徐富賢，袁 馳，王學(xué)春，韓 冬，廖 爽，陳 勇，周興兵，江青山，張 林，蔣 鵬

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所/農(nóng)業(yè)部西南水稻生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/作物生理生態(tài)及栽培四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 德陽(yáng) 618000；2.四川省內(nèi)江市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 內(nèi)江 641000；3.西南科技大學(xué) 綿陽(yáng) 621010；4.宜賓市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 宜賓 644000；5.綿陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 綿陽(yáng) 621023)

四川省南部丘陵區(qū)稻(Oryza sativa)田占耕地面積60%以上，現(xiàn)有稻田65 萬(wàn)hm2左右，以一年種1季中稻或蓄留再生稻的利用模式為主，其中雜交中稻-再生稻常年有收面積30 萬(wàn)hm2左右。該區(qū)52年平均年日照時(shí)數(shù)769～856 h，相對(duì)濕度80.7%～82.3%，降雨量934～1 060 mm，日均溫17.8～18.0℃，極端高溫達(dá)42℃以上，是國(guó)內(nèi)典型的弱光、寡照、高溫、高濕區(qū)。特別是規(guī)律性的7月中下旬至8月下旬的高溫伏旱，正值雜交中稻抽穗開(kāi)花與灌漿結(jié)實(shí)期，導(dǎo)致稻谷品質(zhì)差[1-2]、結(jié)實(shí)率與籽粒充實(shí)度下降[3-5]，是長(zhǎng)期未能解決的重大生產(chǎn)問(wèn)題。

稻米品質(zhì)除受遺傳基因控制外[6]，很大程度上還受環(huán)境條件制約[7]。因此，關(guān)于雜交中稻高產(chǎn)品種的庫(kù)源結(jié)構(gòu)、高產(chǎn)栽培策略、高產(chǎn)栽培規(guī)律、共性栽培技術(shù)[8]，優(yōu)質(zhì)雜交水稻的鑒評(píng)方法、生態(tài)布局及其優(yōu)化栽培技術(shù)[9]，再生稻高產(chǎn)生態(tài)、強(qiáng)再生力品種的形成機(jī)理及調(diào)控途徑等[10]研究較多。研究表明雜交中稻穗粒數(shù)為160～220 粒的品種不僅產(chǎn)量高，且籽粒充實(shí)較好[11]；穗粒數(shù)為185～217 的品種有利于提高整精米率[6]，穗粒數(shù)為160～190 的中小穗型品種頭季與再生兩季總產(chǎn)較高[12]。灌漿期氣溫偏高是米質(zhì)變差的主要?dú)夂蛞蛩豙2，13-14]，盆南丘陵區(qū)稻谷空殼率隨平均最高氣溫和平均日照時(shí)數(shù)的升高而增加，千粒重隨平均最高氣溫的升高而降低[15]。以上分別針對(duì)頭季稻產(chǎn)量與品質(zhì)和再生稻高產(chǎn)的研究較多，而集頭季稻產(chǎn)量高、再生力強(qiáng)、米質(zhì)優(yōu)于一體的研究極少。為此，作者利用12 個(gè)雜交中稻品種，在川南再生稻區(qū)有一定生態(tài)代表性的4 個(gè)地點(diǎn)，開(kāi)展了雜交中稻品種與環(huán)境互作對(duì)頭季稻及再生稻產(chǎn)量與頭季稻米品質(zhì)影響的研究，以期為該區(qū)域雜交中稻蓄留再生稻大面積生產(chǎn)的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)栽培提供理論與實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)概況

