膜下滴灌栽培粳稻品種產(chǎn)量構(gòu)成與穗部特征研究

趙雙玲，銀永安，2*，王永強(qiáng)，劉小武，王肖娟，李 麗，李高華，韓 品

(1 新疆天業(yè)(集團(tuán))有限公司，石河子 832000； 2 中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所，新疆烏魯木齊 830011)

水稻作為重要的糧食作物在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，因此選育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病、綜合性狀優(yōu)良的水稻新品種是當(dāng)今高效農(nóng)業(yè)研究的一個(gè)主攻方向[1]。針對(duì)水稻產(chǎn)量與其構(gòu)成因素之間的相互關(guān)系，前人已做了大量的探討[2，3]。陳溫福等[4]研究表明，水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素是稻米產(chǎn)量的直接決定因素，所以要進(jìn)一步提高產(chǎn)量以實(shí)現(xiàn)超高產(chǎn)，必須打破目前產(chǎn)量構(gòu)成因素的相對(duì)平衡關(guān)系，優(yōu)化產(chǎn)量結(jié)構(gòu)，使其在更高水平上統(tǒng)一起來(lái)。水稻的產(chǎn)量由單位面積上的穗數(shù)、每穗粒數(shù)(每穗穎花數(shù))、成粒率和粒重四個(gè)基本因素構(gòu)成。而水稻單位面積上的穗數(shù)是由株數(shù)、單株分蘗數(shù)、分蘗成穗率三者組成。決定單位面積穗數(shù)的關(guān)鍵時(shí)期是在分蘗期。水稻的分蘗與成穗關(guān)系到群體動(dòng)態(tài)發(fā)展以及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的合理構(gòu)成[5]。分蘗性強(qiáng)弱不僅與水稻本身遺傳特性有關(guān)，而且與栽培措施密切相關(guān)。前人研究表明，株行距配置、肥水管理、栽培方式等均可影響分蘗發(fā)生，進(jìn)而影響成穗率，最終影響產(chǎn)量[6，7]。

水稻膜下滴灌種植由新疆天業(yè)集團(tuán)首創(chuàng)?！笆濉币詠?lái)，新疆天業(yè)集團(tuán)公司對(duì)膜下滴灌水稻技術(shù)開(kāi)展了初步的探索，積累了膜下滴灌水稻種植的一些經(jīng)驗(yàn)。膜下滴灌水稻節(jié)水栽培技術(shù)，將水稻栽培與先進(jìn)的膜下滴灌技術(shù)相結(jié)合，突破了傳統(tǒng)水稻種植的“水作”方式，全生育期無(wú)水層、不起壟，并采用機(jī)械直播技術(shù)，達(dá)到節(jié)水、省地、全程機(jī)械化作業(yè)。

本研究選用12個(gè)具有代表性的粳稻品種為試驗(yàn)材料，采用膜下滴灌栽培，從產(chǎn)量、莖蘗組成、穗部性狀等方面進(jìn)行系統(tǒng)比較分析，試圖闡明不同水稻品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素特征的差異，以期為高產(chǎn)育種和栽培提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試驗(yàn)地點(diǎn)

選用12份具有代表性的高產(chǎn)粳稻品種為供試材料。試驗(yàn)在新疆石河子北泉鎮(zhèn)天業(yè)農(nóng)業(yè)研究所進(jìn)行(84°58′～86°24′E，43°26′～45°20′N)，無(wú)霜期168～171 d，≥0℃活動(dòng)積溫4023～4118℃，≥10℃有效積溫3570～3729℃。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與栽培管理

