華南稻區(qū)不同水稻品種耐淹出苗能力及秧苗素質比較

伍龍梅，張 彬，黃 慶，鄒積祥，李惠芬，包曉哲，楊陶陶，張 悅,，陳青春

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學院水稻研究所/廣東省水稻育種新技術重點實驗室/廣東省水稻工程實驗室，廣東 廣州 510640；2.仲愷農(nóng)業(yè)工程學院農(nóng)業(yè)與生物學院，廣東 廣州 510225）

【研究意義】水稻直播生產(chǎn)是一種節(jié)本省工的輕簡化栽培技術，綜合效益較高［1］。隨著農(nóng)村適齡勞動力的大量轉移，水稻生產(chǎn)從業(yè)人員數(shù)量和素質呈下降趨勢，水稻生產(chǎn)更傾向于采用輕簡、高效的稻作方式直播，是一種適應時代發(fā)展需求的耕作方式［2-3］。研究表明，直播是一種可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)移栽的稻作方式［4］。廣東直播稻發(fā)展迅速，特別是在雷州、汕頭等水稻直播期雨水豐沛、田間水分管理設施較全的稻作區(qū)。2008 年全國直播稻種植面積為100 萬hm2，2017 年直播稻種植面積為400 萬hm2。經(jīng)濟越發(fā)達的地區(qū)，直播稻的比例越高，直播稻面積較高的地區(qū)主要有上海、江蘇、安徽、江西等地。較其他地區(qū)而言，廣東直播稻發(fā)展較慢，直播稻比例不超過3%［2］。目前，直播稻的播種方式主要有旱直播、濕潤直播兩種。但傳統(tǒng)的直播方式也存在迫切待解決的問題，即苗期草害、鼠害、鳥害等較為嚴重［5-6］，嚴重影響直播稻的“一播全苗”。另外，直播田面的小凹內(nèi)積水溫度高導致燒苗；南方地區(qū)播種季節(jié)雨水充沛，易造成淹水，種子被沖刷堆積，導致出苗率和成苗率低，嚴重影響直播稻的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。本課題組前期研究表明，采用淹水直播能有效解決直播稻目前生產(chǎn)上存在的主要問題（淹水直播是指三葉一心期前保持水層5 cm）。【前人研究進展】淹水脅迫導致水稻萌發(fā)缺氧，影響種子萌發(fā)，盡管水稻能夠耐厭氧萌發(fā)，但顯著降低種子萌發(fā)率［7］。以往研究表明，淹水較濕潤直播降低了所有品種的立苗率、稻穗密度和產(chǎn)量，同時減少雜草數(shù)量，增加播種量在一定程度上也能抑制雜草［8］。分蘗期淹水脅迫對水稻形態(tài)造成很大影響，水稻莖蘗數(shù)和綠葉數(shù)顯著降低，株高增加，根冠比降低，抑制分蘗發(fā)生和葉片生長［9］。選擇耐淹能力強的品種是提高直播稻成苗率和穩(wěn)定產(chǎn)量的有效途徑?！颈狙芯壳腥朦c】出苗率是評價淹水直播稻耐淹出苗能力最直觀最經(jīng)濟的指標，淹水直播稻出苗后秧苗期的基本農(nóng)藝性狀能反映秧苗素質。目前關于華南稻區(qū)不同類型品種的直播耐淹出苗能力評價以及對淹水直播后秧苗素質比較的研究較少?！緮M解決的關鍵問題】本試驗以前期初篩獲得的11 份水稻種質資源為試材，設置大田淹水直播處理，以濕潤直播為對照，研究不同類型水稻品種淹水直播條件下的出苗率和秧苗期的主要農(nóng)藝性狀等特征，以期明確不同材料淹水直播耐淹出苗能力的差異以及淹水直播后秧苗素質的響應差異，為生產(chǎn)上直播稻耐淹出苗理論研究及直播稻的大面積推廣和應用提供材料基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗選取初篩獲得的具有代表性的農(nóng)家種以及近年來廣東省育成的水稻品種，共11 個材料，其中農(nóng)家種5 個（吊黎望、川赤早、朝安龍眼、馬咀蓮山、南雙矮）、常規(guī)秈稻4 個（黃華占、黃廣農(nóng)占、南秀軟占、南晶占）、雜交秈稻2 個（泰豐優(yōu)208、吉優(yōu)736）。

1.2 試驗方法

試驗于2018 年在廣東省農(nóng)業(yè)科學院水稻研究所大豐試驗基地（113°22'E、23°09'N）進行，供試土壤基本理化性狀：有機質含量36.2%、總氮2.15 g/kg、有效磷50.8 mg/kg、速效鉀102.0 mg/kg、pH5.34。挑選飽滿的種子，充分浸種催芽，露白后播種，每小區(qū)播種1.0 m2。每小區(qū)定點播種10 粒用于調查出苗率，不同品種間間隔0.2 m，各處理單排單灌。

