雙季機(jī)插稻葉齡模式參數(shù)及高產(chǎn)品種特征

呂偉生 曾勇軍 石慶華 潘曉華 黃 山 商慶銀 譚雪明 李木英 胡水秀 曾研華

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雙季機(jī)插稻葉齡模式參數(shù)及高產(chǎn)品種特征

呂偉生1,2曾勇軍1,*石慶華1潘曉華1黃 山1商慶銀1譚雪明1李木英1胡水秀1曾研華1

1江西農(nóng)業(yè)大學(xué) / 雙季稻現(xiàn)代化生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心 / 作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗室 / 江西省作物生理生態(tài)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗室, 江西南昌 330045;2江西省紅壤研究所 / 國家紅壤改良工程技術(shù)研究中心 / 農(nóng)業(yè)部江西耕地保育科學(xué)觀測實(shí)驗站, 江西南昌 331717

為雙季機(jī)插稻高產(chǎn)品種的選育和精確定量栽培提供參考依據(jù), 2013年和2014年在長江中游雙季稻地區(qū)(江西上高), 以19個早稻品種和20個晚稻品種為材料, 在高產(chǎn)栽培條件下明確了雙季機(jī)插稻葉齡模式參數(shù), 并通過系統(tǒng)聚類分析和方差分析等方法對雙季機(jī)插稻高產(chǎn)品種特征進(jìn)行了初步研究。結(jié)果表明, 機(jī)插早稻主莖平均總?cè)~片數(shù)(N)為10.7~12.2, 葉數(shù)變幅10~13, 伸長節(jié)間數(shù)(n)均為4個, 夠苗葉齡為N-n+1; 機(jī)插晚稻品種N為14.4~15.2, 葉數(shù)變幅14~16, n均為5個, 夠苗葉齡為N-n。高產(chǎn)類型機(jī)插雙季稻具有分蘗力中等、成穗率較高、全生育期特別是中后期干物質(zhì)生產(chǎn)量及單莖干物質(zhì)量大、中后期葉面積指數(shù)(LAI)及單莖葉面積較高、穗型較大、總穎花量大、粒葉比協(xié)調(diào)和日產(chǎn)量高等基本特征。其中, 高產(chǎn)類型機(jī)插早稻生育期110~113 d, 日產(chǎn)量75~79 kg hm–2d–1, 分蘗力每株2.6~3.4穗, 每穗粒數(shù)115~135粒, 千粒重26~28 g; 高產(chǎn)類型機(jī)插晚稻115~120 d, 日產(chǎn)量78~82 kg hm–2d–1, 分蘗力每株4.2~4.8穗, 每穗粒數(shù)130~150粒, 千粒重24~27 g。

雙季稻; 機(jī)插秧; 葉齡模式參數(shù); 品種特征; 產(chǎn)量

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和農(nóng)村勞動力的大量轉(zhuǎn)移, 機(jī)械化已成為水稻生產(chǎn)發(fā)展的重要方向, 但種植機(jī)械化仍是其中最薄弱環(huán)節(jié)[1]。與其他稻作相比, 雙季稻茬口較為緊張, 機(jī)插條件下秧齡彈性小[2-3]、生育期延遲[4-5]、品種選擇范圍更窄[2-3,6], 故雙季稻區(qū)種植機(jī)械化發(fā)展尤為緩慢[3]。近年來, 隨著農(nóng)機(jī)農(nóng)藝技術(shù)的改進(jìn)、集中育秧及專業(yè)合作社的發(fā)展, 機(jī)插正逐漸成為雙季稻主要的種植方式。因此, 開展雙季稻機(jī)插高產(chǎn)栽培技術(shù)研究, 對促進(jìn)雙季稻機(jī)械化、規(guī)?；c現(xiàn)代化生產(chǎn)具有重要意義。

水稻葉齡模式是水稻生育進(jìn)程在時間上的定量診斷方法, 能夠為培育高產(chǎn)群體提供診斷依據(jù), 也是建立水稻全程和各項調(diào)控技術(shù)指標(biāo)精確化的水稻數(shù)字化生產(chǎn)技術(shù)體系的基礎(chǔ)[7-9]。因此, 因地制宜并與時俱進(jìn)地開展水稻葉齡模式研究, 明確水稻葉齡模式相關(guān)基本參數(shù)對其精確定量栽培具有重要的指導(dǎo)意義。凌啟鴻等[9]通過系統(tǒng)研究, 建立了江蘇等地區(qū)的一季稻高產(chǎn)群體葉色變化的合理葉齡模式、關(guān)鍵葉齡期群體發(fā)展適宜數(shù)量模式和調(diào)控措施應(yīng)用的適宜時間的葉齡模式。在其共性原理的指導(dǎo)下, 各稻區(qū)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際, 研究制定具體的高產(chǎn)栽培葉齡模式, 均達(dá)到高產(chǎn)、高效的效果。然而, 目前關(guān)于雙季稻特別是雙季機(jī)插稻葉齡模式參數(shù)的研究卻鮮有報道。