試驗(yàn)采取隨機(jī)排列，設(shè)12個(gè)處理，每個(gè)品種為一個(gè)處理，3次重復(fù)。采用膜下滴灌水稻旱作栽培技術(shù)，一膜2管4行種植模式，膜寬2.2 m，種植幅寬2.4 m。采用機(jī)械鋪膜、機(jī)械點(diǎn)種，株距10 cm，播種密度28.5萬(wàn)穴/公頃，播種后適時(shí)滴出苗水做到一播全苗，適時(shí)適量供水供肥，做到水肥結(jié)合，肥料隨水滴施，全生育期施肥量為N247.5 kg/hm2，P2O5225 kg/hm2，K2O 90 kg/hm2。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 莖蘗動(dòng)態(tài)

每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選定1個(gè)觀察點(diǎn)，每個(gè)觀察點(diǎn)定10穴，每隔7 d調(diào)查1次莖蘗數(shù)，并在每一次調(diào)查的莖蘗上做標(biāo)記，分別記錄各級(jí)分蘗的發(fā)生數(shù)與各葉位的成穗數(shù)。

1.3.2 產(chǎn)量及穗部性狀

在成熟期每個(gè)小區(qū)取50穴測(cè)定有效穗數(shù)，各小區(qū)取大小均勻的稻穗10穴考種。考種項(xiàng)目為株高、單株分蘗數(shù)(有效/無(wú)效)、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、一次枝梗數(shù)、二次枝梗數(shù)、一次枝梗粒數(shù)、二次枝梗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重以及理論產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)方法

1.4.1 數(shù)據(jù)計(jì)算

主莖貢獻(xiàn)率(%)=單穴主莖數(shù)目/總莖蘗數(shù)×100

一級(jí)分蘗貢獻(xiàn)率(%)=一級(jí)分蘗數(shù)/總莖蘗數(shù)×100

二級(jí)分蘗貢獻(xiàn)率(%)=二級(jí)分蘗數(shù)/總莖蘗數(shù)×100

著粒密度(粒/cm)=每穗粒數(shù)/單穗長(zhǎng)

一次枝梗貢獻(xiàn)率(%)=一次枝梗總粒數(shù)/每穗粒數(shù)×100

二次枝梗貢獻(xiàn)率(%)=二次枝?？偭?shù)/每穗粒數(shù)×100

1.4.2 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2003、DPS和GraphPad Prism 5進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 膜下滴灌各水稻品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的差異

實(shí)際產(chǎn)量以A6最高，平均為10 633.95 kg/hm2，A10最低，為8145.6 kg/hm2，A6較A10高30.55%；總穎花數(shù)、每穗粒數(shù)均以A6最高，A7最低，A6的總穎花數(shù)(163.57粒)較A7(136.95粒)高19.44%，A6的每穗粒數(shù)(149.57粒)較A7(121.16粒)高23.45%；結(jié)實(shí)率表現(xiàn)為A2>A9>A1=A4>A5>A6>A8>A12>A11>A3>A10>A7，A2的結(jié)實(shí)率(93.15%)較A7的結(jié)實(shí)率(88.47%)高4.68%(表1)。

表1 各水稻品種的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素比較

2.2 膜下滴灌水稻品種產(chǎn)量與構(gòu)成因素間的相關(guān)性

由表2可以看出，每穗實(shí)粒數(shù)與總穎花數(shù)呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.942；產(chǎn)量與總穎花數(shù)呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.615；千粒重與總穎花數(shù)呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.597；千粒重與有效穗數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明在膜下滴灌栽培條件下隨著有效穗數(shù)的增多千粒重降低。綜上所述，膜下滴灌水稻增產(chǎn)的主要途徑是提高穗粒數(shù)。

表2 各水稻品種產(chǎn)量與其構(gòu)成因素間的相關(guān)系數(shù)

