30,份藜麦种质资源在江苏沿海地区农艺性状分析
殷敏 时丕彪 李斌 王德领 尹明明 方迪 蒋润枝 顾闽峰
（江苏省盐城市新洋农业试验站，盐城 224049）
藜麦（Chenopodium quinoaWilld.）是苋科藜属双子叶植物，因蛋白质含量高、氨基酸以及微量元素种类较多，被联合国国际粮农组织推荐为“全营养食品”[1]。近年来，随着居民生活水平不断提高，对营养性和安全性粮食需求不断上升，藜麦的市场需求逐年增加[2]。除食用价值突出外，藜麦还具有耐盐碱和生态适应强等特性[3]。目前我国藜麦主要分布在山西、吉林、青海、甘肃和河北等地，高海拔地区居多[4]。江苏沿海地区地处亚热带季风区，沿海滩涂面积占全国总面积的25%[5]。该地区土壤盐碱化严重，土壤肥力发挥和作物生长均受到严重限制。若能充分利用盐碱地种植藜麦，从而增加土地利用效率，提高收益，对土地高效利用意义重大。
优异的种质资源是获得高产的基础，而理解各农艺性状间的相关关系是选育优异种质资源的前提。黄杰等[6]在甘肃对38 份藜麦种质资源农艺性状进行相关性分析发现，藜麦单株产量与冠幅呈显著正相关，与全生育期、籽粒直径和千粒重呈正相关，但不显著，与株高呈负相关。袁加红等[7]在云南对111 份藜麦种质资源10 个主要农艺性状进行相关分析发现，藜麦产量与株高、茎粗、单株小穗数、主枝穗长、叶长、叶宽、平均节间长、千粒重和单株粒重均呈正相关，其中与千粒重、单株粒重相关性达到极显著水平。Bhargava等[8]的研究发现，藜麦籽粒产量与株高、叶面积、分枝数、花序数、籽粒大小、千粒重、干物质重量和收获指数等农艺性状呈显著正相关，与开花期、成熟期和花序长度相关性不显著。
我国现有的藜麦研究大多集中在云贵高原地区，对江苏沿海地区盐碱地藜麦利用的研究鲜有报道。盐碱地的开发利用和耐盐碱作物的发展对保障我国粮仓起到重要作用，因此针对现有的盐碱地资源，选育适宜的藜麦种质资源，对江苏沿海地区土地资源的高效利用具有指导意义。本研究以江苏沿海盐碱地为试验点，比较不同藜麦种质资源产量和农艺性状差异，为选育适宜的种质资源提供理论依据。
1.1 试验地概况试验于2020 年在江苏省盐城市新洋农业试验站（34°28"N，120°54"E）进行，该地区属亚热带季风区，年平均气温14℃，降雨量1000mm。试验土壤为沙壤土（滨海氯化物沙壤土），有机质15.01g/kg，有效磷29.11mg/kg，速效钾167.88mg/kg，碱解氮71.86mg/kg，含盐量3.01g/kg，pH 值8.44。
1.2 试验材料供试材料为盐城市农业试验站种质库保存的30 份藜麦种质资源，叶型均为掌状分裂，其他特性见表1。
表1 不同藜麦种质资源来源及表观性状
1.3 试验设计以供试30 份藜麦种质资源为处理，采用单因素随机区组排列，每个区组设置3 次重复。小区面积为10m2（2m×5m），于2020 年4 月5 日播种，穴距10cm，行距20cm。播种前施复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）20kg/667m2，播种采用人工点播，播种深度2cm 左右，出苗后每穴留苗2～3 株。
1.4 测定指标及方法观察并记载全生育期（播种期至籽粒成熟期的天数）。成熟期于小区中心实收5m2，晒干脱粒后测产。每小区选取6 株长势相近的植株测定株高（地面以上至穗顶端的长度）和主穗长（主穗基部至顶端的长度）。待植株自然风干后脱粒，测定千粒重（1000 粒种子质量）和籽粒直径（籽粒横向和纵向长度的平均值）。
1.5 数据整理与分析采用Microsoft Excel 2010输入和整理数据并作图，SPSS 24 进行相关性分析和聚类分析，Origin 2022 进行主成分分析并作图。