良種良法配套是發(fā)揮水稻品種產(chǎn)量潛力、實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)的必要前提, 雖然前人關(guān)于雙季稻高產(chǎn)品種特征的研究較多[10-14], 但主要針對傳統(tǒng)的手栽方式。目前針對機(jī)插稻高產(chǎn)品種特征的研究較少[15-16], 且主要是關(guān)于生育期及產(chǎn)量等基本特征的品種篩選研究[16-19], 加之供試品種的數(shù)量有限、品種更新?lián)Q代和生態(tài)環(huán)境差異等因素的綜合影響, 對相關(guān)問題的認(rèn)識還存在一定的局限性。此外, 前人研究表明, 輕型栽培方式下水稻的生長及生理特性有別于傳統(tǒng)栽培[20-21], 且水稻品種與栽培方式之間存在顯著的互作效應(yīng)[22-23]。因此, 本文選用目前生產(chǎn)中表現(xiàn)較好的高產(chǎn)水稻品種以及近年來試驗示范中的苗頭性品種, 系統(tǒng)研究雙季機(jī)插稻葉齡模式參數(shù)及高產(chǎn)品種特征, 以期為雙季機(jī)插稻高產(chǎn)品種的選育與精確定量栽培提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選用39個雙季秈稻品種, 其中早稻品種19個, 晚稻品種20個(表1)。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2013—2014年在江西農(nóng)業(yè)大學(xué)產(chǎn)學(xué)研合作與人才培養(yǎng)上高創(chuàng)新基地進(jìn)行, 大田土壤肥力中等(試驗前土壤含全氮2.25 g kg–1、堿解氮168.87 mg kg–1、速效磷26.94 mg kg–1、速效鉀72.33 mg kg–1、有機(jī)質(zhì)36.82 g kg–1, pH 5.36)。2013年早稻于3月19日播種, 4月13日機(jī)插, 晚稻于6月26日播種, 7月17日機(jī)插; 2014年早稻3月18日播種, 4月12日機(jī)插, 晚稻于6月27日播種, 7月18日機(jī)插。機(jī)械勻播, 落谷密度早稻雜交稻和常規(guī)稻分別為2.2粒 cm–2和2.7粒 cm–2, 晚稻雜交稻2.0粒 cm–2, 硬盤基質(zhì)旱育, 培育適齡壯秧(早稻三葉一心, 晚稻四葉一心)。采用井關(guān)乘坐式高速窄行插秧機(jī)栽插, 取秧面積2.0 cm2, 栽插規(guī)格25 cm×14 cm, 機(jī)插后及時補(bǔ)苗。每個品種24行(6 m), 行長54 m, 每18 m設(shè)一工作道, 即視為3個區(qū)組。

氮(N)、磷(P2O5)、鉀(K2O)施用量早稻分別為180、90、165 kg hm–2, 晚稻分別為195、90、180 kg hm–2, 其中磷全做基肥, 氮和鉀按基肥∶分蘗肥∶穗肥 = 5∶2∶3施用, 分蘗肥與穗肥分別在機(jī)插后7 d和倒二葉抽出期施用。水分管理及其他栽培措施按高產(chǎn)方案進(jìn)行。

表1 供試品種情況

IIR: 常規(guī)秈稻; IHR: 雜交秈稻。IIR:inbred rice; IHR:hybrid rice.

1.3 測定項目與方法

1.3.1 葉蘗動態(tài)及生育進(jìn)程 機(jī)插當(dāng)天開始調(diào)查, 每個小區(qū)定苗10穴, 每3 d調(diào)查一次葉蘗動態(tài), 同時結(jié)合田間觀察明確生育進(jìn)程。

1.3.2 干物質(zhì)量及葉面積指數(shù)(LAI) 于幼穗分化III期(二次枝梗分化期)、抽穗期、成熟期, 每個小區(qū)調(diào)查50穴的莖蘗數(shù), 按五點(diǎn)取樣法選取代表性的植株5穴, 按莖鞘、葉、穗分開包扎, 在干燥箱內(nèi)105°C殺青20 min, 再用80℃烘至恒重, 冷卻至室溫后稱重; 同時按小葉干重法計算葉面積指數(shù)(LAI)。

1.3.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成 成熟期取樣考種, 每個小區(qū)按平均莖蘗數(shù)選5株考查總粒數(shù)、空粒數(shù)、千粒重; 之后于每個小區(qū)中心實(shí)割200穴, 脫粒、曬干、風(fēng)選后稱重, 計算實(shí)際產(chǎn)量。

1.4 分析與統(tǒng)計方法

用Microsoft Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入、計算, 用DPS 7.05軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。兩年的方差分析(表2)表明, 早、晚稻產(chǎn)量年度間的差異遠(yuǎn)小于品種間差異, 且年份與品種的互作效應(yīng)差異也不顯著。因此, 為了便于分析, 除葉齡模式參數(shù)外, 其余數(shù)據(jù)取兩年的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉齡模式參數(shù)

機(jī)插早稻葉齡模式參數(shù)年際間變化較小(表3)。各品種主莖平均總?cè)~片數(shù)N為10.7~12.2, 2014年比2013年多0.11 (0~0.2)葉; 葉數(shù)變幅10~13, 伸長節(jié)間數(shù)n均為4個, 年度間表現(xiàn)穩(wěn)定; 夠苗葉齡為N-n+1, 2014年較2013年提前了0.2個葉齡期。僅單個品種而言, 葉片數(shù)均存在2種或3種情況, 其中眾數(shù)葉齡居中, 平均葉數(shù)大則眾數(shù)葉齡也大。相關(guān)分析可知, 早稻品種產(chǎn)量與主莖平均總?cè)~片數(shù)及夠苗葉齡均呈正相關(guān), 而有效穗數(shù)與二者呈負(fù)相關(guān), 但均未達(dá)顯著水平。

