超級稻品種強化栽培方式下干物質生產和產量形成特點研究

楊林，馬均，冉茂中

(1.成都農業科技職業學院現代農業分院，四川溫江611130;2.四川農業大學水稻研究所，四川溫江611130;3.南充職業技術學院農業科學技術系，四川南充637131)

超級稻品種強化栽培方式下干物質生產和產量形成特點研究

楊林1，馬均2*，冉茂中3

(1.成都農業科技職業學院現代農業分院，四川溫江611130;2.四川農業大學水稻研究所，四川溫江611130;3.南充職業技術學院農業科學技術系，四川南充637131)

為明確強化栽培方式下超級稻品種的生長發育和產量形成特性，，研究對比研究了了三角形強化栽培和常規栽培兩種栽培方式下7個超級稻品種(D優527、協優9308、協優527、II優602、國稻1號、兩優培九和準兩優527，以汕優63作對照)干物質生產和產量形成特點。結果表明，①不同栽培方式下超級稻品種的增產途徑存在差異，常規栽培條件下超級稻高產品種的產量優勢在于群體穎花量顯著提高;而強化栽培條件超級稻高產品種的產量優勢則在于庫容擴大后具有較高的結實率;②不同栽培方式下超級稻高產品種均具有抽穗期莖鞘物質積累量大、輸出多的特點，但常規栽培條件下超級稻高產品種干物質生產的優勢在于抽穗前干物質生產的協調增加，而強化栽培條件下則在于抽穗前后干物質生產的協調增加;③結合產量與各品種光合性能的相關性分析看，常規栽培條件下超級稻品種劍葉光合性能的優劣取決于葉面積指數(LAI)，而強化栽培條件下則主要與劍葉光合速率(Pn)有關。可見，超級稻品種能否在強化栽培條件下獲得高產，關鍵在于能否在抽穗后構建起高光效群體，生產更多的光合物質確保灌漿結實。

超級稻;強化栽培;干物質;產量形成

自1996年農業部組織實施超級稻育種計劃以來，超級稻品種選育不斷獲得新進展［1］，其高產配套技術也隨之得到得到不斷完善。水稻強化栽培體系(System of Rice Intensification，SRI)作為一種有別于傳統栽培模式的高產栽培技術理念已引起廣泛重視［4－6］，其核心之一是“小苗、稀植”。根據四川盆地稻作區濕度大、日照少、溫差小的自然條件，科研人員結合實際對水稻強化栽培技術進行了相應地改良。經過多年多點的試驗，提出了排行錯窩，每行小正三角形移栽的三角形強化栽培方法(triangle-planted SRI，TSRI)，并取得了顯著的增產效果［7－11］，但在四川盆地對于超級稻強化栽培技術的研究甚少，其高產形成機制也不甚明確為進一步明確超級稻在強化栽培模式下的高產機理，本文以8個水稻組合為材料，研究了常規栽培與強化栽培方式下不同水稻品種群體形態、生理特征及產量構成因素與產量的關系。以期為水稻強化栽培大面積生產上的品種選擇和進一步開展超高產栽培的研究與實踐提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗設計

本試驗在四川農業大學水稻研究所的試驗田內進行。參試材料分別為:D優527、協優9308、協優527、II優602、國稻1號、兩優培九、準兩優527和汕優63(對照)。試驗采用兩種栽培方式，即常規栽培(B，規格33.3 cm×16.7 cm，每窩栽1株，18萬株/ hm2)和強化栽培(A，規格40 cm×40 cm，每窩小三角形3株，18.75萬株/hm2)。小區面積:常規栽培為4.5 cm×3.0 m=13.0 m2(9行，每行27穴)，SRI為4.8 cm×2.8 m=13.4 m2(7行，每行12穴)，正常季節播種。常規栽培于5～6葉時移栽，強化栽培于2葉1心期移栽。試驗共16個處理，每個處理3次重復，共48個小區。

