黑龍江省超高產(chǎn)水稻品種莖蘗發(fā)育動(dòng)態(tài)研究

洛育 孫世臣 張鳳鳴 李彩鳳 尹春佳 白良明 姜輝

摘要：為探討黑龍江省超高產(chǎn)水稻品種的莖蘗發(fā)育動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)，以黑龍江省的3個(gè)超級(jí)稻品種——‘松粳9號(hào)、‘龍稻5號(hào)和‘龍粳14為試驗(yàn)材料，分別用相同生育期的普通品種‘藤系138、‘龍稻3號(hào)和‘合江19作為對(duì)照，采用田間小區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)黑龍江省超高產(chǎn)水稻品種的莖蘗發(fā)育動(dòng)態(tài)進(jìn)行研究。結(jié)果表明，超高產(chǎn)品種相比較普通品種的優(yōu)勢(shì)在于，達(dá)到最高莖蘗數(shù)后，無效分蘗消亡速度慢，最終成穗率均高；產(chǎn)量與莖蘗各性狀的相關(guān)關(guān)系均未達(dá)到顯著狀態(tài)，其中產(chǎn)量與最高莖蘗數(shù)、莖蘗增長(zhǎng)速率、莖蘗消亡速率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，而與有效分蘗數(shù)、最終成穗率呈正相關(guān)關(guān)系。

關(guān)鍵詞：超高產(chǎn)；水稻；莖蘗發(fā)育

中圖分類號(hào)：S511文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A論文編號(hào)：2013-0580

0引言

水稻是黑龍江省的主要糧食作物，近年來面積增加迅速，這部分得益于一大批高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種選育，為了保障國(guó)家的口糧安全，高產(chǎn)仍舊是水稻育種的第一目標(biāo)。水稻產(chǎn)量的構(gòu)成因素主要為平方米穴數(shù)、每穴穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重，其中有效分蘗數(shù)是水稻產(chǎn)量的主要構(gòu)成因素之一，群體莖蘗的動(dòng)態(tài)變化是水稻生長(zhǎng)發(fā)育的重要衡量指標(biāo)，群體有效穗數(shù)多是獲得較高產(chǎn)量的前提條件[1-3]。康文啟等[4]對(duì)水稻的分蘗角度進(jìn)行了動(dòng)態(tài)的分析，提出了分蘗角度動(dòng)態(tài)型水稻光合特性的優(yōu)勢(shì)；嚴(yán)定春等[5]通過定量描述水稻群體基本苗以及主莖與分蘗數(shù)、葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)與品種類型、生態(tài)環(huán)境因子和栽培措施之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，建立了廣適性的水稻適宜群體生長(zhǎng)指標(biāo)的知識(shí)模型，可對(duì)不同條件下的水稻生長(zhǎng)指標(biāo)適宜動(dòng)態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)；張洪程等[6]在此方面進(jìn)行了大量的研究，并提出“精苗穩(wěn)前、控蘗優(yōu)中、大穗強(qiáng)后”超高產(chǎn)定量化栽培模式，并在生產(chǎn)中進(jìn)行了驗(yàn)證。前人研究主要集中于南方稻區(qū)水稻群體建成中的莖蘗動(dòng)態(tài)，隨著黑龍江早粳稻高產(chǎn)品種的不斷選育，對(duì)高產(chǎn)品種的莖蘗發(fā)育動(dòng)態(tài)研究尤為重要。為此，筆者以黑龍江省的3個(gè)超級(jí)稻品種——‘松粳9號(hào)、‘龍稻5號(hào)和‘龍粳14為試驗(yàn)材料，分別用相同生育期的普通品種‘藤系138、‘龍稻3號(hào)和‘合江19作為對(duì)照，采用田間小區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)黑龍江省超高產(chǎn)水稻品種的莖蘗發(fā)育動(dòng)態(tài)進(jìn)行研究。本研究旨在探明黑龍江高產(chǎn)水稻品種的莖蘗發(fā)育動(dòng)態(tài)的優(yōu)勢(shì)所在，研究結(jié)果也能為水稻高產(chǎn)新品種選育提供理論參考。

1材料與方法

1.1供試材料

本研究的試驗(yàn)品種為黑龍江省通過國(guó)家認(rèn)定的超級(jí)稻品種‘松粳9號(hào)、‘龍稻5號(hào)和‘龍粳14，分別以同生育期的普通品種‘藤系138、‘龍稻3號(hào)和‘合江19作為對(duì)照。

1.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2009年在黑龍江省農(nóng)科院試驗(yàn)園區(qū)進(jìn)行，土壤為水稻土。育苗采用大棚旱育秧，4月中旬播種，5月中旬插秧，田間小區(qū)設(shè)計(jì)為15行區(qū)，行長(zhǎng)5 m，每品種8行，插秧規(guī)格為30 cm ×13 cm，每穴2~3株，施純氮120 kg/hm2，純磷70 kg/hm2，純鉀50 kg/hm2，氮肥的一半，磷肥的全部，鉀肥一半做底肥施入，其余做追肥施用。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。其他管理措施同生產(chǎn)田。

