兴安盟地区不同荞麦品种生态适应性研究及主成分分析
时间：2023-02-11 08:45:05 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
李乌日吉木斯，高欣梅，乌日力格，王靖宇，福英，王英杰，郭龙玉，张明伟，王莹
(兴安盟农牧科学研究所，内蒙古 乌兰浩特 137400)
荞麦属于蓼科(Polygonaceae)荞麦属(Fagopyrum)，是短季草本双子叶植物[1]，适于在冷凉气候下生长。植物分类学上，将荞麦分为甜荞(F.esculentumMoench)和苦荞[F.tataricum(L.) Gaertn.]2个种[2]。甜荞果实三菱形，较大，表面比较光滑；
苦荞果实较小，呈锥形卵状，表面粗糙，上部锐利，下部钝圆[3]。荞麦是一种重要的粮食作物和经济作物，分布广泛，种植历史悠久，具备较高的营养价值和药用价值[4]。荞麦富含黄酮类化合物等功能性成分，且“三降”(降血压、降血脂、降血糖)功效明显[5-6]。由于荞麦种植投入少，且集营养、保健等功用于一身，同时又是饲用蜜源植物，因此被誉为“杂粮之王”[7-9]。而且因荞麦可以补救突发的自然灾害损失，也是偏远地区的重要经济作物。国内外荞麦产业一直存在生产条件差、管理粗放和改良手段落后等问题，且其育种技术也相对落后[10]。但随着人们对荞麦产业的重视，生产条件逐渐提高，一系列适合机械化栽培、营养成分含量高、食用品质好的荞麦品种陆续被开发出来[11]。
近年来，兴安盟粮食连年增产，主要农产品供求关系明显改善，但结构性矛盾比较突出，玉米阶段性供大于求，大豆供求缺口逐年扩大，油料、糖料等作物受资源约束和国际市场冲击，农民种植的积极性不高，生产出现下滑。与此同时，消费结构升级的要求越来越高，消费者对农产品的需求由吃得饱转向吃得好、吃得安全、吃得健康，优质、特色、绿色安全的农产品供不应求。需求侧的升级也照见了农业供给侧转型升级的紧迫性[12]。荞麦作为优质特色的杂粮作物，本地优良品种较少，因此急需引进品种资源并进行适应性鉴定，以筛选出适合在兴安盟地区示范推广的品种，满足广大群众的需求。
本研究以25份荞麦种质资源为材料，对不同品种的生育期、农艺性状、产量性状等进行比较分析，并采用主成分分析方法对农艺性状和经济性状进行评价，对其与产量的相关性进行分析，旨在筛选出籽粒产量高、适应性强的优良荞麦材料，并为兴安盟地区选育高产高效荞麦品种提供参考。
1.1 研究区域概述
本试验在兴安盟农牧科学研究所羊场子试验基地进行。该地位于乌兰浩特市义勒力特镇羊场子嘎查(46°10′ N，121°56′ E)，海拔299 m，2019—2021年的年平均温度4.1 ℃左右，降水量416.7 mm左右，日照3 901 h左右，终霜期4月30日左右，初霜期10月2日左右，无霜期154 d。试验地地势平坦，地力均匀，肥力中等，有灌溉条件，土壤类型为暗栗钙土，土质为壤土。
1.2 试验材料
参试荞麦品种共25个，品种代号和来源见表1，其中18个品种为甜荞，7个品种为苦荞。
1.3 试验设计及数据采集
试验为2019—2021年开展的田间小区试验。试验小区采用顺序排列，3行区，行长3 m，行距45 cm，株距3～5 cm，3次重复，设置对照品种和保护区。
播种后定期记载生育时期直至收获。成熟期，每小区选取10株代表性荞麦植株，考察株高、主茎节数、一级分枝数、单株粒质量、单株粒数、千粒质量等性状，取平均值；
按小区收获，将籽粒风干后测产。
1.4 数据分析
采用Microsoft Excel 2013和Spss22.0进行数据整理和统计分析。
2.1 荞麦生育期
由表2可知，2021年，25份参试荞麦品种的生育期变幅为82～96 d。其中，生育期为81～ 90 d的中熟品种7个，生育期为91～100 d的中晚熟品种18个，无早熟品种(生育期≤80 d)；
2019和2020年的结果与2021年相似。
表1 试验所用品种信息
表2 2021年不同荞麦品种的生育期
2.2 不同品种荞麦主要农艺性状比较
由表3可知，各荞麦品种的平均叶片长为3.6～8.0 cm，12-28最长，湖南5-2最短；
平均叶片宽为4.8～8.0 cm，信农1号最宽，海源苦荞最窄；
平均每株花序数为6.9～22.8，赤苦荞1号和湖南5-2等苦荞的每株花序数显著高于其他品种；
平均叶片数为47.1～133.1，赤苦荞1号和西荞1号的叶片数显著高于其他品种；
