不同播量下雜交秈稻品種的機播育秧秧苗素質(zhì)差異及與種子性狀的關系

端木笑盈，王 冉，邱 天，王旭東，黎嘉玉，何連華，任萬軍

（四川農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院/作物生理生態(tài)與栽培四川省重點實驗室，成都 611130）

水稻是我國最為主要的糧食作物，國內(nèi)有約2/3的人口以稻米為主食[1]。進入21世紀以來，隨我國農(nóng)業(yè)種植結構的調(diào)整和農(nóng)村勞動力向城鎮(zhèn)轉移，從事稻作生產(chǎn)的勞動力短缺現(xiàn)象日趨明顯[2]。在這種情況下，實現(xiàn)水稻全程機械化生產(chǎn)顯得尤為重要，是未來稻作發(fā)展的方向[3-4]。 機械化播栽是實現(xiàn)水稻全程機械化生產(chǎn)的難點和熱點問題[5]。 近年來，我國水稻機械化播栽迅速發(fā)展[6-7]，已成為水稻種植的主要方式。機播質(zhì)量的提高需要農(nóng)機與農(nóng)藝技術的互相融合[8]。在農(nóng)機方面，國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機械發(fā)展迅速，一系列育秧、插秧機械已經(jīng)投入使用[9-10]。 農(nóng)藝方面也在開展一系列匹配農(nóng)機的技術研究[11-12]。目前生產(chǎn)上水稻品種繁多，但是關于品種機播適應性的研究卻鮮有報道。為此，我們收集了一些優(yōu)質(zhì)雜交秈稻品種開展此項研究，以探究雜交秈稻種子性狀與機械化播種質(zhì)量之間的關系，為育種家根據(jù)粒形選育適宜機播的品種提供參考，并對供試品種在試驗所設播種密度下適宜機播的情況給出評價，從中篩選出適合機械化育秧的品種以指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

1 材料和方法

1.1 供試品種

以近年來長江中上游選育的27 個優(yōu)質(zhì)雜交秈稻品種為供試材料。 參試水稻品種名稱如表1。

表1 供試水稻品種Table 1 Rice varieties used in the experiment

1.2 試驗設計

試驗于2017年4—7月在四川省成都市大邑縣安仁鎮(zhèn)進行，田間育秧部分采用品種、播種量兩因素裂區(qū)試驗設計（品種為主區(qū)、播種量為副區(qū)），對參試品種采取機械流水線的播種方式進行播種。 試驗統(tǒng)一育秧，采用標準的機插秧秧盤，秧盤規(guī)格為長58.0 cm、寬28.0 cm、高2.5 cm。 用旱育秧方式育秧，1.5 m 開廂，秧溝寬0.3～0.4 m。 播種日期為2017年4月23日，播種量設定為每個品種播60、70、80、90 g/盤，重復3 次。 測量參試品種在各個播種量下的秧苗均勻度和秧苗素質(zhì)，調(diào)查均勻度日期為2017年5月1日，測定秧苗素質(zhì)日期為2017年5月31日，秧齡為38 d。 按一般旱育秧標準進行秧田管理。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 種子特性指標

①粒型：隨機選取10 粒種子從頭到尾排成一排，用直尺測量10 粒種子的長度，用同樣的方法測定種子的寬度，同時用游標卡尺測定所選種子的厚度，3 次重復；

②種子千粒重：常規(guī)測定；

③種子空粒率：隨機取100 粒種子，數(shù)出其中空粒種子的數(shù)目，3 次重復，計算空粒率；

④種子裂穎率：試驗前對各品種進行裂穎率測定。 采用朱偉等[13]方法，通過5 倍手提放大鏡觀察，凡稻谷內(nèi)穎邊緣外露、不為外穎所蓋者稱為裂穎粒。每品種隨意觀察100 粒，然后計算各品種的裂穎率，3 次重復；

⑤種子發(fā)芽率：采用標準法測定種子發(fā)芽率。各品種種子浸種48 h 后，取出瀝凈水分，放置于培養(yǎng)箱中讓其發(fā)芽。培養(yǎng)條件模擬田間種子發(fā)芽情況，設置培養(yǎng)箱培養(yǎng)條件：白天：溫度25 ℃，有光；夜晚：溫度15 ℃，無光。自培養(yǎng)之日起每天按時澆水3 次，培養(yǎng)第2 天開始觀察出芽情況，每隔12 h 觀察記載1次，7 d 后統(tǒng)計發(fā)芽情況，計算發(fā)芽率。