機(jī)插晚稻葉齡模式參數(shù)年際間表現(xiàn)也較為穩(wěn)定(表4)。N為14.4~15.2, 2013年比2014年多0.14 (0~0.3)葉; 兩年葉數(shù)變幅14~16, n均為5個; 夠苗葉齡為N-n或N-n-1, 2013年較2014年提前約0.3個葉齡。從單個品種來看, N也存在2種或3種情況, 其中眾數(shù)葉齡居中, 泰優(yōu)398、永優(yōu)9830和隆香優(yōu)華占眾數(shù)葉齡為14.5, 其余品種均為15。與早稻相似, 晚稻品種產(chǎn)量與主莖平均總?cè)~片數(shù)、夠苗葉齡呈正相關(guān), 有效穗數(shù)與主莖平均總?cè)~片數(shù)相關(guān)不顯著, 而與夠苗葉齡呈顯著負(fù)相關(guān)。

表2 早、晚稻產(chǎn)量在年度間及品種間的方差分析

*表示在0.05 水平上差異顯著,**表示在 0.01水平上差異顯著,ns表示差異不顯著。

*and**indicate significant difference at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.ns: no significance.

表3 機(jī)插早稻葉齡模式參數(shù)

表4 機(jī)插晚稻葉齡模式參數(shù)

2.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

2.2.1 機(jī)插早稻品種產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成 采用歐氏距離法對各品種產(chǎn)量進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析(圖1), 分成高產(chǎn)品種、中產(chǎn)品種和低產(chǎn)品種3種類型(表5)。其中, 早稻高產(chǎn)類型包括中嘉早17、嘉早311、株兩優(yōu)30、嘉育253、株兩優(yōu)189共5個品種, 中產(chǎn)類型包括淦鑫203、金優(yōu)458、中早39、中早35、陸兩優(yōu)996、五優(yōu)286、陵兩優(yōu)281、潭兩優(yōu)83、金早47共9個品種, 其余5個品種(兩優(yōu)早17、湘早秈45、陵兩優(yōu)722、株兩優(yōu)538、陵兩優(yōu)211)歸為低產(chǎn)類型。

圖1 機(jī)插早、晚稻產(chǎn)量系統(tǒng)聚類分析

圖中代號所表示的品種見表1。

Cultivars indicated by codes are the same as those in Table 1.

表5 機(jī)插早稻品種產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

縱列內(nèi)標(biāo)以不同小寫字母的值在= 0.05水平上差異顯著。表中±后面的數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)差。

Values within a column followed by different letters are significantly different at< 0.05. Data behind ± are standard deviation.

從產(chǎn)量構(gòu)成上看, 早稻各類型品種有效穗數(shù)無顯著差異, 而每穗粒數(shù)及總穎花量在高產(chǎn)類型與低產(chǎn)類型之間存在顯著差異, 表明穗粒互作對早稻產(chǎn)量有較大影響。各類型早稻品種結(jié)實(shí)率也無顯著差異, 但千粒重表現(xiàn)為高產(chǎn)類型顯著大于低產(chǎn)類型。品種生育期差異不顯著, 但日產(chǎn)量隨產(chǎn)量水平的降低而顯著降低。相關(guān)及通徑分析表明(表6), 產(chǎn)量與各產(chǎn)量構(gòu)成因素均呈正相關(guān), 其中產(chǎn)量與每穗粒數(shù)、總穎花量極顯著正相關(guān)。進(jìn)一步通徑分析顯示, 每穗粒數(shù)對總穎花量的效應(yīng)及總穎花量對最終產(chǎn)量的效應(yīng)較大。因此, 機(jī)插早稻高產(chǎn)品種在穗粒結(jié)構(gòu)上應(yīng)是穗粒協(xié)調(diào)的, 有效穗充足、每穗粒數(shù)較多、總穎花量大, 同時千粒重較大, 生育期為110~113 d。

2.2.2 機(jī)插晚稻品種產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成 由圖1和表7可知, 晚稻高產(chǎn)類型包括廣兩優(yōu)7203、五優(yōu)308、早豐優(yōu)華占、五豐優(yōu)T025、兩優(yōu)33、廣兩優(yōu)7217、榮優(yōu)308共7個品種, 中產(chǎn)類型包括H優(yōu)159、H優(yōu)518、深優(yōu)1029、隆香優(yōu)130、永優(yōu)9830、湘豐優(yōu)9號、五優(yōu)103、榮優(yōu)225、萬象優(yōu)1號共9個品種, 其余4個品種(隆香優(yōu)華占、圣豐1優(yōu)319、泰優(yōu)398和盛泰優(yōu)9713)歸為低產(chǎn)類型。

表6 機(jī)插早稻品種產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因子的相關(guān)系數(shù)及通徑系數(shù)

*和**分別表示達(dá)0.05和0.01水平顯著相關(guān)(=19)。

*, ** Significant at= 0.05 and=0.01, respectively (=19).