赤苦荞1号主茎分枝数最多，显著高于其他品种；
各品种平均叶柄长为2.9～6.2 cm。综合整个生育期各性状表现，甜荞品种中的信农1号和苦荞品种中的赤苦荞1号形态指标较好。2个品种均为抗倒伏，叶色全为绿色，但信农1号的主茎和叶缘色为红色，赤苦荞1号则为绿色。
表3 不同荞麦品种的主要农艺性状
2.3 不同品种荞麦株高、分枝及产量构成比较
25个参试品种(系)的株高、分枝及产量构成性状如表4。各品种(系)的产量变幅为1 286～2 167 kg/hm2，赤苦荞1号产量最高，其次为湖南5-2；
株高变幅为103.6～156.3 cm，信农1号株高显著高于其它品种；
主茎节数变幅为15.1～21.6，西荞1号最高，农家品种最低；
主茎分枝数变幅为3.3～6.6，赤苦荞1号主茎分枝数最高；
单株粒质量变幅为 3.6～11.0 g，品种12-28最高；
千粒质量变幅为9.1～18.6 g，荞杂1号最；
容重变幅为617～690 g/L，湖南5-2最高。
2.4 荞麦数量性状相关性和主成分分析
相关性分析(表5)表明，株高和主茎粗的相关系数为0.534 8，达到显著水平(P<0.05)；
株高和千粒质量的相关系数为0.708 9，达到极显著水平(P<0.01)。按照主成分分析累计贡献率≥85%的原则，选择前4个主成分因子进行分析，得到的特征根累计贡献率为92.56%(表6)。
第一主成分特征值为3.761 6，贡献率43.28%。特征值中产量、单株粒质量、主茎节数和主茎分枝数有较高的载荷，称第一主成分为产量因素构成因子。株高、千粒质量和主茎粗的特征值为负，其载荷较小。说明在荞麦高产育种中，主茎节数和主茎分枝数越多越好，单株粒质量适中较好。
第二主成分特征值为1.418 6，贡献率为17.05%。第二主成分为籽粒质量构成因子，特征值中贡献大的是容重和产量。主茎分枝数和单株粒质量的特征值为负，说明单株粒质量要适中，且单株粒数制约千粒质量，而千粒质量是影响产量的直接因素，因此在荞麦育种时要适度把握。
第三主成分特征值为1.284 2，贡献率为16.73%。因为特征值中主茎节数有较高的载荷，第三主成分为植株主茎构成因子。由各载荷数值可以看出，植株的主茎节数是影响产量的重要因素，但若植株主茎节数过多，会直接影响分枝数等，反而会影响产量。所以，第三主成分值适中为好。
根据各参试品种主成分分量及综合得分高低(表7)，在兴安盟地区综合性状表现良好的甜荞和苦荞品种分别为信农1号(XNTQ-14011)和赤苦荞1号(XNKQ-14002)。
表4 不同品种(系)产量构成
表5 参试品种各性状的相关性分析
表6 参试品种各性状的主成分分析
表7 主成分分析因子分值
内蒙古兴安盟地区属于半农半牧种植业区，为黑土地，土层较厚，无霜期150 d左右，初霜期比较早，降霜后荞麦容易落粒，有的品种无法正常成熟，所以降霜是该区发展种植业的限制因素，因此需要选育适宜该地区的早熟品种。本次试验中的品种均为中熟或者中晚熟，无早熟品种，以后还需加强早熟品种的选育和引种。
主成分分析方法既能把握综合性状表现，又能简化选择程序，且具有科学性，常被用于农作物农艺性状的评价和筛选[13-16]。本研究利用主成分分析法将25份荞麦材料的8个农艺性状转化为4个主成分因子，累计贡献率达92.56%。产量构成主要集中在单株粒质量、单株粒数和千粒质量等第一和第二主成分上。因此，在筛选适宜当地的荞麦品种时应注重第一、二主成分的综合选择。
对荞麦产量与生育期、农艺性状的相关分析和主成分分析表明，千粒质量和主茎粗与植株高度呈正相关，说明在品种选择上可以注重品种的株高和主茎粗，在栽培技术方面，适时早播、施足基肥、及时追施提苗肥促进主茎分枝的生长，盛花期追施磷钾肥促进籽粒的形成，成熟后及时收割防止落粒可以提高产量。
本研究仅对引进的25份荞麦品种的8个主要性状进行了综合观察分析，未能全面鉴定荞麦各品种的性状表现。因此在主成分分析的结果上进行了聚类分析，以为荞麦育种提供更科学的依据。结果显示，主成分分析中第一主成分贡献率达43.28%，说明在兴安盟地区荞麦筛选中，主茎节数、主茎分枝数和产量应该越大越好。
本研究对引进的25份荞麦品种的生育期、农艺性状、产量性状等进行了比较，根据各参试品种主成分分值及综合得分，甜荞品种信农1号和苦荞品种赤苦荞1号综合表现较好，可在兴安盟地区推广种植。
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