試驗(yàn)于2018年分別在川南有一定生態(tài)代表性的隆昌、江安、富順、宜賓4 個(gè)地點(diǎn)的冬水田進(jìn)行。稻田土質(zhì)均勻，中上等肥力(表1)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選用2015—2016年審定的12 個(gè)雜交中稻新品種(‘瀘香優(yōu)104’‘內(nèi)5 優(yōu)907’‘花優(yōu)357’‘內(nèi)香6A/綿恢138’‘宜香優(yōu)4245’‘創(chuàng)兩優(yōu)華占’‘萬(wàn)優(yōu)956’‘千香優(yōu)418’‘隆兩優(yōu)1813’‘甜香優(yōu)698’‘蓉18 優(yōu)609’‘樂(lè)優(yōu)808’)為材料，采取統(tǒng)一的試驗(yàn)方案：在各地最佳高產(chǎn)播期(3月8—15日)播種，地膜濕潤(rùn)育秧，4月上中旬移栽中苗秧(4.5～5.0 葉)，按30 cm×20 cm 規(guī)格，每穴栽雙株(每個(gè)小區(qū)栽秧10 行，每行25 穴，各試驗(yàn)點(diǎn)統(tǒng)一栽秧繩)。頭季稻栽秧前1～2 d 施用由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所研發(fā)的“冬水田底肥一道清專(zhuān)用肥”(N、P2O5、K2O 分別為28%、9%和12%)375 kg?hm-2，齊穗期施用粒芽肥(瀘州天燃?xì)饣び邢挢?zé)任公司生產(chǎn)尿素，含N 46.3%)225 kg?hm-2。小區(qū)面積 13.34 m2，小區(qū)間和區(qū)組間走道分別為35 cm、50 cm，3 次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。

表1 各試驗(yàn)點(diǎn)的地理位置及稻田土壤肥力Table1 Geography position and basic fertility of soil for the experiment sites

1.3 考查項(xiàng)目

用定位儀測(cè)試驗(yàn)所在地的地理位置(經(jīng)度、緯度與海拔)，試驗(yàn)地施肥前按5 點(diǎn)取樣法取0～25 cm 耕層土樣1 kg，統(tǒng)一送四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院分析測(cè)試中心檢測(cè)土壤養(yǎng)分含量；水稻成熟期收頭季稻及再生稻小區(qū)實(shí)產(chǎn)，并按13.5%含水量折合標(biāo)準(zhǔn)干谷產(chǎn)量[11]；每個(gè)品種頭季稻取3 個(gè)重復(fù)混合樣稻谷1 kg，統(tǒng)一送農(nóng)業(yè)部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心分析米質(zhì)。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

首先對(duì)頭季稻產(chǎn)量、再生稻產(chǎn)量、兩季總產(chǎn)量及6 個(gè)品質(zhì)性狀進(jìn)行試驗(yàn)地點(diǎn)、基因型間的聯(lián)合方差分析，然后利用12 個(gè)雜交中稻品種在4 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的平均值，開(kāi)展頭季稻產(chǎn)量與再生稻產(chǎn)量間的回歸分析和頭季稻產(chǎn)量與稻米品質(zhì)的相關(guān)分析。所有計(jì)算通過(guò)DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和Excel 系統(tǒng)完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與品種對(duì)稻谷產(chǎn)量的影響

由表2可見(jiàn)，12 個(gè)水稻品種分別在4 個(gè)生態(tài)點(diǎn)間的頭季稻及再生稻產(chǎn)量差異均達(dá)極顯著水平(P＜0.01，F(xiàn)值為2.94**～222.90**)；多點(diǎn)聯(lián)合方差分析結(jié)果(表3)看出，12 個(gè)水稻品種在4 個(gè)地點(diǎn)的產(chǎn)量變異系數(shù)總體表現(xiàn)為兩季(3.27%～5.99%，平均4.12%)＜頭季稻(3.52%～8.9%，平均 4.90%)＜再生稻(4.01%～7.44%，平均5.47%)。表明兩季總產(chǎn)在不同生態(tài)條件下產(chǎn)量穩(wěn)定性較好，通過(guò)蓄留再生稻可在一定程度上彌補(bǔ)頭季稻產(chǎn)量不穩(wěn)定品種的產(chǎn)量損失。4 個(gè)地點(diǎn)間的頭季稻產(chǎn)量、再生稻產(chǎn)量和兩季總產(chǎn)量差異均達(dá)極顯著水平(P＜0.01，F(xiàn)值為13.08**～37.61**)。其中隆昌點(diǎn)產(chǎn)量最高，顯著高于其他3 個(gè)點(diǎn)，宜賓點(diǎn)最低。頭季稻和再生稻產(chǎn)量表現(xiàn)為江安與富順兩點(diǎn)間差異不顯著，兩季總產(chǎn)量在宜賓、江安、富順3 個(gè)點(diǎn)間差異不顯著。12 個(gè)水稻品種的頭季稻產(chǎn)量、再生稻產(chǎn)量均達(dá)極顯著差異，而總產(chǎn)量間的差異則不顯著。其中頭季稻產(chǎn)量位于前列、產(chǎn)量均在8 500 kg?hm-2以上的‘內(nèi)5 優(yōu)907’‘創(chuàng)兩優(yōu)華占’‘千香優(yōu)418’‘蓉18 優(yōu)609’‘宜香優(yōu)4245’5 個(gè)品種間差異不顯著；再生稻產(chǎn)量位于前列、產(chǎn)量在2 800 kg?hm-2以上的‘萬(wàn)優(yōu)956’‘花優(yōu)357’‘瀘香優(yōu)104’‘創(chuàng)兩優(yōu)華占’‘隆兩優(yōu)1813’5 個(gè)品種間差異也不顯著。12 個(gè)品種兩季總產(chǎn)差異均不顯著，其中兩季產(chǎn)量在11 000 kg?hm-2以上的7 個(gè)品種為‘創(chuàng)兩優(yōu)華占’‘內(nèi)5 優(yōu)907’‘宜香4245’‘瀘香優(yōu)104’‘花優(yōu)357’‘內(nèi)香6A/綿恢138’‘隆兩優(yōu)1813’。

