再生稻的產量形成及其高產群體分析

李貴勇，譚麗明，劉玉文，黃 潔，陳雙云，夏瓊梅，龍瑞平，楊從黨*

(1．云南省農業(yè)科學院 糧食作物研究所，云南 昆明 650205;2．云南省臨滄市農業(yè)技術推廣站，云南 臨滄 677000;3．云南省雙江縣農業(yè)技術推廣中心，云南 雙江 677300)

自20世紀50年代開展作物群體問題討論以來，作物群體概念主要包括數量和質量兩方面，群體數量是對群體數量的各項指標進行優(yōu)化的數值，而高產群體質量指標是指能不斷優(yōu)化群體結構，實現(xiàn)高產更高產的各項形態(tài)、生理指標［1］。水稻高產群體質量主要指標包括群體成穗情況、群體適宜葉面積指數(LAI)、群體生長率、群體凈同化率等［1-3］。水稻品種特性、氮素營養(yǎng)等對水稻群體質量及產量形成影響較大，且研究較多，研究的方向基本集中在一季稻上［1-4］，對于再生稻群體質量的研究甚少，特別對于再生稻高產群體指標的量化更是少之又少。再生稻是利用水稻收割后稻樁上存活的休眠芽，給予適宜的水、溫、光和養(yǎng)分等條件，加以培育，使之萌發(fā)再生蘗，進而抽穗成熟的水稻，具有生育期短、日產量高、省種、省工、節(jié)水、調節(jié)勞力、生產成本低和經濟效益高等優(yōu)點，是一種資源節(jié)約型稻作，再生稻的發(fā)展對適應當前農業(yè)產業(yè)結構調整、增加糧食產量、確保糧食安全和提高農民收入具有重要意義［5-6］。本試驗以8個云南大面積應用的再生稻品種為材料，研究再生稻的產量形成，并通過改變施氮量和施氮時期，分析再生稻最高產品種的高產群體質量，以期為再生稻育種和栽培提供理論依據和實際指導。

1 材料和方法

試驗于2011至2013年在云南省雙江縣沙河鄉(xiāng)允俸村進行，海拔1 209m，位于東經99°55′25″，北緯23°32′41″。2011年選用云南省大面積應用的8個高產再生稻品種(雜交秈稻)為材料，分別為宜優(yōu)673(V1)、京福I優(yōu)明86(V2)、兩優(yōu) 2161(V3)、云光 16(V4)、云光 17(V5)、II優(yōu)航 1號(V6)、II優(yōu)明 86(V7)、神州五號(V8，對照品種)，再生稻栽培技術采用當地常規(guī)栽培技術。2012年為了創(chuàng)造不同群體質量，設計兩個試驗:試驗一為氮肥用量150，195，240 kg/hm2按m(催芽肥)∶m(促粒肥)=1∶1施用，施肥時期于頭季稻齊穗后15 d和收獲后2～3 d均施;試驗二為催芽肥施用時期，在頭季稻齊穗后10，15，20 d，氮肥用量為195 kg/hm2。2013年試驗設計氮肥用量和施用時期兩因素，氮肥用量為150，195，240 kg/hm23個處理，施用時期為頭季稻齊穗后10，15，20 d 3個處理，m(催芽肥)∶m(促粒肥)=1∶1，促粒肥統(tǒng)一在頭季稻收獲2～3 d施用。所有試驗均采用3次重復的隨機區(qū)組設計，小區(qū)面積為30m2，育秧方式是旱育秧，頭季稻栽培方法采用水稻精確定量栽培技術［7］。

測定內容:移栽后每小區(qū)選擇連續(xù)10叢作為葉齡和分蘗調查樣本，每7 d調查1次，直到頭季稻最后一片葉子長完;成熟時每小區(qū)調查30叢有效穗，根據有效穗的平均值取5叢調查穗粒數、實粒數、千粒質量、結實率等，成熟時去除邊行進行測產。

群體生長率(g·m-2·d-1)=(W2-W1)/(t2-t1)(1)

