超級(jí)稻品種強(qiáng)化栽培方式下干物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量形成特點(diǎn)研究

楊林，馬均，冉茂中

(1.成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)分院，四川溫江611130;2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所，四川溫江611130;3.南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)系，四川南充637131)

超級(jí)稻品種強(qiáng)化栽培方式下干物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量形成特點(diǎn)研究

楊林1，馬均2*，冉茂中3

(1.成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)分院，四川溫江611130;2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所，四川溫江611130;3.南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)系，四川南充637131)

為明確強(qiáng)化栽培方式下超級(jí)稻品種的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成特性，，研究對(duì)比研究了了三角形強(qiáng)化栽培和常規(guī)栽培兩種栽培方式下7個(gè)超級(jí)稻品種(D優(yōu)527、協(xié)優(yōu)9308、協(xié)優(yōu)527、II優(yōu)602、國(guó)稻1號(hào)、兩優(yōu)培九和準(zhǔn)兩優(yōu)527，以汕優(yōu)63作對(duì)照)干物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量形成特點(diǎn)。結(jié)果表明，①不同栽培方式下超級(jí)稻品種的增產(chǎn)途徑存在差異，常規(guī)栽培條件下超級(jí)稻高產(chǎn)品種的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)在于群體穎花量顯著提高;而強(qiáng)化栽培條件超級(jí)稻高產(chǎn)品種的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)則在于庫(kù)容擴(kuò)大后具有較高的結(jié)實(shí)率;②不同栽培方式下超級(jí)稻高產(chǎn)品種均具有抽穗期莖鞘物質(zhì)積累量大、輸出多的特點(diǎn)，但常規(guī)栽培條件下超級(jí)稻高產(chǎn)品種干物質(zhì)生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)在于抽穗前干物質(zhì)生產(chǎn)的協(xié)調(diào)增加，而強(qiáng)化栽培條件下則在于抽穗前后干物質(zhì)生產(chǎn)的協(xié)調(diào)增加;③結(jié)合產(chǎn)量與各品種光合性能的相關(guān)性分析看，常規(guī)栽培條件下超級(jí)稻品種劍葉光合性能的優(yōu)劣取決于葉面積指數(shù)(LAI)，而強(qiáng)化栽培條件下則主要與劍葉光合速率(Pn)有關(guān)。可見，超級(jí)稻品種能否在強(qiáng)化栽培條件下獲得高產(chǎn)，關(guān)鍵在于能否在抽穗后構(gòu)建起高光效群體，生產(chǎn)更多的光合物質(zhì)確保灌漿結(jié)實(shí)。

超級(jí)稻;強(qiáng)化栽培;干物質(zhì);產(chǎn)量形成

自1996年農(nóng)業(yè)部組織實(shí)施超級(jí)稻育種計(jì)劃以來，超級(jí)稻品種選育不斷獲得新進(jìn)展［1］，其高產(chǎn)配套技術(shù)也隨之得到得到不斷完善。水稻強(qiáng)化栽培體系(System of Rice Intensification，SRI)作為一種有別于傳統(tǒng)栽培模式的高產(chǎn)栽培技術(shù)理念已引起廣泛重視［4－6］，其核心之一是“小苗、稀植”。根據(jù)四川盆地稻作區(qū)濕度大、日照少、溫差小的自然條件，科研人員結(jié)合實(shí)際對(duì)水稻強(qiáng)化栽培技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)地改良。經(jīng)過多年多點(diǎn)的試驗(yàn)，提出了排行錯(cuò)窩，每行小正三角形移栽的三角形強(qiáng)化栽培方法(triangle-planted SRI，TSRI)，并取得了顯著的增產(chǎn)效果［7－11］，但在四川盆地對(duì)于超級(jí)稻強(qiáng)化栽培技術(shù)的研究甚少，其高產(chǎn)形成機(jī)制也不甚明確為進(jìn)一步明確超級(jí)稻在強(qiáng)化栽培模式下的高產(chǎn)機(jī)理，本文以8個(gè)水稻組合為材料，研究了常規(guī)栽培與強(qiáng)化栽培方式下不同水稻品種群體形態(tài)、生理特征及產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量的關(guān)系。以期為水稻強(qiáng)化栽培大面積生產(chǎn)上的品種選擇和進(jìn)一步開展超高產(chǎn)栽培的研究與實(shí)踐提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所的試驗(yàn)田內(nèi)進(jìn)行。參試材料分別為:D優(yōu)527、協(xié)優(yōu)9308、協(xié)優(yōu)527、II優(yōu)602、國(guó)稻1號(hào)、兩優(yōu)培九、準(zhǔn)兩優(yōu)527和汕優(yōu)63(對(duì)照)。試驗(yàn)采用兩種栽培方式，即常規(guī)栽培(B，規(guī)格33.3 cm×16.7 cm，每窩栽1株，18萬株/ hm2)和強(qiáng)化栽培(A，規(guī)格40 cm×40 cm，每窩小三角形3株，18.75萬株/hm2)。小區(qū)面積:常規(guī)栽培為4.5 cm×3.0 m=13.0 m2(9行，每行27穴)，SRI為4.8 cm×2.8 m=13.4 m2(7行，每行12穴)，正常季節(jié)播種。常規(guī)栽培于5～6葉時(shí)移栽，強(qiáng)化栽培于2葉1心期移栽。試驗(yàn)共16個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，共48個(gè)小區(qū)。