表7 機(jī)插晚稻品種產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

縱列內(nèi)標(biāo)以不同小寫字母的值在= 0.05水平上差異顯著。表中±后面的數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)差。

Values within a column followed by different letters are significantly different at< 0.05. Data behind ± are standard deviation.

與早稻類似, 晚稻各類型品種有效穗數(shù)無顯著差異, 但每穗粒數(shù)及總穎花量在高產(chǎn)類型與低產(chǎn)類型之間存在顯著差異, 表明穗?；プ鲗ν淼井a(chǎn)量也存在較大影響。各類型晚稻品種結(jié)實(shí)率及千粒重?zé)o顯著差異, 也無明顯變化規(guī)律。品種生育期差異不顯著, 但日產(chǎn)量在各類型之間差異較大, 高產(chǎn)類型顯著高于中低產(chǎn)類型。相關(guān)及通徑分析表明(表8), 晚稻產(chǎn)量與每穗粒數(shù)、總穎花量呈顯著和極顯著正相關(guān), 每穗粒數(shù)對總穎花量的效應(yīng)及總穎花量對產(chǎn)量的效應(yīng)較大?？梢姍C(jī)插晚稻高產(chǎn)品種在穗粒結(jié)構(gòu)上也應(yīng)是穗粒協(xié)調(diào)的, 穗數(shù)適宜、每穗粒數(shù)較多、總穎花量大, 生育期為115~120 d。

表8 機(jī)插晚稻品種產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因子的相關(guān)系數(shù)及通徑系數(shù)

*和**分別表示達(dá)0.05和0.01水平顯著相關(guān)(= 20)。

*,**Significant at= 0.05 and= 0.01, respectively (= 20).

2.3 分蘗成穗特性

不同產(chǎn)量類型機(jī)插早稻品種分蘗成穗特性表現(xiàn)出一定的差異, 高產(chǎn)類型分蘗呈穩(wěn)升緩降的發(fā)展動態(tài)(表9)。成穗率隨產(chǎn)量水平的降低而依次降低, 高產(chǎn)類型與低產(chǎn)類型差異顯著, 而分蘗增長率、分蘗下降率、高峰苗數(shù)及分蘗力各類型間無顯著差異。晚稻同早稻表現(xiàn)出相同的規(guī)律, 但分蘗增長率、分蘗下降率、高峰苗數(shù)及分蘗力相對較高, 最終成穗率則低于早稻(表9)。

相關(guān)分析表明, 早、晚稻產(chǎn)量與成穗率呈顯著和極顯著正相關(guān), 相關(guān)系數(shù)分別為0.498*、0.616**; 早、晚稻產(chǎn)量與分蘗增長率、分蘗下降率及分蘗力均表現(xiàn)為無顯著相關(guān)性。可見, 分蘗力中等、高峰苗數(shù)適中、成穗率較高是機(jī)插早、晚稻高產(chǎn)品種基本的分蘗特性。

2.4 干物質(zhì)生產(chǎn)特性

由表10可知, 不同產(chǎn)量類型機(jī)插早稻品種各時期干物質(zhì)量及平均單莖干物質(zhì)量均存在一定差異。幼穗分化III期干物質(zhì)量及平均單莖干物質(zhì)量不同類型間無顯著差異, 其中單莖干物質(zhì)量隨產(chǎn)量水平的提高呈增加的趨勢。抽穗期與全生育期干物質(zhì)量及平均單莖干物質(zhì)量不同類型間存在較大差異, 高產(chǎn)類型顯著高于中產(chǎn)類型或低產(chǎn)類型?；ê蟾晌镔|(zhì)積累量隨產(chǎn)量水平的提高呈增加的趨勢, 高產(chǎn)類型顯著高于中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型。晚稻同早稻表現(xiàn)出相同的規(guī)律, 但各時期干物質(zhì)量及平均單莖干物質(zhì)量高于早稻(表10)。

表9 不同產(chǎn)量類型機(jī)插早、晚稻品種的分蘗成穗特性

縱列內(nèi)標(biāo)以不同小寫字母的值在= 0.05水平上差異顯著。HY: 高產(chǎn); MY: 中產(chǎn); LY: 低產(chǎn)。表中“±”后面的數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)差。

Values within a column followed by different letters are significantly different at< 0.05. HY: high yield; MY: middle yield; LY: low yield. Data next to “±” are standard deviation.

相關(guān)分析顯示, 早、晚稻產(chǎn)量與抽穗期、成熟期干物質(zhì)量及單莖干物質(zhì)量均呈顯著或極顯著正相關(guān), 而與幼穗分化III期干物質(zhì)量及單莖干物質(zhì)量相關(guān)不顯著。此外, 早、晚稻產(chǎn)量與花后干物質(zhì)積累量極顯著正相關(guān), 相關(guān)系數(shù)分別為0.824**、0.618**。表明機(jī)插早、晚稻高產(chǎn)品種干物質(zhì)生產(chǎn)優(yōu)勢明顯, 特別是中后期干物質(zhì)生產(chǎn)量及單莖干物質(zhì)量大。

表10 機(jī)插早、晚稻品種的干物質(zhì)生產(chǎn)特性

縱列內(nèi)標(biāo)以不同小寫字母的值在= 0.05水平上差異顯著。HY: 高產(chǎn); MY: 中產(chǎn); LY: 低產(chǎn)。表中“±”后面的數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)差。

Values within a column followed by different letters are significantly different at< 0.05. HY: high yield; MY: middle yield; LY: low yield. Data next to “±” are standard deviation.

