氮高效型優(yōu)質(zhì)常規(guī)稻品種篩選

吳子帥　羅翠萍　李虎　羅群昌　陳傳華　朱其南　周新明　吳佳桔　劉廣林

摘要：【目的】開(kāi)展氮高效型優(yōu)質(zhì)常規(guī)稻品種篩選，為生產(chǎn)上氮高效型優(yōu)質(zhì)常規(guī)稻品種選用及改良提供親本材料?！痉椒ā恳?8個(gè)廣西和46個(gè)廣東歷年通過(guò)審定的優(yōu)質(zhì)常規(guī)稻品種為材料，依據(jù)不同供試品種在不施氮（N0）和施氮（N1）下的產(chǎn)量，將供試品種分為4種氮效率類型，進(jìn)一步分析其中雙高效型品種的產(chǎn)量、氮肥偏生產(chǎn)力和相對(duì)產(chǎn)量，篩選出氮高效型水稻品種?！窘Y(jié)果】104個(gè)供試品種產(chǎn)量、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和相對(duì)產(chǎn)量間均存在極顯著的變異（P<0.01，下同）。在N0處理下供試品種產(chǎn)量間的變異系數(shù)為18.83%，在N1處理下供試品種產(chǎn)量、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力間的變異系數(shù)分別為11.01%、34.96%和11.01%，供試品種相對(duì)產(chǎn)量間的變異系數(shù)為17.16%。分別以供試品種在N0和N1處理下的產(chǎn)量平均值為橫、縱坐標(biāo)，將供試品種分雙高效型品種27個(gè)、高氮高效型品種34個(gè)、雙低效型品種30個(gè)和低氮高效型品種13個(gè)。27個(gè)雙高效型品種中，有11個(gè)品種在N0或N1處理下的產(chǎn)量與平均值差異不顯著（P>0.05，下同），其余16個(gè)品種在2種氮處理下產(chǎn)量和氮肥偏生產(chǎn)力均顯著（P<0.05，下同）或極顯著高于供試品種平均值，其中除茉豐占1號(hào)、南桂占和華航38號(hào)外，其余13個(gè)品種的相對(duì)產(chǎn)量均超過(guò)0.70?！窘Y(jié)論】桂育9號(hào)、桂育8號(hào)、桂育11號(hào)和黃華占等16個(gè)品種為氮高效型品種，可在推進(jìn)水稻生產(chǎn)化肥減施增效和遺傳改良培育氮高效品種中應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 水稻;品種;優(yōu)質(zhì)常規(guī)稻;氮高效;氮肥農(nóng)學(xué)利用率;氮肥偏生產(chǎn)力;相對(duì)產(chǎn)量;篩選

中圖分類號(hào)： S511? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：2095-1191（2021）01-0063-07

Abstract：【Objective】To screen nitrogen-efficient high-quality conventional rice varieties. It provided parent mate-rials for the improvement of high-quality nitrogen-efficient rice varieties for production. 【Method】The test materials were 58 high-quality conventional rice varieties that have been approved in Guangxi and 46 in Guangdong. The test varieties were divided into four types of nitrogen efficiency according to the yield level of each test variety under the treatment of no nitrogen application（N0） or nitrogen application（N1）. Analyzed the yield， partial factor productivity and relative yield of the efficient-efficient varieties among the test materials to obtain nitrogen efficiency rice varieties. 【Result】There were extremely significant variation in yield， agronomic efficiency of nitrogen fertilizer， partial factor productivity and relative yield among the test varieties（P<0.01， the same below）. The coefficient of variation of test varieties yield was 18.83% under N0. The coefficients of variation for yield， agronomic efficiency and partial factor productivity of test varieties were 11.01%， 34.96% and 11.01% under N1. The coefficient of variation for relative yield of test varieties was 17.16%. The average yield of the tested varieties under N0 and N1 treatments was taken as the vertical coordinate，? the test varieties were divided into 27 efficient-efficient varieties， 34 inefficient-efficient varieties， 30 inefficient-inefficient varieties and 13 inefficient-efficient varieties. Among the 27 efficient-efficient varieties， the yield of 11 efficient-efficient varieties was not significant differences? compared with the average under N0 treatment or N1 treatment（P>0.05， the same below）. The yield and partial factor productivity of the rest 16 varieties were significantly（P<0.05， the same below） or extremely significant higher than the average of the test varieties.? In these 16 varieties， the relative yield of other 13 varieties were exceeding 0.70. 【Conclusion】Sixteen varieties including Guiyu 9， Guiyu 8， Guiyu 11 and Huanghuazhan are nitrogen-efficient varieties. They can be used in promoting rice production to reduce fertilizer application and increase efficiency and genetic improvement to breed nitrogen-efficient varieties.

