1. 引言
谷子(Setaria italica)为狗尾草属(Setaria Beauv.)禾本科(Gramineae)作物，是我国最古老的栽培作物之一。从早期的原始农耕(谷子为五谷之首)到近代的中华再度崛起，谷子的育种和栽培都起到了重要作用，是当之无愧的中华文明的哺育作物。谷子具有抗旱、耐贫瘠、稳产、适应性强、试播期短、籽粒耐贮藏等优点 [1] ，而且谷子的营养价值非常丰富，它富含了包括蛋白质、维生素B2、烟酸、钙、铁在内的等多种营养元素。除了色氨酸和赖氨酸外，其余8种必需氨基酸的含量均明显高于小麦、大米等作物。适合任何年龄段的人对虚弱的身体进行滋补，也是产妇作为催乳的最佳食品。谷子不仅是供人食用的优质粮食，同时也是家畜的重要饲料作物。如今，谷子依然是旱作生态农业的主栽作物，是种植业结构调整中重要的杂粮作物，也将是未来应对气候变暖和水资源匮乏的战略储备作物。全国谷子主产区主要分布在黄河流域，如内蒙古、山西、河北、河南、山东、吉林等省市地区 [2] 。目前，在谷子生产种植上的主要品种包括地方品种和育成品种，但在区域种植上主要分成春谷和夏谷两种生态型，与不同生态环境条件相适应。
承德地处河北省东北部，范围介于北纬40˚12'~42˚37'，东经115˚54'~119˚15'。处于东北地区，地近京津，背靠蒙辽，省内与秦皇岛、唐山两个沿海城市和张家口市相邻。承德年平均气温的分布是由北向南增高。平均气温年变化特征是：从二月份起温度逐月增高，七月为最热月，八月份温度开始下降，一月份为最冷月。年雨量402.3~882.6毫米，南部627.1~882.6毫米，最多可达1500.2毫米，最少为298.0毫米；中部501.0~609.1毫米，最多923.8毫米，最少206.8毫米；北部为402.3~515.4毫米，最多885.6毫米，最少249.0毫米；降雨的分布具有干湿界限分明的季节变化特点，春季3~5月雨量55.5~74.7毫米，占年雨量的10~12%；夏季6~8月雨量为241.5~542.4毫米，占年雨量的56~75%；秋季雨量66.4~102.1毫米，占年雨量的14~16%；冬季雨雪稀少，为年雨量的1~3% [3] 。
本文分别以春谷和夏谷两部分区试品种 [4] 为材料，对其抽穗期、节数、株高、穗长、颈长、刚毛长度、穗重、千粒重、穗密等九个农艺性状进行观察、记录、分析等，以分析哪种谷子更适合在承德地区种植。
2. 实验材料
表1为52个区试品种的来源地，对这52个品种的谷子进行农艺性状的调查。
Table 1. The variety name and origin of millet
表1. 谷子品种名称和来源
Continued
3. 谷子的种植与调查方法
3.1. 谷子的种植
1) 种植地点：河北省承德市河北民族师范学院冀北杂粮产业协同创新中心试验田。
2) 谷子种植所需土地。谷子的种植地最好要选择3年之内没有种植过相关作物的地块，根茬干净、肥料充足、耕翻透彻的理想效果。
3) 适期播种。春谷在4月末播种，夏谷在6月末播种。春谷出苗到拔节处于低温、干旱季节。承德地区4月份温度开始回升，具有小幅度降水，适合春谷的生长。夏谷生育期短，生长速度快。承德地区的降水集中在6~10月份，所以夏谷在6月末种植最为适宜。
4) 适时收获。取成熟度高、谷穗饱满、性状基本相似的，用小刀割取3-5棵30cm左右颈长的谷子，各品种分开捆绑 [5] 。
3.2. 调查方法
根据谷子DUS测试标准对52种谷子进行抽穗期、节数、株高、穗长、颈长、刚毛长度、穗重、千粒重、穗密等农艺性的调查 [6] 。
4. 结果
4.1. 抽穗期
由图1可知，春谷的抽穗时间波动较大，最短用时为63天，其品种为绿香谷。最长用时为80天，其品种为长1001、山西K-34、晋汾97等多个品种。夏谷各个抽穗时间相差不大，较平稳。基本保持在74天左右，最短用时为66天，最长用时80天，分别为航谷8号和2010222。抽穗期的早晚与谷子产量密切相关。
Figure 1. Millet heading stage comparison broken line chart
图1. 谷子抽穗期比较折线图