2.5 LAI及粒葉比

雙季機(jī)插稻高產(chǎn)類型品種各時期均維持較高的LAI與單莖葉面積, 且群體粒葉比也較高(表11)。幼穗分化期, LAI與單莖葉面積在各類型之間差異較小; 抽穗及成熟期各類型間差異較大, 高產(chǎn)類型顯著高于低產(chǎn)類型, 為灌漿結(jié)實(shí)期的干物質(zhì)積累奠定了基礎(chǔ)。從表11還可以看出, 早、晚稻隨產(chǎn)量水平的提高, 群體粒/葉比均呈升高的趨勢, 早稻高產(chǎn)類型與低產(chǎn)類型差異顯著; 而晚稻各類型間無顯著差異, 這可能與晚稻LAI總體較大有關(guān)。

相關(guān)分析表明, 早、晚稻產(chǎn)量與各時期LAI、單莖葉面積及粒葉比呈正相關(guān), 其中與抽穗期、成熟期單莖葉面積相關(guān)性達(dá)顯著水平。可見, 高產(chǎn)類型品種能在灌漿結(jié)實(shí)期保證較高LAI的基礎(chǔ)上維持較高的粒葉比, 從而實(shí)現(xiàn)源庫協(xié)調(diào)并最終獲得高產(chǎn)。

3 討論

3.1 雙季機(jī)插稻品種的葉齡模式參數(shù)

用葉齡模式診斷水稻生育進(jìn)程主要以主莖生長為依據(jù), 因此明確主莖總?cè)~數(shù)(N)、伸長節(jié)間數(shù)(n)及群體夠苗葉齡等基本參數(shù)對水稻精確定量栽培具有普遍指導(dǎo)意義。凌啟鴻等[7]對大量品種的觀察分析發(fā)現(xiàn), N不同的品種在同一葉齡期的生育進(jìn)程不同; N相同但n不同的品種之間, 同一葉齡期的生育進(jìn)程也有差異; N和n均相同的品種, 在任何一個相同的葉齡期, 各器官的生長和發(fā)育階段均表現(xiàn)一致。而且, 水稻呈節(jié)律型生長, 出葉與分蘗、發(fā)根、拔節(jié)及穗分化之間存在有規(guī)則的同步、同伸關(guān)系。同類型品種, 則可以根據(jù)葉齡進(jìn)程, 把生育期、器官建成、產(chǎn)量因素形成等模式化[8]。據(jù)此, 前人因地制宜地研究建立了各稻區(qū)的水稻高產(chǎn)栽培葉齡模式。在本試驗條件下, 機(jī)插早、晚稻各品種N存在2種或者3種情況, 說明N并非一個定值, 可能會隨個體差異、環(huán)境條件及栽培水平的變化而變化, 但總體變化較小, 因此生產(chǎn)上可以將多年的眾數(shù)葉齡或平均葉齡作為參考值[7]。從N的年際間具體變幅來看, 早稻2014年比2013年多0.11 (0~0.2)葉, 晚稻則是2013年比2014年多0.14 (0~0.3)葉。這可能與營養(yǎng)生長期溫光資源的年度差異有關(guān), 但由于產(chǎn)量形成的復(fù)雜性, 并未造成產(chǎn)量的顯著變化。各早稻品種n均為4個, 晚稻均為5個, 約為N的1/3, 品種間及年度間表現(xiàn)極為穩(wěn)定, 這也可能與兩年試驗各品種播栽期及肥水管理措施基本保持一致有關(guān)。凌啟鴻等[7-9]研究表明, N≤12, n = 4的品種有效分蘗臨界葉齡期為N-n+1; n>4的品種有效分蘗臨界葉齡期則為N-n。本試驗中, 早稻夠苗葉齡為N-n+1, 晚稻為N-n, 與其結(jié)果基本一致, 而季別之間的差異還可能與氣溫差異及出葉與分蘗對溫度的敏感性差異有關(guān)。無論早稻還是晚稻, 有效穗數(shù)均與夠苗葉齡呈負(fù)相關(guān), 產(chǎn)量則與其呈正相關(guān), 說明越早夠苗的品種最終形成的穗數(shù)也可能越多, 但由于品種的穗型差異, 產(chǎn)量未必會顯著增加。

表11 機(jī)插早、晚稻品種的LAI及粒葉比

縱列內(nèi)標(biāo)以不同小寫字母的值在= 0.05水平上差異顯著。HY: 高產(chǎn); MY: 中產(chǎn); LY: 低產(chǎn)。表中“±”后面的數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)差。

Values within a column followed by different letters are significantly different at< 0.05. HY: high yield; MY: middle yield; LY: low yield. Data next to “±” are standard deviation.

