西南稻區(qū)高產(chǎn)優(yōu)良食味雜交秈稻品種篩選

李 敏，蔣明金，羅德強(qiáng)，江學(xué)海，姬廣梅，李立江，孫永健，任萬軍，周維佳

（1.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，貴陽 550006；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所，成都 611130；3.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，成都 611130）

水稻是我國最重要的糧食作物之一，65%以上人口以稻米為主食[1]。20世紀(jì)70年代以來，雜交水稻品種的選育及其應(yīng)用使我國糧食的單產(chǎn)和總產(chǎn)大幅度提升[2]。據(jù)統(tǒng)計，雜交水稻在我國常年種植面積約1 600萬hm2，占水稻總種植面積的53%[3]，對我國糧食安全有著舉足輕重的作用。西南稻區(qū)是我國重要的稻米產(chǎn)區(qū)之一，一直以種植雜交秈稻為主，涵蓋平原、丘陵和山地等不同種植區(qū)域，種植制度多樣，生態(tài)環(huán)境復(fù)雜，尤其“弱光、寡日照、高濕度”等典型特征明顯[4]，水稻產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效難度較大。隨著人民生活水平不斷提高，對優(yōu)質(zhì)食味稻米的需求逐漸增強(qiáng)，兼具高產(chǎn)和優(yōu)良食味品質(zhì)的雜交秈稻品種已成為西南地區(qū)水稻種植主體的首選，因此雜交秈稻高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)食味的協(xié)同選育具有重要現(xiàn)實意義。

然而，高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)一定程度上屬于水稻生產(chǎn)中的一對矛盾，尤其水稻高產(chǎn)與優(yōu)良食味的協(xié)同難度依然較大，相關(guān)研究表明[5-8]，高產(chǎn)水稻品種的氮素積累量和結(jié)實期氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)量顯著提高，而成熟期籽粒中較高氮素積累量增加了蛋白質(zhì)含量，影響了稻米食味品質(zhì)。為改善雜交秈稻的稻米品質(zhì)，相關(guān)學(xué)者從品種遺傳改良和栽培調(diào)控兩方面進(jìn)行了大量的研究工作，選育出宜香優(yōu)2115、川優(yōu)6203為代表的一批蒸煮食味品質(zhì)得到較大改善的雜交秈稻品種[9-10]，并從播期調(diào)節(jié)[4,11]以及氮肥運(yùn)籌[12-13]等環(huán)節(jié)研究了配套優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)。近年來，隨著一大批新品種不斷推出，在我國西南稻區(qū)水稻生產(chǎn)中，雜交秈稻表現(xiàn)為品種數(shù)量多、品種間的產(chǎn)量以及稻米品質(zhì)的差異大等特點(diǎn)[14-15]，篩選應(yīng)用適宜本區(qū)域生態(tài)特點(diǎn)的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻品種具有重要意義。目前以產(chǎn)量或品質(zhì)為單一指標(biāo)進(jìn)行品種篩選的研究較多，以產(chǎn)量和蒸煮食味品質(zhì)為共同篩選指標(biāo)對雜交秈稻品種的系統(tǒng)比較研究較少，適宜西南稻區(qū)的高產(chǎn)優(yōu)良食味雜交秈稻主體品種有待明確。因此，本研究選用在西南稻區(qū)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的33個雜交秈稻品種，在機(jī)插栽培條件下系統(tǒng)比較研究了各品種的產(chǎn)量和蒸煮食味品質(zhì)差異，篩選出適宜西南稻區(qū)的高產(chǎn)優(yōu)良食味雜交秈稻品種，為促進(jìn)該區(qū)域水稻優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)協(xié)同發(fā)展提供實踐參考。