2種栽培方式施肥量均為12 kg/667 m2，N素底肥、分蘗肥、穗粒肥比例6∶3∶1，氮、磷、鉀配比2∶1∶2，磷肥全做底肥，鉀肥底、穗肥比例2∶1，分蘗肥于移栽后7 d后施用，穗肥于拔節(jié)后15 d施用。常規(guī)栽培條件下，無效分蘗期以前保持2～3 cm水層淹水灌溉，無效分蘗期排水曬田，穗分化期淹水3 cm左右，抽穗后干濕交替灌溉;強(qiáng)化栽培條件下，從移栽至拔節(jié)期水分管理為灌水1 cm左右，讓其自然落干至田間無水層后再灌水1 cm左右，如此循環(huán):從拔節(jié)至抽穗期，田間保持1～2 cm水層，以后干濕交替灌溉至成熟前7 d排干水。其余田間管理措施各處理均保持一致。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.2.1 干物質(zhì)和葉面積指數(shù)(LAI)分別于抽穗期和成熟期每小區(qū)選取有代表性植株5株，采用長(zhǎng)寬系數(shù)法測(cè)定劍葉、倒2、倒3葉和下部葉片綠葉面積，之后烘干稱重，測(cè)定植株干物質(zhì)重。

1.2.2 凈光合速率于晴天使用便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)LI-6400(美國(guó)LI-COR公司生產(chǎn))按照曹樹青［11］的方法略有改變后進(jìn)行，分別于齊穗時(shí)上午9:00左右測(cè)定劍葉和倒5葉凈光合速率，下午14: 00左右測(cè)定劍葉凈光合速率，于齊穗后25 d上午9:00左右測(cè)定劍葉凈光合速率。人工控制條件為: CO2濃度400μmol·mol－1，30℃，光照強(qiáng)度1200 μmol·Em－2·s－1.每處理測(cè)定5片具有代表性的劍葉，每葉重復(fù)測(cè)定3次。

1.2.3 考種計(jì)產(chǎn)成熟期每小區(qū)調(diào)查30株計(jì)算單位面積穗數(shù)，并取接近于平均穗數(shù)的植株5株，考查穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素。收獲時(shí)除去四周邊及雜株按實(shí)收面積計(jì)產(chǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用DPS軟件進(jìn)行方差分析，平均數(shù)用LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培方式下超級(jí)稻品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

對(duì)超級(jí)稻品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的分析(表1)表明，采用強(qiáng)化栽培后各品種平均產(chǎn)量顯著提高。其中準(zhǔn)兩優(yōu)527等品種的產(chǎn)量增幅最大，達(dá)16.76 %，除國(guó)稻1號(hào)外其余超級(jí)稻品種產(chǎn)量增幅均高于對(duì)照品種汕優(yōu)63。常規(guī)栽培條件下，Ⅱ優(yōu)602產(chǎn)量最高，其次為協(xié)優(yōu)9308，除兩優(yōu)培九外其余超級(jí)稻品種產(chǎn)量均高于對(duì)照品種汕優(yōu)63;而在強(qiáng)化栽培條件下，Ⅱ優(yōu)602和D優(yōu)527產(chǎn)量顯著高于其它供試品種，且超級(jí)稻品種的產(chǎn)量均高于對(duì)照品種汕優(yōu)63。