3.2 雙季機(jī)插稻高產(chǎn)品種的產(chǎn)量結(jié)構(gòu)特征

水稻各產(chǎn)量構(gòu)成因素的變化主要受基因型控制, 品種間的變異大于環(huán)境間的變異[24]。目前, 國內(nèi)外學(xué)者對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成間的關(guān)系、高產(chǎn)特性及途徑進(jìn)行了一系列探究。日本有學(xué)者指出, 超高產(chǎn)品種的一個重要特征是單穗粒數(shù)多、千粒重大且結(jié)實(shí)率高[25]。Sheehy等[26]認(rèn)為, 新株型水稻獲得超高產(chǎn)的關(guān)鍵在于其能大幅度增加每穗粒數(shù)。楊惠杰等[27]研究表明, 高產(chǎn)水稻品種產(chǎn)量結(jié)構(gòu)特征是具有足量的穗數(shù)和大穗, 有利于建立足穗大穗的巨庫群體。對于雙季稻, 曾勇軍等[11]認(rèn)為, 早稻高產(chǎn)品種在穗粒結(jié)構(gòu)上為穗粒協(xié)調(diào)型, 千粒重較大; 晚稻應(yīng)是大穗型, 每穗粒數(shù)多。但也有研究表明, 無論早稻還是晚稻, 高產(chǎn)品種都具有大穗優(yōu)勢[12-14]。曹放波等[19]研究提出, 在遲播泥漿育秧條件下, 雙季機(jī)插稻應(yīng)選擇分蘗力強(qiáng)的品種以確保足夠的有效穗數(shù), 同時盡量選擇大穗型、穗粒協(xié)調(diào)型的品種。而對于稀播長秧齡機(jī)插秧, 田青蘭等[28]研究認(rèn)為, 機(jī)插稻全生育期特別是穗分化期歷時較長, 積溫與日照時數(shù)較高, 為穗粒形成奠定了較好的溫光基礎(chǔ); 且不同播栽方式下, 不同品種非結(jié)構(gòu)性碳水化合物積累與分配及枝梗和穎花分化與退化存在較大差異, 機(jī)插配合大穗型品種具有更高的增產(chǎn)潛力[21]。姚立生等[29]、袁江等[30]對秈稻品種演進(jìn)特征的研究表明, 不同年代品種產(chǎn)量隨總穎花量的增加而提高, 而總穎花量的增加主要源于品種穗部性狀的改良(特別是穗型的增大)。綜合而言, 穩(wěn)穗數(shù)、增粒數(shù)、擴(kuò)庫容是高產(chǎn)超高產(chǎn)的共同特征和基本途徑, 其他產(chǎn)量構(gòu)成因素的協(xié)調(diào)規(guī)律則因氣候條件、品種類型及栽培技術(shù)等因素的差異而略有不同。本研究表明, 機(jī)插早、晚稻高產(chǎn)品種均表現(xiàn)為穗粒結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào), 即穗數(shù)適宜、每穗粒數(shù)較多、總庫容量大。這與以上前人的研究結(jié)果基本一致, 同時也可能與機(jī)插雙季稻品種的生育特性有關(guān)。與一季稻和雙季手栽稻相比, 機(jī)插雙季稻品種生育期較短, 特別是其有效分蘗期短, 產(chǎn)生較多的有效穗數(shù)以攻取高產(chǎn)的難度往往較大。此外, 這還可能與機(jī)插稻分蘗成穗特性有關(guān)。機(jī)插稻分蘗缺位較多導(dǎo)致蘗位上移、穗數(shù)減少、穗型變小[31-32], 進(jìn)一步加大了攻穗數(shù)和粒數(shù)的難度。本試驗是在高產(chǎn)管理條件下進(jìn)行的, 施肥水平和群體起點(diǎn)均相對較高, 因此各產(chǎn)量類型品種的有效穗數(shù)并無顯著差異。同時, 由于有效穗數(shù)與每穗粒數(shù)之間存在較強(qiáng)的補(bǔ)償效應(yīng), 僅僅依靠增加有效穗數(shù)或每穗粒數(shù)不一定就能增加庫容量。但Ying等[33]研究表明, 在保證一定穗數(shù)的前提下, 只要選擇大穗品種即可擴(kuò)大庫容。因此, 在品種生育期適宜的前提下, 雙季機(jī)插稻選擇穗型較大的品種更有利于通過穩(wěn)穗數(shù)、增粒數(shù)、擴(kuò)庫容的途徑實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。

3.3 雙季機(jī)插稻高產(chǎn)品種的群體質(zhì)量指標(biāo)