1 材料和方法

1.1 試驗地點(diǎn)與供試材料

試驗于2017年在貴州省遵義市湄潭縣黃家壩鎮(zhèn)春光村進(jìn)行，前作油菜，土壤肥力中等偏上。供試材料為長江上游審定通過并在生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的33個雜交秈稻品種，包括川優(yōu)8377、川優(yōu)6203、德優(yōu)4727、吉優(yōu)9號、晶兩優(yōu)1377、晶兩優(yōu)534、旌優(yōu)127、隆兩優(yōu) 1206、內(nèi) 5優(yōu) 39、天優(yōu)華占、宜香優(yōu)1108、宜香優(yōu) 2115、宜香 3728、宜香 4245、宜香優(yōu)7633、C兩優(yōu)華占、德優(yōu)4923、F優(yōu)498、豐優(yōu)香占、繁優(yōu)609、晶兩優(yōu)華占、花香優(yōu)1618、兩優(yōu)2161、隆兩優(yōu)1146、綠優(yōu)4923、蓉18優(yōu)2348、Y兩優(yōu)1號、宜香優(yōu)2168、渝香203、渝優(yōu)7109、Y兩優(yōu)585、中優(yōu)295和中9優(yōu)2號，由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)和貴州省水稻研究所供種，供試材料信息見前期研究[16]。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，小區(qū)面積10.8 m2。塑料毯狀軟盤育秧，軟盤規(guī)格為58.0 cm×28.0 cm×2.5 cm），4月20日播種，播種量為70 g/盤。5月15日采用久保田2ZGQ-6D1乘坐式高速插秧機(jī)[SPV-6CMD，久保田農(nóng)業(yè)機(jī)械(蘇州)有限公司]進(jìn)行機(jī)插，機(jī)插株行距按照30 cm×16 cm。施肥管理氮肥按純N總用量180 kg/hm2，按基肥∶分蘗肥∶穗肥=2∶4∶4施用；磷肥按純 P2O5總用量112.5 kg/hm2，作基肥一次性施用；鉀肥按純K2O總用量180 kg/hm2，按基肥∶拔節(jié)肥=5∶5施用。于分蘗盛期和抽穗破口前重點(diǎn)防治稻縱卷葉螟和稻飛虱各1次，其他栽培措施均按本地大面積生產(chǎn)方式進(jìn)行管理。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 產(chǎn)量

于成熟期，分小區(qū)實收測定產(chǎn)量（按稻谷含水量13.5%進(jìn)行折算）。

1.3.2 米飯品質(zhì)

水稻收獲后，各小區(qū)取稻谷約2.0 kg，在室溫下放置3個月左右，待其理化性質(zhì)基本穩(wěn)定后，參照李博等[4]方法使用米飯食味計（STA-1A型，日本佐竹公司）測定米飯的外觀、口感和綜合評分。

1.4 統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與分析，利用IBM SPSS Statistics 25.0軟件進(jìn)行聚類分析作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及米飯蒸煮食味品質(zhì)

從表1可知，33個雜交秈稻品種的產(chǎn)量和蒸煮食味品質(zhì)存在較大的品種間差異。其中產(chǎn)量變幅為6.70～10.50 t/hm2，變異系數(shù)為10.10%；米飯外觀變幅為4.30～8.00，變異系數(shù)為12.07%；米飯口感介于4.80～7.50，變異系數(shù)為11.17%；米飯的綜合評分變幅為62.15～85.10，變異系數(shù)為7.94%。

表1 33個品種的產(chǎn)量及米飯蒸煮食味品質(zhì)Table 1 Grain yield and cooking and eating quality of 33 rice varieties

2.2 依產(chǎn)量指標(biāo)進(jìn)行的品種類型劃分

以稻谷產(chǎn)量指標(biāo)為因變量，通過聚類分析，將33個雜交秈稻品種分為高產(chǎn)和低產(chǎn)兩種類型（圖1）。高產(chǎn)類型雜交秈稻包括F優(yōu)498、蓉18優(yōu)2348、川優(yōu) 8377、德優(yōu) 4727、晶兩優(yōu)534、Y兩優(yōu)1號、中優(yōu)295、繁優(yōu)609、宜香優(yōu)2115、晶兩優(yōu)1377、隆兩優(yōu)1146、旌優(yōu)127、晶兩優(yōu)華占、隆兩優(yōu)1206和宜香優(yōu)1108等15個品種，占比45.45%。進(jìn)一步比較兩種類型的產(chǎn)量發(fā)現(xiàn)（表2），高產(chǎn)類型雜交秈稻品種的產(chǎn)量均超過8.45 t/hm2，平均產(chǎn)量較低產(chǎn)類型高17.78%。