1.3調(diào)查及分析方法

插秧緩苗后田間定點(diǎn)跟蹤調(diào)查總莖數(shù)，每7天調(diào)查一次，每品種調(diào)查5穴，3次重復(fù)，直到成熟。成熟后每小區(qū)梅花式采點(diǎn)5點(diǎn)，每點(diǎn)實(shí)收1 m2測(cè)產(chǎn)，并計(jì)算公頃產(chǎn)量。

應(yīng)用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和制圖，采用DPS統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2結(jié)果與分析

2.1群體莖蘗數(shù)的動(dòng)態(tài)變化

出葉速率是水稻生育前期生長(zhǎng)旺盛與否的重要指標(biāo)，出葉速率快標(biāo)志著營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)旺盛，能夠在過渡為生殖生長(zhǎng)前建成較大的營(yíng)養(yǎng)體，為生殖生長(zhǎng)中籽粒的形態(tài)建成奠定基礎(chǔ)。水稻莖蘗數(shù)的動(dòng)態(tài)變化見圖1。

從圖1可以看出，在生育前期各品種的群體莖蘗數(shù)無明顯差異，超級(jí)稻品種和普通對(duì)照品種互有高低，無規(guī)律可循。超級(jí)稻‘松粳9號(hào)整個(gè)生育階段群體莖蘗數(shù)在8月14日（齊穗期）前一直低于其對(duì)照‘藤系138，而‘藤系138在達(dá)到最高莖蘗數(shù)547個(gè)/m2后即快速降低，最后每平方米莖蘗數(shù)比松粳9號(hào)少6個(gè)，‘松粳9號(hào)達(dá)到最高莖蘗數(shù)的日期比‘藤系138要早10天左右。

超級(jí)稻‘龍稻5號(hào)幾乎和‘龍稻3號(hào)同時(shí)達(dá)到最高莖蘗數(shù)，7月10日前，即拔節(jié)孕穗期前，‘龍稻5號(hào)的平方米莖蘗數(shù)高于‘龍稻3號(hào)，而7月10日后龍稻3號(hào)各階段的平方米莖蘗數(shù)高于‘龍稻5號(hào)，最終莖蘗數(shù)‘龍稻3號(hào)比‘龍稻5號(hào)每平方米多23個(gè)。

超級(jí)稻‘龍粳14號(hào)和‘合江19號(hào)達(dá)到最高莖蘗數(shù)的時(shí)間最早，在7月17日即達(dá)到，表現(xiàn)為前期超級(jí)稻‘龍粳14號(hào)增長(zhǎng)快于‘合江19號(hào)，而‘合江19號(hào)在進(jìn)入分蘗盛期后群體莖數(shù)即超過了超級(jí)稻品種‘龍粳14。

各品種的分蘗增加及無效分蘗消亡的速率可以從表1更直觀的體現(xiàn)。

從表1可以看出，莖蘗增長(zhǎng)速率最快的品種為生育期相對(duì)較短的超級(jí)稻‘龍粳14和普通品種‘合江19，這也揭示了黑龍江省水稻品種為什么在較短的生育期能夠產(chǎn)出較高的產(chǎn)量，在較短的生育前建成較大的營(yíng)養(yǎng)體，其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)后期是和生殖生長(zhǎng)同步進(jìn)行的。從最終成穗率來看，各超級(jí)稻品種均比其相應(yīng)的對(duì)照品種高，說明中期的干物質(zhì)積累和分配比較合理，有效地利用了光合產(chǎn)物。從無效分蘗消亡速率來看，各超級(jí)稻品種均小于對(duì)照品種，消亡速率最快的品種是‘藤系138和‘龍稻3號(hào)，品種間變異系數(shù)達(dá)到了40%，說明不同品種差異較大。

綜合以上各組品種分析，在生育前期，各超級(jí)稻品種的分蘗數(shù)量較普通對(duì)照品種無優(yōu)勢(shì)，齊穗后在各品種進(jìn)入無效莖蘗緩慢消亡過程后，普通對(duì)照品種的莖蘗消亡速率要顯著高于同生育期的超級(jí)稻品種，下降速率最快的是‘藤系138，其次為‘龍稻3號(hào)。

2.2群體莖蘗動(dòng)態(tài)與產(chǎn)量的關(guān)系

將莖蘗性狀與產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)分析，可以得出各性狀及與產(chǎn)量間的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果列于表2。