發(fā)芽率=已發(fā)芽的種子數(shù)/種子總數(shù)×100%。

1.3.2 秧苗素質(zhì)

①秧苗生長情況調(diào)查：秧苗密度及秧苗均勻度考察：播種7 d 后，隨機選3 個盤秧，采用五點取樣法用大小相等的圓框在每個秧盤中框直徑為7.6 cm 的5 個圓?？疾靾A內(nèi)的秧苗株數(shù)，計算秧苗密度（株/cm2），并按照均勻度公式計算其秧苗均勻度UP。

與之相反，自由貿(mào)易園區(qū)并不是兩個或多個國家的貿(mào)易投資協(xié)定，而是一國在自己的國境之內(nèi)劃定一個與其他區(qū)域相隔離的特殊區(qū)域，在區(qū)內(nèi)實施比區(qū)外更為優(yōu)惠的關稅水平、外匯管制和外資準入等，其本質(zhì)是一國或獨立關區(qū)在特定區(qū)域內(nèi)主動、單方面的開放承諾與實踐，例如中國(上海)自由貿(mào)易試驗區(qū)等。顯然，廣西申請建設的中國(廣西)自由貿(mào)易試驗區(qū)屬于自由貿(mào)易園區(qū)的范疇。

均勻度計算公式：

②秧苗形態(tài)指標：于秧齡38 d 各處理中切?。?0×10）cm2的秧塊3 個，分別從中選取有代表性秧苗20 株，測定株高（發(fā)根節(jié)至最長葉片的頂端）、葉齡、綠葉數(shù)、葉面積（采用長寬系數(shù)法）、莖基部粗度（離秧苗發(fā)根節(jié)1 cm 的苗寬）。

1.4 數(shù)據(jù)計算和統(tǒng)計分析

相關數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010 進行數(shù)據(jù)處理和繪圖，運用SPSS 17.0 軟件進行相關統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同雜交秈稻品種的種子特性

2.1.1 千粒重

由表2可知，27 個優(yōu)質(zhì)雜交秈稻品種的千粒重變異范圍為18.47～31.94 g，變異幅度較大，各品種間千粒重差異明顯。千粒重大于30 g 的品種僅有一個為德優(yōu)4923，千粒重小于20 g 的品種也僅有一個為Y 兩優(yōu)1 號，其余品種的千粒重集中分布在20～30 g，其中，20.00～21.75 g 之間有6 個品種，22.66～24.42 g 之間有7 個品種，25.49～27.03 g 有8 個品種。 整體分布類似于正態(tài)分布。

2.1.2 空粒率和裂穎率

由表2可看出，27 個優(yōu)質(zhì)雜交秈稻品種的空粒率變異幅度為0～3.33%，其中綠優(yōu)4923、宜香3728等多個優(yōu)質(zhì)雜交秈稻的空粒率很低，甚至在調(diào)查樣本中空粒率為零。總體看來，大多數(shù)三系雜交秈稻的空粒率都比較低（≤0.67%），僅C 兩優(yōu)華占和Y 兩優(yōu)585 這兩個品種的空粒率較大，空癟籽粒較多。空粒率整體上呈偏正太分布。裂穎率的波動幅度較大，為0～6.33%。 其中多數(shù)品種的裂穎率都小于3.00%，僅綠優(yōu)4923 和宜香優(yōu)2168 的裂穎率較大，分別為4.67%和6.33%，裂穎率整體上也呈偏正態(tài)分布。

