汕優63的產量表現及其高產潛力分析

霍二偉 扶 定 王青林 馬漢云 沈光輝 陳應霞 郭桂英 徐士庫

摘要:以中國種植面積最大的水稻良種汕優63為材料,利用相關分析和通徑分析相結合的方法,分析了其在信陽15年的產量表現及穗粒結構。結果表明,穗實粒數、有效穗、千粒質量與產量的相關系數分別為0.742 3、0.336 1、0.295 8,且穗實粒數與產量呈極顯著正相關 (P<0.01);穗實粒數、有效穗對產量的直接通徑系數分別為0.759 6和0.359 6,均達到極顯著水平,而千粒質量僅為0.173 8。從產量構成因素對產量回歸方程的貢獻來看,有效穗數為0.120 9,穗實粒數為0.563 9,千粒質量為0.051 4,有效穗數和穗實粒數明顯高于千粒質量。因此,穗實粒數和有效穗是影響汕優63產量的主要因子,千粒質量為次要因子。在生產上,要充分挖掘汕優63在信陽的生產潛力,關鍵在于實現大穗和足穗,提高結實率。

關鍵詞:汕優63;產量表現;穗粒結構

中圖分類號:S511.2+1文獻標識碼:ADOI編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2009.06.010

Analysis of High Yield Potential and Yield Performance of Shanyou 63

HUO Er-wei, FU Ding, WANG Qing-lin, MA Han-yun, SHEN Guang-hui, CHEN Ying-xia, GUO Gui-ying, XU Shi-ku

(Xinyang Institute of Agricultural Sciences, Xinyang,Henan464000, China)

Abstract:Correlation analysis and path analysis were utilized to research Shanyou 63—the variety with the largest cultivated area in China, its yield performance and spike & grain structure for fifteen years in Xinyang was analyzed. The results showed that the coefficient of correlation between filled grain number per ear, effective ear, 1 000-grain weight and yield were 0.742 3, 0.336 1, 0.295 8, respectively. And filled grain number per ear had very significantly positive correlation with yield; the directness path coefficients of filled grain number per ear and effective ear to grain yield were 0.759 6 and 0.359 6, respectively. And their differences reached the extremely significant level, whereas that of 1 000-grain weight was only 0.173 8. From contribution to constitutive factors of yield on yield regression equation, effective ear, filled grain number per were and 1 000-grain weight were 0.120 9, 0.563 9, 0.051 4, respectively. Effective ear and filled grain number per ear were higher than 1 000-grain weight. Therefore, Effective ear and filled grain number per ear were the chief factors which influenced yield of Shanyou 63, and 1 000-grain weight was secondary factor. The key to fully tap the potential of Shanyou 63 in Xinyang lie in realizing big and adequate spikes, improving the rate of seed setting in productivity.

Key words: Shanyou 63; yield performance; panicle-grain structure

水稻產量構成因素與產量的關系一直是水稻生產與研究的熱點,并已取得了大量的科研成果。但前人對供試材料的選取,可謂是品種品系皆可,純系雜交種都行,數量多少不一,以致研究結論往往個性較多,共性較少,針對性較強,普遍性較差,對指導水稻生產有很大的局限性。為此,筆者選用20世紀中國乃至世界雜交水稻良種的杰出代表——汕優63[1]作為試驗材料,對其穗粒結構進行了分析研究,明確這些性狀間以及與產量的關系,以期為挖掘信陽水稻的高產潛力提供科學依據。

1材料和方法

以國內曾經大面積種植的雜交水稻汕優63為試驗材料,利用1989—2003年國家南方稻區長江中下游中秈遲熟組水稻區域試驗,及河南省南部稻區水稻區域試驗信陽試點的試驗數據。試驗地點設在信陽市農業科學研究所試驗農場。土質為白散土,土壤肥力中上等,采用育苗移栽,4月下旬播種,5月下旬移栽,隨機區組設計,每小區13.3 m²,10行區,共 400穴,3次重復。田間管理和記載標準按國家區域試驗要求實施,成熟期取有代表性的10個單株進行考種,并稱小區實際產量。

參照崔黨群的矩陣算法[2],并使用Excel 2003 和SPSS 10.0軟件對有關數據進行分析。

2結果與分析

2.1信陽的地理位置及其光、熱、水氣候資源

信陽地處東經113°45′～115°55′、北緯30°23′～32°27′之間,位于我國北亞熱帶和暖溫帶的地理分界線(秦嶺—淮河)上,屬亞熱帶向暖溫帶過渡區。信陽稻區分屬我國南方稻區,又是中國南、北稻區的中間地帶。1989年9月在遼寧召開的北方雜粳發展討論會,把黃淮流域稻區稱作“秈粳交叉地帶”。按全國13個水稻氣候生態型劃分,信陽稻區既屬于“華南、華中中秈型”,又屬于“華北、華中中粳型”,是典型的“秈粳交叉地帶”,宜秈宜粳[3]。

