優質豐產雜交秈稻品種機直播產量構成及其群體質量研究

郭長春 孫知白 孫永健 殷堯翥 武云霞 唐源 楊志遠 向開宏 馬均

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優質豐產雜交秈稻品種機直播產量構成及其群體質量研究

郭長春 孫知白 孫永健*殷堯翥 武云霞 唐源 楊志遠 向開宏 馬均*

(四川農業大學 水稻研究所/農業部西南作物生理、生態與耕作重點實驗室，四川 溫江 611130；*通訊聯系人，E-mail: yongjians1980@163.com; majun p2002@163.com)

【目的】本研究旨在明確適宜平原(崇州)與丘陵(三臺)稻區機直播優質雜交秈稻高產品種群體質量的共性特征，構建規范化的機直播優質雜交秈稻高產品種的鑒選方法和評價標準，以及為雜交秈稻機械化直播配套技術的融合提供理論及實踐依據。【方法】兩生態區以29個品種為試材，采用人工模擬精量穴直播(以下簡稱機直播)，研究機直播對平原與丘陵稻區不同產量水平的優質雜交秈稻群體質量特征及產量的影響，并探討機直播優質雜交秈稻群體質量特征與產量間的關系。【結果】依據兩生態區各品種的平均籽粒產量聚類分析，將兩生態區供試品種分為高產、中產、低產3種類型。其中，三臺高產類型品種占17.24%，中產、低產類型品種占82.76%；崇州高產類型品種占10.34%，中產、低產類型品種占89.66%。與中產、低產類型品種相比，兩生態區高產類型品種的共性特征為分蘗能力強、有效穗數多、結實率高，拔節期后葉面積指數(LAI)大，干物質累積量高；結實期頂3葉葉長、葉位、葉張角、株高及其頂部截獲光能優勢明顯。相關分析表明，機直播條件下，除群體透光率、頂3葉葉張角、分蘗盛期LAI及干物質累積量外，各群體質量指標與籽粒產量均呈顯著或極顯著正相關(=0.37*~0.90**)，尤其是齊穗期高效LAI率、成熟期干物質累積量及其收獲指數與產量的相關性。【結論】機直播條件下，高產類型品種能夠獲得較高的有效穗數和每穗實粒數，并協同提高結實率，實現生育后期群體干物質的高增長，從而獲得較高產量。

機直播；雜交秈稻品種；產量類型；產量構成；群體質量

直播稻歷史悠久，優缺點明顯，與傳統移栽、機插相比，直播稻節省了育秧、插秧等環節，具有省工、節本、增產的效果。而機直播符合現代稻作高效化、輕簡化的發展方向，其應用面積不推而廣[1]。但如何鑒選適宜機直播的水稻品種，是配套集成機直播稻優質豐產高效栽培技術的關鍵步驟；前人就直播稻播期[2-3]、肥料運籌[4-5]、穗型[6]以及機械化種植方式[7]等方面進行了大量研究，結論不一。曾令琴等[8]研究認為，分蘗強、成穗率與結實率高、植株矮以及生育期適中的品種較為適宜機直播；孫永健等[9]研究則發現，雜交秈稻品種群體莖蘗動態、物質積累特性均表現為“中穩、后高”，且產量構成特征優勢明顯；曾勇軍等[10]研究指出，高產類型品種具有株型緊湊、生長旺盛、產量潛力高、后期干物質生產能力強等特點。

但總體而言，我國水稻機械化直播技術研究起步晚，高產優質栽培配套技術體系尚不完備，在農機農藝融合、機械化配套研究、病蟲害綠色防控措施、稻米品質尤其是食味品質等方面有待進一步提高[11]。四川稻區人口眾多，大多數人以稻米為主食；水稻品種多為雜交秈稻，而雜交秈稻品種價格高、機械化難度大、品種生育期長、前茬作物收獲較晚，茬口矛盾突出、區域適應性差、篩選標準和方法研究較少。另外，四川稻區溫、光條件差異顯著，平原、丘陵地區垂直變化大，單一的稻作區域，難以較好地實現機直播優質雜交秈稻高產品種的鑒選及其共性研究，且適宜不同生態條件下的機械化、輕簡化的優質豐產雜交秈稻品種的生長發育特性鮮見報道，更缺乏適宜機械化種植的優質豐產雜交秈稻品種的篩選標準和綜合評價指標體系。因此，本研究在2016年初選的基礎上[12]，精心挑選廣泛應用且適合四川稻區種植的29個優質雜交秈稻品種，于平原、丘陵生態區進行機直播；旨在探明優質豐產雜交秈稻品種機直播適應性機理，闡明其高產高效的共性特征，建立適合機直播雜交水稻品種的評價標準和鑒選方法，為雜交秈稻機械化直播配套技術的融合以及高產高效品種的選育提供依據和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點情況