4.2. 节数
由图2可知，节数最少的谷子品种为太选14号，一共为7节。节数最多的谷子品种为衡200475，一共为15节。谷子的节数关系着谷子的高度，往往节数越多谷子高度越高，谷子的高度越高其抗倒伏能力越小，最终导致其产量越低。所以谷子节数越少的农艺性状，其品质越佳。夏谷节数大多为9节-12节，节数最短为8节，如济0506，节数最长为15节，如48-②，谷子节数最多的为9、10、11节，如安10-4172、2010222、46-②。综上可知，夏谷的节数相对大于春谷。
Figure 2. Millet pitch number comparison broken line chart
图2. 谷子节数比较折线图
4.3. 株高
由图3可知，谷子的株高直接影响着谷子的抗倒伏能力，株高越低其抗倒伏能力越强。春谷株高最高为182.67 cm，如晋汾97，株高最低为91.00 cm，如九200314-2，谷子株高主要集中在153.33 cm~168.33 cm长度。夏谷株高最高为161.67 cm，如航谷8号，株高最低为117.67 cm，如保200302 2011区域105，谷子株高主要集中在152.33 cm~162.67 cm。综上，春谷与夏谷的整体株高水平保持一致，虽然春谷的株高略高于基线，但夏谷的株高曲线变化更为平稳。
Figure 3. Millet plant height comparison broken line chart
图3. 谷子株高比较折线图
4.4. 千粒重
由图4可知，52种谷子的千粒重差别比较大，最重的可达到37.00 g是长农35号，最轻的为长农43号，重7.18 g。1-22号谷子的千粒重相较于23-52号谷子的千粒重轻。千粒重关系着谷子的产量，千粒重越重谷子的产量越高，反之产量越低。
Figure 4. Millet1000-grain weight comparison broken line chart
图4. 谷子千粒重比较折线图
4.5. 穗重
从图5中可以明显的看出，春谷的穗重大多维持在10 g~30 g之间，只有少数的谷子品种的穗重比较轻在5 g~10 g左右，如峰红谷，超过45 g的只有一个，如朝杂谷1号。夏谷的穗重大概在15-25、以及25 g~35 g之间，如冀谷19、济0601-1、京谷7505。虽然最重的两个在40 g~45 g，如H332、衡0902，虽没有春谷的穗重最大值大，但是夏谷穗重所维持稳定的横坐标值域范围要比春谷更为宽泛，整体穗重水平要优于春谷。
Figure 5. Millet panicle weight comparison broken line chart
图5. 谷子穗重比较折线图
4.6. 刚毛长度
谷子的刚毛长度分为长、中、短三个等级，由图6可以看出春谷的刚毛长度一般是短的且占的比例最多如山西K34、承谷9号，其次是刚毛长度长的谷子，如吉2050，刚毛长度中等的谷子占的比例最少，如大同34号。不过中等长度和长的刚毛长度的谷子比例相差不大。而夏谷的刚毛长度中等的占上风，如C258、M1508，次之是较短的和长的刚毛长度，二者的比例差别明显，前者是后者的二倍，夏谷的长刚毛比例最小，仅为18%，如衡200475、航谷8号、晋谷28号。
Figure 6. Millet setae length comparison chart
图6. 谷子刚毛长度比较图
4.7. 穗长
从图7中可以明显的看出，春谷的穗长的长度大多是在16 cm~20 cm左右，如长1001只有少数的谷子品种的穗长是26 cm~30 cm，如长农35号。其中最大穂长为29.67 cm，最小穂长为12.83 cm，如山西k－34。夏谷穂长的长度比例大多与春谷一致，也是在16 cm~25 cm之间，如济0506、冀谷31等。可见春谷与夏谷的穂长长度差别不大，基本上维持在15 cm~25 cm左右，其极端值属偶然情况，不在讨论之中。可见，穂长不宜用来衡量春谷和夏谷在产量上及其他性状上的差别。
Figure 7. Millet panicle length statistical chart
