1986—2015年四川省雜交秈稻品種的產(chǎn)量構(gòu)成因素與適應(yīng)機(jī)插栽培的演進(jìn)分析

劉 琦，周 偉，任萬(wàn)軍

（四川農(nóng)業(yè)大學(xué)/農(nóng)業(yè)部西南作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 611130）

四川位于中國(guó)大陸西南腹地，是中國(guó)重要的農(nóng)業(yè)大省，也是西部地區(qū)唯一的糧食主產(chǎn)省。糧食作物中以水稻最為突出，常年種植2×106hm2左右，總產(chǎn)1.5×107t以上，分別占全省糧食面積和總產(chǎn)的30%和45%，其中雜交水稻種植面積位于全國(guó)首位[1-2]。雜交水稻的雜種優(yōu)勢(shì)明顯，其雜種一代的生活力、適應(yīng)性、抗病性、產(chǎn)量等均優(yōu)于雙親，一般比普通水稻增產(chǎn)11%左右[3-5]。四川省水稻育種在全國(guó)處于優(yōu)勢(shì)地位，先后育成D優(yōu)系列、岡優(yōu)系列、K優(yōu)系列、II優(yōu)系列、汕優(yōu)系列等雜交水稻新組合，并通過(guò)國(guó)家或省級(jí)審定[6-7]。

在土地、水、勞動(dòng)力等資源短缺的情況下，需提高單位土地面積糧食產(chǎn)量及研發(fā)新技術(shù)以滿足不斷增加人口的基本糧食需求[8]。隨著農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移，機(jī)械化生產(chǎn)逐漸取代傳統(tǒng)手工種植，并且要求育種專家培育出與水稻機(jī)械化生產(chǎn)配套的水稻新品種[9]。機(jī)插秧的適應(yīng)性主要從生育期、茬口特性、秧苗素質(zhì)、栽插質(zhì)量、生育進(jìn)程、緩苗期特性、氣象條件、莖蘗動(dòng)態(tài)、成穗率、株葉型等進(jìn)行綜合考慮[10-17]。四川地勢(shì)高低差異大，立體氣候明顯，且水稻分布區(qū)域廣，稻作環(huán)境差異明顯[18]。在盆地，水稻開(kāi)花前后多遇陰雨、低照，灌漿期氣溫相對(duì)偏低。多雨、高濕、低照導(dǎo)致病蟲(chóng)害發(fā)生嚴(yán)重，水稻易倒伏，因此應(yīng)選擇生育期偏短、抗病、抗倒伏的優(yōu)質(zhì)大穗型品種[19-20]。研究表明，全生育期145～156 d的中秈中、遲熟雜交稻類(lèi)型品種能緩解秧苗素質(zhì)降低、返青恢復(fù)相對(duì)較慢等問(wèn)題，能避免前后茬作物的不利影響，產(chǎn)量穩(wěn)定，能較好地適應(yīng)四川冬閑田、油（麥）茬后的機(jī)插栽培[20-23]。為探究近30年四川省的雜交秈稻品種產(chǎn)量的演進(jìn)趨勢(shì)及對(duì)機(jī)插栽培的適應(yīng)性，本文對(duì)1986—2015年由四川育種單位選育并通過(guò)四川省和農(nóng)業(yè)部審定的436個(gè)雜交秈稻品種進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以期為今后四川雜交秈稻品種培育、栽培技術(shù)優(yōu)化創(chuàng)新提供參考。

1 材料和方法

1.1 品種及數(shù)據(jù)來(lái)源

用于分析的品種為1986—2015年由四川育種單位選育并通過(guò)四川省和農(nóng)業(yè)部審定的436個(gè)雜交秈稻品種，下文統(tǒng)稱四川雜交秈稻品種。雜交秈稻品種的主要農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家水稻數(shù)據(jù)中心（http：//www.ricedata.cn/variety/index.htm）。

1.2 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS17.0軟件對(duì)1986—2015年四川雜交秈稻品種的生育期、有效穗、穗長(zhǎng)、每穗穎花數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重、產(chǎn)量等性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和方差分析，采用Microsoft Excel 2010對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量演進(jìn)

由表1可知，1986—2015年四川雜交秈稻品種年平均產(chǎn)量為8153.59kg/hm2，比汕優(yōu)63增加5.24%，變幅為7 407.00～8 614.97 kg/hm2，變異系數(shù)3.23%，2006年達(dá)到最大值8 614.97 kg/hm2，1986年出現(xiàn)最小值，兩者相差 746.59 kg/hm2，其中，2008—2015 年審定所用對(duì)照品種實(shí)為岡優(yōu)725，為便于后文統(tǒng)計(jì)分析，所有年份對(duì)照品種歸一化為汕優(yōu)63。由于年際間不斷波動(dòng)，其中共12年未達(dá)平均值，1990—1993年和2005—2008年出現(xiàn)劇烈波動(dòng)，2009年后波動(dòng)減緩，整體呈上升趨勢(shì)。由前15年的7 989.40 kg/hm2上升到15年后的8 295.88 kg/hm2，增幅3.69%，年際間差異較為明顯。

