黑龍江省水稻主栽品種（系）節(jié)水抗旱栽培下的抗倒性研究

陳書強(qiáng) 薛菁芳 杜曉東 周通 楊麗敏 趙海新 蔡永盛

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部寒地粳稻冷害科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，黑龍江 佳木斯154026；第一作者：chenshuqiang@163.com）

水稻是我國(guó)主要糧食作物之一，其種植面積占全國(guó)糧食種植面積的1/3 左右，而其耗水量占了全國(guó)農(nóng)業(yè)用水量的65%以上[1]。傳統(tǒng)淹灌不僅限制了水稻高產(chǎn)潛力的發(fā)揮，而且還會(huì)加劇農(nóng)業(yè)用水的緊張程度[2]。因此，選擇適宜的節(jié)水灌溉模式對(duì)于保證我國(guó)糧食安全及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展意義重大。植株倒伏在水稻生產(chǎn)中普遍發(fā)生，是水稻內(nèi)在因素和外界環(huán)境綜合作用的結(jié)果，內(nèi)因指水稻品種自身的抗倒伏性，其與植株高度、莖稈組織機(jī)械強(qiáng)度、莖稈韌性以及地上部各節(jié)間的長(zhǎng)度密切相關(guān)；外因主要指栽培條件，如氮肥施用過多、種植過密、長(zhǎng)期深水灌溉等。倒伏一般發(fā)生在抽穗后谷粒灌漿期。據(jù)李文熙等[3]測(cè)算，水稻乳熟期發(fā)生倒伏會(huì)減產(chǎn)34%，蠟熟期與黃熟期發(fā)生倒伏則分別會(huì)減產(chǎn)21%和20%，嚴(yán)重甚至絕收[4-6]。倒伏還使稻米的蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量升高，品質(zhì)和食味變差。選用抗倒性強(qiáng)的水稻品種是防止水稻倒伏的基礎(chǔ)[7]。本文通過對(duì)黑龍江省各積溫帶主栽水稻品種（系）的抗倒伏性的研究，以期為水稻節(jié)水抗旱栽培及抗倒品種選育提供一些理論依據(jù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)有著極為重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)基本情況

試驗(yàn)于2017 年在黑龍江省各積溫帶試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行，第一積溫區(qū)在哈爾濱，第二積溫區(qū)在慶安，第三、四、五積溫區(qū)地點(diǎn)在佳木斯水稻所。哈爾濱和慶安點(diǎn)每個(gè)品種種植25 m2，佳木斯點(diǎn)每個(gè)品種種植40 m2。除不同灌水處理外，其它管理措施同大田生產(chǎn)。

1.2 供試材料

第一積溫區(qū)品種9 個(gè)：龍稻13、龍稻16、龍稻20、龍稻23、龍稻24、龍稻25、松粳3 號(hào)、五優(yōu)稻4 號(hào)、龍洋16。第二積溫區(qū)品種（系）15 個(gè)：綏粳4 號(hào)、綏粳17、綏粳18、北稻7 號(hào)、龍粳21、龍粳55、稼禾813、寒粳香、綏育5586、綏育9146、綏11151、綏錦089290、龍交07134、龍粳3767、龍粳2204。第三積溫區(qū)品種（系）25個(gè)：龍粳20、龍粳25、龍粳26、龍粳29、龍粳31、龍粳39、龍粳43、龍粳46、龍粳50、龍粳51、龍粳52、龍粳56、龍粳57、龍粳58、龍粳59、龍粳60、綏粳15、龍生04021、龍生03010、龍交08119、龍豐12500、龍粳3047、龍粳1491、龍粳3100、龍粳1424。第四積溫區(qū)品種（系）15 個(gè)：龍粳24、龍粳47、龍粳48、龍粳61、龍育06087、龍交13S6、龍豐12393、龍粳4298、龍粳3033、龍粳4556、龍粳3007、龍粳2401、龍粳1437、龍粳1525、龍粳2403。第五積溫區(qū)品系2 個(gè)：龍粳1504、龍粳4344。

表1 節(jié)水抗旱處理對(duì)倒伏指數(shù)及莖稈物理性狀的影響（第一積溫帶）

1.3 試驗(yàn)方法

設(shè)驗(yàn)設(shè)2 個(gè)處理：常規(guī)灌溉和節(jié)水抗旱處理（插秧后無水層管理），以常規(guī)灌溉作為對(duì)照（CK），節(jié)水抗旱處理參照黑龍江省灌溉標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)土壤水分達(dá)到灌水下限即灌水。整個(gè)生育期內(nèi)一共灌水18 次，常規(guī)灌溉全生育期總灌水量為540.27 m3，節(jié)水抗旱處理全生育期總灌水量為280.14 m3。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 抗倒伏性狀及其相關(guān)性狀