2.1.3 長寬比和粒厚

27 個優(yōu)質(zhì)雜交秈稻品種的長寬比變異幅度為2.76～4.13，變異幅度較大，各品種間長寬比差異明顯。 長寬比小于3.00 的品種僅有一個為德優(yōu)4923，長寬比大于3.90 的品種也僅有川優(yōu)8377、中9 優(yōu)2號和豐優(yōu)香占3 個品種。 其余品種的長寬比集中分布在3.10～3.80 之間，其中在3.34～3.61 之間的品種最多，有10 個品種。 3.16～3.30 之間有7 個品種，3.68～3.80 之間有6 個品種。整體分布類似于正態(tài)分布。27 個優(yōu)質(zhì)雜交秈稻品種的粒厚變異幅度為1.76～2.61 mm，小于1.80 的品種僅有Y 兩優(yōu)585 和Y 兩優(yōu)1 號兩個品種，大于2.10 mm 的品種也僅有德優(yōu)4923 和隆兩優(yōu)1146 兩個品種，其余品種的粒厚集中分布在1.85～2.03 mm 之間，整體上也呈正態(tài)分布。

2.1.4 發(fā)芽率

由表2可看出，27 個優(yōu)質(zhì)雜交秈稻品種的發(fā)芽率變異幅度為72%～95%，變異幅度較大，各品種間發(fā)芽率差異明顯。 發(fā)芽率小于80%的品種有中9 優(yōu)2 號、蓉18 優(yōu)2348、渝優(yōu)7109、天優(yōu)華占和宜香優(yōu)1108 等5 個品種，發(fā)芽率大于92%的品種有晶兩優(yōu)534、晶兩優(yōu)華占等5 個品種，其余品種的發(fā)芽率集中分布在84%～91%之間，其中，84%～87%之間有9個品種，89%～91%之間有7 個品種，整體上呈現(xiàn)正態(tài)分布。

2.1.5 種子特性總體表現(xiàn)

由表2可見，水稻千粒重、空粒率、裂穎率等種子特性以及粒長、粒寬、粒厚等種子形態(tài)特征在不同品種間的差異均達極顯著水平。 說明水稻種子的特征受自身遺傳特性的影響明顯，不同品種間有顯著差異。

2.2 品種與播種量對機播育秧秧苗素質(zhì)的影響

2.2.1 品種對機播育秧秧苗素質(zhì)的影響

①品種的千粒重特性對機播育秧秧苗素質(zhì)的影響：參試品種的千粒重變異范圍較大，根據(jù)試驗目的采用聚類分析法，依據(jù)千粒重將27 個雜交秈稻品種分為6 種類型。 具體分類標準如表3。

表2 不同基因型水稻的種子性狀Table 2 Seed traits of different genotypes rice

由表4可知，6 種類型的水稻機播育秧秧苗素質(zhì)差異顯著，株高、 葉齡和出苗均勻度達極顯著水平。 千粒重不同的品種對機播秧苗素質(zhì)和出苗均勻度的作用不同。 隨著千粒重的增加株高呈現(xiàn)先降低后增高的趨勢； 葉齡整體上也呈先增高后降低的趨勢；出苗均勻度整體上呈降低的趨勢。 綜合來看，千粒重較低的品種機播秧苗素質(zhì)和出苗均勻度較好。

②品種的長寬比特性對機播育秧秧苗素質(zhì)的影響：參試品種的長寬比變異范圍較大，根據(jù)試驗目的采用聚類分析法，依據(jù)長寬比將27 個雜交秈稻品種分為5 種類型。 具體分類標準如表5。

由表6可知，5 種類型的水稻機播育秧秧苗素質(zhì)差異顯著，株高、葉齡、發(fā)根數(shù)和出苗均勻度達極顯著水平。 長寬比不同的品種對機播秧苗素質(zhì)和出苗均勻度的作用不同。 隨著長寬比的增加株高呈現(xiàn)先降低后增高的趨勢； 葉齡也呈先降低后增高的趨勢；發(fā)根數(shù)整體上呈逐漸增加的趨勢；出苗均勻度整體上呈降低的趨勢。綜合來看，長寬比較小的品種機播秧苗素質(zhì)和出苗均勻度好，即相對扁圓的水稻種子更適宜機播，但過度扁圓的水稻種子機播秧苗素質(zhì)較差，不適宜機播。

表3 千粒重聚類分析表Table 3 Thousand grain weight cluster analysis

表4 品種的千粒重特性對機播育秧秧苗素質(zhì)的影響Table 4 Effect of 1 000-grain weight on seedling quality of mechanical seeding