2.1 藜麦农艺性状变异分析由表2 可知，30 份藜麦种质资源6 个农艺性状间存在一定差异，变异系数在6.38%～30.30%之间。其中产量变异系数最高，其次为千粒重、株高、主穗长，变异系数在10%～20%之间，全生育期和籽粒直径变异系数在10%以下。一般情况下，当变异系数大于10%时，表明材料间差异较大[9]。本试验6 个农艺性状中有4 个农艺性状变异系数大于10%，表明供试材料间存在较大差异，有利于种质资源的比较和筛选。
表2 30 份藜麦种质资源的农艺性状和产量分析
2.2 藜麦产量与农艺性状的相关性分析为进一步分析在盐碱地条件下藜麦产量与其他农艺性状的关系，本研究对30 份藜麦种质资源的产量与农艺性状进行了简单相关分析，结果表明，全生育期、株高、主穗长、千粒重和籽粒直径均与产量呈正相关，其中产量与籽粒直径的简单相关系数最低，与主穗长的简单相关系数最高，依次是株高、全生育期和千粒重，且产量与株高、主穗长达到显著、极显著水平（表3）。除此之外，全生育期与株高、主穗长均呈显著正相关，株高与主穗长、千粒重与籽粒直径亦呈极显著正相关。以上表明藜麦农艺性状间是互相影响的。
表3 30 份藜麦的产量与农艺性状简单相关性分析
对30 份藜麦种质资源的产量与农艺性状进行偏相关分析（表4）发现，藜麦产量与5 个农艺性状的偏相关系数绝对值大小依次为主穗长＞株高＞籽粒直径＞千粒重＞全生育期，产量与主穗长呈极显著正相关；
产量与全生育期、籽粒直径呈正相关，与株高、千粒重呈负相关，均不显著。除此之外，株高与主穗长呈极显著正相关。上述结果表明，主穗长的增加可以极显著促进产量的提高，而株高可通过主穗长来间接提高藜麦产量。
表4 30 份藜麦种质资源产量与农艺性状偏相关性分析
2.3 藜麦种质资源聚类分析对30 份藜麦种质资源农艺性状进行系统聚类，由图1 可以看出，当欧氏距离为8 时，可将30 份藜麦种质资源分为4 类。Ⅰ类包含13 份种质资源，品种性状主要表现在全生育期、株高和主穗长较短，产量较低，千粒重和籽粒直径较高（表5）；
Ⅱ类包含15 份种质资源，品种性状主要表现在全生育期、株高、主穗长和产量适中，千粒重和籽粒直径较低；
Ⅲ类和Ⅳ类各仅含1 份种质资源，其中Ⅲ类品种表现为全生育期、株高和主穗长最长，籽粒直径最大，千粒重和产量最高，产量达到2.38t/hm2，Ⅳ类与之相反，各农艺性状均表现最差，产量仅为0.88t/hm2。
表5 4 类藜麦种质资源性状分析
图1 30 份藜麦种质资源农艺性状聚类分析
2.4 藜麦产量与农艺性状的主成分分析对30 份藜麦种质资源产量、全生育期、株高、主穗长、籽粒直径和千粒重进行主成分分析（表6）发现，种质资源间的差异主要集中在前2 个主成分，累积贡献率达74.7544%；
其中主成分1（PC1）特征值为2.9392，方差贡献率达48.9860%，主要包括主穗长、产量和株高；
主成分2（PC2）特征值为1.5461，方差贡献率25.7684%，主要包括籽粒直径和千粒重。由此可见，PC1 主要由株型因子构成，PC2 由粒型因子构成。
表6 30 份藜麦种质资源的产量与农艺性状主成分分析
不同种质资源PC1 和PC2 因子载荷图如图2所示。对聚类分析后不同类群进行分析发现，PC1中主要农艺性状（主穗长、产量和株高）在类群Ⅰ中的贡献度较类群Ⅱ中的低，而PC2 中籽粒直径和千粒重在类群Ⅰ中的贡献度高于类群Ⅱ；
除此之外，类群Ⅲ和类群Ⅳ的差异主要体现在PC1 上。由此可见，类群Ⅰ表现为大粒低产，类群Ⅱ则表现为小粒高产。
图2 30 份藜麦种质资源PC1 与PC2 因子载荷图