與普通水稻品種相比, 高產(chǎn)品種普遍具有生長旺盛、成穗率高、后期干物質(zhì)生產(chǎn)能力強(qiáng)、源庫協(xié)調(diào)等特點(diǎn)[11-13]。本研究也表明, 雙季機(jī)插稻高產(chǎn)品種分蘗力中等、成穗率較高、全生育期特別是中后期干物質(zhì)生產(chǎn)量大、中后期LAI及單莖葉面積較高、粒葉比協(xié)調(diào)。在保證適宜穗數(shù)的前提下, 通過減少無效分蘗(即生長冗余), 壓低高峰苗數(shù), 提高群體的莖蘗成穗率是提高群體質(zhì)量的一條重要途徑[9]。一般而言, 穗型較大的高產(chǎn)品種分蘗力適中, 但其分蘗成穗率較高, 因此有利于高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)群體的形成。但Ao等[34]的研究表明, 中期無效分蘗的減少和最終成穗率的提高并不能顯著提高產(chǎn)量。這可能與生態(tài)環(huán)境、品種特性以及栽培方式的差異等因素有關(guān)。就干物質(zhì)生產(chǎn)而言, 中后期單莖干物質(zhì)量大是機(jī)插早、晚稻高產(chǎn)品種的一個顯著特征。這與高產(chǎn)品種分蘗穩(wěn)升緩降、高峰苗適宜、最終成穗率高的分蘗成穗特性是一致的, 同時也是壯稈大穗的重要標(biāo)志[9]。而前期干物質(zhì)量各類型品種差異較小, 可能與前期分蘗較小、干物質(zhì)量總體較小有關(guān), 其中早稻表現(xiàn)尤為明顯。因此, 雙季機(jī)插稻特別是機(jī)插早稻, 前期氣溫低、早發(fā)難, 應(yīng)培育適齡壯秧并保證足夠的基本苗以發(fā)揮大穗品種的高產(chǎn)潛力。水稻的籽粒產(chǎn)量來源于抽穗前積累的干物質(zhì)和抽穗后生產(chǎn)的干物質(zhì)[9], 且很多研究認(rèn)為應(yīng)該通過促進(jìn)抽穗前干物質(zhì)生產(chǎn)來實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)[35]。但也有研究顯示, 抽穗期生物量的減少并不一定就會導(dǎo)致產(chǎn)量降低, 因為抽穗之后生產(chǎn)更多的干物質(zhì)可對其補(bǔ)償[34]。李木英等[16]則研究提出, 雙季機(jī)插稻產(chǎn)量與各生育階段的干物質(zhì)日生產(chǎn)量顯著或極顯著正相關(guān), 且相關(guān)性隨生育進(jìn)程而增強(qiáng)。本研究結(jié)果顯示, 早、晚稻產(chǎn)量與抽穗期、成熟期干物質(zhì)量均呈顯著正相關(guān), 與花后干物質(zhì)積累量極顯著正相關(guān)。由此可見, 雙季機(jī)插稻生育期短而群體補(bǔ)償調(diào)控空間有限, 抽穗前后的干物質(zhì)積累對其高產(chǎn)的形成均具有重要作用。庫大源足、源庫協(xié)調(diào)是水稻實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的內(nèi)在要求, 也是品種演變的一個重要特征[9]。前人的研究表明, 水稻庫(即穗粒數(shù))的變異主要是由源(即葉面積)的差異造成的[36], 且每穗粒數(shù)與單莖葉面積呈顯著正相關(guān)[26]。本試驗也發(fā)現(xiàn), 高產(chǎn)類型的品種均表現(xiàn)為每穗粒數(shù)多、總穎花量大, 能在保證較高LAI (包括單莖葉面積)的基礎(chǔ)上維持較高的粒葉比, 從而實(shí)現(xiàn)源庫協(xié)調(diào)并最終取得高產(chǎn)。

3.4 雙季機(jī)插稻高產(chǎn)品種的優(yōu)化搭配

水稻產(chǎn)量的高低與生育期長短密切相關(guān), 穗型較大、產(chǎn)量潛力大的高產(chǎn)品種一般生育期較長[11,16,37-38]。然而, 也有研究表明[29-30], 隨水稻品種的演進(jìn), 產(chǎn)量與每穗粒數(shù)均顯著提高, 而生育期呈縮短的趨勢, 說明選用穗型較大的中早熟品種同樣可以獲得高產(chǎn)。相比一季稻及雙季手栽稻, 雙季機(jī)插稻茬口較緊, 品種生育期較短是其重要特征。但品種的生育期縮短無疑會使其產(chǎn)量潛力降低, 必須通過增加品種的日產(chǎn)量來減輕生育期縮短對產(chǎn)量造成的負(fù)面影響[39]。本研究發(fā)現(xiàn), 機(jī)插早、晚稻不同產(chǎn)量水平品種的生育期并無顯著差異。因此, 機(jī)插早、晚稻應(yīng)選擇生育期適宜、日產(chǎn)量也較高的高產(chǎn)品種優(yōu)化搭配。水稻品種的選擇及布局還必須以最適合于當(dāng)?shù)氐臏毓鈿夂驐l件為優(yōu)先原則, 充分利用水稻生長季節(jié)的有效溫光資源, 進(jìn)而挖掘優(yōu)良品種的高產(chǎn)潛力[40]。呂偉生等[41]研究表明, 江西中北部地區(qū)雙季秈稻安全生產(chǎn)期在3月20日至10月25日, 其中晚稻安全齊穗期在9月15日至20日, 雙季品種適宜生育期約225~230 d。本試驗材料均為雙季秈稻, 其中機(jī)插早稻高產(chǎn)品種生育期為110~113 d, 產(chǎn)量達(dá)8250 kg hm–2以上; 晚稻高產(chǎn)品種生育期115~120 d, 產(chǎn)量達(dá)9000 kg hm–2以上, 且均能安全齊穗與成熟, 因此兩季合理搭配即可實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效生產(chǎn)。與秈稻相比, 粳稻大穗優(yōu)勢強(qiáng)、后期耐寒且灌漿期長[38], 在晚稻安全齊穗期變化不大而安全成熟期顯著延后的趨勢下[41], 為了更充分地利用10下旬至11月上旬的光溫資源也可因地制宜地采用“早秈晚粳”搭配模式, 從而促進(jìn)雙季機(jī)插稻周年產(chǎn)量的提高。但晚粳稻特別是機(jī)插晚粳稻的葉齡模式參數(shù)及高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種的共性特征還值得進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