2種栽培方式施肥量均為12 kg/667 m2，N素底肥、分蘗肥、穗粒肥比例6∶3∶1，氮、磷、鉀配比2∶1∶2，磷肥全做底肥，鉀肥底、穗肥比例2∶1，分蘗肥于移栽后7 d后施用，穗肥于拔節后15 d施用。常規栽培條件下，無效分蘗期以前保持2～3 cm水層淹水灌溉，無效分蘗期排水曬田，穗分化期淹水3 cm左右，抽穗后干濕交替灌溉;強化栽培條件下，從移栽至拔節期水分管理為灌水1 cm左右，讓其自然落干至田間無水層后再灌水1 cm左右，如此循環:從拔節至抽穗期，田間保持1～2 cm水層，以后干濕交替灌溉至成熟前7 d排干水。其余田間管理措施各處理均保持一致。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 干物質和葉面積指數(LAI)分別于抽穗期和成熟期每小區選取有代表性植株5株，采用長寬系數法測定劍葉、倒2、倒3葉和下部葉片綠葉面積，之后烘干稱重，測定植株干物質重。

1.2.2 凈光合速率于晴天使用便攜式光合測定系統LI-6400(美國LI-COR公司生產)按照曹樹青［11］的方法略有改變后進行，分別于齊穗時上午9:00左右測定劍葉和倒5葉凈光合速率，下午14: 00左右測定劍葉凈光合速率，于齊穗后25 d上午9:00左右測定劍葉凈光合速率。人工控制條件為: CO2濃度400μmol·mol－1，30℃，光照強度1200 μmol·Em－2·s－1.每處理測定5片具有代表性的劍葉，每葉重復測定3次。

1.2.3 考種計產成熟期每小區調查30株計算單位面積穗數，并取接近于平均穗數的植株5株，考查穗粒數、結實率、千粒重等產量構成因素。收獲時除去四周邊及雜株按實收面積計產。

1.3 數據處理

試驗數據用DPS軟件進行方差分析，平均數用LSD法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同栽培方式下超級稻品種產量及其構成因素

對超級稻品種產量及其構成因素的分析(表1)表明，采用強化栽培后各品種平均產量顯著提高。其中準兩優527等品種的產量增幅最大，達16.76 %，除國稻1號外其余超級稻品種產量增幅均高于對照品種汕優63。常規栽培條件下，Ⅱ優602產量最高，其次為協優9308，除兩優培九外其余超級稻品種產量均高于對照品種汕優63;而在強化栽培條件下，Ⅱ優602和D優527產量顯著高于其它供試品種，且超級稻品種的產量均高于對照品種汕優63。

從產量構成來看，超級稻品種采用強化栽培后結實率有所降低，產量的增加主要來自于有效穗數顯著提高后庫容的擴大。常規栽培條件下，Ⅱ優602、協優9308、D優527等超級稻品種的產量優勢在于群體穎花量顯著提高;而強化栽培條件下，Ⅱ優602、D優9308等超級稻品種的產量優勢則在于庫容擴大后保障較高的結實率。可見，不同栽培方式下超級稻品種的增產途徑存在差異。

2.2 不同栽培方式下超級稻品種產量構成因素與產量的關系

由相關分析(表2)可知，常規栽培條件下群體穎花量與產量極顯著相關(r＞r0.01(5))，強化栽培條件下結實率與產量極顯著相關(r＞r0.01(5));產量構成因素間，常規栽培條件下有效穗數與每穗總粒數存在極顯著的負相關關系(r＞r0.01(5))，強化栽培條件下群體穎花量與每穗總粒數存在顯著的正相關關系(r＞r0.05(5))。由通徑分析看，常規栽培條件下群體穎花量對產量的貢獻最高，其次是有效穗數;而強化栽培條件下結實率對產量的貢獻最大，其次為有效穗和每穗總粒數。這表明常規栽培條件下超級稻高產群體產量的形成源于有效穗數提高后群體穎花量的增加，而強化栽培條件下超級稻高產群體產量的形成則有賴于庫容擴大后灌漿充實的改善。

表1 不同栽培方式下超級雜交稻品種產量及其構成因素Table 1 Grain yield and its components of super hybrid rice combinations