1986—2015年間436個(gè)四川雜交秈稻品種的產(chǎn)量較汕優(yōu)63均有不同程度的變化，增產(chǎn)幅度≤0的品種共16個(gè)，占4% ；增產(chǎn)幅度0.01%～2.00% 的品種共32個(gè)，占8%；增產(chǎn)幅度在2.01%～4.00% 的品種共91個(gè)，占21%；增產(chǎn)幅度在4.01%～6.00%的品種共177個(gè)，占42% ；增產(chǎn) 6.01%～8.00% 的品種共72個(gè)，占17%；增產(chǎn)≥8.01%的超高產(chǎn)品種共36個(gè)，占8%。由圖1可知，除減產(chǎn)的品種外，各增幅的品種個(gè)數(shù)呈現(xiàn)出明顯的正態(tài)分布，表明近30年審定的雜交秈稻品種中有近一半的品種產(chǎn)量水平比對(duì)照增加4%～6%，但是高產(chǎn)、超高產(chǎn)品種少。

表1 四川雜交秈稻品種主要農(nóng)藝性狀的年平均值Table 1 Annual average of main agronomic traits of indica hybrid rice cultivars in Sichuan

2.2 產(chǎn)量構(gòu)成因素演進(jìn)

由表1可知，1986—2015年四川雜交秈稻品種有效穗平均值為251.77萬(wàn)/hm2，變幅為209.07～315.00萬(wàn)/hm2，變異系數(shù)11.76%。年際間波動(dòng)較緩，整體呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)。每穗穎花數(shù)平均值為155.27粒，變幅為111.72～180.94粒，變異系數(shù)11.01%。年際間波動(dòng)較緩，整體呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。結(jié)實(shí)率平均值為81.42%，變幅為78.25%～89.00%，變異系數(shù)2.93%。年際間波動(dòng)較大，整體呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)。千粒重平均值為28.48 g，變幅為26.35～31.31 g，變異系數(shù)3.58%。年際間波動(dòng)較大，整體呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。

圖1 不同產(chǎn)量增幅品種個(gè)數(shù)Figure 1 The number of varieties for the different yield increase range

2.3 生育期演進(jìn)

由表1可知，1986—2015年四川雜交秈稻品種生育期平均值為149.13 d，變幅為135.00～155.50 d，變異系數(shù)2.72%。1988年出現(xiàn)最大值155.50 d，1991年出現(xiàn)最小值135.00 d，后15年生育期較前15年生育期延長(zhǎng)3.32 d。年際間不斷波動(dòng)，1988—1993年間波動(dòng)劇烈，此后波動(dòng)減緩，整體呈上升趨勢(shì)。

2.4 機(jī)插適應(yīng)性演進(jìn)

對(duì)436個(gè)四川雜交秈稻品種產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)分析表明（見(jiàn)表2），生育期與千粒重呈極顯著正相關(guān)，與有效穗、結(jié)實(shí)率呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明生育期長(zhǎng)短主要影響籽粒千粒重；產(chǎn)量與穗長(zhǎng)、每穗穎花數(shù)呈極顯著正相關(guān)，而與有效穗呈極顯著負(fù)相關(guān)，與生育期、千粒重、結(jié)實(shí)率表現(xiàn)為相關(guān)不顯著，說(shuō)明四川雜交秈稻的高產(chǎn)主要依靠大穗支撐。

表2 四川雜交秈稻品種產(chǎn)量性狀的相關(guān)分析Table 2 Correlation analysis of yield traits of indica hybrid rice varieties in Sichuan

在主成分分析中（見(jiàn)表3），第一主成分的特征向量L1是由負(fù)值最大的有效穗，其次為穗長(zhǎng)、每穗穎花數(shù)構(gòu)成的穗部因子，貢獻(xiàn)百分率達(dá)56.570%。第二主成分的特征向量L2是由負(fù)值最大的生育期因子，貢獻(xiàn)百分率為17.945%，累積貢獻(xiàn)率為74.515%。由此可知，不同雜交秈稻品種的評(píng)價(jià)可以從穗部性狀、生育期以及產(chǎn)量三方面入手。

表3 四川雜交秈稻品種農(nóng)藝性狀的主成分分析Table 3 Principal component analysis of agronomic traits of indica hybrid rice varieties in Sichuan