凈同化率(g·m-2·d-1)= ［(ln LAI2-ln LAI1)/(LAI2-LAI1)］×［(W2-W1)/(t2-t1)］ (2)

(1)、(2)式中t1和t2為前后2次測定的時間，LAI1和LAI2為前后2次測定的葉面積指數，W1和W2為前后2次測定的干物質質量。

試驗數據分析和處理由Excel 2003和SPSS 13數據統(tǒng)計軟件進行分析。

2 結果與分析

2．1 再生稻增產原因分析

2．1．1 再生稻和頭季稻產量及其構成因素分析 產量及其構成因素(表1)表明:再生稻平均產量為4．18 t/hm2，頭季稻平均產量為11．32 t/hm2，其產量為頭季稻產量的36．95%;再生稻的穎花量、穗粒數、結實率、千粒質量都比頭季稻的低，分別為頭季稻的42．07%、30．13%、95．68%、98．83%，但再生稻的有效穗、成穗率都比頭季稻高，高39．67%，25．67%;兩季的結實率、千粒質量變異系數較小，穎花量、有效穗、穗粒數變異系數較大，穎花量多的品種產量較高，但再生稻的產量、有效穗、穗粒數、穎花量、結實率、千粒質量的變異系數比頭季稻大。再生稻產量超過4 t/hm 以上的品種為宜優(yōu)673、云光16、云光17、II優(yōu)明86，這些再生稻品種增產的主要原因是有效穗較高。所以，綜合產量及其結構，再生稻的產量主要取決于穗數的多少，其有效穗多，產量較高，其有效穗少，產量低。且考慮再生稻幼穗發(fā)育與腋芽萌發(fā)生長同步，促再生分蘗同時也促進了幼穗發(fā)育。因此，提高再生稻有效穗的關鍵是提高腋芽萌發(fā)率和存活率，以多穗確保穎花量，產量才能增加。

表1 再生稻和頭季稻產量及其結構Tab．1 The yield and its structure of the first cropping rice and ratooning rice

2．1．2 再生稻產量及其構成因素的通徑和貢獻率性分析 通徑分析和貢獻率(表2)表明:穎花數對庫容量的貢獻率、庫容量對產量的貢獻率都超過99%，直接通徑系數大，穗粒數對穎花數的貢獻率較小，有效穗對穎花數的貢獻率較大，為63．19%，但千粒質量、結實率對產量貢獻率較小。表明:提高再生稻產量的關鍵是提高其有效穗，而提高再生稻有效穗的關鍵是提高腋芽萌發(fā)率和存活率，以多穗確?？偭?，產量才能增加。

表2 再生稻產量及其構成因素對目標因素的貢獻率分析Tab．2 Contribution ratio of factors on the target of the ratooning rice yield and its com position

2．2 再生稻的產量與群體質量的關系

2．2．1 再生稻群體質量指標 相關研究表明，群體葉面積指數(LAI)、生長速率、凈同化率是水稻高產群體質量主要指標［1-3］。本研究主要群體質量(表3)表明:再生稻抽穗期和成熟期的LAI分別為2．59、0．81，分別為頭季稻的 41．36%、18．02%;再生稻群體生長率和凈同化率分別為 6．56 g/(m2·d)、4．36 g/(m2·d)，再生稻的群體生長率為頭季稻的37．87%，再生稻的凈同化率是頭季稻的1．33倍，且再生稻群體生長率和凈同化率的變異系數都比頭季稻的大，說明再生稻的干物質積累可以通過栽培技術進一步調控，為再生稻高產栽培技術研究和大面積示范實踐指明了方向。從不同品種來看，品種宜優(yōu)673群體質量較高，頭季稻成熟期和再生稻抽穗期的葉面積分別為5．02、3．04，頭季稻和再生稻抽穗到成熟期的生長率最高，分別為 19．21 g/(m2·d)、7．88 g/(m2·d)。

表3 再生稻和頭季稻葉面積指數、生長率和凈同化率Tab．3 Leaf area index，crop grow th rate and net assim ilation rate of the first cropping rice and ratooning rice

