播期影響下雜交早稻主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的多重分析

李健　薛楊　景元書

摘要：以雜交早稻品種陵兩優(yōu)268和陵兩優(yōu)104為供試材料，探究5個不同播期下2個品種的生長特性和產(chǎn)量表現(xiàn)，并通過相關(guān)分析、通徑分析、回歸分析及灰色關(guān)聯(lián)度分析，研究不同播期背景下水稻主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量及相互間的關(guān)系，旨在確定播期影響下產(chǎn)量的主要決定因子，為江蘇省早稻種植、栽培工作提供一定的理論基礎(chǔ)。結(jié)果表明：（1）隨著播期推遲，水稻生育進程相應(yīng)順延，水稻產(chǎn)量下降；（2）播期與齊穗期呈極顯著正相關(guān)，與全生育期、株高、穗長、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、結(jié)實率和產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，每遲播1 d水稻產(chǎn)量下降2.355 kg/hm2；（3）通過相關(guān)分析、通徑分析、回歸分析及灰色關(guān)聯(lián)度分析認(rèn)為播期影響下，穗粒數(shù)和結(jié)實率是影響水稻產(chǎn)量的主要因素。

關(guān)鍵詞：水稻播期；農(nóng)藝性狀；產(chǎn)量；相關(guān)分析；通徑分析；回歸分析；灰色關(guān)聯(lián)度分析

中圖分類號： S511.04 文獻標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-1302（2016）07-0090-04

水稻是江蘇省最主要的糧食作物之一，常年種植面積在30萬hm2左右，占全省糧食播種面積的40%，常年總產(chǎn)約 2 000 萬t，占全省糧食總產(chǎn)的55%以上，總產(chǎn)和總種植面積均位居全省前列[1]。水稻的生長發(fā)育和產(chǎn)量主要受光溫資源、生態(tài)環(huán)境、品種特性、栽培技術(shù)等因素的影響。近年來國內(nèi)外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，播期對水稻生長發(fā)育及產(chǎn)量構(gòu)成的影響也十分顯著，適宜的播期能夠提高水稻對光溫資源的利用能力，改善水稻的生育進程，提高其成穗率和抗倒伏能力[2-4]。朱紅霞等分析了播期對不同類型水稻生長的影響，結(jié)果表明播期對水稻單株穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒質(zhì)量均有影響，其中對結(jié)實率和每穗粒數(shù)影響較為顯著[5]。李秀芬等研究發(fā)現(xiàn)隨著播栽期推遲，水稻產(chǎn)量逐漸降低，每穗成粒數(shù)的減少是引起水稻減產(chǎn)的主要原因[6]。周廣春等認(rèn)為，推遲播期對水稻每穗成粒數(shù)和千粒質(zhì)量均呈負(fù)面影響，對每穴穗數(shù)呈正面影響，從單穴粒數(shù)角度看，每穴穗數(shù)增加對每穴穗粒數(shù)的下降具有一定的彌補作用，但是由于其他產(chǎn)量性狀值下降幅度較大，最終造成產(chǎn)量損失[7]。秦陽等以6個水稻品種為試材，通過分期播種試驗，研究了播期對不同品種水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響，結(jié)果表明，不同播期間，水稻產(chǎn)量差異顯著，隨著播期推遲，多數(shù)品種產(chǎn)量下降，每穗秕粒數(shù)和每穴成粒數(shù)播期間差異達極顯著水平[8]?？梢?，播期與水稻產(chǎn)量密切相關(guān)，它主要通過對產(chǎn)量構(gòu)成因子的直接作用，間接影響產(chǎn)量。因此，及時了解播期對水稻生育進程及產(chǎn)量的影響，通過分析播期影響下產(chǎn)量與其主要農(nóng)藝性狀的關(guān)系，確定不同播期背景下產(chǎn)量的主要決定因子，旨在為合理利用氣候資源、安排播栽期、提高水稻產(chǎn)量等提供有力的理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

本研究通過分析雙季雜交早稻陵兩優(yōu)268和陵兩優(yōu)104在5個不同播期下的生長特性和產(chǎn)量表現(xiàn)，及在播期影響下株高、穗長、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)等主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量及相互間的關(guān)系，探求影響水稻產(chǎn)量的主要農(nóng)藝性狀，研究結(jié)果可為不同播期背景下雜交早稻的栽培工作提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試驗設(shè)計

