華南雙季直播稻品種篩選及其產量形成特征研究

彭碧琳 胡香玉 鐘旭華田卡 黃農榮 潘俊峰 梁開明 劉彥卓 傅友強

（廣東省農業科學院水稻研究所/廣東省水稻育種新技術重點實驗室，廣州510640；第一作者：pengbilin2015＠163.com；*通訊作者：xzhong8＠163.com）

直播稻具有省工、省力、成本低和效率高的優勢。隨著我國經濟的快速發展，農村勞動力大量向城鎮轉移，勞動力短缺問題日趨嚴重，直播稻在南方稻區迅速發展，不推自廣。據不完全統計，目前全國直播稻面積約400萬hm2左右，比2008年擴大了100萬hm2，主要分布于江蘇、廣東、浙江等沿海地區和四川、湖北、湖南等長江流域稻作區[1-2]。然而在當前直播稻生產中，農民播種量往往偏高，且多采取前重后輕的施肥方式，往往導致水稻群體過大，病蟲害和倒伏嚴重，產量不高不穩[2-3]。水稻是我國65%人口的口糧，維持水稻高產穩產仍非常重要。因此，提高直播稻產量對保障我國糧食安全以及水稻生產效益具有重要意義。

改進栽培技術和選用高產品種是提高作物產量的兩種重要途徑。但以往有關直播稻的研究主要集中于栽培技術，如通過研究不同直播方式[4-5]、播期[6-7]、播種量[8-10]、施肥方式和施肥量[8-9，11-12]等因素對直播稻群體構建、物質生產、氮素吸收利用、產量及其構成因素等方面的影響，探討提高直播稻產量的若干栽培技術及其機理。長期以來，我國高產水稻品種選育和篩選主要以移栽稻為研究對象，針對直播稻的研究較少。目前直播應用的高產品種主要是從現有移栽稻品種中篩選而得，盡管在東北寒地、湖南、江西、安徽等水稻種植區已篩選出適宜當地生態條件的直播稻品種[13-20]，但這些品種大多不適宜在廣東及華南地區種植。

廣東省是我國重要的雙季稻產區，直播稻也是該地區的重要栽培方式，但目前在廣東尚未開展雙季直播稻高產品種篩選及其產量形成特征規律的工作。為此，筆者在華南雙季條件下開展直播稻品種篩選研究，通過系統分析不同品種的產量及其構成、物質生產和氮素吸收利用特征，明確適宜于華南雙季稻區的直播高產水稻品種及其產量形成特征，以期為華南雙季直播稻品種選育和篩選、促進直播稻高產穩產提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試材料

試驗于2016年早、晚季在廣東省農科院白云基地（113°23’E，23°17’N）進行。試驗點安置有氣象數據觀測站，詳見表1。試驗田為冬閑田，耕層土壤質地為砂壤土，有機質含量16.60 g/kg，全氮0.92 g/kg，速效磷23.71 mg/kg，速效鉀41.99 mg/kg。供試水稻品種或品系（以下統稱品種）14個。其中常規稻5個，分別為黃絲莉占、黃華占、合豐占、金農絲苗、粵晶絲苗2號；雜交稻 9個，分別為 15WHZ、聚兩優 751、五優 308、天優122、培雜泰豐、華優 665、粵雜 889、天優 3618、天優華占。除15WHZ為湖北省品種外，其余均為廣東省種植面積較大的優良品種。晚季華優665由于出苗率低，不參與數據分析。

表1 2016年試驗點降雨量、氣溫和有效輻射量

1.2 試驗設計

試驗采用隨機區組排列，重復3次。早、晚季的試驗小區面積分別為14.8 m2和11.0 m2。早季于4月12日播種，晚季于7月29日播種，播種量均為60 kg/hm2，采用條播方式。統一肥料用量，氮、磷、鉀肥分別為尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O516%）和氯化鉀（含K2O 60%），早、晚季氮肥總施用量分別為100 kg/hm2和120 kg/hm2，其中基肥占20%，分蘗肥占60%，穗肥占20%；磷肥60 kg/hm2，全部作基肥一次性施用；鉀肥100 kg/hm2，基肥和穗肥各占50%。采用井水灌溉，田間管理按常規方法進行，嚴格防治病蟲草害。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 干物質

分別于分蘗中期、拔節期、抽穗期和成熟期，各小區取代表性植株0.5 m2，洗凈后剪去根，分莖鞘（穗并入莖鞘中）和葉片兩個部分，將樣品置于烘箱105℃殺青15 min，然后在75℃下烘干至恒質量，稱重，計算單位面積地上部干物質量。