Key words： rice; variety; high-quality conventional rice; nitrogen-efficient; agronomic efficiency of nitrogen ferti-lizer; partial factor productivity; relative yield; screening

Foundation item：National Key Research and Development Program of China（2018YFD0200302）;Key Research Project and Development of Guangxi（Guike AB1850041）;Science and Technology Development Project of Central Gui-ding Local（Guike ZY19183020）

0 引言

【研究意義】氮是水稻植株多種重要化合物的組成元素，生產(chǎn)中大量氮肥投入對(duì)水稻產(chǎn)量的增長(zhǎng)發(fā)揮重要作用（張福鎖等，2008）。我國(guó)稻田氮肥投入量較大，施入田間的氮肥主要通過(guò)氨揮發(fā)、反硝化、淋洗和徑流等方式流失，導(dǎo)致我國(guó)稻田氮肥利用率不足40%，過(guò)量施氮在增加農(nóng)業(yè)投入成本的同時(shí)，也帶來(lái)環(huán)境污染和病蟲(chóng)害加劇等一系列問(wèn)題（孫志廣等，2019）。隨著水稻種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整及消費(fèi)市場(chǎng)需求的多樣化，綠色環(huán)保、外觀品質(zhì)和食味品質(zhì)俱佳且產(chǎn)量高的優(yōu)質(zhì)常規(guī)稻品種備受市場(chǎng)青睞，導(dǎo)致其種植面積逐步擴(kuò)大（李虎等，2017）。因此，開(kāi)展氮高效型優(yōu)質(zhì)常規(guī)稻品種的篩選對(duì)水稻化肥減施增效生產(chǎn)及遺傳改良培育氮高效品種具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】根據(jù)水稻品種在不同氮處理下的產(chǎn)量，可分為雙高效型、高氮高效型、低氮高效型和雙低效型（張亞麗等，2008）。通過(guò)對(duì)雙高效型水稻品種的進(jìn)一步鑒定，可獲得氮高效型品種。氮高效型水稻指在不同供氮水平下均有較高的產(chǎn)量，即不論低氮還是高氮均表現(xiàn)出氮高效利用的特性，不論介質(zhì)供氮水平如何，水稻產(chǎn)量均高于平均產(chǎn)量。國(guó)際水稻研究所從20世紀(jì)90年代初開(kāi)始篩選低氮高效型種質(zhì)并將其用于育種（Wu and Tao，1995）。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)和安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)院等多個(gè)科研單位從高世代育種材料中進(jìn)行氮高效型品種選育研究（羅志祥等，2010）。江立庚等（2003）研究發(fā)現(xiàn)，南方秈型水稻中各基因型水稻氮吸收與利用效率存在顯著或極顯著差異。黃農(nóng)榮等（2006）將48份不同水稻基因型材料劃分為以上4種類型，并從中篩選出氮高效型種質(zhì)長(zhǎng)倫占。黃永蘭等（2015）根據(jù)45份水稻種質(zhì)在不同氮處理下的產(chǎn)量，從中篩選出10份雙高效型材料，進(jìn)一步分析其氮吸收與利用等相關(guān)性狀，最終獲得青馬早和陸財(cái)早2份氮高效型種質(zhì)。翟榮榮等（2016）從14個(gè)浙江省常規(guī)晚粳稻品種中篩選出3個(gè)耐低氮特性的品種。張玉屏等（2019）依據(jù)試驗(yàn)材料在不同氮處理下產(chǎn)量，從12個(gè)生產(chǎn)上常用的早稻品種中篩選出3個(gè)氮高效型品種。【本研究切入點(diǎn)】盡管前人對(duì)氮高效型水稻篩選已有研究，但目前針對(duì)廣西和廣東審定的優(yōu)質(zhì)常規(guī)水稻品種進(jìn)行氮高效型篩選評(píng)定的研究鮮見(jiàn)報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以廣西和廣東審定的優(yōu)質(zhì)常規(guī)稻品種為材料，根據(jù)供試品種在不同氮處理下的產(chǎn)量將其分為雙高效型、高氮高效型、低氮高效型和雙低效型4種類型，進(jìn)一步分析雙高效型水稻的產(chǎn)量、氮肥偏生產(chǎn)力和相對(duì)產(chǎn)量，以篩選獲得氮高效型水稻品種，為氮高效型優(yōu)質(zhì)稻品種選育及改良提供提供親本材料。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

