廣東省適宜機插水稻品種篩選與評價體系研究

張 悅，鄒積祥，劉妍，張彬，黃 慶，伍龍梅，楊陶陶，包曉哲，陳青春

（1.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/ 廣東省水稻工程實驗室/農業農村部華南優質稻遺傳育種重點實驗室，廣東 廣州 510640；2.仲愷農業工程學院農業與生物學院，廣東 廣州 510225）

【研究意義】水稻是我國重要的糧食作物之一，是全國60%以上人口的主食［1］。隨著社會進步和城市化進程的發展，我國鄉村人口結構占比由2000 年的63.8%下降至2020 年的36.1%，減少29 747 萬人［2-3］。水稻產業的發展亟需生產效率高、勞作強度低的輕簡機械化種植技術。機械化插植水稻（機插水稻）具有減輕勞動強度、提高插植效率、生產規模化等特點，近年來在我國得到快速發展。2020 年全國水稻耕種收綜合機械化率已達84.4%，廣東省起步較晚，但水稻機種占比也近20%［4-5］。選育適宜機插水稻品種應用于生產，對水稻豐產增收、保障我國糧食安全具有重要意義。【前人研究進展】相較于傳統的人工插秧和拋秧，機插水稻插植秧齡小2 葉左右，返青期長3～5 d，基本苗每穴多2～3 苗，齊穗和收獲期推遲3～5 d，主莖分蘗顯著減少，且產量會顯著下降［6-8］。有研究發現，機插水稻產量降低的主要原因有結實率降低、千粒重下降、穗粒數減少等［9］。也有研究發現，機插、手插兩種插植方式稻米的糙米率、精米率差異不大，但機插的整精米率卻高于手插和拋秧，堊白粒率、堊白度則低于手插［10-11］。此外，孫嘉威等［12-14］研究發現機插水稻的鉀肥利用效率顯著高于手插水稻。徐一蘭等［6-8,15］研究發現機插水稻的產量低于手插水稻，但機插移栽成本低，效益高。曾勇軍等［16］也發現機插水稻的干物質積累量低于手插。有學者研究了不同稻作區品種機插適宜特性差異，如吳小文等［17］發現中組143、株兩優120、陵兩優7713 和豐兩優香1 號適宜沿江地區機插再生稻種植；唐中興等［18］發現望兩優511 等12 個品種在江淮中北部地區機插綜合表現優異。【本研究切入點】機插水稻的生長發育、產量及其形成、養分利用和品質等特征與其他插植方式存在差異，不同品種機插適宜性也表現不同。但目前在華南稻作區，相關研究還相對較少，廣東更鮮有報道。【擬解決的關鍵問題】本研究選擇廣東主栽或應用較廣的14 個水稻品種，以手插為對照，連續兩年三季開展機插水稻試驗，構建機插水稻適宜性產量和品質評價體系，比較分析2 種插植方式下水稻的產量及其構成、稻米品質等，篩選適宜機插的水稻品種，探討機插水稻適宜性選育關鍵指標，為適宜機插水稻品種選育及評價體系構建奠定基礎和提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗品種