表5 長寬比聚類分析表Table 5 Aspect ratio cluster analysis

表6 品種的長寬比特性對機播育秧秧苗素質(zhì)的影響Table 6 Effect of the aspect ratio of variety on seedling quality of seedling raising seedlings

2.2.2 播種量對機播育秧秧苗素質(zhì)的影響

由表7可知，不同播種量水平下，機播育秧的秧苗素質(zhì)差異顯著。其中株高、葉齡、綠葉數(shù)差異達極顯著水平； 莖基粗和出苗均勻度差異達顯著水平。 隨著播種量的增加，株高呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢；葉齡也呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢；綠葉數(shù)整體上呈增加的趨勢； 莖基粗整體上呈降低的趨勢；出苗均勻度也呈先降低后增加的趨勢。說明播種量對機播育秧的秧苗素質(zhì)有顯著的影響，不同播種量下的秧苗素質(zhì)不同。 整體來看隨著播量的增加，秧苗素質(zhì)變劣。 秧齡38 d 左右時播種量以60 g/盤左右為宜。

表7 播種量對機播育秧秧苗素質(zhì)的影響Table 7 Effect of seeding quantity on seedling quality of mechanical seeding

2.3 秧苗生長質(zhì)量與種子特性的關系

對27 個優(yōu)質(zhì)雜交秈稻品種的秧苗生長質(zhì)量與種子特性進行相關分析表明（見表8），千粒重與株高和葉面積呈顯著正相關關系，說明品種千粒重大小主要影響機播秧苗地上部的生長； 秧苗均勻度與千粒重、粒長、長寬比呈負相關關系，而與粒寬、粒厚、發(fā)芽率呈正相關關系，表明千粒重較輕，相對扁圓、發(fā)芽率高的的水稻品種更適宜機播。

2.4 適合機械化播種的品種初步篩選

前人研究發(fā)現(xiàn)，機插秧由于盤根成毯的需要，播種密度很大，秧苗生長空間小、個體間競爭強度大，而且機插植傷嚴重，栽后至恢復正常生長需要經(jīng)歷較長的“滯長期”[14]。 綜上所述，莖基寬扁、出苗均勻度大的秧苗機插后返青成活快，更加適宜機插。根據(jù)莖基粗和出苗均勻度，可將27 個品種分為4 個類型（見圖1）：①苗細均勻型：此類品種在各播量水平下莖基粗窄于其他品種的平均值，出苗均勻度大于其他品種的平均值，位于圖中的Ⅰ區(qū)。 ②苗粗均勻型：此類品種在各播量水平下莖基粗寬于其他品種的平均值，出苗均勻度大于其他品種的平均值，位于圖中的Ⅱ區(qū)。③苗細不均勻型：此類品種在各播量水平下莖基粗窄于其他品種的平均值，出苗均勻度小于其他品種的平均值，位于圖中的Ⅲ區(qū)。 ④苗粗不均勻型：此類品種在各播量水平下莖基粗寬于其他品種的平均值，出苗均勻度小于其他品種的平均值，位于圖中的Ⅳ區(qū)。 總體上來看，以莖基寬扁、出苗均勻度大的秧苗為適宜機播的品種，其秧苗健壯，在機插后返青成活快，更易獲得高產(chǎn)。在本次試驗中位于Ⅱ區(qū)的品種為適宜機播的品種，包括：綠優(yōu)4923、F 優(yōu)498、隆兩優(yōu)1146、晶兩優(yōu)1377、豐優(yōu)香占、蓉18 優(yōu)2348、花香優(yōu)1618、晶兩優(yōu)華占、宜香優(yōu)2168、宜香優(yōu)1108 這10 個品種。

表8 秧苗生長質(zhì)量與種子特性的相關分析Table 8 Correlation analysis between seedling growth quality and seed characteristics

圖1 適合機械化播種的品種初步篩選Figure 1 Preliminary selection of varieties suitable for mechanized sowing

