通过鉴定的品种以穗码松紧度中等、纺锤型、黄谷、黄米、熟相中等偏好为主,这些性状的选择与育种者的兴趣爱好有很大关系,也与市场需求有关。品种抗逆性、特征特性与产量、品质的协同性也应该是
育种者考虑的问题。

3.3 协调各性状,做好多类型品种的选育

从15年来春谷早熟区育成的谷子品种表现看,多以常规育种方法为主（电子附表1）,育种周期长、效率低,选育的品种在产量、品质、抗逆性等方面,缺少突破性的品种,品种的突破取决于新技术应用与材料的创新,这正是谷子育种应该加强的。今后的育种应该重点解决降低株高与提高单穗重、穗粒重及产量提升的矛盾,培育中矮秆大穗型的品种,同时在熟期上应适当缩短生育期,提高品种的适应性,满足谷子机械化生产的需要。该区域通过鉴定的杂交谷子在产量和数量上都有较大的优势,逐步替代常规品种成为生产主栽品种将可能成为一种趋势^[34-37]。旱熟区品种类型单一,应加强优质、抗除草剂等多用途、多类型品种的选育,进一步满足谷子产业发展的需求。

4 结论

2001—2015年春谷早熟区选育的品种在产量上有增加的趋势,但产量潜力提升不显著,其中杂交种在产量上有较大的优势,可作为该区实现产量突破的重要途径。新选育的品种生育期延长、株高增加、抗倒性降低等因素直接影响到早熟区品种产量的突破,同时也不利于谷子机械化生产的发展。影响产量的主要因素为单穗重和穗粒重,其次为株高、生育期,育种中应注意各性状之间关联性,强调主要因素的同时也要兼顾次要因素,提高谷子品种的综合性和各性状之间的协调性。早熟区品种选育应以中矮秆、抗倒性强、有分蘖自身调节能力强、结实率高、品质优、适合机械化收获为发展方向。
（责任编辑李莉）
The authors have declared that no competing interests exist.