高原粳稻收獲指數(shù)研究及超高產(chǎn)育種設(shè)想

釧興寬 李國生 王碩 王錦艷 康洪燦 楊釧杰

（云南省保山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，云南保山678000；第一作者：bscxk@163.com）

水稻收獲指數(shù)（HI）是指稻谷產(chǎn)量與地上部生物產(chǎn)量的比值。發(fā)生于上世紀(jì)50-70年代以矮化育種為重點(diǎn)的第1次綠色革命使我國水稻增產(chǎn)20%以上，重點(diǎn)解決了高稈品種分蘗力弱、株型差、易倒伏、耐肥性差、單位面積庫容量低等問題，核心是將稻谷收獲指數(shù)從0.3提高到0.4以上[1]。當(dāng)前水稻主要栽培品種的收獲指數(shù)一般在0.5左右，特殊品種超過0.6[2]，超級(jí)雜交稻品種的收獲指數(shù)已經(jīng)達(dá)到了0.55～0.62[3-4]。多數(shù)研究認(rèn)為，稻谷收獲指數(shù)是可遺傳的性狀，表現(xiàn)典型的數(shù)量性狀特征，遺傳力不高[5]，但育種實(shí)踐認(rèn)為，2個(gè)高收獲指數(shù)親本雜交后代多數(shù)表現(xiàn)高收獲指數(shù)，收獲指數(shù)是品種特性之一。稻谷收獲指數(shù)與株高和植株群體的關(guān)系十分密切，受環(huán)境的影響很大，既是光合物質(zhì)形成、轉(zhuǎn)運(yùn)、積累效果的綜合表現(xiàn)，也是田間管理、群體控制的結(jié)果。云南高原粳稻育種應(yīng)用同樣經(jīng)歷了從高稈大穗到矮稈多穗的變化，產(chǎn)量不斷提高，表現(xiàn)在收獲指數(shù)不斷提高。上世紀(jì)80年代以來，云南高原粳稻育種取得顯著進(jìn)展，形成了自主的品種選育應(yīng)用體系。在云南粳稻高產(chǎn)育種中，有關(guān)穗粒結(jié)構(gòu)的爭論較多，但從收獲指數(shù)的角度研究云南高原粳稻至今未見報(bào)道。蔣志農(nóng)[6]在總結(jié)大穗型和多穗型品種優(yōu)劣的基礎(chǔ)上提出高原常規(guī)粳稻株高100 cm，分蘗率中等，每穗實(shí)粒100粒左右，千粒重25～26 g的“中間型”結(jié)構(gòu)，育成了一系列粳稻品種，實(shí)現(xiàn)了9.0～10.5 t/hm2的產(chǎn)量目標(biāo)，其實(shí)質(zhì)就是在保持較高收獲指數(shù)的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加株高，增加生物產(chǎn)量從而提高產(chǎn)量。高原粳稻如何實(shí)現(xiàn)更高產(chǎn)量目標(biāo)，值得育種工作者深思。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

選取近年來云南省育成的幾個(gè)代表性品種為研究對象，各品種情況見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和方法

采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積13.3 m2。試驗(yàn)于2015年4月8日播種，播種前統(tǒng)一曬種2 d后用藥劑浸種72 h，常溫催芽24 h。采用旱育壯秧，每hm2秧田播種合格凈谷450 kg，栽插密度為33.3萬叢/hm2，每叢栽2個(gè)基本苗，等行移栽，行距為25 cm，株距為12 cm，每小區(qū)栽8行。試驗(yàn)按當(dāng)?shù)卣Ｊ┓使芾怼?/p>

移栽后10 d每小區(qū)定點(diǎn)10叢調(diào)查莖蘗消長情況，調(diào)查田間有效穗數(shù)、株高。成熟期每小區(qū)隨機(jī)取3叢進(jìn)行室內(nèi)考種。于2015年10月5日統(tǒng)一收獲，收獲時(shí)每小區(qū)收地上部分50叢分別計(jì)算稻谷凈質(zhì)量和稻草干質(zhì)量，折算收獲指數(shù)。按小區(qū)凈谷計(jì)產(chǎn)。用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種收獲指數(shù)、產(chǎn)量和主要性狀比較