供試品種為本課題組收集保存的104個(gè)廣西和廣東地區(qū)歷年通過(guò)審定的優(yōu)質(zhì)常規(guī)水稻品種，其中V1～V58為2000年至今廣西通過(guò)審定的品種，V59～ V104為1999年至今廣東通過(guò)審定的品種（表1）。供試氮肥為尿素（總N含量以46.2%計(jì)，重慶建峰化工股份有限公司），磷肥為過(guò)磷酸鈣（有效P含量以16.0%計(jì)，云南金星化工有限公司），鉀肥為氯化鉀（K2O含量以60.0%計(jì)，中化化肥有限公司）。

1. 2 試驗(yàn)方法

1. 2. 1 試驗(yàn)地點(diǎn) 試驗(yàn)于2020年晚稻在廣西合浦縣黨江鎮(zhèn)進(jìn)行，試驗(yàn)田塊多年來(lái)一直種植水稻，基本理化性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)35.3 g/kg，全氮1.81 g/kg，水解性氮81.0 mg/kg，有效磷7.5 mg/kg，速效鉀185.0 mg/kg，pH 5.0。

1. 2. 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為氮處理，裂區(qū)為品種，主區(qū)內(nèi)不同品種種植順序隨機(jī)，設(shè)3次重復(fù)。主區(qū)外圍用塑膠擋板插入泥土中（垂直深埋30 cm），并用塑料薄膜包裹，防止串水串肥;裂區(qū)內(nèi)以行區(qū)設(shè)置，每個(gè)品種種植3行，每行10株，株距20.0 cm×13.0 cm，單苗插秧。設(shè)2個(gè)氮處理：N0（施純氮0 kg/ha）和N1（施純氮150.0 kg/ha），各處理磷肥施用量均為P2O5 67.5 kg/ha，鉀肥施用量均為K2O 157.5 kg/ha。磷肥作基肥一次性施入，鉀肥于移栽后12和40 d分別按60%和40%施入，氮肥于移栽后第5、12和40 d分別按30%、45%和25%施入，其他田間管理措施同一般大田。

1. 2. 3 測(cè)定項(xiàng)目及方法 成熟期各小區(qū)按實(shí)際收獲株數(shù)計(jì)小區(qū)產(chǎn)量，換算成公頃產(chǎn)量（按3.75×105 株/ha計(jì)）。相對(duì)產(chǎn)量=無(wú)氮區(qū)水稻產(chǎn)量/施氮區(qū)水稻產(chǎn)量。氮肥農(nóng)學(xué)利用率（Agronomic efficiency，AE），即單位施氮量所增加的水稻籽粒產(chǎn)量，計(jì)算公式：AE=（施氮區(qū)水稻產(chǎn)量-無(wú)氮區(qū)水稻產(chǎn)量）/氮施用量。氮肥偏生產(chǎn)力（Partial factor productivity，PFP），即單位施氮量所能生產(chǎn)的水稻籽粒產(chǎn)量，計(jì)算公式：PFP=施氮區(qū)水稻產(chǎn)量/氮施用量。

1. 3 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010進(jìn)行整理，以DPS v9.01進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用LSD法檢測(cè)差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2. 1 產(chǎn)量、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和相對(duì)產(chǎn)量差異分析

由表2可知，104個(gè)供試品種產(chǎn)量、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和相對(duì)產(chǎn)量間均存在極顯著的變異（P<0.01，下同），在N0處理下品種產(chǎn)量間的變異系數(shù)為18.83%，在N1處理下品種產(chǎn)量、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力間的變異系數(shù)分別為11.01%、34.96%和11.01%;品種相對(duì)產(chǎn)量間的變異系數(shù)為17.16%，表明供試品種間的氮效率類型存在較明顯的差異。

2. 2 供試品種氮效率類型的評(píng)定結(jié)果

以104個(gè)供試品種在N0處理下的產(chǎn)量平均值為橫坐標(biāo)、其在N1處理下的產(chǎn)量平均值為縱坐標(biāo)，將供試品種分為4種氮效率類型（圖1）。（1）雙高效型，該類型水稻在低氮和高氮水平下的產(chǎn)量均高于平均值，位于圖中的Ⅰ區(qū)，包括96占、桂育9號(hào)等12個(gè)廣西品種和黃華占、華航33號(hào)等15個(gè)廣東品種;（2）高氮高效型，該類型水稻在低氮水平下的產(chǎn)量低于平均值，高氮水平下產(chǎn)量均高于平均值，位于圖中的Ⅱ區(qū)，包括玉晚占、柳沙油占202等23個(gè)廣西品種和巴太香占、金農(nóng)絲苗等11個(gè)廣東品種;（3）雙低效型，該類型水稻在低氮和高氮水平下的產(chǎn)量均低于平均值，位于圖中的Ⅲ區(qū)，包括聞香占、桂豐2號(hào)等18個(gè)廣西品種和綠黃占、新銀占等12個(gè)廣東品種;（4）低氮高效型，該類型水稻在低氮水平下的產(chǎn)量高于平均值，高氮水平下的產(chǎn)量低于平均值，位于圖中的Ⅳ區(qū)，包括田東香、桂農(nóng)占2號(hào)等5個(gè)廣西品種和玉香油占、美香占2號(hào)等8個(gè)廣東品種。