图7. 谷子穂长统计图
4.8. 颈长
由图8可知，春谷颈长最短为14.37 cm，如龙11-7004，最长为48.67 cm，如黄旗谷，谷子颈长大多集中在30.00 cm~46.67 cm，如甘肃029-3-2、晋汾97。夏谷颈长大多维持在27.17 cm~35.00 cm，如安09-8525、C258。夏谷的颈长变化曲线整体要比春谷更为平稳一些。
Figure 8. Millet neck length comparison broken line chart
图8. 谷子颈长比例折线图
4.9. 穗密度
谷子的穗密度类型主要有三类分别是紧、松、密，而从图9中可以明显看出，春谷穗密度的比例，穗密度“中”的比例较大，如甘肃0410-4-2-1、长农44号，次之是穗密度较“松”，如山西k-34，穗密度比例最少的是“紧”如冀谷25、黄旗谷。而夏谷的穗密度“松”的比例最大，如H332、衡200475，穗密度“中”和“紧”的比例差别不大，分别如冀谷19、济0601-6。由此可见，春谷的整体穗密度情况要优于夏谷，因为穗密度越高，可能越会提升产量，并将鸟啄和风磨等自然因素的损失降到最低。
Figure 9. Millets pike density statistical chart
图9. 谷子穗密度比例统计图
5. 结论与讨论
谷子的抽穗期、节数、株高、穗长、颈长、刚毛长度、穗重、千粒重、穗密等农艺性与产量密切相关。
从调查春谷及夏谷的株高、节数的结果中可以看出，夏谷更为优秀，其植株长度主要是集中在152.33 cm~162.67 cm，谷子节数大多为9~12段节数，可能与谷子抗倒伏性有关。谷子颈长大多集中在31.33 cm~42.67 cm，可能与鸟类危害有关，谷子穗颈越长，颈节的弯曲程度越大，鸟类就不易啄食。谷子穂长大多为15.00 cm~25 cm，可能与穗粒重有关，穂长越长，但穗粒重不一定多。以下为4个农艺性状的相关性。陈晓敏对谷子的分析明确了株高越高，穗长越长，节数越多，但穗粒重越少，可能与灌浆期，营养补给不足，或株高太高引起鸟类危害有关 [7] 。田伯红等分析了20个谷子品种的农艺性状，表明成穗率随着株高降低而增加，明确了谷子今后育种目标，一般株高在110 cm~120 cm，穗长不超过20 cm，单穗粒重8.5 g~10.0 g，具有抗倒、抗旱、抗病、优质的特点 [8] 。籍贵苏对12个夏谷品系的9个品种进行考种，结果表明，在紧凑型类型中，提高产量需缩短穗茎节长，能够提高出谷率 [9] 。张立媛在谷子育种时，得出要想取得较高的产量，就需要单株产量比较重，穗重越重，单株产量也越重，与穗重呈正相关的是株高穗长和草重，因此育种时选择相应的性状应株高、穗长较长，但要适度，因为株高、穗长、草重与单株产量呈负相关 [10] 。陈国秋通过对10个抗旱性、生育期、株型、穗型不同的谷子品种进行抗旱鉴定，试验结果表明，籽实产量及其抗旱指数与株高成正比，与穗长成反比 [11] 。
谷子的刚毛长度与草的原始性相关，草的刚毛长度一般都是长的，刚毛长度越长表明谷子与草的原始性更相近，可能依然保留着草的不少原始性状。并且刚毛越长也能有效避免鸟类的啄食，因为刚毛长后当鸟在啄食时会刺鸟的嘴，可以在一定程度上减少鸟的啄食。不过刚毛长度也不是越长越好，越长可能会影响谷子产量，因此在中等长度的可能效果最好。
谷子的穗密度有中、紧、松三个等级。穗密度越紧，谷子的落粒性就越差，这样就能减少谷子在成熟后的落粒浪费现象了。并且穗密度越紧鸟类在啄食谷子时就不那么容易，从而在一定程度上减少了鸟类的啄食现象了。
在调查谷子品种中的夏谷穗重多为15 g~35 g，但是谷子最重的谷子品种可接近到45 g，在农业生产中可以用穗重最重的谷子品种来作为种子种植，以提高谷子的产量。但此数据仅是1年的调查情况，所有情况仅供参考。
基金项目
2016年度河北省自然科学基金资助项目，“化学杀雄剂SQ-1诱导谷子雄性不育的基因表达谱研究”(C2016101019)；河北省高等学校科学技术研究项目，“化学杀雄剂诱导谷子雄性不育法杂交育种”(2017)。
NOTES
*通讯作者。