試驗設置濕潤直播（S，對照）、淹水直播（Y）兩個處理。濕潤直播：指三葉一心期前保持田間廂面濕潤無水層，溝內(nèi)有水。淹水直播：在三葉一心期前保持5 cm 水層，三葉一心期后按常規(guī)水分管理方式進行。試驗于2018 年10 月26日播種，播種密度為200 粒/m2，播種后25 d 取樣測定各項農(nóng)藝性狀指標，3 次重復。

1.3 測定項目及方法

群體出苗率調查：播種后10 d 調查出苗數(shù)，計算出苗率。

秧苗素質：播種后25 d 調查秧苗的株高、莖高、葉齡、單株分蘗數(shù)、根冠比等主要農(nóng)藝性狀指標。

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010 和SPSS20.0 軟件進行整理和分析，方差分析采用t-檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同水稻品種耐淹出苗能力比較

出苗率能直觀反映淹水直播方式下耐淹出苗能力的大小，因此以出苗率平均值對各品種的耐淹出苗能力進行聚類分析，將試材分成耐淹型、中間型、敏感型3 類。篩選出吊黎望、朝安龍眼2 個耐淹出苗能力強的材料，南秀軟占、吉優(yōu)736、南晶占3 個耐淹出苗敏感型材料（圖1），其余為耐淹出苗能力中間型的材料。

圖1 不同水稻品種出苗率聚類分析Fig.1 Cluster analysis of emergence rate of different rice varieties

2.2 淹水直播對不同水稻品種出苗率和單株分蘗數(shù)的影響

從圖2 可以看出，淹水直播與濕潤直播相比，出苗率降低，不同水稻品種出苗率對淹水直播的響應有所不同。出苗率大小表現(xiàn)為吊黎望＞朝安龍眼＞南雙矮＞川赤早=馬咀蓮山＞黃華占=泰豐優(yōu)208 ＞黃廣農(nóng)占＞南秀軟占＞吉優(yōu)736＞南晶占。其中吊黎望、朝安龍眼、馬咀蓮山、黃華占淹水直播條件下出苗率分別為86.67%、83.33%、70.00%和66.67%，差異不顯著，其他品種出苗率顯著降低。

從圖2 可以看出，不同品種淹水直播后秧苗期單株分蘗數(shù)減少，除吊黎望和黃廣農(nóng)占增加外，川赤早、朝安龍眼、馬咀蓮山、南晶占、吉優(yōu)736 分蘗數(shù)較濕潤直播分別減少36.28%、14.04%、45.26%、54.22%、38.81%，差異達極顯著水平；吊黎望分蘗數(shù)增加，差異顯著；其他品種秧苗期分蘗數(shù)變化不顯著。

圖2 不同直播方式下不同水稻品種出苗率和單株分蘗數(shù)Fig.2 Emergence rate and tiller numbers per plant of different rice varieties under different direct seeding modes

2.3 淹水直播對不同水稻品種秧苗期株高和莖高的影響

淹水直播影響水稻秧苗期株高和莖高（圖3），總體而言，淹水直播處理秧苗期株高和莖高呈下降趨勢。其中吊黎望和川赤早的株高較濕潤直播分別下降8.97%和11.05%，但吉優(yōu)736 秧苗期株高呈增加趨勢，增幅為14.03%，差異達極顯著水平。莖高變化趨勢與株高一致，與濕潤直播相比，吊黎望、朝安龍眼的莖高分別下降10.13%和5.48%，差異顯著；南晶占和吉優(yōu)736 分別增加8.11%、12.97%，差異顯著；其他品種莖高變化差異不顯著。

圖3 不同直播方式下不同水稻品種的株高和莖高Fig.3 Plant height and stem height of different rice varieties under different direct seeding modes

2.4 淹水直播對不同水稻品種秧苗期葉齡和根冠比的影響

由圖4 可知，淹水直播條件下秧苗期葉齡較濕潤直播降低，其中川赤早、南雙矮、黃華占、南晶占、泰優(yōu)208 顯著降低，其他品種降低不顯著，說明淹水直播普遍降低了秧苗期水稻的葉齡，但品種間存在差異。而根冠比普遍增加，其中南晶占（148.73%）、馬咀蓮山（100.74%）、吉優(yōu)736（87.73%）、泰優(yōu)208（79.73%）增幅較大，差異顯著，除朝安龍眼的根冠比增加不顯著外，其他品種均顯著增加，說明淹水直播促進了水稻秧苗期根系生長。

圖4 不同直播方式下不同水稻品種的葉齡和根冠比Fig.4 Leaf age and root-shoot ratio of different rice varieties under different submerged direct seeding modes