試驗在前期研究報道的基礎[12]上，于2017年在四川農業大學成都市崇州(平原稻作區)試驗基地、綿陽市三臺縣(丘陵稻作區)兩個生態區進一步深入和完善；兩生態區代表性試驗田塊土壤均為砂壤土，前茬、耕層(0~20 cm)土壤理化特性見表1,地理及氣象條件見表2。

表1 兩個生態區試驗田土壤理化性狀

表2 兩個生態區試驗田水稻生長期間地理及氣象條件

1.2 試驗設計

2017年在2016年試驗基礎上，對參試品種進行了淘汰和擴增，選用29個優質(米質達國標3級以上)雜交秈稻品種(表3)，并在2個生態區同步進行機直播品比試驗，但為了推進本研究區域水稻優良品種的更新換代，2017年試驗品種與2016年未完全重復，但相同品種兩年測定數據基本一致, 2017年測定的數據較為齊全并生態區同步測定，所以本研究僅以2017年數據進行分析。各生態區品種間隨機區組設計，3次重復，小區面積在成都崇州為13.75 m2，綿陽三臺為13.05 m2。崇州于4月28日播種，三臺于5月24日播種；播種前曬種1 d，浸種直至90%露白為止，陰干，以種子不沾手為宜。行株距均為25 cm×20 cm；模擬直播機機型為2BDXS-10CP(25)，自制間距為20 cm的排種器進行穴直播，每穴3～7粒。氮肥(尿素)施用量折合純N 150 kg/hm2，按基肥(1葉1心)∶蘗肥(3葉1心) ∶穗肥(曬田復水1 d后)=4∶3∶3施用，磷肥(以P2O5計)用量為 75 kg/hm2，作基肥一次性施入，鉀肥(以K2O計)用量為 150 kg/hm2，作基肥和拔節肥分次等量施入。大田周圍筑埂，以防肥水流失。其他田間管理按大面積生產田進行。

表3 兩生態區各品種稻谷產量

表4 兩生態區各品種產量

同列數據后標不同小寫字母的值在5%水平上差異顯著。下同。

Values within a column followed by different letters are significantly different at﹤0.05. The same as below.

1.3 測定項目與方法

1.3.1 莖蘗動態

各小區定點20穴稻株，于播種20 d后開始分蘗調查至齊穗，每隔7 d調查1次分蘗數。

1.3.2 干物質累積和葉面積指數

于分蘗盛期、拔節期、齊穗及成熟期各小區按平均莖蘗數取代表性稻株5穴，分成莖鞘、葉片、穗(結實期)，用CID-203葉面積儀測定各生育時期稻株葉面積(成熟期除外)，并計算葉面積指數。105℃下殺青45 min，80℃烘干至恒重，測定地上部干物質量。

1.3.3 葉片著生狀態

于齊穗期稻株自然狀態下用透明量角器測定頂3葉葉張角(莖稈和葉片平直部分的夾角)，每處理測定15株；同時測定其株高、頂3葉葉長、葉寬及各葉葉枕距地面的高度，取平均值。

1.3.4 群體透光率

于齊穗、齊穗15d及齊穗后30 d的晴天中午11:00－13:00，用美國生產的植物冠層分析儀LP-80分別在距地面15 cm、60 cm和高于冠層15 cm處,測定同一水平高度下各處理行、間距的光照強度,其行、間距光照強度的平均值為此高度下的光照強度；以距地面15 cm、60 cm與高于冠層15 cm處光照強度的比值分別表示15 cm和60 cm處的群體透光率，每小區重復測定3個點。