1.3.2 產量及產量構成

成熟期，每小區取0.5 m2代表性植株樣品，測定單位面積有效穗數、每穗粒數、結實率和千粒重。每小區實收5 m2，脫粒并曬干，風選清除雜質和空秕粒，取3個100 g于105℃烘干至恒質量后稱重，計算含水量，然后折算成含水量14.0%的產量。

1.3.3 植株氮素含量

抽穗期分別測定葉片和莖稈中氮素含量，成熟期分別測定稻草、枝梗、實粒和空秕粒中氮素含量。將粉碎后的樣品放入烘箱中于70℃烘干至恒質量，稱取0.25 g左右樣品，凱氏法消化后，采用全自動連續流動分析儀測定植株各部分樣品的氮素含量，計算植株地上部吸氮量。

1.4 數據處理

采用以下公式計算相關參數：氮素籽粒生產效率（NUE，kg/kg）=籽粒產量/成熟期地上部氮素積累量；氮素收獲指數（NHI，%）=籽粒中氮素積累量/成熟期地上部氮素積累量×100。

采用Microsoft Excel 2007軟件錄入和整理數據，運用Statistix 8進行相關分析、方差分析和差異顯著性檢驗，用SPSS 17.0 Ward離差平方和法對產量進行聚類分析。

2 結果與分析

2.1 直播條件下不同水稻品種的產量及產量構成

由表2可以看出，直播條件下，無論是早季還是晚季，不同品種間產量的差異均達到顯著水平，且季節和品種間存在顯著的交互作用。在早季，參試品種平均產量為 4.91 t/hm2，培雜泰豐最高（6.12 t/hm2），合豐占最低（3.30 t/hm2）。在晚季，各參試品種平均產量為5.11 t/hm2，天優華占最高（6.05 t/hm2），15WHZ 最低（4.04 t/hm2）。根據各供試品種的產量進行聚類分析，可將供試品種劃分為高產、中產和低產3種類型（表3）。

15WHZ、培雜泰豐和粵雜889在早季表現高產，在晚季則表現為低產，適宜早季直播栽培；聚兩優751、天優122和天優華占只在晚季表現高產，適宜晚季直播栽培；而五優308無論是早季還是晚季均表現高產，早、晚兩季直播均適合。

有效穗數、每穗粒數、結實率和千粒重等產量構成因子品種間也表現出顯著差異（表2）。

2.2 直播條件下不同水稻品種的物質生產分配和氮素利用效率

除晚季生育后期（抽穗至成熟期）品種間干物質積累量無顯著差異外，早、晚季各階段干物質積累量、總生物量和收獲指數（HI）在品種間的差異均達到顯著水平（表4）。在早季，干物質積累峰值因品種不同而異。干物質積累量在生育前期(播種至拔節期)以培雜泰豐最高、合豐占最低，中期(拔節至抽穗期)以合豐占和天優3618最高，而后期則以粵雜889最高。晚季所有品種干物質量積累峰值均出現在生育中期，且以聚兩優751最高。早、晚季各品種的總生物量分別為9.73～13.54 t/hm2和 8.51～11.10 t/hm2，其中，早季以粵雜 889最高，其次為培雜泰豐，五優308最低；晚季總生物量以天優華占最高，15WHZ最低，與二者產量表現相同。而早、晚兩季的HI均以五優308最高，分別為53.03%和59.69%；早季粵晶絲苗2號HI最低，只有34.45%；晚季培雜泰豐的HI最低，為45.33%。季節和品種對干物質積累量和HI均表現出顯著的互作效應。

表2 直播條件下不同水稻品種的產量及其構成因子

表3 直播條件下不同水稻品種產量水平的聚類分析結果

由表4可知，早季和晚季各品種總吸氮量分別為101.04～146.78 kg/hm2和 83.57～107.93 kg/hm2，高產品種的總吸氮量較高，早季15WHZ、五優308、培雜泰豐和粵雜889分別比平均高54.13%、8.82%、41.73%和53.39%，晚季聚兩優751、五優308和天優華占分別比平均高8.09%、13.45%和15.17%，但品種間差異未達到顯著水平（P＞0.05）。氮素籽粒生產效率（NUE）在早季和晚季分別為29.87～49.93 kg/kg和44.83～63.94 kg/kg，早季以高產的五優308最高，晚季以天優122最高。NUE只在早季表現出顯著的品種差異。氮素收獲指數（NHI）早、晚兩季品種間差異均達顯著水平。早季和晚季的氮素收獲指數分別為45.45%～66.88%和57.06%～71.31%，前者以華優665最高，后者以聚兩優751最高。品種與季節對總吸氮量和氮收獲指數有顯著的交互影響。