2.3 水稻品種的莖蘗組成及成穗率差異

各水稻品種的莖蘗數(shù)、莖蘗組成及成穗率存在差異。從表3可以看出，所有水稻品種的基本苗一致，均為228萬(wàn)株/公頃；拔節(jié)期是水稻群體莖蘗數(shù)最大的時(shí)期，A7的莖蘗數(shù)最多，A3的莖蘗數(shù)最少，A7較A3高31.71%；拔節(jié)期的莖蘗組成中，A3的主莖貢獻(xiàn)率最大，A7最小，A1的一級(jí)分蘗貢獻(xiàn)率第一，A3最小，二級(jí)分蘗貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為A7>A11>A8>A12>A9>A4>A6>A10>A2>A3>A1>A5；拔節(jié)期的分蘗貢獻(xiàn)率主要是依靠主莖和一級(jí)分蘗，占總貢獻(xiàn)率的80%以上。成熟期群體莖蘗數(shù)趨于穩(wěn)定，與最終的穗數(shù)基本相當(dāng)，其莖蘗組成特點(diǎn)與拔節(jié)期的規(guī)律一致，不同的水稻品種成穗率表現(xiàn)為：主莖貢獻(xiàn)率A3>A5>A10>A12>A9>A11>A8>A6>A1>A2>A4>A7，一級(jí)分蘗貢獻(xiàn)率A7>A4>A1>A2>A6>A8>A11>A9>A12>A5>A10>A3，二級(jí)分蘗貢獻(xiàn)率A10>A6>A2>A12>A3>A1>A5>A7>A9>A8>A11>A4；品種不同，各個(gè)部位的貢獻(xiàn)率也不同。說(shuō)明膜下滴灌水稻主要依靠主莖和一級(jí)分蘗成穗，且主莖和一級(jí)分蘗的貢獻(xiàn)率占95%以上；群體數(shù)量上升較平穩(wěn)，成穗率中等。

表3 膜下滴灌下各水稻品種的莖蘗組成及成穗率差異

2.4 膜下滴灌水稻品種穗部構(gòu)成特征的差異

由表4可知，穗長(zhǎng)最長(zhǎng)和最短的品種分別為A8、A5，A8較A5長(zhǎng)11.67%；著粒密度和每穗總粒數(shù)均以A6最大，A7最小，A6的著粒密度、每穗總粒分別較A7的高17.09%和23.45%；A3單穗重最大，A1最小，A3較A1高38.93%。進(jìn)一步分析一次枝梗和二次枝梗性狀發(fā)現(xiàn)，一次枝梗數(shù)A9最多，A2最少，A9比A2多21.24%；一次枝梗單枝梗粒數(shù)A2最多，A10與A5最少，A2比A10高17.52%；一次枝梗總粒數(shù)A9較A5高24.47%；一次枝梗粒數(shù)對(duì)總粒數(shù)的貢獻(xiàn)率A11較A5高3.95%；二次枝梗數(shù)表現(xiàn)為A6>A3>A2>A10>A9>A12>A8>A5>A1>A4>A11>A7，A6較A7高47.92%；二次枝梗單枝梗粒數(shù)表現(xiàn)為A7=A12>A1>A9>A11>A5=A8>A4>A3>A6>A10>A2，A7較A2高27.27%；二次枝?？偭?shù)表現(xiàn)為A6>A3>A9>A12>A1>A8>A5>A11>A10>A4>A2>A7，A6較A7高29.09%；二次枝梗總粒數(shù)對(duì)每穗粒數(shù)的貢獻(xiàn)率A5最大，A11最小，A5較A11高3.95%。說(shuō)明膜下滴灌栽培的水稻主要依靠一次枝梗數(shù)和二次枝梗數(shù)的提高形成大穗，且二次枝梗粒數(shù)的貢獻(xiàn)率大于一次枝梗貢獻(xiàn)率，說(shuō)明膜下滴灌水稻二次枝梗粒數(shù)是形成大穗的關(guān)鍵原因之一。