1.3.5 考種與計產

成熟期各小區隨機調查60穴，取平均后，計算有效穗數；再取代表性稻株10穴，考查實粒數、千粒重、結實率等性狀。收獲時各小區去邊行，并按實收株數計產。

1.4 數據分析

用Microsoft Excel、SigmaPlot 12.0及DPS 6.5進行數據分析及繪圖。

2 結果與分析

2.1 機直播優質雜交秈稻品種產量劃分依據

由表3可知，兩生態區各品種產量變化存在明顯差異，其中，除晶兩優534、綠優4923、宜香3728、宜香4245外，其余品種產量表現均以三臺較好，且供試品種籽粒平均產量差異較大，最高(F優498)達10442.0 kg/hm2，最低(Y兩優1號)僅為7307.5 kg/hm2。由于品種數多，且兩個生態區，所以采用歐氏距離長短法對兩生態區29個優質雜交秈稻品種的籽粒平均產量進行聚類分析，產量水平由大到小分為高產、中產、低產3種類型，方差分析結果見表4。其中，三臺高產類型品種占17.24%，中產類型品種占62.07%，低產類型品種占20.69%；崇州高產類型品種占10.34%，中產類型品種占48.28%，低產類型品種占41.38%。雖然兩生態區各品種歸屬類型有所差異，但高產、中產、低產類型間仍有較多品種歸屬在同一產量水平，說明兩生態區的平均稻谷產量可作為品種歸屬類型的劃分依據。在此基礎上，分別從兩生態區的不同產量類型中，選擇歸屬類型相同且在四川稻區有一定種植范圍的2個品種進行代表性分析。高產類型選擇超級稻F優498和隆兩優1206，中產類型選擇綠優4923和宜香優1108，低產類型選擇宜香4245和川優6203。其中，除隆兩優1206和宜香4245外，F優498、綠優4923、宜香優1108、川優6203均有兩年產量數據，且趨勢基本一致。

2.2 機直播對兩生態區不同產量水平優質雜交秈稻品種產量及其構成因素的影響

由表5可知，兩生態區各產量類型平均稻谷產量差異均達顯著水平，且均以三臺表現較優。其中，三臺高產類品種的稻谷產量較中產、低產類品種分別高了8.5%和19.5%，而崇州高產品種較中產、低產品種則分別高了6.4%和20.3%。從產量構成因素來看，三臺高產品種平均有效穗數為293.7萬/hm2，較中產、低產品種分別高了6.0%和7.9%；崇州平均有效穗數為291.6萬/hm2，較中產、低產品種分別高了8.2%和18.5%。此外，三臺和崇州兩生態區高產品種平均每穗實粒數分別為145.8粒和141.9粒，較中產、低產品種分別高了8.9%和13.7%，6.4%和8.5%；平均結實率分別為86.6%和82.9%，較中產、低產品種分別高了15.3%和16.4%，9.8%和7.4%。而從千粒重來看，雖然兩生態區高產品種的千粒重優勢不明顯，但通過實粒數、結實率以及有效穗數等產量構成因子間的調節作用，能夠補償千粒重的不足，從而達到高產；而中產、低產品種，各產量構成因子間也可以通過互調作用，影響最終產量。說明足穗(＞290×104/hm2)的同時，提高每穗實粒數(＞140粒)，且保持相對較高的結實率(＞80%)是本研究機直播優質雜交秈稻高產類型品種的共性特征。

2.3 機直播對兩生態區不同產量水平優質雜交秈稻品種分蘗動態的影響

由圖1可見，兩生態區不同產量水平優質雜交秈稻品種群體莖蘗數的變化趨勢基本一致，均表現為高產＞中產＞低產類型品種。且三臺的優質雜交秈稻品種分蘗能力明顯強于崇州，這與兩生態區的播種時間及日均溫度有關(表2)。機直播48 d前，高產類型品種分蘗優勢不突出，而后至62 d其分蘗能力顯著提高，且分蘗盛期均出現在機播52 d后。此外，兩生態區不同產量類型高峰苗均出現在播種后62 d左右，其中，三臺高產類型品種的高峰苗較中產、低產類型品種分別提高了8.68%和16.28%，而崇州高產類型品種的高峰苗較中產、低產類型品種則分別高了26.47%和32.40%。隨后高峰苗至機播76 d莖蘗數下降較快，之后莖蘗數降幅減小，最后趨于平緩。由圖1還可知，兩生態區各產量梯度下，分蘗能力均以三臺較強，且塑造足額和適宜的分蘗基數，是本研究機直播優質雜交秈稻高產品種的群體分蘗特征。

表5 機直播不同產量水平雜交秈稻品種的產量構成因素

同列數據后標不同小寫字母的值在5%水平上差異顯著。下同。

Values within a column followed by different letters are significantly different at﹤0.05. The same as below.

