李小波 黃光福 施繼芳 王春榮 張玉嬌 程卯 胡建 張石來 胡鳳益*
(1 云南大學(xué)農(nóng)學(xué)院,昆明650201;2 勐??h勐遮鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)綜合服務(wù)中心,云南 勐海666205;3 景洪市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,云南景洪666101;第一作者:lixiaobo@mail.ynu.edu.cn;*通訊作者:hfengyi@ynu.edu.cn)
近年來,云南大學(xué)利用長雄野生稻地下莖無性繁殖特性培育的多年生稻獲得了成功[1-3],多年生稻品種多年生稻23 已經(jīng)通過了云南省審定(審定編號:滇審稻2018033 號)。多年生稻是指種植一次就可以連續(xù)收獲多年的稻作生產(chǎn)方式,從第2 年起水稻生產(chǎn)不再需要種子、育秧、犁田耙田、栽秧等環(huán)節(jié),不僅減少了勞動力投入和生產(chǎn)成本,也大大降低了勞動強度,是一項輕簡化的稻作生產(chǎn)技術(shù)。最近,云南農(nóng)業(yè)大學(xué)又從“滇瑞449//RD23/長雄野生稻”雜交組合中選育出了具有多年生性的優(yōu)質(zhì)稻品種云大107。為了明確云大107 的產(chǎn)量潛力,為其栽培技術(shù)優(yōu)化提供依據(jù),我們用云南主栽的優(yōu)質(zhì)稻品種滇屯502、滇瑞449、文稻5 作對照,于2018 年在云南景洪進行了田間比較試驗,以期為云大107 的推廣與栽培技術(shù)的優(yōu)化提供詳實數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。
供試材料為滇屯502、文稻5、滇瑞449、云大107。試驗于2018 年在云南景洪市嘎灑鎮(zhèn)試驗基地進行(海拔550 m)。試驗地土壤基礎(chǔ)肥力:pH 值5.05,有機質(zhì)含量34.0 g/kg,全氮2.1 g/kg,堿解氮155.60 mg/kg,速效磷7.58 mg/kg,速效鉀139.10 mg/kg。
采用隨機區(qū)組設(shè)計,3 次重復(fù),小區(qū)面積20 m2(長×寬=4 m×5 m)。種植方式和施肥措施與當(dāng)?shù)厣a(chǎn)水平類似。7 月23 日播種,8 月17 日移栽,移栽行株距20 cm×20 cm,每667 m2插1.67 萬叢,每叢1~2 苗;氮肥、磷肥、鉀肥分別選用尿素(46%)、過磷酸鈣(12%)和氯化鉀(60%),純N 用量13 kg/667 m2,P2O56.5 kg/667 m2,K2O 13 kg/667 m2。其中,氮肥按基肥∶分蘗肥∶穗肥∶粒肥=5∶2∶2∶1 分4 次施,磷肥全部作基施,鉀肥按基肥∶穗肥=1∶1 分2 次施。水分管理和病蟲害防治參照水稻高產(chǎn)管理措施進行。
1.3.1 生育期
記載播種期、成熟期,并計算最終的全生期天數(shù)。
1.3.2 干物質(zhì)積累
分別在齊穗期和成熟期取樣,每小區(qū)取5 叢,洗凈泥沙,測定莖蘗數(shù),然后剪去根。齊穗期將樣品分成莖、葉、穗3 部分;成熟期將樣品分成稻草、枝梗、實粒、秕粒4 部分。樣品整理好及時放入烘箱105℃殺青30 min,后調(diào)溫度至75℃烘干至恒質(zhì)量,分別測定干物質(zhì)量。
表1 不同品種產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成表現(xiàn)
表2 不同品種生育期表現(xiàn)
1.3.3 凈光合速率和葉綠素含量
在齊穗期,用LI-6400XT 便攜式光合測定儀梭形葉室測定劍葉凈光合速率(Pn),每個小區(qū)測3 株,測定時間選擇晴朗天氣的上午9∶00—11∶00;同時將測定凈光合速率(Pn)劍葉對應(yīng)做好標記取樣放入封口袋中,帶回實驗室測其葉綠素含量。葉綠素含量的測定參考張其德[4]的方法。每次測定重復(fù)3 次,取平均值。
1.3.4 產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成