抽穗后20 d 左右，每個(gè)品種取樣5 株，測(cè)定每個(gè)莖稈株高、倒2 節(jié)間基部至穗頂?shù)母叨燃磅r質(zhì)量、穗長(zhǎng)及穗質(zhì)量、倒2 節(jié)間粗度（帶葉鞘）、長(zhǎng)度、莖壁厚度及帶葉鞘時(shí)莖稈的抗折力。鑒于水稻倒伏的主要形式是莖稈的基部倒伏[8]，故選取基部第2 節(jié)間（倒2 節(jié)間）作為測(cè)試樣本?？拐哿Φ臏y(cè)定方法是將莖稈（含葉鞘）水平放在測(cè)定儀支架上使其中點(diǎn)與測(cè)定儀中點(diǎn)對(duì)齊，支點(diǎn)間距為5 cm，向節(jié)間中點(diǎn)慢慢施力導(dǎo)致其折斷，折斷瞬間的力為該節(jié)間的抗折力。彎曲力矩=節(jié)間基部至穗頂長(zhǎng)度（cm）×該節(jié)間基部至穗頂鮮質(zhì)量（g）；倒伏指數(shù)=彎曲力矩/抗折力×100。以上測(cè)定參考瀬古秀生[9]的方法計(jì)算。

1.4.2 品種的抗旱性評(píng)價(jià)

品種耐旱性的鑒定方法采用周毓衍等[10]提出的水稻綜合抗旱力指數(shù)K 值，其計(jì)算公式為：K=[（H×G）/C]×100%。相對(duì)出穗日數(shù)（C）：旱種時(shí)的出穗日數(shù)÷水栽時(shí)的抽穗日數(shù)×100%。相對(duì)株高（H）：旱種時(shí)株高÷水栽時(shí)株高×100%。相對(duì)結(jié)實(shí)率（G）：旱種時(shí)的結(jié)實(shí)率÷水栽時(shí)的結(jié)實(shí)率×100%。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003 和DPS 7.05 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 節(jié)水抗旱處理對(duì)倒伏指數(shù)及莖稈物理性狀的影響

由表1 可知，節(jié)水抗旱處理使第一積溫帶9 個(gè)品種的倒伏指數(shù)全部減小，倒2 節(jié)帶鞘抗折力增加，多數(shù)品種的節(jié)間干質(zhì)量增加，節(jié)間橫切面積減少，莖壁增厚。

由表2 可知，節(jié)水抗旱處理使第二積溫帶品種（系）8 個(gè)審定推廣品種中3 個(gè)品種的倒伏指數(shù)減小，4個(gè)品種的倒2 節(jié)帶鞘抗折力增加，部分品種的節(jié)間干質(zhì)量增加、節(jié)間橫切面積減少、莖壁增厚。節(jié)水抗旱處理使第二積溫帶5 個(gè)生產(chǎn)試驗(yàn)品系中2 個(gè)品系的倒伏指數(shù)減小，1 個(gè)品系的倒2 節(jié)帶鞘抗折力增加。節(jié)水抗旱處理使第二積溫帶2 個(gè)二年區(qū)試品系的倒2 節(jié)帶鞘抗折力減小。

表2 節(jié)水抗旱處理對(duì)倒伏指數(shù)及莖稈物理性狀的影響（第二積溫帶）

由表3 可知，節(jié)水抗旱處理使第三積溫帶17 個(gè)審定推廣品種中8 個(gè)品種的倒伏指數(shù)減小，8 個(gè)品種的倒2 節(jié)帶鞘抗折力增加，部分品種的節(jié)間干質(zhì)量增加、節(jié)間橫切面積減少、莖壁增厚。節(jié)水抗旱處理使第三積溫帶4 個(gè)生產(chǎn)試驗(yàn)品系倒伏指數(shù)增大，1 個(gè)品系的倒2節(jié)帶鞘抗折力增加。節(jié)水抗旱處理使第三積溫帶4 個(gè)二年區(qū)試品系中3 個(gè)品系的倒伏指數(shù)減小，3 個(gè)品系的倒2 節(jié)帶鞘抗折力減小。