2.4 機直播對兩生態區不同產量水平優質雜交秈稻品種葉面積指數的影響

由表6可知，兩生態區不同產量類型優質雜交秈稻品種各生育時期葉面積指數(LAI)的動態變化差異均達顯著水平，各生育時期LAI均以三臺地區表現較優。且與中產、低產類型品種相比，高產類型品種分蘗盛期以前LAI優勢較弱，而拔節期后則相反；與中產、低產類型品種相比，三臺高產類型品種拔節期LAI分別高10.70%和25.93%；而崇州高產類型品種拔節期LAI則分別高31.77%和48.84%。此外，兩生態區高產類型品種齊穗期總LAI、高效LAI以及高效葉面積率均迅速增加，且顯著大于中產、低產類型。以上結果表明，本研究條件下，拔節期LAI 4.48~4.76、齊穗期總LAI 7.71~8.58、高效LAI 5.23~5.74以及高效葉面積率＞66%是機直播優質雜交秈稻高產品種鑒選的重要群體特征。

圖1 機直播不同產量水平雜交秈稻莖蘗動態變化

Fig.1. Dynamic changes of stem and tiller number ofhybrid rice with different yield potentials under mechanical direct seeding.

表6 機直播不同產量水平雜交秈稻各生育時期葉面積指數

2.5 機直播對兩生態區不同產量水平優質雜交秈稻品種干物質累積量及收獲指數的影響

兩生態區不同產量類型品種各生育時期地上部干物質積累量及收獲指數均存在顯著性差異，且不同產量梯度下，各生育時期干物質累積量以三臺較高(表7)。與中產、低產品種相比，兩生態區高產類型品種分蘗盛期至拔節階段干物質累積量互有高低。從各生育時期中產、低產品種的平均物質累積量來看，三臺高產品種在分蘗盛期的物質累積量低了5.6%，而在拔節期、齊穗及成熟期則分別高了18.5%、11.0%和7.0%；崇州的高產品種在分蘗盛期的物質累積量低了5.4%，而拔節期、齊穗及成熟期則分別高了11.5%、18.3%和5.4%。就收獲指數來看，與中產、低產品種相比，雖然兩生態區有的高產品種收獲指數顯著提高，但部分高產品種與另外兩種產量類型差異較小。說明適當控制分蘗盛期前的群體干物質累積，擴大分蘗盛期后尤其是齊穗后的群體干物質累積，且保持相對較高的收獲指數，是本研究機直播優質雜交秈稻高產品種的物質累積特性。

表7 機直播不同產量水平雜交秈稻品種各生育時期干物質累積及收獲指數

2.6 機直播對兩生態區不同產量水平優質雜交秈稻品種齊穗期頂三葉葉片形態的影響

由表8可見，兩生態區不同產量水平品種齊穗期頂三葉葉長、葉寬以及葉張角差異均達極顯著水平。三臺各產量梯度下頂3葉葉寬、葉張角明顯大于崇州地區，而劍葉、倒2葉葉長則短于崇州，倒3葉趨勢相反。從頂三葉葉長來看，兩生態區高產類型品種頂三葉葉長顯著大于中產、低產類型品種。另外，從頂三葉葉寬來看，中產、低產品種上三葉葉寬差異不顯著，但均顯著寬于高產類型品種。與中產、低產類型品種相比，兩生態區高產類型品種頂三葉葉張角相對較小。說明頂三葉葉片較長、株型緊湊是本研究機直播優質雜交秈稻高產品種重要的外部形態特征。

表8 機直播不同產量水平雜交秈稻品種齊穗期頂三葉長、寬、葉張角

2.7 機直播對兩生態區不同產量水平優質雜交秈稻品種齊穗期頂三葉空間分布的影響

由表9可知，兩生態區不同產量水平品種齊穗期上三葉著生姿態及其株高差異均達顯著或極顯著水平。三臺各產量梯度的劍葉、倒3葉及其對應的相對葉位均高于崇州，而倒2葉葉位及其相對葉位、株高則趨勢相反。兩生態區高產類型品種劍葉、倒3葉葉位均顯著高于中產、低產類型品種。另外，雖然兩生態區不同產量水平間倒2葉著生高度互有高低，但三臺高產品種的倒2葉葉位顯著低于另外兩種產量類型，而崇州高產品種倒2葉葉位則相反。由表9還可以看出，兩生態區各產量水平頂三葉的相對葉位與其對應葉位趨勢基本一致。與中產、低產類型品種的平均株高相比，三臺高產類型品種株高提高了1.51%，而崇州的高產類型品種的株高則提高了1.32%。