試驗于2013—2014年在江蘇省南京市南京信息工程大學(xué)農(nóng)業(yè)氣象試驗站（32°21′ N，118°72′E）進行。供試品種為陵兩優(yōu)268和陵兩優(yōu)104，屬于秈型兩系雜交水稻，通常在長江中下游地區(qū)作雙季早稻種植。采用分期播種，共播5期，間隔時間為5 d，分別為3月31日、4月5日、4月10日、4月15日和4月20日，每個播期設(shè)3次重復(fù)，共15個小區(qū)，每個小區(qū)面積為 3.5 m×6 m=21 m2，不同小區(qū)間被20 cm左右高的田埂隔開，其他栽培管理與常規(guī)大田生產(chǎn)相同。

1.2 測定項目

記載包括播種期、移栽期、始穗期、齊穗期、成熟期在內(nèi)的幾個重要生育期，待水稻成熟時在2個密度點分別選取10穴（連續(xù)點）水稻，沿莖基部剪下取回，測定株高（cm）、穗長（cm）、有效穗數(shù)（個）、穗粒數(shù)（個）、千粒質(zhì)量（g）等，然后進行產(chǎn)量結(jié)構(gòu)分析。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用 Microsoft Excel 2010進行數(shù)據(jù)錄入和處理，計算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)；采用 SPSS 19.0進行相關(guān)分析、回歸分析和通徑分析；通過DPS 7.05進行灰色關(guān)聯(lián)度分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期對水稻生長及產(chǎn)量的影響

2.1.1 播期對水稻生育期進程的影響 水稻發(fā)育受自身和外界因素共同影響。播期的不同致使水稻在相同生育期內(nèi)所受光溫條件產(chǎn)生差異，因而造成水稻生育進程的變化。從表1可知，隨著播栽期推遲，水稻的生育進程也相應(yīng)順延，但生育期一定程度上有所加快。陵兩優(yōu)268和陵兩優(yōu)104第Ⅴ播期的始穗期均比第Ⅰ播期晚14 d；齊穗期分別比第Ⅰ播期晚11 d和13 d；成熟期則分別晚10 d和11 d。就全生育期而言，陵兩優(yōu)268和陵兩優(yōu)104晚播（Ⅴ）處理的全生育期較早播（Ⅰ）分別縮短了9 d和8 d?？梢园l(fā)現(xiàn)，隨著播期的延遲，水稻各發(fā)育期縮短現(xiàn)象較為明顯。其主要原因是，隨著播期推遲，氣溫逐漸升高，致使作物播種至抽穗階段的生育進程加快，所需積溫較早播減少，導(dǎo)致生育天數(shù)縮短[9]。

2.1.2 播期對水稻主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響 研究發(fā)現(xiàn)合理安排播期能夠促進水稻生長發(fā)育，有效協(xié)調(diào)各產(chǎn)量構(gòu)成因子的發(fā)展，有利于水稻產(chǎn)量的提高[10]。從表2可以看出，播栽期對水稻株高、穗長、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、結(jié)實率和產(chǎn)量均有不同程度的影響，隨著播期的推遲，2個品種產(chǎn)量均表現(xiàn)為逐漸下降的趨勢，陵兩優(yōu)268和陵兩優(yōu)104第Ⅴ播期產(chǎn)量比第Ⅰ播期分別降低了8.28%和8.81%。產(chǎn)量構(gòu)成因素方面，2個品種晚播（Ⅴ）各性狀表現(xiàn)均低于早播（Ⅰ），陵兩優(yōu)268第Ⅴ播期穗粒數(shù)和有效穗數(shù)明顯低于第Ⅰ播期，下降率分別達15.51%和12.02%，而穗長和千粒質(zhì)量變化不明顯；陵兩優(yōu)104第Ⅴ播期穗長和有效穗數(shù)比第Ⅰ播期變化也較為顯著，分別降低了15.29%和12.17%，而千粒質(zhì)量變化較小，組間無顯著差異。