2.2 試驗(yàn)地點(diǎn)與水稻品種對(duì)稻米品質(zhì)的影響

利用12 個(gè)水稻品種在4 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)3 次重復(fù)稻谷混合樣的稻米品質(zhì)分析實(shí)測(cè)值(表4)，進(jìn)行基因型與多點(diǎn)聯(lián)合方差分析結(jié)果(表5)表明，12 個(gè)水稻品種的6 個(gè)品質(zhì)性狀在4 個(gè)地點(diǎn)間的變異系數(shù)各不相同。其中堊白粒率和堊白度的變異較大，CV 分別為78.0%和102.3%；整精米率和直鏈淀粉的變異次之，CV 分別為31.4%和22.1%；而長(zhǎng)寬比和膠稠度相對(duì)穩(wěn)定，CV 分別為8.9%和13.4%。6 個(gè)稻米品質(zhì)性狀在4 個(gè)地點(diǎn)間的差異除膠稠度不顯著外，另5 個(gè)性狀均達(dá)極顯著水平，方差分析F值為 5.97**～ 26.20**(P＜0.01)，說(shuō)明膠稠度受生態(tài)環(huán)境影響較小，以宜賓和江安2 個(gè)點(diǎn)的米質(zhì)稍好。12 個(gè)水稻品種在4 個(gè)地點(diǎn)間的差異均達(dá)極顯著水平，方差分析F值為6.61**～363.32**，其中整精米率表現(xiàn)較低，主要受制于灌漿期高溫逼熟所致，較高的品種有‘創(chuàng)兩優(yōu)華占’‘隆兩優(yōu)1813’；長(zhǎng)寬比較大的為‘瀘香優(yōu)104’‘宜香4245’‘蓉18 優(yōu)609’，堊白粒率和堊白度較低的有‘花優(yōu)357’‘創(chuàng)兩優(yōu)華占’‘隆兩優(yōu)1813’，膠稠度較高的有‘創(chuàng)兩優(yōu)華占’‘隆兩優(yōu)1813’‘蓉18 優(yōu)609’，直 鏈淀粉較適宜的為‘瀘香優(yōu)104’‘宜香4245’‘甜香優(yōu)698’。綜合考慮總體米質(zhì)相對(duì)較好的為‘創(chuàng)兩優(yōu)華占’‘隆兩優(yōu)1813’。

?

表3 不同雜交中稻品種頭季稻、再生稻與兩季總產(chǎn)變異及其方差分析Table3 Variation and variance analysis of yield of main crop，ratooning crop and two season crops of different hybrid medium-season rice varieties

表4 不同雜交中稻品種在不同試驗(yàn)點(diǎn)的品質(zhì)實(shí)測(cè)值Table4 Quality measurements of different hybrid medium-season rice varieties at different test sites

續(xù)表4

表5 不同雜交中稻品種稻米品質(zhì)變異及其方差分析Table5 Variation and variance analysis of rice quality of different hybrid medium-season rice varieties