表4 直播條件下不同水稻品種的干物質積累量和氮素利用效率

表5 產量與產量構成因子、物質生產分配和氮素吸收利用指標的相關系數

2.3 產量與產量構成因子、物質生產分配及氮素利用效率的相關性

由表5可知，在產量構成因子中，產量與有效穗數、每穗粒數之間均無顯著相關性，但與結實率呈顯著正相關關系，兩季表現一致。產量與千粒重在早季呈顯著正相關，而與單位面積粒數在晚季呈顯著正相關。可見，早季直播稻應以促進灌漿和籽粒充實為主，晚季則應以擴庫和促進結實二者兼顧。在干物質生產分配方面，除早季前期干物質積累量與產量呈顯著正相關外，其余階段干物質積累量均與產量無密切關系，而總生物量和收獲指數與產量呈顯著或極顯著正相關，且兩季趨勢一致。無論是早季還是晚季，產量與總吸氮量、NUE和NHI均呈極顯著正相關。由此可知，增加成熟期干物質積累量和吸氮量、促進干物質和氮素向籽粒中的轉運，是提高雙季直播稻產量的關鍵途徑。

3 討論與結論

3.1 品種選擇在直播稻栽培中的重要性

本研究表明，在直播條件下，早、晚兩季不同水稻品種間產量均存在顯著差異，與前人研究結果一致[13-19]。在供試品種中，最高產量達6.12 t/hm2，而最低只有3.30 t/hm2，相差近1倍。可見，選擇適宜的品種對直播稻高產意義重大。本研究亦表明，季節對直播稻產量有顯著的影響。這主要是由于早、晚兩季水稻生長期間光溫等環境條件的差異較大，對結實率和千粒重造成一定的影響[21]，導致相同品種表現出一定的季節性差異。在早季直播表現為高產的品種15WHZ、培雜泰豐和粵雜889在晚季卻表現低產，宜在早季作直播栽培；聚兩優751、天優122和天優華占在早季表現為中產水平，而晚季則表現高產，適宜作晚季直播栽培；而五優308在早、晚兩季均表現為高產，可早、晚兩季兼用。對于育種家而言，應針對早、晚季氣候特點，分別選育適宜早季和晚季種植的高產直播稻品種。

3.2 直播稻高產品種的產量形成特征

前人就直播稻產量與其構成因子之間的關系作了較多研究，但結果不盡一致。周昌宇等[22-24]認為，直播稻產量主要由單位面積有效穗數決定，宜以多穗增產。鄧安鳳等[9]發現，直播稻產量只與每穗穎花數以及單位面積穎花量（即庫容量）密切相關。郭九信等[25]的研究則表明，優化氮肥管理提高直播稻產量主要是來自每穗粒數、結實率和千粒重的增加。本研究結果表明，早、晚兩季產量構成因子與產量之間的關系有所不同。早、晚季直播稻產量與結實率呈高度相關，而與有效穗數和每穗粒數均無顯著相關。此外，早季直播稻產量還與千粒重呈顯著正相關，而晚季產量則還與庫容量呈極顯著正相關。因此，應針對不同的種植季節來確定直播稻高產途徑。早季水稻灌漿期陰雨天較多、溫度較高，灌漿結實差，應以提高結實率和千粒重為主，而晚季則應擴大庫容量與促進灌漿結實兼顧。

水稻產量是植株干物質積累與分配的結果。對移栽稻的研究表明，總生物量越多，產量越高，而各生育階段干物質積累量、HI與產量的關系則因區域、品種類型和栽培方式而異[26-28]。本研究表明，直播稻產量與總生物量、HI均呈顯著或極顯著正相關，但與各生育階段的物質積累量無顯著相關性。說明直播條件下，不同品種有各自的物質積累特點，不管各階段干物質積累如何，只要增加總干物質積累量以及向籽粒中的分配，便有利于水稻在直播條件下獲得高產。總生物量與HI協同提高，是直播高產品種的重要特征，早季和晚季表現一致。

本試驗條件下，產量與總吸氮量、NUE均呈高度正相關，與董桂春等[29-30]在水培條件下的研究結果一致。此外，本研究還表明，直播稻產量與NHI極顯著正相關，說明氮素向籽粒中的轉運效率越高，直播稻產量隨之提高。這與FAGERIA[31]對移栽稻的研究結論相符合。從氮素吸收利用的角度來看，水稻產量可表示為總吸氮量和NUE的乘積。不論是總吸氮量多，還是NUE和NHI高，均是氮素利用效率高的表現。因此，氮素利用效率高也是直播高產品種的重要特征。