2．2．2 再生稻的產量與群體質量指標的相關性 群體指標(葉面積指數、生長速率、凈同化率)與產量的相關性分析(表4)表明:頭季稻產量與頭季抽穗期到成熟期的群體生長率和凈同化率呈極顯著的正相關，相關系數分別為0．92、0．83，與頭季稻抽穗后群體生長率相關系數最大，說明要提高頭季稻的產量，必須提高頭季稻抽穗后群體生長率。再生稻產量與頭季抽穗期到成熟期的群體生長率、再生稻抽穗期的葉面積指數、再生稻抽穗期到成熟期的群體生長率呈極顯著的正相關，相關系數分別為0．74、0．75、0．94，且相關系數較大，說明要獲得再生稻的高產，首先確保頭季稻抽穗后群體生長率，然后通過再生稻栽培技術的集成提高其抽穗期的葉面積指數，從而獲得再生稻高產。這也近一步說明頭季稻抽穗期到成熟期的群體生長率和再生稻抽穗期的葉面積指數可作為再生稻產量預測指標。

表4 群體指標與產量的相關性Tab．4 Coefficients of correlation between population indicators and yield

2．3 氮肥用量和施用時期對再生稻群體質量影響

2．3．1 氮肥用量對再生稻群體質量影響 氮肥量對再生稻抽穗期葉面積指數、生長率、產量影響顯著(表5):隨著氮肥量的增加，抽穗期的葉面積指數和抽穗到成熟期生長率先增加后降低，氮肥量的改變對再生稻葉面積指數和生育后期生長率影響也是先增加后降低。出現(xiàn)這種趨勢的主要原因是適宜的氮肥量提高再生稻腋芽萌發(fā)率和存活率，當氮肥適量后再增加時，再生稻腋芽可能受到傷害，其存活率就嚴重降低，造成再生稻群體質量下降，抽穗期的葉面積指數也下降，抽穗到成熟期生長率也下降，最后導致產量降低。當氮肥用量為195 kg/hm2，葉面積指數最高，為3．62，穎花量為2．61×104m-2，抽穗期到成熟期的生長率最大，為8．51 g/(m2·d)，成穗率為92．28%，產量也最高，為 4．78 t/hm2，這是較為適宜的氮肥用量。

表5 氮肥量對再生稻產量和部分群體指標的影響Tab．5 Effects of the different amount of nitrogen fertilizer on yield and some population indexes of ratooning rice

2．3．2 促芽肥施用時期對再生稻群體質量影響 氮肥施用時期對再生稻抽穗期面積指數、生長率、產量影響顯著(表6):隨著時期推移，抽穗期的葉面積指數和抽穗到成熟期生長率先增加后降低，群體質量也先增加后降低，當齊穗后15 d施促芽肥，葉面積指數最高，為3．71，抽穗期到成熟期的生長率最大，為 8．67 g/(m2·d)，穎花量為 2．12×104m-2，成穗率為 97．09%，產量也最高，為 4．89 t/hm2，當齊穗后 20 d施促芽肥，葉面積指數和生長速率最低，產量也僅為2．21 t/hm2。

表6 促芽肥施用時期對再生稻產量和部分群體指標的影響Tab．6 Effects of the different dates of nitrogen fertilizer on yield and some population indexes of ratooning rice

氮肥量和施用時期對產量的影響(表7)表明:氮肥用量和施用時期對再生稻抽穗期葉面積指數、生長率、產量影響顯著，隨著氮肥量的增加和施肥時期的后移，葉面積指數、群體生長率、產量先增加后降低，氮肥用量195 kg/hm2的在頭季稻齊穗后15 d和收獲后2～3 d均施產量最高，為5．01 t/hm2，比其他處理增產顯著，且葉面積指數最高，為 3．84，穎花量最大，為 2．47×104m-2，成穗率較高，為 96．07%，抽穗到成熟期生長率最大，達8．91 g/(m2·d)，氮肥用量240 kg/hm2在頭季稻齊穗后15天和收獲后2～3 d均施的葉面積指數為1．31，生長速率為6．13 g/(m2·d)，產量僅為1．81 t/hm2，減產顯著。因此，從這兩年的氮肥用量及施肥時期的改變對再生稻群體質量的影響來看，再生稻齊穗期LAI為3．6以上、抽穗期到成熟期的群體生長率在8．5 g/(m2·d)以上，能獲得再生稻較高的群體質量，從而獲得再生稻高產。