由表3可知，在N0處理下4種類型水稻的產(chǎn)量排序?yàn)殡p高效型>低氮高效型>高氮高效型>雙低效型，且雙高效型和低氮高效型水稻的產(chǎn)量均極顯著高于高氮高效型和雙低效型;在N1處理下，4種類型水稻的產(chǎn)量和氮肥偏生產(chǎn)力排序均為雙高效型>高氮高效型>低氮高效型>雙低效型，且雙高效型和高氮高效型均極顯著大于雙低效型和低氮高效型;低氮高效型水稻的相對(duì)產(chǎn)量極顯著高于另外3個(gè)類型，其氮肥農(nóng)學(xué)利用率極顯著低于另外3種類型，表明施用氮肥對(duì)低氮高效型水稻的影響小，產(chǎn)量增幅最低，判定是耐低氮的品種，但從生產(chǎn)的角度考慮，該類型在正常氮或高氮處理下產(chǎn)量偏低;高氮高效型水稻的氮肥農(nóng)學(xué)利用率極顯著高于另外3種類型，表明施用氮肥對(duì)該類型水稻產(chǎn)量增幅最明顯，但該類型水稻在低氮下產(chǎn)量較低，不耐貧瘠。

2. 3 不同地區(qū)供試品種產(chǎn)量及氮效率類型的比較

由表4可知，在N0和N1處理下廣西品種平均產(chǎn)量均低于廣東品種平均產(chǎn)量，且N0處理下差異顯著（P<0.05，下同），表明廣東品種較廣西品種更耐低氮。分別以58個(gè)廣西品種和46個(gè)廣東品種在N0和N1處理下的產(chǎn)量平均值為橫、縱坐標(biāo)，比較不同地區(qū)品種的氮效率類型，其中廣西品種中雙高效型包括96占、桂農(nóng)占2號(hào)、桂育9號(hào)、桂育8號(hào)和桂育11號(hào)等18個(gè)品種（圖2-A），廣東品種中雙高效型包括黃華占和七番占等8個(gè)品種（圖2-B）。該結(jié)果與利用104個(gè)供試品種分析結(jié)果（圖1）不完全一致，表明因供試樣本不同，氮效率類型評(píng)定結(jié)果不盡相同，供試樣本的數(shù)量越大、覆蓋面越廣，對(duì)供試樣本的氮效率類型評(píng)定才更準(zhǔn)確。

2. 4 雙高效型品種產(chǎn)量、氮肥偏生產(chǎn)力和相對(duì)產(chǎn)量分析結(jié)果

由表5可知，27個(gè)雙高效型供試品種中，有11個(gè)品種在N0或N1處理下的產(chǎn)量與供試品種平均值差異不顯著（P>0.05，下同），其余16個(gè)品種在不同氮處理下產(chǎn)量和氮肥偏生產(chǎn)力均顯著或極顯著高于供試品種平均值，分別為96占、桂華占、桂育9號(hào)、桂育8號(hào)、桂野豐、桂育11號(hào)、桂育12、廣糧香2號(hào)、桂香18、黃華占、粵農(nóng)絲苗、粵美絲苗、茉豐占1號(hào)、華航33號(hào)、南桂占和華航38號(hào)，其中除茉豐占1號(hào)、南桂占和華航38號(hào)外，其他13個(gè)品種的相對(duì)產(chǎn)量均超過(guò)0.70;茉豐占1號(hào)、南桂占和華航38號(hào)3個(gè)品種雖然N0處理下產(chǎn)量均顯著或極顯著高于供試品種平均值，但其在N1處理下產(chǎn)量也較高，從而導(dǎo)致相對(duì)產(chǎn)量較低。結(jié)合不同地區(qū)供試品種氮效率類型評(píng)定的結(jié)果（圖2）可知，上述16個(gè)品種屬于雙高效型中的氮高效型品種。