對于機(jī)插早稻, N為10.7~12.2, 葉數(shù)變幅10~13, n均為4個, 夠苗葉齡為N-n+1; 機(jī)插晚稻N為14.4~15.2, 葉數(shù)變幅14~16, n均為5個, 夠苗葉齡為N-n。高產(chǎn)類型機(jī)插雙季稻具有分蘗力中等、成穗率較高、全生育期特別是中后期干物質(zhì)生產(chǎn)量及單莖干物質(zhì)量大、中后期LAI及單莖葉面積較高、穗型較大、總穎花量大、粒葉比協(xié)調(diào)和日產(chǎn)量高等基本特征。高產(chǎn)類型機(jī)插早稻生育期110~113 d, 日產(chǎn)量75~79 kg hm–2d–1, 單莖分蘗力2.6~3.4穗, 每穗粒數(shù)115~135粒, 千粒重26~28 g; 高產(chǎn)類型機(jī)插晚稻115~120 d, 日產(chǎn)量78~82 kg hm–2d–1, 單莖分蘗力4.2~4.8穗, 每穗粒數(shù)130~150粒, 千粒重24~27 g。

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Leaf-age-model Parameters and Characteristics of High-yield Cultivars of Machine-transplanted Double Cropping Rice

LYU Wei-Sheng1,2, ZENG Yong-Jun1,*, SHI Qing-Hua1, PAN Xiao-Hua1, HUANG Shan1, SHANG Qing-Yin1, TAN Xue-Ming1, LI Mu-Ying1, HU Shui-Xiu1, and ZENG Yan-Hua1

1Collaborative Innovation Center for the Modernization Production of Double Cropping Rice, Jiangxi Agricultural University / Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology and Genetic Breeding, Ministry of Education / Jiangxi Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology and Genetic Breeding, Nanchang 330045, Jiangxi, China;2Jiangxi Institute of Red Soil / National Engineering and Technology Research Center for Red Soil Improvement / Scientific Observational and Experimental Station of Arable Land Conservation in Jiangxi, Ministry of Agriculture, Nanchang 331717, Jiangxi, China

The aim of this study was to provide references for the breeding and precise quantitative cultivation of high-yielding cultivars of machine-transplanted double cropping rice. Therefore a two-year field experiment was conducted with19 early rice cultivars and 20 late rice cultivars to determine the leaf-age-model parameters and characteristics of high-yielding cultivars of machine-transplanted double cropping rice by using clustering and variance analysis methods in double-cropping rice areas (Shanggao of Jiangxi) in the middle reaches of the Yangtze River. The average total number of leaves (N) in the main stem of the early rice was 10.7 to 12.2, the number of leaves varied from 10 to 13, the average number of internodes (n) was four and the stage of tiller equal panicle was N-n+1. For machine-transplanted late rice, N was ranged from 14.4 to 15.2, the number of leaves varied from 14 to 16, n was five, and the stage of tiller equal panicle was N-n. Machine-transplanted double cropping rice with high-yield ability had the basic characteristics of medium tillering ability, greater grain-leaf ratio, higher panicle-bearing tiller rate, ear size, total spikelets, daily production, biomass accumulation per stem and leaf area index (LAI) as well as higher leaf area per stem in mid and latter stages. While there were some differences in population quality between early rice and late rice. For high-yielding cultivars of machine-transplanted early rice, the growth duration, daily yield, tillering ability, grains per spike and 1000-grain weight were 110–113 d, 75–79 kg ha–1d–1, 2.6–3.4 spikes per plant, 115–135 and 26–28 g, respectively. The corresponding value of machine-transplanted late rice were 115–120 d, 78–82 kg ha–1d–1, 4.2–4.8 spikes per plant, 130–150 and 24–27 g, respectively.

double rice; machine transplanting; leaf-age-model parameters; variety characteristics; grain yield

2017-12-11;

2018-08-20;

2018-09-20.

10.3724/SP.J.1006.2018.01844

通信作者(Corresponding author):曾勇軍, E-mail: zengyj2002@163.com

E-mail:Lvweisheng2008@163.com

本研究由國家科技支撐計劃項目(2011BAD16B04, 2012BAD04B11, 2013BAD07B1202), 國家公益性行業(yè)科研專項(201303102), 國家自然科學(xué)基金項目(31360310), 江西省水稻產(chǎn)業(yè)體系專項(JXARS-02-03), 江西省重點(diǎn)研發(fā)專項(20161ACF60013)和江西省青年科學(xué)家培養(yǎng)計劃項目(20153BCB23015)資助。

This study was supported by the National Key Technology Support Program of China (2011BAD16B04, 2012BAD04B11, 2013BAD07B1202), the Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest (201303102), the National Natural Science Foundation of China (31360310), and the Fund of Jiangxi Province (JXARS-02-03, 20161ACF60013, 20153BCB23015).

URL:http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20180918.1550.010.html