供試品種14 個（表1），包括雜交稻5 個、常規稻9 個，皆為南方典型的感溫型秈稻，其中11 個品種于2010—2022 年共43 次入選廣東省農業主導品種。

表1 供試水稻品種概況Table 1 Overview of tested rice varieties

1.2 試驗設計

試驗于2018—2019 年連續三季在廣東省農業科學院水稻研究所白云基地（23°17'N、113°23'E）進行，年均氣溫21.8 ℃，全年無霜，年降雨量1 694 mm，試驗田土壤為壤土，有機質含量2.23%，全氮含量0.11%，全磷含量0.04%，全鉀含量0.95%。每個品種插植方式均設置機插和手插兩種，每個品種機插種植30 m2，手插種植28 m2，隨機區組設計，3 次重復。2018 晚季7 月21 日播種，8 月13 日機插和手插；2019 早季3 月5 日播種，3 月29 日機插和手插；2019晚季7 月22 日播種，8 月13 日機插和手插。機插基本苗3～5 苗，行株距30 cm×14 cm，種植6行，每行10 m，共426 穴；手插2 苗插，株行距17 cm×23 cm，插植8 行，30 穴，共240 株。尿素、氯化鉀和過磷酸鈣施肥總量每667 m2分別為21.6、20、25 kg。其中，尿素按基肥：返青肥：分蘗肥：穗肥=3：2：3：2 進行運籌，鉀肥按基肥：分蘗肥：穗肥=4：4：2 進行運籌，磷肥作基肥一次施用。施肥時間：基肥于插秧前；返青肥：早季和晚季分別于插后7、5 d；分蘗肥：早季和晚季分別于插后11、9 d；穗肥：早季和晚季分別于插后35、30 d。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 物質積累 在成熟期，根據各小區莖蘗平均數選取3 個代表性的點，各點取5 穴植株地上部分作為一個樣本帶回實驗室，烘箱中105℃殺青30 min 后，80℃烘干至恒重，考察植株生物量積累。

1.3.2 產量及其構成 收獲前7 d，調查2 行×20 穴的有效穗數；成熟前，于田間隨機選取3 個代表性的點，每個點取5 穴穗為一個樣本，帶回，脫粒、烘干，考察每穗粒數、結實率和千粒重。同時在每個點各品種連續割50 穴，脫粒、風干、除雜，用谷物水分儀測定稻谷水分含量，測定水稻產量。

1.3.3 稻米品質 按照GB/T 5495、GB/T 21719、GB/T 17891、NY/T 2334 考察測產后稻谷的加工品質和外觀品質。

1.4 評價體系

參考《廣東省農業科學院水稻研究所水稻品種的量化評價標準》構建評價體系，根據14 個水稻品種的機插較手插的產量、品質差值的正態分布特征，建立機插水稻適宜性評價評分標準。以產量和品質為一級評價指標，設置權重均為50%；加工品質和外觀品質為二級評價指標。其中，加工品質包括糙米率、精米率和整精米率3 個指標，外觀品質包括透明度、堊白粒率和堊白度3個指標。機插水稻適宜性評價指標體系見表2。

表2 機插水稻適宜性評價指標體系Table 2 Suitability evaluation index system of machine transplanting rice

采用Microsoft Excel 2020 進行數據處理和繪圖。

2 結果與分析

2.1 水稻產量及機插適宜性評價

由圖1 可知，兩種插植方式兩年三季水稻的產量表現一致，即機插＜手插。14 個水稻品種機插和手插3 季的平均產量每667 m2分別為420.8、500.5 kg，機插水稻的產量較手插平均低16.3%，且存在季節間差異，相對于手插，14 個品種機插處理三季的產量平均分別低11.1%、18.8%和17.3%。表3 顯示：相對于手插，14 個品種中，五豐優615、五山絲苗和美香占2號減產幅度最大，三季減產幅度都達20%以上，減產幅度較大的有7 個品種，減產幅度達15.7%～19.4%；粵禾絲苗和粵銀軟占減產幅度較小，僅分別減產10.5%和11.3%；合豐絲苗、黃華占減產幅度最小，僅為4.9%和8.8%。

根據三季減產百分率的正態分布構建評分標準（表3）：減產百分率≤4.9%，評分100 分；4.9%～12.2%，評分90分；12.2%～19.5%，評分80分；19.5%～26.8%，評分70 分；＞26.8%，評分60 分。綜合評分顯示粵禾絲苗、粵銀軟占、合豐絲苗和黃華占綜合評分最高，皆達90 分以上。