本研究对30 份藜麦种质资源在江苏沿海盐碱地种植的产量和农艺性状进行综合分析，结果表明，供试材料6 个农艺性状变异系数在6.38%～30.30%之间，表明种质资源类型丰富。陈翠萍等[10]对青海47 份藜麦种质资源研究发现藜麦农艺性状变异系数为单株产量＞穗长＞株高＞千粒重，杨正菊等[11]研究22 份藜麦种质资源在云南种植时各农艺性状变异系数大小表现为种子生物量＞穗长＞株高＞种子直径，王思宇等[12]在河北地区研究发现藜麦各农艺性状变异系数大小为主花序长＞株高＞全生育期＞籽粒直径。以上研究与本试验相比，变异系数较大和较小的农艺性状均分别为产量和籽粒直径，但陈翠萍等[10]研究发现穗长和株高变异系数较千粒重大，与本试验相反。本试验中千粒重变异系数为18.31%，与陈翠萍等[10]结果（16.39%）相近，但株高和主穗长变异系数却较陈翠萍等[10]结果分别降低25.30%和48.22%，较杨正菊等[11]结果增加13.52%和降低64.69%，较王思宇等[12]结果分别降低20.88%和22.38%，表明在江苏盐碱地条件下，株高和主穗长性状更稳定，更有利于后续优良性状固定和品种改良。
作物高产与否除了与产量构成因素有关外，还与各农艺性状密切相关。袁加红等[7]在云南对111份藜麦种质资源的研究发现，产量与千粒重呈极显著正相关。张亚萍等[13]在甘肃对14 份藜麦种质资源进行研究发现，产量与有效分枝数和单株有效穗数显著性均达到极显著。王思宇等[12]研究结果表明，藜麦单株产量与株高、茎粗和主花序长相关性显著。王艳青等[14]在云南对筛选出的早熟、中秆、高产、性状优良的10 份藜麦品种研究表明，单株产量与株高、茎粗、主茎分枝数、主花序长和主花序分枝数呈显著正相关，且偏相关分析发现单株产量与株高、茎粗直接相关，主茎分枝数、主花序长和主花序分枝数均通过株高来间接促进单株产量。本研究表明产量与株高、主穗长呈显著或极显著正相关，与王思宇等[12]和王艳青等[14]的结果一致。除此之外，本研究发现主穗长直接正向促进产量的提高，而株高则是通过主穗长的增加间接促进产量的提高，与王艳青等[14]结果稍有不同。以上分析表明藜麦产量受多种性状的综合影响，且受株高、茎粗和穗长的影响较大，后续研究可通过改善株型来提高藜麦产量。
通过系统聚类将30 份藜麦种质资源分为4 类，主成分分析表明每一类都具有不同的农艺学特点。第Ⅰ类全生育期相对较短，产量、主穗长和株高偏低，但籽粒饱满，为大粒型品种，可用于食品型品种选育，后续育种也可着重对株型进行改良以提高藜麦产量。第Ⅱ类种质资源数量最多，千粒重和籽粒直径偏低，全生育期、株高、主穗长和产量均处于中间水平，为小粒型品种，可通过增大群体来应用于生产，后续应着重对粒型进行改良。第Ⅲ类全生育期最长，籽粒直径最大，且产量表现较好，株高、主穗长和千粒重在供试的30 份材料中均表现最高，具有较大的应用前景，可作为高产品种进一步筛选利用，后续应着重稳定其优良性状。第Ⅳ类全生育期、株高、主穗长和籽粒直径均最低，产量表现较差，不适合应用于生产，可作为特异种质资源进行筛选育种。考虑到江苏沿海地区7 月进入梅雨季节，而藜麦在成熟期易出现倒伏和穗发芽等现象，应将矮秆和早熟作为筛选江苏沿海地区种植藜麦的重要指标。鉴于此，本研究认为第Ⅰ类品种更适合作为江苏沿海盐碱地种植的藜麦品种。
30 份藜麦种质资源在江苏沿海盐碱地种植结果表明，株高和主穗长是影响藜麦产量的关键因素，其中主穗长起直接促进作用，株高则是通过主穗长起间接促进作用。聚类分析和主成分分析表明第Ⅰ类材料更适宜在江苏沿海盐碱地种植。试验结果受试验材料、试验地点和栽培措施影响存在不同程度差异，有待下一步研究探索，以期为藜麦高产优质种质资源选育提供理论参考。
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