2.5 不同直播方式對水稻苗期主要農(nóng)藝性狀的影響

對不同直播方式下水稻耐淹性主要農(nóng)藝性狀進行t檢驗的結果如表1 所示，不同直播方式對單株分蘗數(shù)、葉齡、根冠比、單株干物質的影響無顯著差異。淹水直播處理使單株分蘗數(shù)、葉齡、單株干物質變異系數(shù)變大，表明性狀值離散度變大；根冠比變異系數(shù)變小，說明性狀離散度變小。不同直播方式對出苗率、株高、莖高的影響差異極顯著。淹水直播處理使出苗率變異系數(shù)變大，表明性狀值離散度變大；株高和莖高變異系數(shù)變小，說明性狀離散度變小。

表1 不同直播方式下水稻主要農(nóng)藝性狀描述統(tǒng)計Table 1 Description statistics of main agronomic traits of rice under different direct seeding modes

進一步分析可知，出苗率能直觀反映淹水直播稻耐淹出苗能力，淹水直播顯著降低出苗率。在淹水直播條件下，秧苗期根冠比的差異最大，可作為研究淹水直播稻秧苗期耐淹能力研究的重要指標之一。因此，淹水直播對出苗率和秧苗期根冠比的影響較大。

3 討論

3.1 不同水稻品種淹水直播方式下耐淹出苗能力評價

不同基因型水稻品種對淹水直播發(fā)芽和出苗的耐淹性存在差異［10-13］，選用耐淹出苗能力強的品種是提高水稻直播生產(chǎn)出苗率最經(jīng)濟、有效的措施［14］。耐淹水萌發(fā)的水稻品種能降低直播時對田面平整度的要求，提高出苗率和成苗率，減少直播稻用種量，還能有效防治雜草［15］。本試驗篩選到兩個耐淹出苗能力強的材料（吊黎望、朝安龍眼）、6 個耐淹出苗能力中間型的材料（南雙矮、馬咀蓮山、川赤早、黃廣農(nóng)占、泰優(yōu)208、黃華占）、3 個耐淹出苗能力敏感的材料（南秀軟占、吉優(yōu)736、南晶占），說明不同品種在耐淹出苗能力上存在顯著差異。出苗率與種子活力密切相關，可能與種子萌發(fā)過程中可溶性糖、α-淀粉酶、可溶性蛋白和植物激素有關［16-17］，后續(xù)可從這方面開展深入研究。

3.2 不同水稻品種對淹水直播的形態(tài)響應

秧苗期主要農(nóng)藝性狀能直觀反映秧苗對淹水直播的響應。研究表明，水稻種子能在淹水條件下萌發(fā)，且對淹水脅迫具有避逆性［7］，但淹水條件下，無氧代謝增加，活性氧自由基積累，導致根系生長受阻，根系活力降低［18］。已有研究表明，早期淹水條件下水稻秧苗迅速增長，株高增加［19-21］，莖蘗數(shù)減少，耐淹能力強的品種其莖蘗數(shù)及存活數(shù)高于不耐淹的品種［22］。本研究發(fā)現(xiàn)，淹水直播秧苗期單株分蘗數(shù)減少，葉齡變化趨勢與單株分蘗數(shù)一致，說明淹水直播抑制了秧苗期的分蘗和葉齡的增長，導致分蘗數(shù)和葉齡減少，這與其他學者關于淹水降低水稻分蘗數(shù)和葉齡的結論較為一致。耐淹出苗能力不同的品種其株高和莖高表現(xiàn)不一致，其中耐淹出苗能力靠前的品種普遍呈下降趨勢，說明淹水直播播種方式在一定程度上影響了秧苗期株高和莖高的生長；而耐淹出苗能力靠后的品種普遍呈增加趨勢，這可能是由于耐淹能力較差的品種對淹水脅迫的一種逃避機制，即通過株高和莖高的快速伸長來逃避缺氧或低氧的環(huán)境條件。

根冠比是反映植株地上部和地下部生長狀況及能否適應環(huán)境變化如水分、養(yǎng)分等的一個重要指標［23］。本試驗結果表明，淹水直播后秧苗期根冠比顯著增加，根系生長對水分變化敏感，一般認為淹水條件下會抑制根系的生長，而本研究中根冠比反而增加，可能是由于淹水直播后水稻根系生長的一種補償生長，補償效應是作物對不良環(huán)境的一種適應性調節(jié)，使其形態(tài)生理等發(fā)生一系列變化以適應淹水脅迫，最終導致淹水直播稻秧苗期根冠比有一定程度的提高。也有可能是由于淹水直播后解除了淹水脅迫后根系生長迅速，而地上部生長相對緩慢，導致根冠比增加。

4 結論

本研究結果表明，不同類型水稻材料對淹水直播的適應性存在差異，淹水直播顯著降低直播稻的出苗率、株高和莖高。淹水直播對出苗率和秧苗期根冠比的影響最大，農(nóng)家種在耐淹出苗能力和秧苗期農(nóng)藝性狀方面表現(xiàn)較優(yōu)，可以作為耐淹水稻品種選育的參考材料。