表2 兩種類型雜交秈稻品種的產(chǎn)量表現(xiàn)Table 2 Grain yield of two types of hybrid indica rice varieties

圖1 33個雜交秈稻品種的產(chǎn)量聚類圖Figure 1 Clustering diagram of grain yield of 33 hybrid indica rice varieties

2.3 依米飯外觀進(jìn)行的品種類型劃分

以米飯的外觀指標(biāo)為因變量，將33個雜交秈稻品種分為優(yōu)良外觀和普通外觀兩種類型（圖2）。優(yōu)良外觀雜交秈稻主要包括內(nèi)5優(yōu)39、宜香優(yōu)2168、兩優(yōu)2161、豐優(yōu)香占和Y兩優(yōu)585等25個品種，占比為75.76%，說明參試品種的米飯外觀整體較優(yōu)。普通外觀類型雜交秈稻主要包括晶兩優(yōu)1377等8個品種。進(jìn)一步比較兩種類型雜交秈稻的米飯外觀（表3），優(yōu)良外觀雜交秈稻品種均超過6.0，較普通外觀雜交秈稻類型平均高26.92%。

表3 兩種類型雜交秈稻品種的米飯外觀表現(xiàn)Table 3 Appearance of two types of hybrid indica rice varieties

圖2 33個雜交秈稻品種的米飯外觀聚類圖Figure 2 Clustering diagram of appearance of 33 hybrid indica rice varieties

2.4 依米飯口感進(jìn)行的品種類型劃分

以米飯口感指標(biāo)將供試品種劃分為優(yōu)良口感和普通口感兩種類型（圖3）。優(yōu)良口感雜交秈稻品種16個，占比為48.48%，包括兩優(yōu)2161、宜香優(yōu)2168、內(nèi)5優(yōu)39、宜香優(yōu)1108、渝香203、宜香3728、蓉18優(yōu)2348、晶兩優(yōu)華占、豐優(yōu)香占、Y兩優(yōu)585、晶兩優(yōu)534、宜香優(yōu)2115、宜香優(yōu)7633、C兩優(yōu)華占、川優(yōu)6203和德優(yōu)4923，普通口感雜交秈稻包括F優(yōu)498等17個品種。進(jìn)一步比較兩種類型秈稻米飯的口感差異發(fā)現(xiàn)（表4），優(yōu)良口感雜交秈稻品種變幅為6.70～7.50，較普通口感類型平均提高19.05%。

表4 兩種類型雜交秈稻品種的米飯口感表現(xiàn)Table 4 Taste of two types of hybrid indica rice varieties

圖3 33個雜交秈稻品種的米飯口感聚類圖Figure 3 Clustering diagram of taste of 33 hybrid indica rice varieties

2.5 依米飯綜合評分進(jìn)行的品種類型劃分

以米飯綜合評分將供試品種劃分為綜合評分高和綜合評分低兩種類型（圖4）。綜合評分高的雜交秈稻包括豐優(yōu)香占、宜香優(yōu)2168、Y兩優(yōu)585、兩優(yōu)2161和內(nèi)5優(yōu)39等21個品種，占比為63.64%，綜合評分低的雜交秈稻品種包括中優(yōu)295等12個品種。綜合評分高的雜交秈稻品種變化幅度在75.65～85.10，較綜合評分低的雜交秈稻品種平均提高15.14%（表5）。

表5 兩種類型雜交秈稻品種的米飯綜合評分表現(xiàn)Table 5 Overall score of two types of hybrid indica rice varieties

圖4 33個雜交秈稻品種的米飯綜合評分聚類圖Figure 4 Clustering diagram of overall score of 33 hybrid indica rice varieties