2.2 稻米品質及機插處理適宜性評價

2.2.1 加工品質及外觀品質 從表4 可以看出，除美香占2 號、合豐絲苗外，2019 年早、晚季不同品種糙米率和精米率表現為：機插＞手插（平均高1.3、1.4 個百分點），分別為79.3%、78.3%和71.1%和70.1%。7 個品種機插種植方式下的整精米率均低于手插，平均低2.37 個百分點；另外7 個品種表現為機插＞手插，但除廣8 優金占外，粵禾絲苗、粵銀軟占、固廣油占、合豐絲苗、五山絲苗和黃華占僅平均高0.9 個百分點。

外觀品質顯示（表5），除粵銀軟占和固廣油占外，機插種植下水稻的透明度好于手插，平均高0.1；堊白粒率和堊白度比較發現，堊白粒率分別為14.7%、11.3%，堊白度分別為4.8%、3.9%，即機插水稻稻米的堊白粒率和堊白度分別較手插高3.47、0.89 個百分點。

將14 個水稻品種機插和手插種植下加工品質及外觀品質的差值做正態分布圖（圖2），根據正態分布表現差異程度將評分標準定為5 類并進行評分（表6）。由表7 可知，機插處理下，糙米率以粵禾絲苗、固廣油占、南秀軟占、南晶香占和黃華占5 個品種表現最優，精米率和整精米率以粵銀軟占和廣8 優2168 兩個品種表現最優，透明度以深優9516、五豐優615、粵禾絲苗3 個品種表現最優，堊白粒率以深優9516、廣8優金占、粵銀軟占、美香占2 號4 個品種表現最優，堊白度以深優9516、廣8 優金占、南晶香占和五山絲苗4 個品種表現最優。

表6 稻米加工品質及外觀品質評分標準Table 6 Scoring criteria for rice processing and appearance quality

表7 不同水稻品種加工品質及外觀品質評分Table 7 Scoring of processing and appearance quality of different rice varieties

2.3 機插水稻適宜性綜合評價

14 個水稻品種的機插適宜性綜合評分（圖3）顯示，五豐優615、美香占2 號、五山絲苗評分分別為74.3、74.3、75.0 分，機插適宜性最差；粵禾絲苗、粵銀軟占、合豐絲苗和黃華占綜合評價評分分別為86.8、86.5、86.0、85.8 分，在14個品種中排名前四位，適宜機插。

2.4 機插適宜性產量形成關鍵指標相關分析

由表8 可知，產量評分與產量形成因子達顯著正相關關系，其中干物質積累量和結實率達極顯著水平；品質評分與干物質積累量、結實率和千粒重呈顯著正相關關系；除穗粒數外，機插適宜性綜合評分與干物質積累量、有效穗數、結實率呈顯著正相關關系。

表8 水稻產量構成和品質因子差值與評分指標相關性Table 8 Correlation analysis of yield components and quality with scoring indexes

3 討論

3.1 種植方式對水稻產量及品質形成影響

稻米產量和品質受多因素影響，其中遺傳因素和栽培環境影響較大［19-20］。不同插植方式因光照和養分吸收情況不同而影響光合作用，進而影響干物質量積累及產量形成［21-22］。前人研究結果顯示，手栽稻的干物質積累量極顯著高于機插稻［23］。本試驗顯示水稻手插干物質積累量均大于機插種植，同前人研究結論一致，原因可能為：一方面經過手插水稻為大苗移栽，成苗率高、返青快，移栽后水稻的生長一致且群體光合效率較高，利于干物質的積累；另一方面是由于機插水稻育秧質量差、移栽機械損傷重、漏秧率高、返青時間長、分蘗期縮短、干物質積累時間縮短等導致水稻機插產量低于手插［24］。

水稻品質的形成既是光合產物生產的過程，也是光合產物轉運與分配的過程［25］。本研究發現，機插處理下，不同品種稻米的糙米率、精米率均高于手插，說明機插處理在保證水稻碾米品質方面更具有優勢；但外觀品質方面，透明度機插較手插水稻平均高0.1，除深優9516、合豐絲苗、美香占2 號外，堊白粒率和堊白度機插分別較手插高3.47 和0.89 個百分點，表明機插水稻的灌漿特征存在品種差異，說明適宜機插水稻品種選育具有重要生產意義。