與常規(guī)插秧相比，機(jī)插秧秧齡較短且彈性小[12]。為培育適宜機(jī)插的中小苗，需推遲播種，推遲播種則可能造成減產(chǎn)及生育進(jìn)程延后，在四川面臨秋收時(shí)秋綿雨而影響機(jī)收和農(nóng)戶曬糧難的風(fēng)險(xiǎn)[24]。綜上所述，生育期較短、高產(chǎn)、大穗型的品種更加適宜機(jī)插。因此，根據(jù)生育期和產(chǎn)量，可將436個(gè)雜交秈稻品種分為4個(gè)類(lèi)型（見(jiàn)圖2）：①早熟高產(chǎn)型：此類(lèi)品種生育期短于四川雜交秈稻品種生育期平均值，產(chǎn)量高于產(chǎn)量的平均值，位于圖中的Ⅰ區(qū)。早熟高產(chǎn)型包括岡優(yōu)725、B優(yōu)827、岡優(yōu)825、川谷優(yōu)538、蓉18優(yōu)2348等92個(gè)雜交秈稻品種。②遲熟高產(chǎn)型：此類(lèi)品種生育期長(zhǎng)于四川雜交秈稻品種生育期平均值，產(chǎn)量高于產(chǎn)量的平均值，位于圖中的Ⅱ區(qū)。遲熟高產(chǎn)型包括宜香優(yōu)2115、F優(yōu)498、岡優(yōu)94-4、II優(yōu)725等191個(gè)雜交秈稻品種。③早熟低產(chǎn)型：此類(lèi)品種生育期短于四川雜交秈稻品種生育期平均值，產(chǎn)量低于產(chǎn)量的平均值，位于圖中的Ⅲ區(qū)。早熟低產(chǎn)型包括K優(yōu)404、中優(yōu)448、蜀龍優(yōu)4號(hào)等71個(gè)雜交秈稻品種。④遲熟低產(chǎn)型：此類(lèi)品種生育期長(zhǎng)于四川雜交秈稻品種生育期平均值，產(chǎn)量低于產(chǎn)量的平均值，位于圖中的Ⅳ區(qū)。遲熟低產(chǎn)型包括川作優(yōu)8727、蓉優(yōu)908、岡優(yōu)99等109個(gè)雜交秈稻品種?？傮w上來(lái)看，以早熟高產(chǎn)為適宜機(jī)插品種，其適應(yīng)茬口和范圍廣；以遲熟高產(chǎn)為次適宜機(jī)插品種，其在熱量條件好或栽插時(shí)間早的茬口上具有產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)。

圖2 不同生育期、產(chǎn)量的雜交秈稻品種的分布圖Figure 2 Distribution of indica hybrid rice varieties with different growth stages and yield

由表4和表5可知，近30年來(lái)適應(yīng)機(jī)插秧的四川雜交秈稻品種越來(lái)越多，共283個(gè)，主要集中在2000年后，其中適宜機(jī)插的品種個(gè)數(shù)為92個(gè)，次適宜機(jī)插的品種個(gè)數(shù)為191個(gè)。在2008年適宜機(jī)插品種個(gè)數(shù)出現(xiàn)第一個(gè)高峰，達(dá)到6個(gè)品種，在2014年、2015年大幅增長(zhǎng)，分別達(dá)到12個(gè)和18個(gè)品種，總體呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)，尤其以2012年后的上升幅度較大。次適宜機(jī)插品種個(gè)數(shù)在2004年和2014年達(dá)到高峰，為14個(gè)品種，整體表現(xiàn)為上升趨勢(shì)。兩組數(shù)據(jù)均表明，四川雜交秈稻在品種選育方面適應(yīng)機(jī)插的能力越來(lái)越強(qiáng)。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

水稻作為第一大主糧作物，其產(chǎn)量一直是人們的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。育種家們提出必須要突破產(chǎn)量屏障、大幅度提高產(chǎn)量潛力的研究方向[25]。相關(guān)研究表明[26-28]，產(chǎn)量提高應(yīng)從穗部性狀著手，如每穗穎花數(shù)、有效穗數(shù)、粒重、穗型等，而基于周開(kāi)達(dá)院士的亞種間重穗型三系雜交水稻是目前較為成功的水稻品種選育方法。王志剛等[29]認(rèn)為，每穗實(shí)粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的直接貢獻(xiàn)大于有效穗數(shù)和千粒重，即每穗實(shí)粒數(shù)是提高產(chǎn)量的關(guān)鍵因子，應(yīng)采取各種措施主攻大穗。從本文產(chǎn)量性狀的變化趨勢(shì)可以看出，近30年來(lái)選育出的品種趨向于大穗品種，與前人的研究結(jié)果[29]相同。