2.6 高產(chǎn)優(yōu)良食味雜交秈稻品種篩選

結(jié)合上述33個雜交秈稻品種的產(chǎn)量及蒸煮食味品質(zhì)（米飯外觀、米飯口感和米飯綜合評分）聚類分析結(jié)果，將供試品種劃分為高產(chǎn)優(yōu)良食味、高產(chǎn)普通食味、低產(chǎn)優(yōu)良食味、低產(chǎn)普通食味4個品種類型（表6）。篩選出高產(chǎn)優(yōu)良食味雜交秈稻品種5個，包括晶兩優(yōu)534、兩優(yōu)華占、蓉18優(yōu)2348、宜香優(yōu)1108和宜香優(yōu)2115，占供試品種的15.15%。此外，高產(chǎn)普通食味雜交秈稻品種10個，占供試品種的30.30%，包括F優(yōu)498、Y兩優(yōu)1號、德優(yōu)4727、隆兩優(yōu)1146、隆兩優(yōu)1206、中優(yōu)295、晶兩優(yōu)1377、繁優(yōu)609、川優(yōu)8377和旌優(yōu)127，低產(chǎn)優(yōu)良食味雜交秈稻品種有11個，占供試品種的33.33%，包括C兩優(yōu)華占、Y兩優(yōu)585、川優(yōu)6203、德優(yōu)4923、豐優(yōu)香占、兩優(yōu)2161、內(nèi)5優(yōu)39、宜香3728、宜香優(yōu)2168、宜香優(yōu)7633和渝香203。高產(chǎn)優(yōu)良食味雜交秈稻品種的產(chǎn)量均＞8.45 t/hm2、米飯外觀均＞6.40、米飯口感均＞6.70以及綜合評分均＞75.00，但其米飯蒸煮食味品質(zhì)整體仍略差于低產(chǎn)優(yōu)良食味雜交秈稻品種，說明高產(chǎn)優(yōu)良食味雜交秈稻品種的蒸煮食味品質(zhì)仍有一定改良空間。

表6 不同類型雜交秈稻產(chǎn)量和蒸煮食味品質(zhì)的差異Table 6 Grain yield and cooking and eating quality in different types of hybrid indica rice varieties

3 討論

高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)是水稻最重要的兩大生產(chǎn)目標(biāo)，隨著人民生活水平不斷提高，蒸煮食味品質(zhì)優(yōu)良的稻米更受消費(fèi)者青睞[17]，篩選應(yīng)用高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻品種是實現(xiàn)水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的前提。前人關(guān)于不同生態(tài)區(qū)[18-20]、不同種植方式[21-22]條件下的品種比較進(jìn)行了大量研究，但大多是關(guān)于產(chǎn)量特性的比較，關(guān)于稻米蒸煮食味品質(zhì)差異的系統(tǒng)比較研究相對較少。本文選用西南稻區(qū)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用、稻米品質(zhì)達(dá)國標(biāo)三級以上的33個雜交秈稻品種，研究了品種間產(chǎn)量和蒸煮食味品質(zhì)差異，結(jié)果表明，雜交秈稻在產(chǎn)量和蒸煮食味品質(zhì)兩方面均具有較大的品種間差異，說明品種篩選具有重要意義。通過聚類分析，高產(chǎn)類型品種和低產(chǎn)類型品種數(shù)量基本相當(dāng)，但產(chǎn)量高于長江上游區(qū)域試驗對照品種F優(yōu)498的品種數(shù)量較少，說明單一注重高產(chǎn)已不再是西南地區(qū)水稻育種的主要方向。在蒸煮食味品質(zhì)方面，米飯外觀、香氣、口感以及冷飯質(zhì)地等都是重要評價指標(biāo)[23]，本文研究結(jié)果表明，米飯外觀優(yōu)良的水稻品種占比為75.76%，米飯口感優(yōu)良的水稻品種占比為45.45%，米飯綜合評分高的水稻品種占比為63.64%，說明目前西南地區(qū)雜交秈稻品種的米飯外觀總體得到較大改善，顯著提升米飯口感是蒸煮食味品質(zhì)改良的重要方向。