表4 各水稻品種穗部構(gòu)成特征的差異

2.5 膜下滴灌水稻品種穗部構(gòu)成特征相關(guān)性分析

由表5可以看出：穗長(zhǎng)與總粒數(shù)呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.648；總粒數(shù)和著粒密度呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.82；一次枝梗數(shù)和著粒密度呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.826；一次枝梗數(shù)和總粒數(shù)呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.736；一次單枝梗粒數(shù)與穗長(zhǎng)呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.663；一次枝梗總粒數(shù)與所有的穗部構(gòu)成因素都成正相關(guān)，且與著粒密度、總粒數(shù)極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.734和0.93，說(shuō)明一次枝梗總粒數(shù)越多，著粒密度和總粒數(shù)就越多；二次枝梗數(shù)與總粒數(shù)呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.617；二次單枝梗粒數(shù)與二次枝梗數(shù)呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.692，說(shuō)明二次單枝梗粒數(shù)越多，二次枝梗數(shù)就越少。

表5 各水稻品種穗部構(gòu)成特征的相關(guān)性分析

3 結(jié)論與討論

(1)膜下滴灌水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素均表現(xiàn)為總穎花數(shù)>結(jié)實(shí)率>千粒重，總穎花數(shù)的多少與結(jié)實(shí)率決定了成熟水稻的穗粒數(shù)。

(2)莖蘗動(dòng)態(tài)、組成及成穗率是評(píng)價(jià)水稻植株個(gè)體生長(zhǎng)及群體質(zhì)量的重要指標(biāo)，與水稻個(gè)體及群體的有效穗數(shù)關(guān)系密切[8，9]。已有研究表明，水稻分蘗受到溫度、光照、氮素等環(huán)境因素及栽培密度、肥水管理等栽培措施的影響，但遺傳因素是決定分蘗動(dòng)態(tài)變化的主要因素之一[10]。膜下滴灌水稻表現(xiàn)出在拔節(jié)期一級(jí)分蘗的貢獻(xiàn)率最大，主莖的貢獻(xiàn)率其次，二級(jí)分蘗貢獻(xiàn)率最次，到了成熟期反而是主莖貢獻(xiàn)率最大，一級(jí)分蘗貢獻(xiàn)率次之，說(shuō)明膜下滴灌水稻的產(chǎn)量以主莖成穗為主，一級(jí)分蘗成穗次之。依靠主莖和一級(jí)分蘗成穗，群體數(shù)量上升較為平穩(wěn)，能夠提高膜下滴灌水稻的產(chǎn)量。

(3)本研究結(jié)果表明，水稻的品種不同，穗部性狀特征也存在差異。二次枝梗貢獻(xiàn)率大于一次枝梗的，主要依靠二次枝梗增加穗粒數(shù)來(lái)提高水稻的產(chǎn)量；相關(guān)性分析表明，著粒密度較大的水稻品種能夠增加水稻的一次枝梗粒數(shù)，形成大穗，從而提高水稻的產(chǎn)量。關(guān)于穗部性狀與穗粒數(shù)的關(guān)系，已有的研究結(jié)論不盡相同。如，姚有禮等[11]認(rèn)為，品種間一次枝梗分化數(shù)是決定每穗穎花分化數(shù)的首要因子；董桂春等[12]認(rèn)為，著粒密度、穗長(zhǎng)對(duì)每穗粒數(shù)的影響顯著大于每穗二次枝粳數(shù)以及一、二次枝粳數(shù)比值；而吳文革等[13]、龔金龍等[14]認(rèn)為，超級(jí)雜交秈稻、大穗型雜交粳稻通過(guò)協(xié)調(diào)增加一次枝梗數(shù)和二次枝梗數(shù)及其平均著粒數(shù)來(lái)增大穗型。本研究表明，膜下滴灌水稻的二次枝梗對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率最大，增加二次枝梗數(shù)應(yīng)作為衡量大穗型品種穗型的最主要性狀，所以，膜下滴灌水稻高產(chǎn)栽培中尤其應(yīng)重視促花肥的施用。增加穗粒數(shù)是提高產(chǎn)量的直接原因，也是膜下滴灌水稻高產(chǎn)育種的主攻方向 。