據氣候資料統計,太陽總輻射年平均4 700～5 100 MJ/m²,光合有效輻射量為230~247 KJ/cm²,日照總時數累年平均2 068 h,日照百分率年平均45%。年日均氣溫15.2 ℃,日平均氣溫穩定通過10 ℃的活動積溫在4 900～5 200 ℃之間,持續時間為230～270 d,為河南省熱量資源最為豐富的地區。累年降雨量平均1 100 mm,其中80%分布在4—10月份,雨量充沛,光溫適宜,加之以淮河為骨干的大小13條河流縱橫交錯,塘湖堰壩星羅棋布,自然形成了以水稻為主的綜合農業種植區。信陽各月平均降水量和平均氣溫如表1,數據顯示,信陽一年內的氣溫、降水量呈偏正態分布,其夏季的平均溫度基本在25℃以上,降水量主要集中在6、7月份,雨熱同季,表明該地區夏季的氣候生產潛力值在一年中占很大比例,夏季的氣候變化對全年的氣候生產潛力影響非常大[4]。

2.2汕優63的產量構成要素和產量及其變異情況

由表2可以看出,在信陽生態資源條件下,汕優63平均產量為9 387.26 kg/hm²,最高產量2001年達到12 247.5 kg/hm²,變異系數超過20%,表明產量變化幅度較大,穩產性較差。從產量構成要素看,千粒質量最穩定,其變異系數小于5%;穗實粒數變化幅度為52.5～116.3粒,其變異系數達19.17%;有效穗波動相對較小,變異系數小于10%。這表明雜交稻良種汕優63的產量高低主要決定于穗實粒數,其次為有效穗,千粒質量影響最小。以上分析結果說明奪取汕優63高產,關鍵在于實現大穗和足穗,提高結實率。

2.3汕優63的產量及其構成要素的相關性

對汕優63的產量及其構成要素的相關分析表明(表3),除有效穗與穗實粒數間表現負相關外,其余兩兩性狀之間均表現正相關。在產量構成要素中,與產量的相關性大小順序依次為穗實粒數(0.742 3)、有效穗(0.336 1)和千粒質量(0.295 8),且產量與穗實粒數的相關性達極顯著水平(P<0.01),與有效穗和千粒質量相關性不顯著。表明穗實粒數和有效穗對產量影響較大,千粒質量較小,但各因素之間互相制約(如有效穗與穗實粒數間表現負相關)、互相補充,奪取汕優63高產必須協調好各因素之間的關系,不能顧此失彼。

2.4汕優63產量構成要素的通徑分析

從汕優63產量構成的三要素通徑分析結果可以看出(表4),其剩余因子的通徑系數為0.513 7,決定系數為0.263 9,表明剩余因子對產量的影響大約有51.37%,用有效穗、穗實粒數和千粒質量來估測產量,可靠程度達73.61%,說明有效穗、穗實粒數和千粒質量確實是汕優63產量的主要構成因子,分析結果可表達各性狀間的真實關系。由表4還可看出,各因素對產量的直接作用大小順序為:穗實粒數>有效穗>千粒質量,穗實粒數和有效穗的直接作用顯著大于千粒質量,且穗實粒數和有效穗的直接通徑系數達到極顯著水平(P<0.01),表明有效穗和穗實粒數是影響產量的主要因子,千粒質量為次要因子。從間接作用來看,有效穗通過穗實粒數和千粒質量對產量的間接作用之和為-0.023 5,雖為負值,但絕對值小于直接作用,不難看出穗實粒數也有類似特性,表明有效穗和穗實粒數對產量的影響主要為直接作用,而千粒質量對產量的影響是直接作用和間接作用各占一半。從各因素對回歸方程估測可靠程度R2的總貢獻來看,有效穗數為0.120 9,穗實粒數為0.563 9,千粒質量為0.051 4,有效穗數和穗實粒數明顯高于千粒質量,這進一步說明了有效穗數和穗實粒數是影響產量的主要因子。