2.1.3 不同播種期水稻各性狀變異特征 由表3可以看出，不同播期處理與品種齊穂期間相關(guān)系數(shù)r值高達0.986* *和0.993* *，表明播期與齊穗期呈極顯著正相關(guān)；2個品種回歸系數(shù) b值分別為0.48和0.68，表明每遲播1 d，早稻齊穂期分別延遲0.48 d和0.68 d。播期處理與全生育期均呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（r=-0.967* *和-1.000* *），說明水稻每遲播1 d，全生育期分別縮短0.50 d和0.40 d。此外，陵兩優(yōu)268和陵兩優(yōu)104播期處理與水稻株高、穗長、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、結(jié)實率、產(chǎn)量也均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，并與穗粒數(shù)和結(jié)實率達顯著水平，而陵兩優(yōu)104有效穗數(shù)與播期相關(guān)性較弱，可能是品種特性所致[11]。從回歸系數(shù)可知，每遲播 1 d，陵兩優(yōu)268株高、穗長、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、結(jié)實率和產(chǎn)量分別下降0.25 cm、0.09 cm、0.02個、1.04粒、0.03 g、1.60百分點和33.60 kg/hm2，陵兩優(yōu)104株高、穗長、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、結(jié)實率和產(chǎn)量則分別下降 0.18 cm、0.20 cm、0.01個、0.77粒、0.02 g、0.90百分點和37.05 kg/hm2。從變異系數(shù)來看，陵兩優(yōu)268和陵兩優(yōu)104全生育期、株高和千粒質(zhì)量的變異系數(shù)較小，均在0.80%～3.65%之間，說明播期對它們的影響不大，而齊穗期、穗長、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和結(jié)實率對播期反應(yīng)較為敏感，其中齊穗期響應(yīng)效果最為顯著，變異系數(shù)在70%左右。就產(chǎn)量方面而言，陵兩優(yōu)268和陵兩優(yōu)104變異系數(shù)分別為4.20%和4.04%，說明2個品種穩(wěn)產(chǎn)性較好，不同播期處理產(chǎn)量相對較為穩(wěn)定。

2.2 播期影響下水稻主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的多重分析

2.2.1 相關(guān)分析 表4為水稻性狀及產(chǎn)量間的相關(guān)狀況?？梢园l(fā)現(xiàn)，穗粒數(shù)與株高、穗長、有效穗數(shù)、千粒質(zhì)量和結(jié)實率均呈顯著相關(guān)關(guān)系，其中與結(jié)實率相關(guān)系數(shù)最為顯著，高達0.567* *，說明結(jié)實率高、粒多的雜交早稻組合，有利于有效穗數(shù)和千粒質(zhì)量的增加，有助于產(chǎn)量提高。從表4還可以看出，產(chǎn)量與6個主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)程度依次為：穗粒數(shù)（r= 0705* *）> 結(jié)實率（r= 0.609* *） > 穗長（r= 0.497* *）> 有效穗數(shù)（r= 0.456*）> 株高（r=0.339） > 千粒質(zhì)量（r=0.306）。6個農(nóng)藝性狀均與產(chǎn)量呈正相關(guān)，其中穗粒數(shù)和結(jié)實率與產(chǎn)量相關(guān)性十分顯著，而株高和千粒質(zhì)量相關(guān)性較弱，說明要實現(xiàn)雜交早稻進一步增產(chǎn)，應(yīng)著重提高早稻穗粒數(shù)和結(jié)實率，適當(dāng)降低株高，增強水稻抗倒伏能力，提高產(chǎn)量。

2.2.2 回歸分析 分別以6個農(nóng)藝性狀為自變量，產(chǎn)量為因變量進行多元回歸，舍去回歸系數(shù)不顯著的自變量，得到最優(yōu)回歸方程為：Y=373.582+1.171X4+1.945X6（決定系數(shù)R2=0.859）。該回歸方程表明，穗粒數(shù)（X4）和結(jié)實率（X5）是影響產(chǎn)量的主要因素。1.171和1.945是自變量X4、X6的偏回歸系數(shù)，偏回歸系數(shù)能夠反映自變量對因變量的影響程度和性質(zhì)，但是由于偏回歸系數(shù)有具體單位，不能直接通過比較偏回歸系數(shù)來確定性狀對產(chǎn)量影響顯著性的差異。另外影響產(chǎn)量的性狀間既存在直接相關(guān)，又存在間接相關(guān)。因此要揭示性狀間的真實關(guān)系，還需對性狀間進行通徑分析，估算出性狀間的直接效應(yīng)和間接效應(yīng)[12-13]。