3 討論與結論

3.1 討論

3.1.1 不同雜交秈稻品種機播育秧的秧苗素質(zhì)及對播種量的響應

機播育秧的秧苗素質(zhì)直接影響到栽插質(zhì)量進而影響產(chǎn)量[15-17]。 因此為了達到高產(chǎn)的目的，必須以培育高素質(zhì)的秧苗為基礎。本試驗表明，由于不同品種的遺傳基礎不同，種子形態(tài)指標差異明顯，進而影響對于機播的適應性。在38 d 秧齡下，千粒重較低、長寬比較小的水稻品種機播后秧苗素質(zhì)較好，均勻度較高，適宜機播。 這可能是因為籽粒輕、相對扁圓的種子機播時阻力小，谷粒分散均勻。 另外，粒輕的種子營養(yǎng)物質(zhì)儲存相較于粒重的種子少，早期秧苗生長較慢，株高矮，葉齡小，秧齡彈性大。目前國內(nèi)外尚無這方面的系統(tǒng)研究。

秧苗成毯性是機播育秧的基本要求，而秧苗成毯各項指標均與秧盤播種量密切相關。 前人對此進行了多項研究，滕飛等[18]研究認為在播種量較低時（＜50 g/盤），秧苗素質(zhì)及秧苗生長整齊度均較優(yōu)，但秧盤內(nèi)秧苗地上部稀疏、地下部松散，成毯性差。 而較高播種量條件下（＞110 g/盤），秧苗素質(zhì)顯著降低，秧苗整齊度也受到影響，但成毯性好。楊春等[19]認為播種量較低時，秧苗個體性狀優(yōu)勢明顯，但盤根性差，不利于起秧機插，而播量過高時，秧苗素質(zhì)弱，不利于機插后的返青活棵。本研究以培育壯秧為核心，分析播量對秧苗素質(zhì)的影響，探討機插秧苗適宜播種量，結果表明機播的秧苗素質(zhì)隨播量的增加而趨劣，主要體現(xiàn)在苗高變矮，苗莖寬變細，這與前人的研究結果一致。在前人的研究中，不同學者針對不同材料得出的最適播種量不盡相同，最佳播量從65 g/盤到180 g/盤之間變異[20-23]，差異顯著。 本研究表明，秧齡在38 d 左右時雜交秈稻播種量以60 g/盤左右為宜。

3.1.2 提高雜交秈稻品種機播育秧質(zhì)量的技術途徑探討

①篩選適宜機播的品種：品種的遺傳特性是影響機播育秧秧苗素質(zhì)的關鍵因素。 篩選出適宜機播的品種是實現(xiàn)水稻機播的關鍵一步。 這一目標的實現(xiàn)一方面可以對現(xiàn)有品種進行機播適應性篩選。 如楊仁翠等[24]以水稻品種岡優(yōu)725、新優(yōu)3 號、金優(yōu)431、金優(yōu)207 和Ⅱ優(yōu)838 為試材進行適宜機插秧栽培的水稻品種篩選研究，篩選出了適宜貴州省都勻市種植的機插秧水稻品種Ⅱ優(yōu)838、 金優(yōu)431 和岡優(yōu)725。 本研究根據(jù)機播秧苗的莖基粗和出苗均勻度初步篩選出適宜機播的綠優(yōu)4923、F 優(yōu)498、隆兩優(yōu)1146 等10 個品種； 另一方面可以針對機播的種子形態(tài)特點進行新品種的培育或改良。 如四川得月科技種業(yè)有限公司選育的雜交水稻品種內(nèi)5 優(yōu)979（2014年通過四川省農(nóng)作物品種審定委員會審定，審定編號為川審稻2014008），具有抗病抗倒、優(yōu)質(zhì)含香味、 生育期短且豐產(chǎn)的特點，完全適合機插機收，滿足農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)及品種結構調(diào)整的需要[25]。本試驗結果表明，選育千粒重較低、粒形相對扁圓的水稻品種有利于機播育秧質(zhì)量的提高。

②合適的播種密度：機播育秧質(zhì)量除受遺傳因素控制外，還受播種量的影響。 前人研究表明，播種量較低或較高都會降低育秧質(zhì)量[18-19]。 本研究發(fā)現(xiàn)，機播秧苗質(zhì)量隨著播種量的增加而變劣。鑒于此，國內(nèi)外學者都在積極尋找合適的播種密度，但目前尚無統(tǒng)一結果[18]，今后需要在確定適宜機播品種的基礎上進一步探討合適的播種量。在本試驗條件下，播種量以60 g/盤左右為宜。