從表2可知，產(chǎn)量與莖蘗各性狀的相關(guān)關(guān)系均未達(dá)到顯著水平，其中產(chǎn)量與最高莖蘗數(shù)、莖蘗增長(zhǎng)速率、莖蘗消亡速率呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系，而與有效分蘗數(shù)、最終成穗率呈正相關(guān)關(guān)系。最高莖蘗數(shù)與莖蘗增長(zhǎng)速率達(dá)到了極顯著的正相關(guān)(r=0.99**)，最終成穗率與莖蘗消亡速率達(dá)極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.98**)。

3討論

分蘗是影響水稻穗數(shù)多少，進(jìn)而影響產(chǎn)量的一個(gè)極其重要的性狀，一般認(rèn)為，分蘗數(shù)目是多基因控制的數(shù)量性狀，且很容易受到環(huán)境條件的影響。

3.1關(guān)于水稻莖蘗發(fā)育動(dòng)態(tài)與干物質(zhì)分配的關(guān)系

前人研究指出[7]，水稻莖蘗的增長(zhǎng)與消亡是一個(gè)緩慢的過程，不應(yīng)該是大起大落的，無效分蘗消亡越慢，越有利于光合產(chǎn)物向有效分蘗及其他部位的轉(zhuǎn)運(yùn)。分蘗日衰亡量決定于分蘗發(fā)育時(shí)間和群體同化物供應(yīng)狀況[8]。從本研究結(jié)果來看，超級(jí)稻品種在最高分蘗數(shù)和莖蘗增長(zhǎng)速率方面優(yōu)勢(shì)不明顯，但從無效分蘗消亡速率來看，各超級(jí)稻品種均小于對(duì)照品種，這與前人的研究結(jié)果相一致[7-8]，這是物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)再分配的結(jié)果，要求物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的“流”要暢。但也有研究顯示，分蘗與物質(zhì)生產(chǎn)和分配的關(guān)系未達(dá)顯著水平，即分蘗性狀的變化不一定是通過改變物質(zhì)積累與分配來影響產(chǎn)量的形成[9]。

3.2關(guān)于分蘗與產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的關(guān)系

水稻產(chǎn)量形成是一個(gè)連續(xù)過程，又有一個(gè)明顯的階段性[2]，分蘗過多的品種多穗小，因?yàn)闊o效分蘗與生長(zhǎng)遲的穗子競(jìng)爭(zhēng)養(yǎng)分，同時(shí)由于過多的分蘗形成濃密的冠層，造成了一些病害的發(fā)生，不利于高產(chǎn)，而低分蘗被認(rèn)為有利于同期開花結(jié)實(shí)的穗有效的利用水平空間形成大穗[7]。因此，國(guó)際水稻研究所為了控制無效分蘗的發(fā)生，將低分蘗或無分蘗定為育種目標(biāo)[10]。

關(guān)于分蘗特性與物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量的關(guān)系的研究，前人研究表明，最高分蘗數(shù)與穗數(shù)正相關(guān)，穗數(shù)與產(chǎn)量正相關(guān)，因此，一般認(rèn)為最高分蘗數(shù)與產(chǎn)量正相關(guān)[11-12]。本研究結(jié)果顯示，產(chǎn)量與莖蘗各性狀的相關(guān)關(guān)系均未達(dá)到顯著狀態(tài)，其中產(chǎn)量與最高莖蘗數(shù)、莖蘗增長(zhǎng)速率、莖蘗消亡速率呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系，而與有效分蘗數(shù)、最終成穗率呈正相關(guān)關(guān)系。黑龍江處于寒地稻作區(qū)，生育期短，要求早生快發(fā)，灌漿時(shí)間短，分蘗對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)要大于穗粒數(shù)。因此，在水稻高產(chǎn)育種中，不應(yīng)片面注重最高莖蘗數(shù)和莖蘗增長(zhǎng)速率，對(duì)莖蘗消亡速率也應(yīng)引起重視，群體優(yōu)化是形成較高產(chǎn)量的基礎(chǔ)[13]，形態(tài)改良和機(jī)能改進(jìn)有機(jī)結(jié)合是高產(chǎn)育種的發(fā)展方向[14-16]。

4結(jié)論

產(chǎn)量與最高莖蘗數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與最終成穗率呈正相關(guān)的關(guān)系。各超級(jí)稻的最終成穗率均高于同生育期的普通對(duì)照品種。

在黑龍江早粳稻莖蘗生長(zhǎng)及消亡的動(dòng)態(tài)生育進(jìn)程中，超高產(chǎn)品種相比較普通品種的優(yōu)勢(shì)在于，達(dá)到最高莖蘗數(shù)后，無效分蘗消亡速度慢，能夠?qū)o效分蘗中的養(yǎng)分最大限度的轉(zhuǎn)移到有效分蘗中。

本研究主要針對(duì)黑龍江早粳稻進(jìn)行研究，所需活動(dòng)積溫為2300~2700℃左右，在形態(tài)學(xué)上進(jìn)行了研究，沒有在生理指標(biāo)及分子水稻上進(jìn)行深入的探討，今后應(yīng)在微觀水平做更為細(xì)致的研究。

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