2.2.3 通徑分析 從表5可以看出，各農(nóng)藝性狀對水稻產(chǎn)量的直接效應(yīng)為：穗粒數(shù)>結(jié)實率>千粒質(zhì)量>有效穗數(shù)>穗長>株高。在6個農(nóng)藝性狀中，穗粒數(shù)對水稻產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)最大（P=0.546），它通過穗長、有效穗數(shù)和結(jié)實率對產(chǎn)量有正間接效應(yīng)，但穗長（P=0.052 8）和有效穗數(shù)（P=0.068 8）對產(chǎn)量的影響效應(yīng)很小，基本可以忽略不計，同時它通過株高（P=-0.025 1）和千粒質(zhì)量（P=-0.108 9）對產(chǎn)量產(chǎn)生負(fù)間接效應(yīng)，但最終結(jié)果為穗粒數(shù)與產(chǎn)量間呈正向效應(yīng)，且穗粒數(shù)與產(chǎn)量相關(guān)性程度位居第一，說明在栽培雜交早稻品種時，應(yīng)高度重視穗粒數(shù)，同時應(yīng)適當(dāng)降低對株高和千粒質(zhì)量的要求。結(jié)實率對產(chǎn)量的通徑系數(shù)也相對較大（P=0.302），它通過穗長、有效穗數(shù)和穗粒數(shù)對產(chǎn)量產(chǎn)生正的間接效應(yīng)，通過株高和千粒質(zhì)量對產(chǎn)量產(chǎn)生負(fù)的間接效應(yīng)，其中對產(chǎn)量正間接效應(yīng)最大的是穗粒數(shù)（P=0.309 6），由于株高和千粒質(zhì)量對產(chǎn)量負(fù)間接作用較小，最終表現(xiàn)為結(jié)實率對產(chǎn)量的間接效應(yīng)為正向，且兩者間相關(guān)關(guān)系達極顯著水平，說明種植雜交早稻時，應(yīng)減少環(huán)境、氣候因素對水稻成粒的影響。

2.2.4 灰色關(guān)聯(lián)度分析 灰色關(guān)聯(lián)法作為衡量因素間關(guān)聯(lián)程度的一種方法被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，可利用該種方法分析作物農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量間的關(guān)系[14-16]。從表6可以看出，6個農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度從大到小依次為：穗粒數(shù)、結(jié)實率、有效穗數(shù)、穗長、株高、千粒質(zhì)量。根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析原理，關(guān)聯(lián)度越大表示該因子越重要?？梢钥闯觯局饕r(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的影響以穗粒數(shù)和結(jié)實率為主，有效穗數(shù)和穗長次之，而株高和千粒質(zhì)量對產(chǎn)量的影響則相對較小。因此在雜交早稻種植過程中，要綜合考慮穗粒數(shù)、結(jié)實率、有效穗數(shù)和穗長這4個性狀。表7為水稻各性狀間的關(guān)聯(lián)度矩陣，可以發(fā)現(xiàn)與穗粒數(shù)關(guān)系較為密切的農(nóng)藝性狀有3個，分別為穗長、有效穗數(shù)和結(jié)實率；與結(jié)實率關(guān)系最為密切的農(nóng)藝性狀是穗粒數(shù)和穗長，其他農(nóng)藝性狀與其關(guān)聯(lián)程度相對較??；與有效穗數(shù)關(guān)聯(lián)程度相對較大的農(nóng)藝性狀為穗粒數(shù)?？梢姡c各性狀關(guān)系相對密切的因子總共有3個，分別為穗粒數(shù)、結(jié)實率和有效穗數(shù)。因此，在江蘇省早稻栽培過程中應(yīng)重點關(guān)注這3個性狀，盡量減少外界因素對其影響，確保高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