續(xù)表5

2.3 品種間稻谷產(chǎn)量、稻米品質(zhì)間的關(guān)系

盡管12 個(gè)水稻品種間的再生稻產(chǎn)量和頭季稻產(chǎn)量均達(dá)極顯著差異(表3)，但再生稻產(chǎn)量和頭季稻產(chǎn)量間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖1)，導(dǎo)致品種間兩季總產(chǎn)量差異不顯著。根據(jù)當(dāng)前再生稻生產(chǎn)成本和再生稻單價(jià)估算，當(dāng)再生稻產(chǎn)量在1 200 kg?hm-2時(shí)，再生稻經(jīng)濟(jì)效益為0，按圖1中回歸方程測(cè)算，設(shè)y=1 200，解得x=10 762，即理論上當(dāng)頭季稻產(chǎn)量達(dá)10 762 kg?hm-2以上時(shí)，再生稻產(chǎn)量低于1 200 kg?hm-2，則沒(méi)有經(jīng)濟(jì)收益，可以此作為根據(jù)頭季稻產(chǎn)量水平確定是否有必要蓄再生稻的科學(xué)依據(jù)。

從稻谷產(chǎn)量、稻米品質(zhì)性狀間的相關(guān)分析(表6)看出，稻谷產(chǎn)量分別與膠稠度和直鏈淀粉呈極顯著正相關(guān)和極顯著負(fù)相關(guān)，與整精米率、長(zhǎng)寬比、堊白粒率、堊白度4 個(gè)品質(zhì)性狀間無(wú)顯著相關(guān)性。整精米率與另5 個(gè)品質(zhì)性狀間相關(guān)系數(shù)均不顯著；長(zhǎng)寬比分別與堊白粒率、堊白度、直鏈淀粉呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，與膠稠度呈顯著正相關(guān)；堊白粒率分別與堊白度、直鏈淀粉呈極顯著正相關(guān)，與膠稠度呈極顯著負(fù)相關(guān)；堊白度分別與膠稠度、直鏈淀粉呈極顯著負(fù)相關(guān)和極顯著正相關(guān)；膠稠度與直鏈淀粉含量極顯著負(fù)相關(guān)。說(shuō)明長(zhǎng)寬比大的品種有利于降低堊白粒率、堊白度、直鏈淀粉含量，提高膠稠度，是優(yōu)質(zhì)稻的一個(gè)重要指標(biāo)。

圖1 再生稻產(chǎn)量與頭季稻產(chǎn)量的關(guān)系Fig.1 Relationship between yield of ratooning rice and main crop

表6 稻谷產(chǎn)量、稻米品質(zhì)性狀間的相關(guān)系數(shù)Table6 Correlation coefficients between yield and quality traits of rice

3 討論

3.1 關(guān)于稻谷產(chǎn)量與品質(zhì)的協(xié)調(diào)問(wèn)題

先期研究[1，16]認(rèn)為，雜交水稻產(chǎn)量與品質(zhì)存在一定矛盾，即產(chǎn)量越高的品種其品質(zhì)越差。在川南高溫伏旱生態(tài)條件下，雜交中稻品質(zhì)普遍較差，主要是整精米率、堊白粒率、堊白度極差，是該區(qū)域雜交水稻優(yōu)質(zhì)育種需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題[9]。本研究結(jié)果表明，頭季稻產(chǎn)量與整精米率、堊白粒率、堊白度相關(guān)不顯著，說(shuō)明川南特定生態(tài)下需要改良的這3 個(gè)米質(zhì)性狀與高產(chǎn)并沒(méi)有明顯矛盾。即在高產(chǎn)前提上，仍然能培育出優(yōu)質(zhì)品種。如在近年四川育種實(shí)踐中，育成了產(chǎn)量達(dá)超級(jí)稻水平的國(guó)家二級(jí)優(yōu)質(zhì)稻品種‘宜香優(yōu)2115’‘德優(yōu)4727’等。本研究結(jié)果還表明，整精米率與長(zhǎng)寬比的相關(guān)系數(shù)不顯著，但過(guò)去較多研究結(jié)果認(rèn)為，稻谷整精米粒與長(zhǎng)寬比呈極顯著負(fù)相關(guān)，提出達(dá)國(guó)家3 級(jí)以上品種的粒長(zhǎng)不宜超過(guò)9 mm[17]。以上不同的結(jié)論可能與試驗(yàn)所用品種不同有關(guān)。本研究進(jìn)一步指出，長(zhǎng)寬比分別與堊白粒率、堊白度、直鏈淀粉呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，與膠稠度呈顯著正相關(guān)。說(shuō)明高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)完全可以兼顧，其協(xié)同的生理原因是川南高溫伏旱區(qū)稻谷籽粒在高溫逼熟的情況下，通過(guò)肥水運(yùn)籌增加籽粒充實(shí)度，既能提高產(chǎn)量與整精米率，又可降低堊白粒率、堊白度[2]；長(zhǎng)寬比大的品種有利于降低堊白粒率、堊白度、直鏈淀粉含量，提高膠稠度，是優(yōu)質(zhì)稻的一個(gè)重要指標(biāo)。