表2 不同栽培方式下超級稻品種產量構成因素對產量的作用Table 2 The contribution of component of grain yield to grain yield(y)

圖1 不同栽培方式下各品種LAIFig.1 Leaf area index for different cultivationmodels

圖2 不同栽培方式下各品種劍葉光合速率Fig.2 Photosynthetic rate for different cultivation models

2.3 不同栽培方式下超級稻品種抽穗期光合性能

圖1表明，強化栽培條件下各品種葉面積指數(LAI)顯著高于常規栽培。常規栽培條件下LAI以D優527最高，兩優培九最低;而強化栽培條件下以協優9308和Ⅱ優602最高，汕優63最低。從抽穗期劍葉光合速率(Pn)來看，強化栽培條件下各品種劍葉Pn顯著低于常規栽培。常規栽培條件下劍葉Pn以協優527最高，汕優63最低;而強化栽培條件下以協優9308和Ⅱ優602最高，兩優培九和汕優63最低。

此外，相關分析的結果表明常規栽培條件下水稻產量僅與抽穗期LAI存在顯著的正相關關系(r= 0.826.＞r0.05(6))，而常規栽培條件下水稻產量僅與劍葉Pn存在極顯著的正相關關系(r=0.889＞r0.01(6))。這表明常規栽培條件下劍葉光合性能的優劣取決于LAI，而強化栽培條件下則主要與劍葉Pn有關。

2.4 不同栽培方式下超級稻品種抽穗后干物質生產

由表3可知，采用強化栽培后超級稻品種抽穗前后干物質積累量均顯著增加，抽穗后干物質積累量占最終生物產量的比例也顯著提高，最終生物產量顯著高于常規栽培，但收獲指數卻有所下降。常規栽培條件下，協優9308、D優527、Ⅱ優602等產量超過9 t·m－2的超級稻品種最終生物產量的顯著關鍵在于抽穗前更多的干物質積累量和較高的收獲指數;而強化栽培條件下，D優527、Ⅱ優602等產量超過10 t·m－2的超級稻品種最終生物產量的顯著提高有賴于抽穗前后干物質積累量的協調提高。可見，強化栽培條件下超級稻品種能否發揮產量潛力關鍵在于加強抽穗后干物生產能力的提高。

2.5 不同栽培方式下超級稻品種抽穗后莖鞘物質輸出和轉運

從表4看，采用強化栽培后超級稻品種抽穗期和成熟期莖鞘干物質積累量均顯著提高，但莖鞘物質輸出量、輸出率及轉運率均有不同程度的降低。從品種來看，常規栽培條件下協優9308、D優527、Ⅱ優602等產量超過9 t·hm－2的超級稻品種具有抽穗和成熟期莖鞘干物質積累量高、抽穗后莖鞘物質輸出和轉運多的特點;而在強化栽培條件下D優527、Ⅱ優602等產量超過10 t·hm－2的超級稻品種也體現出了抽穗期莖鞘干物質積累量高、抽穗后莖鞘物質輸出量大的特點。可見，不同栽培方式下超級稻高產品種具有抽穗期莖鞘物質積累量大、輸出多的特點。

3 討論

近年來，國內外很多科研單位都在進行水稻強化栽培技術體系的試驗示范工作［5，12－16］，但其增產效果因品種而異。如徐富賢等［14|、馬均等［5|、鐘海明等［15］、許鳳英等［16］，的研究表明，水稻強化栽培有不同程度的增產效果;而國際水稻研究所等單位則認為水稻強化栽培明顯減產(2003年4月在海南三亞召開的全國作物栽培學術會議上報告)。本研究的結果表明，超級稻品種在強化栽培條件下均有不同程度的增產，但其增產程度存在顯著的差異。強化栽培條件下產量的增加來自于有效穗數顯著提高后庫容的擴大，超級稻品種能否在強化栽培條件

下獲得更高的產量潛力關鍵在于庫容擴大后穩定結實率。Ⅱ優602、協優9308等在強化栽培條件下仍能保證較高結實率的超級稻品種產量優勢明顯。

表3 不同栽培方式下超級雜交稻品種抽穗后干物質生產特點Table 3 Drymatter production after heading of super hybrid rice varieties under different cultivation way