3 結(jié)論

（1）隨著播期推遲，早稻的生育進程也相應(yīng)順延，生育期一定程度上有所加快；早稻產(chǎn)量隨著播期推遲表現(xiàn)為逐漸下降的趨勢，穗粒數(shù)、有效穗數(shù)和穗長明顯低于早播，而千粒質(zhì)量變化不明顯。（2）播期與齊穗期呈極顯著正相關(guān)，每遲播 1 d，早稻齊穂期平均延遲 0.58 d，播期與全生育期、株高、穗長、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、結(jié)實率和產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，每遲播1 d，水稻全生育期平均縮短0.45 d，株高、穗長、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、結(jié)實率和產(chǎn)量平均減少 0.215 cm、0.145 cm、0.015個、0.905粒、0.025 g、1.250百分點和35.325 kg/hm2；從變異系數(shù)來看，齊穗期、穗粒數(shù)、有效穗數(shù)、穗長和結(jié)實率變異系數(shù)相對較大，說明這些性狀對播期反應(yīng)較為敏感；而全生育期、株高、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量變異系數(shù)較小，說明播期對它們的影響不大，不同播期處理產(chǎn)量相對較為穩(wěn)定。（3）從相關(guān)分析、通徑分析及回歸分析結(jié)果可知，穗粒數(shù)和結(jié)實率是影響雜交早稻產(chǎn)量的主要因素；通過灰色關(guān)聯(lián)度分析再次確認(rèn)，6個水稻農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的影響以穗粒數(shù)和結(jié)實率為主，有效穗數(shù)和穗長次之，而株高和千粒質(zhì)量對產(chǎn)量的影響相對較小，這一結(jié)論與相關(guān)性分析一致。

4 討論

本研究結(jié)論與前人研究結(jié)果存在一些異同，在播期對水稻生長特性及產(chǎn)量的分析中得出隨著播期推遲，水稻的生育進程也相應(yīng)延遲，水稻全生育期縮短，產(chǎn)量下降的結(jié)論，與許軻等的研究結(jié)論[17]一致，主要原因是隨著播期推遲，氣溫、土溫逐漸升高，水稻感溫性增強，出苗、生長相應(yīng)加快，從而導(dǎo)致生育天數(shù)縮短[18]。在各個性狀的相關(guān)分析中，杜斌等認(rèn)為隨著水稻品種播期推遲，生育期縮短，受影響最大的是結(jié)實率和千粒質(zhì)量，再次是每穗粒數(shù)，而穗數(shù)受影響最小[19]；龔吉和等則發(fā)現(xiàn)播期對株高的影響較大，隨著播期推遲，株高呈先升高后降低的趨勢，且播期越遲植株增高越慢，植株越矮[20]，這與播期延遲后生育期縮短有直接關(guān)系。本研究結(jié)果表明，在播期影響下，6個農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量均呈正相關(guān)關(guān)系，其中穗粒數(shù)和結(jié)實率與產(chǎn)量相關(guān)性達極顯著水平，而株高和千粒質(zhì)量與產(chǎn)量相關(guān)性相對較弱，與前人研究結(jié)論有所差異。在通徑分析及回歸分析中，本研究結(jié)果認(rèn)為穗粒數(shù)和結(jié)實率是影響雜交早稻產(chǎn)量的主要因素，這一結(jié)論與高良艷等研究認(rèn)為的穗粒數(shù)對產(chǎn)量直接效應(yīng)較大的結(jié)論[21]一致。本研究還利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法評價了水稻產(chǎn)量與其主要農(nóng)藝性狀的關(guān)系，結(jié)果表明與水稻產(chǎn)量相關(guān)的6個性狀中穗粒數(shù)、結(jié)實率和有效穗數(shù)對產(chǎn)量影響較大，這一結(jié)論與相關(guān)分析和通徑分析所得結(jié)論基本一致，但與前人研究結(jié)果有一定差異；黎建文等認(rèn)為穗長和株高是影響產(chǎn)量的主要因素，而結(jié)實率對產(chǎn)量的影響則相對較小[22]；郭進耀等則認(rèn)為針對不同水稻品種當(dāng) 667 m2 有效穗數(shù)少于25萬和667 m2產(chǎn)量低于500 kg時，增穗是增產(chǎn)的關(guān)鍵，而當(dāng)667 m2有效穗數(shù)超過25萬和667 m2產(chǎn)量高于500 kg時，結(jié)實率是增產(chǎn)的關(guān)鍵[23]，這一結(jié)論說明穗數(shù)和結(jié)實率對水稻產(chǎn)量的提高至關(guān)重要。可見，產(chǎn)量主要影響因素會因水稻品種、氣候條件、栽培方式等的不同產(chǎn)生一定差異，為了保證高產(chǎn)型水稻種植工作的順利進行，如何針對不同水稻品種、不同稻作區(qū)進行綜合比較分析將是以后研究的重點。

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