3.2 適宜機插水稻品種選擇

選擇適宜機插的水稻品種是機插生產的關鍵。本研究選取14 個廣東省主栽水稻品種進行機插適宜性評價，以產量和品質（外觀品質、碾米品質）特征為評價指標，進行加權評分法分析，發現在不同處理方式下，機插較手插水稻產量有一定下降，但粵禾絲苗、粵銀軟占、合豐絲苗、黃華占減產幅度較小，加工品質和外觀品質略有提高或下降幅度較小，適宜機插。干物質積累量比較發現泰優208，合豐絲苗、黃華占、美香占2 號的機插干物質積累量與手插相比下降差值較小，在機插處理下具有較高的生產潛力。同時，產量和品質機插適宜性評價評分與各產量構成因子的相關分析顯示，干物質積累量、結實率與產量評分及干物質積累量與品質評分有極顯著正相關關系，對后續機插試驗有借鑒意義。

本試驗僅對14 個水稻品種不同插植方式的適宜性做了初步研究，篩選出粵禾絲苗、粵銀軟占、合豐絲苗、黃華占4 個品種適宜機插。其中，粵禾絲苗和粵銀軟占表現優異，適合兼顧產量及品質的機插生產，合豐絲苗與黃華占則是有較高的產量水平，適合重點注重產量的機插生產。

3.3 適宜機插水稻品種評價體系建立

評價體系的建立有助于選擇或育成適宜機插的水稻品種。關于品種評價方法的選擇，前人多采取主成分分析法［26-28］、模糊綜合評價法［28-29］、灰色關聯分析法［30-31］、專家打分法［27］、多重比較法［26］。在選擇方法時應注意結合評價指標及試驗數據進行選擇，同時各指標權重的確認對衡量評價指標影響重大。本試驗評價體系方法參考前人主成分分析法及模糊綜合評價法，結合計量經濟學問卷統計評價方法，最終確定多層次模糊綜合評價法構建量化評價指標體系［32-35］，采用機插與手插比較的方式，做正態分布圖，加權選出機插處理綜合性狀表現最優的品種。對比傳統篩選方法，這種方式的優點在于：首先可以更好區分出適宜機插的品種，實現機插水稻優質高產；其次通過建立正態分布圖確定性狀表現評分標準，并參考廣東省農業科學院水稻研究所專家標準選擇指標權重制定標準來篩選品種，區域特征明顯，適宜機插水稻品種選育體系參考價值針對性強。但本試驗評價體系也有待完善：首先正態分布圖確定標準對數據的依賴性較強，客觀性強、精度較高，但若組內數據變化過大，則對標準制定有一定的影響；其次本研究僅就產量和品質進行評價，對品種評價維度不夠全面，因此還需進一步試驗研究。

綜合來說，本試驗評價體系在方法上具有新穎性，且選擇產量和稻米品質進行篩選，后續可加入其他指標進行更加全面的評價。

4 結論

對廣東14 個水稻品種的機插適宜評價研究發現，在產量方面合豐絲苗、粵禾絲苗、粵銀軟占、黃華占機插較手插減產幅度較小，量化評分分別以100、90、90、90 分，位列前四，適宜進行機插；在加工品質、外觀品質方面，廣8 優金占、粵禾絲苗、粵銀軟占、南晶香占綜合評分分別以84.0、83.5、83.0、83.0 分居于前列，機插處理下品質最優。根據評價體系進行加權評分綜合評價，篩選出適宜華南稻區機插種植的品種有4 個：粵禾絲苗、粵銀軟占、合豐絲苗、黃華占。本研究構建的評價體系對機插水稻的適宜性品種選育有參考意義。