由表4 可知，節(jié)水抗旱處理使第三積溫帶4 個(gè)審定推廣品種中3 個(gè)品種的倒伏指數(shù)減小，2 個(gè)品種的倒2 節(jié)帶鞘抗折力增加，部分品種的節(jié)間干質(zhì)量增加、節(jié)間橫切面積減少、莖壁增厚。節(jié)水抗旱處理使第四積溫帶3 個(gè)生產(chǎn)試驗(yàn)品系的倒伏指數(shù)全部增大，1 個(gè)品種的倒2 節(jié)帶鞘抗折力增加。節(jié)水抗旱處理使第四積溫帶8 個(gè)二年區(qū)試品系中3 個(gè)品系的倒伏指數(shù)減小，2個(gè)品系的倒2 節(jié)帶鞘抗折力增加。節(jié)水抗旱處理使第五積溫帶2 個(gè)二年區(qū)試品系1 個(gè)品系的倒伏指數(shù)減小，2 個(gè)品系的倒2 節(jié)帶鞘抗折力減小。

2.2 節(jié)水抗旱處理的綜合抗旱力指數(shù)分析

綜合抗旱力指數(shù)反映了品種各性狀的綜合抗旱力，其值越大，品種的綜合抗旱力水平越高。由表5 可知，各積溫帶水稻品種（系）間綜合抗旱力指數(shù)差異較大，其中第一積溫帶有6 個(gè)品種綜合抗旱力指數(shù)超過100%，分別為龍稻24、龍稻25、松粳3 號(hào)、龍稻20、五優(yōu)稻4 號(hào)、龍稻16，相對(duì)實(shí)測(cè)產(chǎn)量有2 個(gè)品種表現(xiàn)較好，分別是龍稻16 和龍稻24；第二積溫帶有6 個(gè)品種（系）綜合抗旱力指數(shù)超過100%，分別為綏錦089290、綏粳18、北稻7 號(hào)、龍粳21、綏粳17、綏粳4 號(hào)，相對(duì)實(shí)測(cè)產(chǎn)量有4 個(gè)品種（系）大于100%，分別是綏粳4 號(hào)、龍粳55、綏粳18、龍交07134；第三積溫帶有12 個(gè)品種（系）綜合抗旱力指數(shù)超過100%，分別為龍粳51、綏粳15、龍粳56、龍粳20、龍粳26、龍粳43、龍粳58、龍粳25、龍交08119、龍豐12500、龍粳3100 和龍粳1424，相對(duì)實(shí)測(cè)產(chǎn)量有13 個(gè)品種（系）大于100%，分別是龍粳50、綏粳15、龍粳59、龍粳46、龍粳51、龍粳52、龍粳60、龍粳20、龍粳26、龍交08119、龍豐12500、龍粳1424 和龍粳3047；第四積溫帶有8 個(gè)品種（系）綜合抗旱力指數(shù)超過100%，分別為龍粳4298、龍粳2401、龍粳1525、龍粳24、龍粳1437、龍粳4556、龍交13S6、龍粳61，相對(duì)實(shí)測(cè)產(chǎn)量有8 個(gè)品種（系）大于100%，分別是龍粳48、龍粳47、龍粳61、龍交13S6、龍育06087、龍粳2403、龍粳4556 和龍粳1525；第五積溫帶試驗(yàn)的2個(gè)品系龍粳1504 和龍粳4344 的綜合抗旱力指數(shù)都超過100%，龍粳1504 的相對(duì)實(shí)測(cè)產(chǎn)量超過100%。

表3 節(jié)水抗旱處理對(duì)倒伏指數(shù)及莖稈物理性狀的影響（第三積溫帶）

表4 節(jié)水抗旱處理對(duì)倒伏指數(shù)及莖稈物理性狀的影響（第四、五積溫帶）

2.3 倒伏指數(shù)、莖稈物理性狀和綜合抗旱力指數(shù)的相關(guān)分析

由表6 和表7 可知，在常規(guī)灌溉處理下，倒2 節(jié)帶鞘抗折力除了與倒伏指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與綜合抗旱力指數(shù)呈正相關(guān)外，與其他各指標(biāo)均呈極顯著正相關(guān)；彎曲力矩與倒伏指數(shù)、莖璧質(zhì)量呈正相關(guān)，與綜合抗旱力指數(shù)呈顯著正相關(guān)，與其他指標(biāo)呈極顯著正相關(guān)；倒伏指數(shù)與綜合抗旱力指數(shù)呈顯著正相關(guān)；倒2 節(jié)莖粗與節(jié)間干質(zhì)量、節(jié)間橫切面積呈極顯著正相關(guān)；節(jié)間干質(zhì)量與節(jié)間橫切面積、莖璧質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)，與綜合抗旱力指數(shù)呈顯著正相關(guān)；節(jié)間橫切面積與莖璧質(zhì)量、綜合抗旱力指數(shù)呈負(fù)相關(guān)；莖璧質(zhì)量與綜合抗旱力指數(shù)呈顯著正相關(guān)。在節(jié)水抗旱處理下，倒2 節(jié)帶鞘抗折力與倒伏指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與倒2 節(jié)莖粗、節(jié)間橫切面積、綜合抗旱力指數(shù)呈正相關(guān)，與其他各指標(biāo)均呈極顯著正相關(guān)；彎曲力矩與倒伏指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，與莖璧質(zhì)量、綜合抗旱力指數(shù)呈正相關(guān)，與其他指標(biāo)呈顯著或極顯著正相關(guān)；倒伏指數(shù)與各指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)或極顯著負(fù)相關(guān)；倒2 節(jié)莖粗與節(jié)間橫切面積呈極顯著正相關(guān)；節(jié)間干質(zhì)量與節(jié)莖璧質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)，與綜合抗旱力指數(shù)呈正相關(guān)；節(jié)間橫切面積與莖璧質(zhì)量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與綜合抗旱力指數(shù)呈負(fù)相關(guān)；莖璧質(zhì)量與綜合抗旱力指數(shù)呈正相關(guān)。