從產(chǎn)量構(gòu)成來看，超級(jí)稻品種采用強(qiáng)化栽培后結(jié)實(shí)率有所降低，產(chǎn)量的增加主要來自于有效穗數(shù)顯著提高后庫(kù)容的擴(kuò)大。常規(guī)栽培條件下，Ⅱ優(yōu)602、協(xié)優(yōu)9308、D優(yōu)527等超級(jí)稻品種的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)在于群體穎花量顯著提高;而強(qiáng)化栽培條件下，Ⅱ優(yōu)602、D優(yōu)9308等超級(jí)稻品種的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)則在于庫(kù)容擴(kuò)大后保障較高的結(jié)實(shí)率?？梢?，不同栽培方式下超級(jí)稻品種的增產(chǎn)途徑存在差異。

2.2 不同栽培方式下超級(jí)稻品種產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量的關(guān)系

由相關(guān)分析(表2)可知，常規(guī)栽培條件下群體穎花量與產(chǎn)量極顯著相關(guān)(r＞r0.01(5))，強(qiáng)化栽培條件下結(jié)實(shí)率與產(chǎn)量極顯著相關(guān)(r＞r0.01(5));產(chǎn)量構(gòu)成因素間，常規(guī)栽培條件下有效穗數(shù)與每穗總粒數(shù)存在極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(r＞r0.01(5))，強(qiáng)化栽培條件下群體穎花量與每穗總粒數(shù)存在顯著的正相關(guān)關(guān)系(r＞r0.05(5))。由通徑分析看，常規(guī)栽培條件下群體穎花量對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最高，其次是有效穗數(shù);而強(qiáng)化栽培條件下結(jié)實(shí)率對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大，其次為有效穗和每穗總粒數(shù)。這表明常規(guī)栽培條件下超級(jí)稻高產(chǎn)群體產(chǎn)量的形成源于有效穗數(shù)提高后群體穎花量的增加，而強(qiáng)化栽培條件下超級(jí)稻高產(chǎn)群體產(chǎn)量的形成則有賴于庫(kù)容擴(kuò)大后灌漿充實(shí)的改善。

表1 不同栽培方式下超級(jí)雜交稻品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 1 Grain yield and its components of super hybrid rice combinations

表2 不同栽培方式下超級(jí)稻品種產(chǎn)量構(gòu)成因素對(duì)產(chǎn)量的作用Table 2 The contribution of component of grain yield to grain yield(y)

圖1 不同栽培方式下各品種LAIFig.1 Leaf area index for different cultivationmodels

圖2 不同栽培方式下各品種劍葉光合速率Fig.2 Photosynthetic rate for different cultivation models

2.3 不同栽培方式下超級(jí)稻品種抽穗期光合性能

圖1表明，強(qiáng)化栽培條件下各品種葉面積指數(shù)(LAI)顯著高于常規(guī)栽培。常規(guī)栽培條件下LAI以D優(yōu)527最高，兩優(yōu)培九最低;而強(qiáng)化栽培條件下以協(xié)優(yōu)9308和Ⅱ優(yōu)602最高，汕優(yōu)63最低。從抽穗期劍葉光合速率(Pn)來看，強(qiáng)化栽培條件下各品種劍葉Pn顯著低于常規(guī)栽培。常規(guī)栽培條件下劍葉Pn以協(xié)優(yōu)527最高，汕優(yōu)63最低;而強(qiáng)化栽培條件下以協(xié)優(yōu)9308和Ⅱ優(yōu)602最高，兩優(yōu)培九和汕優(yōu)63最低。

此外，相關(guān)分析的結(jié)果表明常規(guī)栽培條件下水稻產(chǎn)量?jī)H與抽穗期LAI存在顯著的正相關(guān)關(guān)系(r= 0.826.＞r0.05(6))，而常規(guī)栽培條件下水稻產(chǎn)量?jī)H與劍葉Pn存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系(r=0.889＞r0.01(6))。這表明常規(guī)栽培條件下劍葉光合性能的優(yōu)劣取決于LAI，而強(qiáng)化栽培條件下則主要與劍葉Pn有關(guān)。

2.4 不同栽培方式下超級(jí)稻品種抽穗后干物質(zhì)生產(chǎn)