表4 不同栽培方式下超級雜交稻品種抽穗后莖鞘物質輸出和轉運特點Table 4 Characteristics of exportation and transformation for stem-sheath after heading under differernt cultivation models

水稻高產群體在抽穗后具備高光合生產能力［17］，相關研究表明水稻強化栽培群體抽穗后不僅具有更大LAI，光合速率也有所提高［18］。但從本研究結果看，超級稻品種采用強化栽培后LAI顯著增加，但光合速率卻顯著降低。因而，群體擴大后仍能保證抽穗后較高的劍葉光合速率是超級高產品種適應強化栽培的重要特點。

對水稻高產群體抽穗前后干物質生產特點的研究結論存在差異，有的認為高產水稻不同生長階段的干物質生產的比例協調［19］，有的認為水稻高產群體干物質生產優勢在抽穗前［20－21］;而有的則認為是在抽穗后［22－24］。本研究對水稻高產群體的研究表明，常規栽培條件下超級稻高產品種干物質生產的優勢在于抽穗前，而強化栽培條件下則在于抽穗前后干物質的生產的協調增加。

4 結論

從光合特性、物質生產及產量形成來看，超級稻品種能否在強化栽培條件下獲得高產，關鍵在于能否在抽穗后構建起高光效群體，生產更多的光合物質確保灌漿結實。因此本區域生態條件下超級稻品種在強化栽培條件下獲得高產，一方面應篩選庫容擴大后仍能保證較高灌漿結實水平的超級稻品種，另一方面采用同時合理栽插密度、適當增施穗肥等技術措施改善群體光合性能。

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(責任編輯 李潔)

Study on Dry M atter Production and Yield Formation Characteristics under System of Intensification Cultivation of Super Rice Varieties

YANG Lin1，MA Jun2*，RAN Mao-zhong3
(1.Chengdu Vocational College of Agricultural Science and Technology，DepartmentofModern Agriculture，Sichuan Wenjiang611130，China;2.Sichuan Agricultural University，Institute of Rice，Sichuan Wenjiang611130，China;3.Nanchong Vocational and Technical College，Department of Agriculture Science and Technology，Sichuan Nanchong 637131，China)

To study the growth developmentand yield formation characteristics of super rice varieties，seven super rice varieties(D you 527，Xieyou 9308，Xieyou 527，IIyou 602，Guodao 1，Liangyoupeijiu and Zhun liang you 527 and Shanyou 63 as the control)were as tested materials under triangle intensification cultivation and conventional cultivation.The results showed that:(i)The pathway difference to increase yield under different cultivation mode of super rice existed.The yield advantage under conventional cultivation of super rice varieties depended on significant increase in the number of spikelet.While the yield advantage under intensification cultivation of super rice varieties depended on higher seed setting rate after capacity expansion.(ii)Super rice varieties under different cultivationmode had the characteristics of largermatter accumulation of stem sheath andmore outputatheading stage.But the advantage of drymatter production under conventional cultivation of super rice varieties depended on harmonious increase before headingwhile thatof drymatter production under intensification cultivation depended on harmonious increase before or after heading.(iii)According to the correlation analysis combined yield and all photosynthetic characteristics，the advantage and disadvantage of photosynthetic performance of flag leaf under conventional cultivation depended on the leaf area index(LAI)while that under intensification cultivation related on photosynthetic rate of flag leaf.The key to super rice varieties for high yield under system of intensification cultivation is to build up high photosynthetic efficiency after heading in order to producemore photosyntheticmaterial.

Super rice;Intensification cultivation;Drymatter;Yield formation

S511

A

1001－4829(2017)2－0245－06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.2.001

2016－04－19

四川省高等職業院校省級重點(作物生產技術)專業建設項目

楊林(1979－)，男，四川成都人，碩士，副教授，主要從事作物栽培、農業推廣的教學科研工作，E-mail:15554421 @qq.com，Tel:18980812826，*為通訊作者。