發(fā)展輕簡(jiǎn)高效栽培是未來(lái)水稻生產(chǎn)的必然趨勢(shì)，以機(jī)械化為主的輕簡(jiǎn)高效栽培是規(guī)模化生產(chǎn)的技術(shù)支撐。機(jī)械栽插是水稻機(jī)械化生產(chǎn)的重要內(nèi)容，并且隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的推廣，機(jī)插秧技術(shù)的逐漸成熟，選育和篩選機(jī)插適應(yīng)能力強(qiáng)的品種就顯得十分重要。在品種選育過(guò)程中，加強(qiáng)穗部性狀的考察，同時(shí)配合分蘗能力、株葉型等栽插形態(tài)、生理指標(biāo)進(jìn)行選擇。本研究提出了以生育期和產(chǎn)量為篩選

條件的簡(jiǎn)易篩選方法，篩選結(jié)果表明近30年選育的適應(yīng)機(jī)插品種數(shù)量逐漸增加，適應(yīng)能力也逐漸增強(qiáng)，與生產(chǎn)實(shí)踐的具體表現(xiàn)基本相同。但由于數(shù)據(jù)來(lái)源為各品種的區(qū)域試驗(yàn)數(shù)據(jù)，其生育期和產(chǎn)量因受年份、地域和栽培條件而變異，篩選的結(jié)果只能看出品種演變趨勢(shì)，具體適應(yīng)性還需要結(jié)合大田試驗(yàn)和生產(chǎn)示范進(jìn)一步研究分析。

表4 不同年份適宜機(jī)插秧的雜交秈稻品種Table 4 The suitable indica hybrid rice varieties for machine-transplanted cultivation in different years

表5 不同年份次適宜機(jī)插秧的雜交秈稻品種Table 5 The sub-suitable indica hybrid rice varieties for machine-transplanted cultivation in different years

續(xù)表

良種、良法、良制三者配套，才能獲得高產(chǎn)高效益。水稻高產(chǎn)超高產(chǎn)栽培中，產(chǎn)量的主要限制因素是庫(kù)，故而可通過(guò)合理的栽培技術(shù)在增庫(kù)的基礎(chǔ)上擴(kuò)源，即在增加單位面積穎花數(shù)的基礎(chǔ)上，提高抽穗后群體物質(zhì)生產(chǎn)量，進(jìn)一步提高產(chǎn)量[30]。近年來(lái)，四川在水稻栽培技術(shù)方面，加速推進(jìn)旱育秧、強(qiáng)化栽培、優(yōu)化定拋、精確定量栽培、雜糯間栽等增產(chǎn)技術(shù)，推廣機(jī)插秧、機(jī)直播和人工直播等現(xiàn)代栽培技術(shù)[31-33]。前人研究表明[22]，機(jī)插栽培秧苗素質(zhì)低，栽后分蘗發(fā)生較為遲緩，可在適栽秧齡時(shí)搶早栽插，育秧播種量以75g/盤(pán)為宜，并采用無(wú)底膜院壩育秧進(jìn)一步延長(zhǎng)秧齡。在水肥管理上，采取“淺-擱-濕”的灌溉方式，根據(jù)水稻不同生育時(shí)期的需肥規(guī)律，把握施肥時(shí)期、肥料種類(lèi)和數(shù)量，做到“前期發(fā)得足，中期穩(wěn)得住，后期不脫肥”[34]。在病蟲(chóng)害防治方面，精確定量栽培、水稻品種多樣性混合間栽對(duì)稻瘟病有明顯的控制作用，此外，改變耕作制度，采用輪作，尤其是水旱輪作能有效切斷病源（病稻谷、病稻草），控制稻瘟病[35-36]。因此，合理選用耕作制度，采用科學(xué)的田間管理，可以提高水稻品種潛在的增產(chǎn)效益以及對(duì)機(jī)插秧的適應(yīng)能力。

3.2 結(jié)論

近30年來(lái)，四川雜交秈稻品種的產(chǎn)量、每穗穎花數(shù)、千粒重、穗長(zhǎng)、生育期這5個(gè)農(nóng)藝性狀隨年份呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，而有效穗、結(jié)實(shí)率表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，選育出的品種趨向于大穗品種，并且適應(yīng)機(jī)插品種數(shù)量逐漸增加，適應(yīng)能力也逐漸增強(qiáng)。綜合而言，四川雜交秈稻品種的演進(jìn)趨勢(shì)是大穗、高產(chǎn)，適應(yīng)機(jī)插的能力越來(lái)越強(qiáng)，但仍需提高結(jié)實(shí)率，縮短生育期。

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