表5 農(nóng)藝性狀指標(biāo)的相對(duì)值及綜合抗旱力指數(shù) （單位：%）

續(xù)表5

表6 常灌處理下倒伏指數(shù)、莖稈物理性狀和綜合抗旱力指數(shù)的相關(guān)分析

表7 節(jié)水抗旱處理下倒伏指數(shù)、莖稈物理性狀和綜合抗旱力指數(shù)的相關(guān)分析

3 討論

倒伏一直是水稻大田生產(chǎn)不可回避的問題，加強(qiáng)水稻抗倒伏性研究，對(duì)于提高水稻抗倒伏能力，保證水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義。水稻莖稈的抗倒伏能力與株高、莖粗、莖壁質(zhì)量以及節(jié)間橫截面積等物理性狀密切相關(guān)，普遍認(rèn)為水稻株高降低，莖粗、莖稈干質(zhì)量、莖壁質(zhì)量、節(jié)間橫截面積等指標(biāo)增加，可提高水稻莖稈抗倒伏性能[11-12]。孫旭初[13]研究表明，水稻莖稈高、彎曲力矩大、稈壁薄、抗折力較低，倒伏指數(shù)就高，植株抗倒伏性較弱。段傳人等[14]研究也表明，水稻大小維管束數(shù)目、莖粗、莖壁厚度與其強(qiáng)度極限均存在極顯著正相關(guān)，說明水稻莖稈的抗倒伏性主要是由莖粗、莖壁厚、大小維管束數(shù)目決定。趙建明等[15]研究表明，株高、基部節(jié)間長(zhǎng)、相對(duì)重心、鮮質(zhì)量和莖稈長(zhǎng)度等對(duì)水稻莖稈的抗倒伏性有較大的負(fù)效應(yīng)，而彎曲應(yīng)力數(shù)和斷面模數(shù)對(duì)水稻莖稈的抗倒伏性則有較大的正效應(yīng)。而在節(jié)水抗旱灌溉模式下，水稻生育期大部分時(shí)間根層土壤含水率處于未飽和狀態(tài)，從而可能形成干旱脅迫，干旱脅迫具有提高水稻抗倒伏能力的作用，利用其拮抗效應(yīng)，能夠補(bǔ)償淹水脅迫導(dǎo)致的抗倒伏能力下降。董明輝等[16]研究表明，不同粳稻品種間倒伏指數(shù)存在顯著性差異（F=2.139，P＜0.01）。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，節(jié)水抗旱處理使各積溫帶部分品種（系）的倒2 節(jié)帶鞘抗折力增加，節(jié)間干質(zhì)量增加，節(jié)間橫切面積減小，莖壁增厚，水稻莖稈抗倒伏能力得到明顯提升，同時(shí)倒2 節(jié)帶鞘抗折力、彎曲力矩、節(jié)間干質(zhì)量和莖璧質(zhì)量均與綜合抗旱力指數(shù)呈正相關(guān)，與前人的研究結(jié)果一致。通過對(duì)黑龍江省各積溫帶主栽水稻品種（系）的抗倒伏性的研究，可為水稻節(jié)水抗旱栽培及抗倒品種選育與遺傳研究提供一些理論依據(jù)。

4 結(jié)論

結(jié)合抗倒性、相對(duì)實(shí)測(cè)產(chǎn)量和綜合抗旱力指數(shù)等指標(biāo)均表現(xiàn)較高的品種（系）第一積溫帶有：龍稻16、龍稻24；第二積溫帶有：綏粳4 號(hào)、綏粳17、綏粳18、北稻7 號(hào)、綏錦089290；第三積溫帶有：綏粳15、龍粳56、龍粳51、龍粳58、龍粳20、龍交08119、龍豐12500、龍粳3100、龍粳1424；第四積溫帶有：龍粳24、龍粳1525、龍交13S6；第五積溫帶有：龍粳4344。