表7 氮肥量和施用時期對再生稻產量和部分群體指標的影響Tab．7 Effects of the different amount of nitrogen fertilizer and its different dates on yield and some Population indexes of ratooning rice

3 結論和討論

作物群體合理結構研究涉及的面較廣，包括形體、生理、生態(tài)方面的越多內容，其核心是如何妥善解決作物產量形成過程中群體數量和質量的矛盾，具體有反映在作物產量構成因素之間，群體的葉面積和生長速率之間等矛盾上。作物群體生長率即單位面積上群體干物質的積累速率，它可以很好地反映水稻某個生育期的干物質積累情況。水稻的產量與群體葉面積和干物質積累密切相關，多數研究認為抽穗至成熟階段的干物質積累量越多，越有利于水稻高產，說明增加抽穗后干物質生產是獲取高產的重要條件［1，2，8］。本研究通過再生稻的葉面積指數、群體生長率、凈同化率等群體指標與產量的相關性分析，表明:再生稻產量與頭季稻成熟期的葉面積指數、頭季抽穗期到成熟期的群體生長率和凈同化率、再生稻抽穗期的葉面積指數、再生稻抽穗期到成熟期的群體生長率和凈同化率成極顯著的正相關，說明要獲得再生稻的高產，首先確保頭季稻抽穗后群體生長率，然后通過栽培技術的集成提高再生稻抽穗期的葉面積指數，而提高再生稻抽穗期的葉面積指數，關鍵是提高腋芽萌發(fā)率和存活率，從而獲得再生稻高產。這也近一步說明頭季稻抽穗期到成熟期的群體生長率和再生稻抽穗期的葉面積指數可作為再生稻產量預測指標。

水稻的高產是育種、栽培和環(huán)境完美的結合［9］。而對于再生稻，再生力是其形成有效群體和獲得高產的前提條件，是挖掘其高產潛力的關鍵。不同水稻品種間再生力存在強弱差異。要獲得穩(wěn)產高產，必須選用再生力強的水稻品種。由于缺乏系統(tǒng)選育強再生力再生稻品種的遺傳理論和方法，以致育種專家對選育強再生力品種沒有主觀能動性和預見性［10-12］。目前，生產上對再生稻高產優(yōu)質品種的選用，均是從已育成的頭季稻高產品種或組合中進行篩選、鑒定。本研究結果是再生稻的平均產量為頭季稻的36．95%，其穎花量、穗粒數、結實率、千粒質量均比頭季稻低，但再生稻的最高莖蘗數、有效穗、成穗率都比頭季稻高。結合水稻葉面積指數、群體生長率、凈同化率等群體指標與產量的相關性分析:要實現(xiàn)再生稻的高產，應選用再生力強的品種，采取再生稻高產的栽培技術，充分發(fā)揮再生稻生長速率高的優(yōu)勢，提高群體質量，增加其產量。

再生稻栽培技術研究和報道較多，包括不同品種再生能力的鑒定及其篩選、氮肥用量、氮肥施用時期、留樁高度、化學調控等，已有研究主要集中于再生稻單方面的栽培技術［6，10-16］，而缺乏全面的、系統(tǒng)的研究，且集成生產技術成功普及到大面積再生稻生產中高產典型較少。姚雄等［16］研究認為，齊穗后15～20 d施促芽肥產量較高，和本研究結果相近。但是對施促芽肥的量研究各不相同［10］。本研究集成高產再生稻質量群體齊穗期LAI為3．6以上，抽穗期到成熟期的群體生長率在8．5 g/(m2·d)以上，對應的氮肥用量195 kg/hm2，在頭季稻齊穗后15 d和收獲2～3 d均施。

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