由表3可知，采用強(qiáng)化栽培后超級(jí)稻品種抽穗前后干物質(zhì)積累量均顯著增加，抽穗后干物質(zhì)積累量占最終生物產(chǎn)量的比例也顯著提高，最終生物產(chǎn)量顯著高于常規(guī)栽培，但收獲指數(shù)卻有所下降。常規(guī)栽培條件下，協(xié)優(yōu)9308、D優(yōu)527、Ⅱ優(yōu)602等產(chǎn)量超過9 t·m－2的超級(jí)稻品種最終生物產(chǎn)量的顯著關(guān)鍵在于抽穗前更多的干物質(zhì)積累量和較高的收獲指數(shù);而強(qiáng)化栽培條件下，D優(yōu)527、Ⅱ優(yōu)602等產(chǎn)量超過10 t·m－2的超級(jí)稻品種最終生物產(chǎn)量的顯著提高有賴于抽穗前后干物質(zhì)積累量的協(xié)調(diào)提高?？梢姡瑥?qiáng)化栽培條件下超級(jí)稻品種能否發(fā)揮產(chǎn)量潛力關(guān)鍵在于加強(qiáng)抽穗后干物生產(chǎn)能力的提高。

2.5 不同栽培方式下超級(jí)稻品種抽穗后莖鞘物質(zhì)輸出和轉(zhuǎn)運(yùn)

從表4看，采用強(qiáng)化栽培后超級(jí)稻品種抽穗期和成熟期莖鞘干物質(zhì)積累量均顯著提高，但莖鞘物質(zhì)輸出量、輸出率及轉(zhuǎn)運(yùn)率均有不同程度的降低。從品種來看，常規(guī)栽培條件下協(xié)優(yōu)9308、D優(yōu)527、Ⅱ優(yōu)602等產(chǎn)量超過9 t·hm－2的超級(jí)稻品種具有抽穗和成熟期莖鞘干物質(zhì)積累量高、抽穗后莖鞘物質(zhì)輸出和轉(zhuǎn)運(yùn)多的特點(diǎn);而在強(qiáng)化栽培條件下D優(yōu)527、Ⅱ優(yōu)602等產(chǎn)量超過10 t·hm－2的超級(jí)稻品種也體現(xiàn)出了抽穗期莖鞘干物質(zhì)積累量高、抽穗后莖鞘物質(zhì)輸出量大的特點(diǎn)。可見，不同栽培方式下超級(jí)稻高產(chǎn)品種具有抽穗期莖鞘物質(zhì)積累量大、輸出多的特點(diǎn)。

3 討論

近年來，國(guó)內(nèi)外很多科研單位都在進(jìn)行水稻強(qiáng)化栽培技術(shù)體系的試驗(yàn)示范工作［5，12－16］，但其增產(chǎn)效果因品種而異。如徐富賢等［14|、馬均等［5|、鐘海明等［15］、許鳳英等［16］，的研究表明，水稻強(qiáng)化栽培有不同程度的增產(chǎn)效果;而國(guó)際水稻研究所等單位則認(rèn)為水稻強(qiáng)化栽培明顯減產(chǎn)(2003年4月在海南三亞召開的全國(guó)作物栽培學(xué)術(shù)會(huì)議上報(bào)告)。本研究的結(jié)果表明，超級(jí)稻品種在強(qiáng)化栽培條件下均有不同程度的增產(chǎn)，但其增產(chǎn)程度存在顯著的差異。強(qiáng)化栽培條件下產(chǎn)量的增加來自于有效穗數(shù)顯著提高后庫(kù)容的擴(kuò)大，超級(jí)稻品種能否在強(qiáng)化栽培條件

下獲得更高的產(chǎn)量潛力關(guān)鍵在于庫(kù)容擴(kuò)大后穩(wěn)定結(jié)實(shí)率。Ⅱ優(yōu)602、協(xié)優(yōu)9308等在強(qiáng)化栽培條件下仍能保證較高結(jié)實(shí)率的超級(jí)稻品種產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)明顯。

表3 不同栽培方式下超級(jí)雜交稻品種抽穗后干物質(zhì)生產(chǎn)特點(diǎn)Table 3 Drymatter production after heading of super hybrid rice varieties under different cultivation way

表4 不同栽培方式下超級(jí)雜交稻品種抽穗后莖鞘物質(zhì)輸出和轉(zhuǎn)運(yùn)特點(diǎn)Table 4 Characteristics of exportation and transformation for stem-sheath after heading under differernt cultivation models