采用5 點取樣法進行取樣調(diào)查,調(diào)查有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重等性狀,計算理論產(chǎn)量。同時每個小區(qū)取5 m2進行實割測產(chǎn),計算實際產(chǎn)量。
試驗數(shù)據(jù)采用Excel 和SPSS 23.0 軟件進行處理和分析。
從表1 可見,實際產(chǎn)量和理論產(chǎn)量均表現(xiàn)為云大107>滇瑞449>文稻5>滇屯502,其中實際產(chǎn)量云大107 為564.52 kg/667 m2,較滇屯502、文稻5 和滇瑞449 分別增加25.94%、5.41%和2.93%,與滇屯502 相比產(chǎn)量差異顯著。從產(chǎn)量構(gòu)成因素看,云大107 每穗粒數(shù)為138.82 粒,顯著多于滇瑞449、文稻5 和滇屯502,分別提高8.49%、14.84%和15.62%;云大107 有效穗數(shù)16.23 萬/667 m2,較滇屯502、文稻5 和云大107 分別減少5.80%、14.08%和28.75%,其中與滇瑞449 差異顯著;云大107 千粒重30.8 g,顯著高于滇瑞449;各品種之間結(jié)實率差異不顯著。可見,云大107 的產(chǎn)量比云南主栽優(yōu)質(zhì)稻品種略高,其高產(chǎn)的原因主要在于有較多的穗粒數(shù)和較高的千粒重。
從表2 可見,全生育期表現(xiàn)為滇瑞449>滇屯502>云大107>文稻5,云大107 較親本滇瑞449 縮短7 d,較滇屯502 縮短4 d,比文稻5 長11 d。品種間生育期差異主要表現(xiàn)在播始歷期,為3~21 d,而始穗至成熟期差異不明顯。說明云大107 的生育期適合云南優(yōu)質(zhì)稻生產(chǎn)的生育期需求。
從表3 可見,云大107 成熟期干物質(zhì)量為1 984.8 g/m2,比文稻5、滇屯502、滇瑞449 分別增加28.87%、19.94%、11.44%,其中與文稻5 差異顯著;齊穗期干物質(zhì)量為1 305.4 g/m2,比滇瑞449 顯著增加308.7 g/m2,而與滇屯502、文稻5 差異不顯著;云大107 收獲指數(shù)為0.55,與滇瑞449、滇屯502 以及文稻5 差異不顯著;云大107 齊穗至成熟期生長速率為20.0 g/(m2·d),顯著高于滇屯502 和文稻5。這4 個參試品種的產(chǎn)量與成熟期干物質(zhì)量和生長速率呈顯著正相關(guān)(r=0.775*,r=0.778*)(表4)??偟膩砜矗拼?07 在成熟期及齊穗期的干物質(zhì)量均大于其他優(yōu)質(zhì)稻品種,收獲指數(shù)和生長速率亦較高,具有適應(yīng)云南優(yōu)質(zhì)稻區(qū)種植的潛力。
2.4.1 葉綠素含量
從圖1 可見,云大107 的葉綠素a、類胡蘿卜素和葉綠素a+b 小于滇屯502,但均大于文稻5 和滇瑞449。表明云大107 在云南優(yōu)質(zhì)稻主栽區(qū)具有較高的光合特性,利于通過優(yōu)化栽培措施提高產(chǎn)量。
2.4.2 凈光合速率
表3 不同品種干物質(zhì)積累、生長速率、收獲指數(shù)差異
表4 不同品種干物質(zhì)積累、生長速率、收獲指數(shù)相關(guān)性分析
表5 不同品種凈光合速率比較
圖1 云南主栽優(yōu)質(zhì)稻不同品種葉綠素含量差異
從表5 可見,云大107 齊穗期劍葉凈光合速率為26.31 μmol/(m2·s),顯著高于滇屯502、滇瑞449 和文稻5,分別增加4.45%、4.65%和16.83%;而氣孔導(dǎo)度是0.61 mol/(m2·s),顯著高于滇屯502、滇瑞449,與文稻5 持平;胞間CO2濃度為275.11 μmol/mol,和文稻5、滇屯502 以及滇瑞449 持平;蒸騰速率4.86 μmol/(m2·s),顯著小于文稻5、滇屯502 和滇瑞449。云大107 的凈光合速率與葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b 和類胡蘿卜素呈極顯著正相關(guān)性(相關(guān)系數(shù)分別為0.880**、0.906**、0.908**、0.895**)(表6)。從光合特性和凈光合速率可以看出,云大107 具有高產(chǎn)的光合潛力。