3.2 頭季稻產(chǎn)量與再生稻產(chǎn)量關(guān)系的生產(chǎn)應(yīng)用

再生稻產(chǎn)量取決于頭季稻生產(chǎn)的光合物質(zhì)在滿(mǎn)足其高產(chǎn)后的剩余量，即剩余量越多其再生稻產(chǎn)量越高[18]。本研究以12 個(gè)雜交中稻品種在4 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的產(chǎn)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，初步建立了再生稻產(chǎn)量與頭季稻產(chǎn)量的負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖1)，應(yīng)用該定量關(guān)系可作為生產(chǎn)上預(yù)測(cè)是否蓄留再生稻的重要依據(jù)。如據(jù)現(xiàn)行再生稻生產(chǎn)投入和再生稻單價(jià)，當(dāng)再生產(chǎn)稻產(chǎn)量在1 200 kg?hm-2時(shí)經(jīng)濟(jì)效益為0，特別是目前大面積頭季稻機(jī)收碾壓稻樁對(duì)再生稻的損失高達(dá)40%～ 60%[19]，四川頭季稻機(jī)收蓄留的再生稻產(chǎn)量在1 500 kg?hm-2以下的田塊甚多。因此應(yīng)用本方法可避免再生稻的無(wú)效生產(chǎn)投入。需要指出的是本預(yù)測(cè)方法僅為1年的結(jié)果，尚需通過(guò)多年多點(diǎn)多品種試驗(yàn)數(shù)據(jù)的修正方可投入應(yīng)用，生態(tài)條件與本區(qū)差異較大的其他再生稻區(qū)，則需另建立類(lèi)似的預(yù)測(cè)模型。

3.3 兩季產(chǎn)量高、米質(zhì)相對(duì)較好的適宜品種

先期有關(guān)雜交中稻[8]、優(yōu)質(zhì)稻[9]、再生稻[10]品種的庫(kù)源結(jié)構(gòu)研究較多，而三者綜合性狀較好的研究甚少。本研究4 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)結(jié)果表明，頭季稻與再生稻兩季產(chǎn)量在11 100 kg?hm-2以上、總體米質(zhì)相對(duì)較好僅有‘創(chuàng)兩優(yōu)華占’‘隆兩優(yōu)1813’兩個(gè)品種，可作為川南高溫伏旱區(qū)的主推品種。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)品種均為兩系雜交稻品種，兩系雜交稻與三系雜交稻相比具有耐肥、抗倒的優(yōu)勢(shì)[20]。若頭季稻發(fā)生倒伏后頭季稻其再生稻產(chǎn)量較低、稻米品質(zhì)較差[21]。川南冬水田區(qū)雜交水稻倒伏是一個(gè)長(zhǎng)期未能解決的重要生產(chǎn)問(wèn)題，抗倒能力強(qiáng)的品種對(duì)再生稻高產(chǎn)和控制米質(zhì)有重要作用。因此，有必要加大兩系雜交稻在川南高溫伏旱區(qū)應(yīng)用效果研究。

4 結(jié)論

4 個(gè)地點(diǎn)間和12 個(gè)水稻品種的頭季稻產(chǎn)量、再生稻產(chǎn)量均達(dá)極顯著差異。川南特定生態(tài)下需要改良整精米率、堊白粒率、堊白度的3 個(gè)米質(zhì)性狀與高產(chǎn)并沒(méi)有明顯矛盾。長(zhǎng)寬比大的品種有利于降低堊白粒率、堊白度、直鏈淀粉含量，提高膠稠度。再生稻產(chǎn)量與頭季稻產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。頭季稻和再生稻兩季產(chǎn)量較高、總體米質(zhì)相對(duì)較好僅有‘創(chuàng)兩優(yōu)華占’‘隆兩優(yōu)1813’兩個(gè)品種。