水稻高產(chǎn)群體在抽穗后具備高光合生產(chǎn)能力［17］，相關(guān)研究表明水稻強(qiáng)化栽培群體抽穗后不僅具有更大LAI，光合速率也有所提高［18］。但從本研究結(jié)果看，超級(jí)稻品種采用強(qiáng)化栽培后LAI顯著增加，但光合速率卻顯著降低。因而，群體擴(kuò)大后仍能保證抽穗后較高的劍葉光合速率是超級(jí)高產(chǎn)品種適應(yīng)強(qiáng)化栽培的重要特點(diǎn)。

對(duì)水稻高產(chǎn)群體抽穗前后干物質(zhì)生產(chǎn)特點(diǎn)的研究結(jié)論存在差異，有的認(rèn)為高產(chǎn)水稻不同生長(zhǎng)階段的干物質(zhì)生產(chǎn)的比例協(xié)調(diào)［19］，有的認(rèn)為水稻高產(chǎn)群體干物質(zhì)生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)在抽穗前［20－21］;而有的則認(rèn)為是在抽穗后［22－24］。本研究對(duì)水稻高產(chǎn)群體的研究表明，常規(guī)栽培條件下超級(jí)稻高產(chǎn)品種干物質(zhì)生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)在于抽穗前，而強(qiáng)化栽培條件下則在于抽穗前后干物質(zhì)的生產(chǎn)的協(xié)調(diào)增加。

4 結(jié)論

從光合特性、物質(zhì)生產(chǎn)及產(chǎn)量形成來看，超級(jí)稻品種能否在強(qiáng)化栽培條件下獲得高產(chǎn)，關(guān)鍵在于能否在抽穗后構(gòu)建起高光效群體，生產(chǎn)更多的光合物質(zhì)確保灌漿結(jié)實(shí)。因此本區(qū)域生態(tài)條件下超級(jí)稻品種在強(qiáng)化栽培條件下獲得高產(chǎn)，一方面應(yīng)篩選庫(kù)容擴(kuò)大后仍能保證較高灌漿結(jié)實(shí)水平的超級(jí)稻品種，另一方面采用同時(shí)合理栽插密度、適當(dāng)增施穗肥等技術(shù)措施改善群體光合性能。

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(責(zé)任編輯 李潔)

Study on Dry M atter Production and Yield Formation Characteristics under System of Intensification Cultivation of Super Rice Varieties

YANG Lin1，MA Jun2*，RAN Mao-zhong3
(1.Chengdu Vocational College of Agricultural Science and Technology，DepartmentofModern Agriculture，Sichuan Wenjiang611130，China;2.Sichuan Agricultural University，Institute of Rice，Sichuan Wenjiang611130，China;3.Nanchong Vocational and Technical College，Department of Agriculture Science and Technology，Sichuan Nanchong 637131，China)

To study the growth developmentand yield formation characteristics of super rice varieties，seven super rice varieties(D you 527，Xieyou 9308，Xieyou 527，IIyou 602，Guodao 1，Liangyoupeijiu and Zhun liang you 527 and Shanyou 63 as the control)were as tested materials under triangle intensification cultivation and conventional cultivation.The results showed that:(i)The pathway difference to increase yield under different cultivation mode of super rice existed.The yield advantage under conventional cultivation of super rice varieties depended on significant increase in the number of spikelet.While the yield advantage under intensification cultivation of super rice varieties depended on higher seed setting rate after capacity expansion.(ii)Super rice varieties under different cultivationmode had the characteristics of largermatter accumulation of stem sheath andmore outputatheading stage.But the advantage of drymatter production under conventional cultivation of super rice varieties depended on harmonious increase before headingwhile thatof drymatter production under intensification cultivation depended on harmonious increase before or after heading.(iii)According to the correlation analysis combined yield and all photosynthetic characteristics，the advantage and disadvantage of photosynthetic performance of flag leaf under conventional cultivation depended on the leaf area index(LAI)while that under intensification cultivation related on photosynthetic rate of flag leaf.The key to super rice varieties for high yield under system of intensification cultivation is to build up high photosynthetic efficiency after heading in order to producemore photosyntheticmaterial.

Super rice;Intensification cultivation;Drymatter;Yield formation

S511

A

1001－4829(2017)2－0245－06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.2.001

2016－04－19

四川省高等職業(yè)院校省級(jí)重點(diǎn)(作物生產(chǎn)技術(shù))專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目

楊林(1979－)，男，四川成都人，碩士，副教授，主要從事作物栽培、農(nóng)業(yè)推廣的教學(xué)科研工作，E-mail:15554421 @qq.com，Tel:18980812826，*為通訊作者。