③適期播種、及時移栽：機插秧對播種期安排較為嚴格，要求適期播種，根據(jù)大田茬口、大田耕整、沉實時間以及按照秧齡15～20 d 推算播種期[26]。 適期播種能讓水稻的各個生育時期都處于最佳的環(huán)境條件下，或早或晚都會對產(chǎn)量造成極大的影響。鐘曉媛等[27]研究表明，隨著播栽期推遲，水稻產(chǎn)量呈降低趨勢。機插秧對于秧齡的要求較為嚴格，移栽秧齡小是其主要特點。 在小苗移栽時各生育階段的群體莖蘗數(shù)、分蘗成穗率、葉面積指數(shù)、抽穗后劍葉光合、群體透光、抽穗期的有效葉面積、高效葉面積、有效葉面積率以及高效葉面積率優(yōu)于長秧齡機插稻[28]。 賈現(xiàn)文等[29]研究表明，產(chǎn)量會隨著機插秧齡的延長而降低；吳一梅等[30]研究發(fā)現(xiàn)秧齡短的要比秧齡長的產(chǎn)量高。由于機插稻具有較嚴格的秧齡彈性，生產(chǎn)上一定要注意及時移栽。

④合理的育秧方式和育秧環(huán)境：機播育秧的方式多種多樣，近年來發(fā)展起來的機播育秧方式主要有營養(yǎng)土旱育秧、營養(yǎng)土濕潤育秧和淤泥水育秧。

前人研究表明，營養(yǎng)土旱育秧有利于秧苗綜合素質(zhì)的提高，栽后活棵快、早發(fā)性好、早夠苗、成穗多，且有利于大穗形成，是生產(chǎn)上優(yōu)先推薦的育秧方式；營養(yǎng)土濕潤育秧因苗期采用濕潤管理，苗床期生長不受水分脅迫的限制，在成苗和秧苗早期生長上有一定優(yōu)勢，在保證適齡栽插前提下也可以作為推薦的育秧方式；淤泥水育秧的成苗率較低、秧苗高而瘦弱、盤根差，生產(chǎn)上不建議采用[31]。 良好的育秧基質(zhì)及秧田管理措施是提高雜交秈稻品種機播育秧質(zhì)量的重要保障。林育炯等[32]以營養(yǎng)土為對照，以2 種代表性的基質(zhì)類型（混合基質(zhì)和輕型無土基質(zhì)）進行研究，結果表明輕型無土基質(zhì)與混合基質(zhì)理化屬性優(yōu)于對照處理，培育秧苗與機插技術兼容性強，利于工廠化育秧。邵文奇等[33]使用草木灰作為育苗基質(zhì)，育出適宜機插的壯苗。 合理的肥水運籌是培育機插健壯秧苗的重要措施[34]，育秧時應同時注意及時揭膜、蓋膜，防止高溫燒苗、低溫凍害，防治秧田病蟲害，及時拔出雜草等。

3.2 結論

27 個雜交秈稻品種的種子形態(tài)特征受自身遺傳特性的影響明顯，不同品種在千粒重、長寬比、裂穎率、發(fā)芽率等各方面差異顯著。采用機械流水線播種方式播種后，所育水稻秧苗受品種和播種量的影響顯著，秧田生長狀況差異明顯。 千粒重較低、長寬比相對較小的品種機播育秧秧苗素質(zhì)和出苗均勻度較好，低播量水平下秧苗素質(zhì)和出苗均勻度較好。千粒重與株高和葉面積呈顯著正相關關系，秧苗均勻度與千粒重、粒長、長寬比呈負相關關系，而與粒寬、粒厚、發(fā)芽率呈正相關關系。不同品種對于機播育秧的適應性不同，根據(jù)莖基粗和出苗均勻度可初步篩選出綠優(yōu)4923、F 優(yōu)498、 隆兩優(yōu)1146 等適宜機播的10 個品種。 綜上，不同播量下雜交秈稻品種的機播育秧秧苗素質(zhì)差異明顯，低播量下（60 g/盤）秧苗素質(zhì)較好，選用千粒重較低，長寬比相對較小的種子有利于機播。 目前，四川地區(qū)可選用綠優(yōu)4923、F 優(yōu)498、隆兩優(yōu)1146 等品種用于機播。