3結語與討論

汕優63是中國水稻種植面積最大、種植時間最長、適應性最廣、稻瘟病抗性最持久的良種,它的選育成功是遺傳育種、植物病理、土壤農化等多學科、多專業、多部門的科技工作者智慧的結晶。為將這一研究成果最快和最大限度地應用于生產,發揮其最大潛力,并為今后的農業生產提供更多的利用價值,眾多學者從遺傳分析、生育特性、光溫反應特性、光合生產特性、劍葉光合特性、光能利用率、氮素營養特性、豐產栽培模式、稻米品質、物質積累與產量結構分析等方面開展了廣泛而深入的研究,有力地促進了該品種的推廣利用和中國雜交水稻生產的發展。如該品種采用同步四重(豐產性、抗病性、適應性、恢復力)篩選,具有累積適應性廣的微效基因,稻瘟病的廣譜抗性[5];光補償點較低(900 lx)、飽和點較高(39 000 lx);劍葉凈光合率[3.81 g/(m²·d)]較高,分別比汕優2號和鹽粳2號提高3.53%和11.08%[1];耐低磷、低鉀,耐鹽堿和耐蔭的特性,苗期耐寒,抽穗期耐高溫,吸鉀力強和再生能力強;較強的感光性和感溫性,但弱的基本營養生長性;群體光能利用率[1.827 g/(m²·d)]及其轉化率(2.03%)較高,比秈稻(揚稻2號)和粳稻(鹽粳2號)提高28.2%～31.8%;米飯柔軟適口,1986年被農業部評為優質米稻種[6]。

《中國稻作學》指出,“在水稻產量構成因素中,千粒質量比較穩定。產量的高低主要決定于每畝穗數、每穗總粒數和結實率的乘積”。對于類似莖葉繁茂的穗重型組合汕優63來說,結實率是比較穩定的,都在87%以上。9~10.5 t/hm²的產量水平,有效穗不宜超過300 萬/hm²[7]。在杭州試驗條件下,由有效穗數、每穗總粒數、千粒質量和結實率組成的回歸方程可以解釋單株產量的88.7%表型變異,單株產量與幾個主要產量要素的相關順序為: 每穗實粒數>結實率>單株有效穗數>千粒質量>每穗總粒數,且有效穗數、每穗總粒數和千粒質量對單株產量的相關系數和直接通徑系數均達到顯著水平[8]。在云南省永勝縣和賓川縣等地, 產量<12 t/hm²時決定產量的主要因子是每穗總粒數,而>12 t/hm²時進一步提高產量則必須提高穗數;單位面積穎花數<5.5萬個/m²時主要由穗總粒數高低所決定,而>5.5萬個/m²時則主要由單位面積穗數所決定[9]。當作雙季晚稻種植,有效穗和千粒質量與產量均呈極顯著正相關(相關系數分別為0.491 8和0.428 3),有效穗數的增加是其增產的重要途徑[10]。在產量構成要素中,以穗實粒數、穗總粒數、有效穗的變異程度較大,分別達16.4%、15.1%和12.05%,千粒質量變異最小(僅為4.54%)。進一步分析表明,穗實粒數、穗總粒數、有效穗和結實率對產量影響較大(相關系數分別為0.638 9**,0.467 0*,0.386 9*,0.414 9*),千粒質量影響較小[11]。從不同產量水平分析表明,穗實粒數和有效穗是產量構成中變異較大的因素[12]。研究結果表明,信陽的光、熱、溫、水氣候資源完全能夠滿足水稻生長發育的要求,并且具有生產水稻高產和超高產的氣候生產潛力。柯象寅等分析認為,春稻的產量潛力為13.5~15.75 t/hm²,麥茬稻的潛在產量為11.55~13.5 t/hm²[13]。相關分析和通徑分析結果表明,穗實粒數、有效穗、千粒質量與產量的相關系數分別為0.742 3、0.336 1、0.295 8,且穗實粒數與產量呈極顯著正相關 (P<0.01);穗實粒數、有效穗對產量的直接通徑系數分別為0.759 6和0.359 6,且均達到極顯著水平,而千粒質量僅為0.173 8。同樣,從各因素對回歸方程估測可靠程度R2的總貢獻來看,有效穗數為0.120 9,穗實粒數為0.563 9,千粒質量為0.051 4,有效穗數和穗實粒數明顯高于千粒質量。因此,穗實粒數和有效穗數是影響汕優63產量的主要因子,千粒質量是次要因子。在生產上,要充分挖掘汕優63在信陽的生產潛力,關鍵在于實現大穗和足穗,提高結實率。

需要指出的是,本研究的分析結論是建立在省級和國家級水稻區域試驗的基礎上,小區面積較小(僅為13.33 m²), 產量構成要素是按照區域試驗的要求選取代表株進行室內考種所得到的,且小區產量為實測產量。因此,由于邊際效應的影響可能會出現實際產量高于理論產量的情況。在大面積生產過程中,對于如何實現大穗和足穗,并協調好二者的關系,最大限度地挖掘其生產潛力。尚需進行深入地探討和研究。

水稻產量既是由品種的遺傳特性決定的,同時又受外界環境條件(肥料、播期、灌溉、溫度、日照等)的影響。根據本研究通徑分析的結論,用有效穗、穗實粒數和千粒質量來估測產量,可靠程度為73.61%,其余26.39%是靠其他因素來估測產量。剩余因子的通徑系數為0.513 7,說明剩余因子對產量的影響大約有51.37%。因此,為了使汕優63獲得盡可能高的產量,諸如環境等剩余因子對產量的影響,還有待進一步研究。

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