在產(chǎn)量構(gòu)成要素中,有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)是衡量庫容量大小的主要指標,千粒重反應(yīng)的則是庫容的充實程度。研究表明,在高產(chǎn)水平下產(chǎn)量構(gòu)成要素中,千粒重與產(chǎn)量的偏相關(guān)系數(shù)最大,每穗實粒數(shù)次之[5],所以說提高庫容量是獲得高產(chǎn)的重要途徑,而庫的充實程度是獲得高產(chǎn)的保證。研究證明,增加穗粒數(shù)和千粒重是獲得高產(chǎn)的直接原因,尤其在高產(chǎn)條件下關(guān)系更為密切[6]。本研究中,實際產(chǎn)量和理論產(chǎn)量均表現(xiàn)為云大107>滇瑞449>文稻5>滇屯502,云大107 的每穗粒數(shù)顯著多于滇屯502、文稻5 和滇瑞449,而千粒重也高于滇屯502、文稻5 和滇瑞449。與其他品種相比,云大107 產(chǎn)量潛力優(yōu)勢主要體現(xiàn)在穗大、粒重上,通過調(diào)控栽培措施可以進一步協(xié)調(diào)產(chǎn)量構(gòu)成四要素的關(guān)系,進而挖掘云大107 產(chǎn)量潛力。
水稻各器官干物質(zhì)的積累是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[7]。產(chǎn)量潛力提高更多地是依靠增加生物產(chǎn)量和協(xié)調(diào)生物產(chǎn)量與收獲指數(shù)的關(guān)系[8]。高產(chǎn)高效栽培和超高產(chǎn)栽培可以顯著提高水稻干物質(zhì)總積累量,特別是齊穗至成熟階段的干物質(zhì)積累量,使產(chǎn)量隨干物質(zhì)的增加而同步增加[9]。云大107 成熟期的干物質(zhì)積累量最大,這也是云大107 產(chǎn)量高于其他優(yōu)質(zhì)稻的主要原因之一。
表6 不同品種劍葉凈光合速率和葉綠素含量的相關(guān)性分析
產(chǎn)量變化主要取決于抽穗至成熟期光合生產(chǎn)能力[10],而光合生產(chǎn)能力又主要取決于凈光合速率和蒸騰速率的快慢。云大107 凈光合速率顯著高于滇屯502、滇瑞449 和文稻5,氣孔導(dǎo)度和胞間C02濃度顯著大于或略高于其他3 個云南主栽的優(yōu)質(zhì)稻;蒸騰速率卻顯著小于文稻5、滇屯502 和滇瑞449??梢?,云大107 具有較高的光合潛力,這也是其產(chǎn)量高于其他優(yōu)質(zhì)稻品種的主要原因之一。
光合生產(chǎn)能力取決于植物體葉片的葉色,水稻葉色的深淺是由體內(nèi)葉綠素含量的多寡決定的,葉綠素在光合作用的光能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換中起著關(guān)鍵作用[11]。葉綠素含量與凈光合速率呈顯著相關(guān)性,并且直接影響產(chǎn)量[12],葉綠素含量高,有助于獲取更多太陽輻射量,也利于光合產(chǎn)物的形成和積累,提高植物的光能利用率。本研究表明,凈光合速率與葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b 和類胡蘿卜素呈極顯著正相關(guān)性,云大107 除了葉綠素a、類胡蘿卜素和葉綠素a+b 小于滇屯502 外,其他各指標均大于文稻5 和滇瑞449。
云大107 較云南主栽其他優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)量高的主要原因是粒多粒大,同時生長后期具有較高的光合產(chǎn)物生產(chǎn)能力,保證成熟期有較高干物質(zhì)積累。因此,提高包括多年生稻云大107 在內(nèi)的云南優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)量及挖掘產(chǎn)量潛力的主要途徑是提高每穗粒數(shù),同時提高齊穗后劍葉光合能力,以積累較多光合產(chǎn)物,進而提高成熟期生物產(chǎn)量。