3 討論

3. 1 水稻氮高效型品種篩選

氮肥利用率受土壤、氣候等環(huán)境因子、田間肥水管理和遺傳因素共同影響（Liu et al.，2018），適宜的施肥量、施肥時(shí)間及施肥方法，能有效提高氮肥利用率（孫永健等，2014）。彭少兵等（2002）指出，早期雜交水稻的選育以追求多分蘗、大穗等性狀為目標(biāo)，選育的品種往往在高氮水平下有較高的產(chǎn)量，農(nóng)戶在種植這類水稻時(shí)偏向重施氮肥，是造成我國(guó)稻田氮肥利用率低的重要原因。篩選并推廣氮高效型品種，充分發(fā)揮水稻本身利用氮肥的潛能，才是提高氮肥利用率最經(jīng)濟(jì)有效的方式。馮洋等（2014）以低氮下產(chǎn)量/高氮下產(chǎn)量為主要指標(biāo)，分析34個(gè)我國(guó)南方地區(qū)主推水稻品種的氮效率，確定廣兩優(yōu)35為氮高效型品種。劉廣林等（2020）對(duì)桂育9號(hào)、桂育8號(hào)和桂育11號(hào)等6個(gè)廣西主栽或主推優(yōu)質(zhì)常規(guī)稻品種進(jìn)行氮肥利用率及產(chǎn)量研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這6個(gè)品種在生產(chǎn)上推廣種植時(shí)可適當(dāng)減施氮肥。在資源材料間開(kāi)展差異顯著的優(yōu)良性狀篩選，為營(yíng)養(yǎng)高效、耐冷等優(yōu)良性狀水稻品種選育提供親本材料（劉廣林等，2017），開(kāi)展水稻氮高效品種的篩選，為遺傳改良氮高效品種打下基礎(chǔ)。本研究供試品種為廣西和廣東歷年通過(guò)審定的優(yōu)質(zhì)常規(guī)稻品種，雖然部分品種已停止推廣，但因其良好的生態(tài)適應(yīng)性和優(yōu)良品質(zhì)，被廣泛用作廣西優(yōu)質(zhì)稻品種選育的骨干親本;部分品種仍在生產(chǎn)上主栽或主推，如桂育9號(hào)、桂育8號(hào)、桂育11號(hào)、桂育12和桂香18等，基于本研究結(jié)果建議這些品種在生產(chǎn)中可適當(dāng)減施氮肥。

3. 2 水稻品種氮效率類型的評(píng)定方法

氮效率類型的評(píng)定是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，不同的氮肥利用率評(píng)價(jià)指標(biāo)從不同側(cè)面反映氮吸收與利用能力（徐富賢等，2009;劉廣林等，2020）。張亞麗等（2008）、江琳琳等（2019）研究認(rèn)為，完整科學(xué)地評(píng)價(jià)水稻的氮效率應(yīng)同時(shí)考慮靜態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)，其中靜態(tài)指標(biāo)是指介質(zhì)供氮量較低時(shí)水稻的氮利用效率或產(chǎn)量，動(dòng)態(tài)指標(biāo)是指介質(zhì)供氮量增加時(shí)水稻的氮利用效率或產(chǎn)量，包含在動(dòng)態(tài)的供氮水平下水稻產(chǎn)量的變化。本研究將供試水稻品種分為4種氮效率類型：雙高效型、高氮高效型、雙低效型和低氮高效型，并進(jìn)一步分析其中27個(gè)雙高效型品種的產(chǎn)量、氮肥偏生產(chǎn)力和相對(duì)產(chǎn)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有11個(gè)品種在不施氮或施氮下的產(chǎn)量與供試品種平均值差異不顯著，說(shuō)明這11個(gè)品種不能認(rèn)為是氮高效型品種。本研究還發(fā)現(xiàn)，在供試品種數(shù)量或類別不同時(shí)，部分品種的氮效率類型評(píng)定結(jié)果不盡相同。因此，本研究認(rèn)為供試品種數(shù)量越大、覆蓋面越廣，對(duì)供試品種的氮效率類型評(píng)定才更準(zhǔn)確。此外，與供試品種產(chǎn)量均值差異不顯著或氮效率類型評(píng)定不穩(wěn)定的品種，不能評(píng)定為氮高效型品種。

4 結(jié)論

桂育9號(hào)、桂育8號(hào)、桂育11號(hào)和黃華占等16個(gè)品種在施氮或不施氮處理下產(chǎn)量均顯著或極顯著高于供試品種平均值，為氮高效型品種，可在推進(jìn)水稻生產(chǎn)化肥減施增效和遺傳改良培育氮高效品種中應(yīng)用。

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（責(zé)任編輯 陳 燕）