在水稻生產(chǎn)中高產(chǎn)和優(yōu)良食味同時也是一對矛盾，其協(xié)同難度較大。大量的研究結(jié)果和生產(chǎn)實踐表明，水稻高產(chǎn)品種往往食味品質(zhì)并不優(yōu)良，而蒸煮食味品質(zhì)較好的水稻品種往往難以高產(chǎn)[24-25]。本研究綜合考慮了各品種的產(chǎn)量和蒸煮食味品質(zhì)（米飯外觀、口感、綜合評分），將供試品種劃分為高產(chǎn)優(yōu)良食味、高產(chǎn)普通食味、低產(chǎn)優(yōu)良食味和低產(chǎn)普通食味共4種類型，其中高產(chǎn)普通食味類型和低產(chǎn)優(yōu)良食味類型的品種數(shù)量最多，分別占30.30%和33.33%，說明這兩種類型目前仍是我國西南地區(qū)雜交秈稻的主體品種，這與已有相關(guān)研究結(jié)果相符[25]。高產(chǎn)優(yōu)良食味雜交秈稻品種占比僅為15.15%，且高產(chǎn)優(yōu)良食味類型較低產(chǎn)優(yōu)良食味類型在米飯外觀、口感和綜合評分等方面均略有降低，不僅說明目前西南地區(qū)高產(chǎn)優(yōu)良食味雜交秈稻品種還很欠缺，一定程度上也證實了雜交秈稻高產(chǎn)與優(yōu)良食味的協(xié)同難度較大。相關(guān)研究認(rèn)為，碳氮代謝是植物最基本的兩大代謝過程，其協(xié)調(diào)性在很大程度上決定了水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)形成[26]。因此，圍繞高產(chǎn)優(yōu)良食味雜交秈稻品種的生長發(fā)育特性，深入解析碳氮代謝與產(chǎn)量和蒸煮食味品質(zhì)形成的內(nèi)在關(guān)系，將有利于明確雜交秈稻高產(chǎn)與優(yōu)良食味品質(zhì)協(xié)同形成的碳氮代謝特征及其生理機(jī)制。

此外，圍繞高產(chǎn)普通食味和低產(chǎn)優(yōu)良食味兩種類型雜交秈稻，通過不同的遺傳改良和栽培調(diào)控措施途徑，也將一定程度上促進(jìn)高產(chǎn)和優(yōu)良食味協(xié)同[27-31]。對于高產(chǎn)普通食味類型品種，可通過遺傳改良，在保持水稻產(chǎn)量穩(wěn)定的前提下注重改善稻米食味品質(zhì)，在水稻生產(chǎn)中通過增施有機(jī)肥、適量減少穗肥等栽培措施提高稻米食味品質(zhì)[27-28]。對于低產(chǎn)優(yōu)良食味類型品種，可通過遺傳改良，在保持稻米優(yōu)良食味的前提下注重改善產(chǎn)量特性，水稻生產(chǎn)中應(yīng)注意合理增加移栽密度、加強(qiáng)肥水管理以提高產(chǎn)量[28,32]。

4 結(jié)論

我國西南地區(qū)雜交秈稻在產(chǎn)量和蒸煮食味品質(zhì)方面均存在較大品種間差異。高產(chǎn)普通食味類型和低產(chǎn)優(yōu)良食味類型品種分別占30.30%和33.33%，仍是西南雜交秈稻的主體品種。高產(chǎn)優(yōu)良食味雜交秈稻品種占比僅為15.15%，包括晶兩優(yōu)534、晶兩優(yōu)華占、蓉18優(yōu)2348、宜香優(yōu)1108和宜香優(yōu)2115，這類品種產(chǎn)量均＞8.45 t/hm2、米飯外觀均＞6.40、米飯口感均＞6.70以及米飯綜合評分均＞75.0。