從表2可以看出，參試品種的產(chǎn)量及主要性狀差異達(dá)極顯著水平，說明選用的參試品種具有高原粳稻品種的代表性，品種間存在較大差異。參試品種的收獲指數(shù)在0.499～0.545之間，收獲指數(shù)最高的品種是岫粳18號(hào)，為0.545，楚粳27號(hào)最低，為0.499，其余品種收獲指數(shù)均在0.5以上，品種間差異達(dá)極顯著水平。

2.2 收獲指數(shù)與產(chǎn)量和主要經(jīng)濟(jì)性質(zhì)的相關(guān)性分析

從表3可以看出，收獲指數(shù)與產(chǎn)量、千粒重、結(jié)實(shí)率、有效穗數(shù)、最高莖蘗數(shù)、穗長呈正相關(guān)，但相關(guān)性未達(dá)顯著水平；收獲指數(shù)與株高的相關(guān)系數(shù)為-0.7445，達(dá)顯著水平；收獲指數(shù)與每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、著粒密度呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)性不顯著。

表1 參試品種情況

表2 品種收獲指數(shù)、產(chǎn)量及主要經(jīng)濟(jì)性狀比較

表3 收獲指數(shù)與產(chǎn)量和主要性狀的相關(guān)性

3 小結(jié)與討論

研究結(jié)果表明，參試高原粳稻品種收獲指數(shù)基本達(dá)到了0.5以上的正常水平，收獲指數(shù)與產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性不顯著。水稻產(chǎn)量=生物產(chǎn)量×收獲指數(shù)（HI），在現(xiàn)有高原粳稻收獲指數(shù)的基礎(chǔ)上提高收獲指數(shù)還有一定空間，理論上講，收獲指數(shù)從0.50提高到0.55，水稻產(chǎn)量將增加5%，增加到0.60，將有10%的增產(chǎn)效果。因此，發(fā)掘利用高收獲指數(shù)的種質(zhì)資源，育成收獲指數(shù)0.6左右的高收獲指數(shù)品種是高原粳稻高產(chǎn)育種努力的方向之一。

按照上式，保持正常收獲指數(shù)水平，要實(shí)現(xiàn)水稻產(chǎn)量突破關(guān)鍵是提高生物產(chǎn)量。為此，袁隆平院士提出了今后超高產(chǎn)雜交稻育種設(shè)想是增加株高，大幅提高生物產(chǎn)量[7]。當(dāng)前高原粳稻的收獲指數(shù)均達(dá)到0.5以上的正常水平，提高產(chǎn)量的途徑更多的是依賴生物產(chǎn)量的提高。在現(xiàn)有株高條件下，高產(chǎn)水稻靠加大群體增加生物產(chǎn)量已經(jīng)非常有限，因此，需要增加株高重新調(diào)整植株的空間分布來實(shí)現(xiàn)。本研究結(jié)果表明，高原粳稻收獲指數(shù)與株高呈顯著負(fù)相關(guān)，增加株高可能意味著收獲指數(shù)降低，同時(shí)因株高增加，倒伏肯定是避不開的實(shí)際問題。那么，是否又回到了高稈品種的老路上了呢？按照哲學(xué)關(guān)于事物發(fā)展的觀點(diǎn)，事物的發(fā)展是螺旋式上升的，新的“高稈品種”必須是收獲指數(shù)保持在0.5以上，具有超強(qiáng)抗倒伏能力，產(chǎn)量超高的“超級(jí)”品種，這需要運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和生物技術(shù)作深入改造。對此，我們充滿期待。

[1]何強(qiáng)，邢俊杰，舒服，等.水稻收獲指數(shù)研究概況與展望[J].雜交水稻，2012，27（6）：3-5.

[2]何秀英，廖耀平，陳釗明，等.收獲指數(shù)在水稻高產(chǎn)育種中的作用[J].種子，1999，5（6）：39-41.

[3]廖耀平，陳釗明，陳順佳.高產(chǎn)高收獲指數(shù)水稻新品種粵香占的主要特性及其討論[J].中國稻米，1999，5（2）：11-12.

[4]鄧華鳳.長江流域超級(jí)雜交稻目標(biāo)性狀研究[D].長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[5]李曉方，毛興學(xué)，羅文永，等.水稻收獲指數(shù)相關(guān)性狀的研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007（3）：3-6.

[6]蔣志農(nóng).云南稻作[M].昆明：云南科技出版社，1995.

[7]袁隆平.選育超高產(chǎn)雜交水稻的進(jìn)一步設(shè)想[J].雜交水稻，2012，27（6）：1-2.