表9 機直播不同產量水平雜交秈稻品種頂三葉空間分布

2.8 機直播對兩生態區不同產量水平優質雜交秈稻品種結實期群體透光率的影響

由表10可知，兩生態區不同產量水平優質雜交秈稻品種結實期的群體透光率均達顯著或極顯著差異水平，且三臺地區各產量梯度結實期群體漏光率均小于崇州地區，這可能與相應的葉寬及其葉片著生姿態有關。高產品種群體透光率顯著小于中產、低產類型品種，尤其以齊穗15 d后稻株中部和基部群體透光率最小。與中產、低產品種稻株基部與中部群體透光率的均值比較來看，三臺高產類型品種在齊穗期、齊穗15 d以及齊穗30 d光能損失分別降低了31.50%和29.81%、23.00%和32.36%以及27.73%和33.98%；而崇州高產品種在齊穗期、齊穗15 d以及齊穗30 d的光能損失則分別降低了32.04%和36.23%、19.13%和27.94%以及30.68%和34.43%。說明兩生態區高產類型品種冠層結構分布較為合理，可充分利用光能，進而增產。

表10 機直播不同產量水平雜交秈稻的群體透光率

2.9 群體質量指標與產量及其構成的關系

由表11可見，除分蘗盛期LAI及其干物質累積量外，拔節期至齊穗期階段的LAI以及高效LAI、高效葉面積率、拔節至成熟階段的干物質累積量以及收獲指數、頂三葉葉長、著生葉位及其株高與有效穗數、每穗實粒數、結實率以及實際產量均呈顯著或極顯著正相關。其中，除成熟期干物累積量及收獲指數外，尤以齊穗期高效葉面積率與實際產量的正相關性最高 (=0.79**)。另外，頂三葉葉張角，齊穗至齊穗30 d稻株基部及中部的群體透光率與有效穗數、每穗實粒數、結實率以及稻谷產量呈顯著或極顯著負相關，尤以齊穗30 d稻株中部的群體透光率與稻谷產量的負相關性最高(=－0.83**)。說明提高群體高效LAI，降低灌漿結實期光能損失，是優質雜交秈稻高產品種進一步增產的關鍵。

3 討論

3.1 機直播對兩生態區不同產量水平優質雜交秈稻品種產量及其構成因素的影響

隨著產量構建的形成，決定不同品種產量高低的構成因素基本穩定；擴大庫容量，增強籽粒充實度是高產栽培普遍認同的途徑[13,15-16]，也是鑒選適宜機直播優質雜交秈稻高產品種的關鍵。我國稻作區域幅員遼闊，針對不同生態區高產栽培研究結論不一。楊從黨等[13]研究指出，增加總穎花量是云南立體生態區水稻增產的主要途徑，且隨著海拔升高，有效穗數的貢獻逐步加大；而穎花較多，勢必會造成結實率偏低、籽粒不充實等問題[14]。羅德強等[15]研究指出，貴州高原山區雜交秈稻超高產栽培的途徑是合理增加有效穗數，并提高大穗比例。馬均等[16]研究則指出，四川稻區重穗型水稻超高產的主要特征是足穗的基礎上攻大穗和粒重。本研究結果表明，在機直播條件下，兩生態區同一品種千粒重變化較小，而其有效穗數、實粒數以及結實率的變幅則較大，以三臺地區表現較優。從兩生態區不同產量類型來看，雖然高產類型品種千粒重優勢不明顯，但其有效穗數、實粒數以及結實率可以使高產類型品種協調出較高的稻谷產量，尤其以有效穗數與稻谷產量的正相關性最高(=0.79**)。因此，兩生態區機直播優質雜交秈稻高產品種的共性特征是塑造適宜且足額的有效穗數，在此基礎上，主攻每穗實粒數，形成適宜的群體庫容量，并保持相對較高的結實率，進而表現出較高的籽粒產量。當然，進一步提高粒重，將是機直播高產類型品種進一步增產的方向。

3.2 機直播對兩生態區不同產量水平優質雜交秈稻品種群體質量特征的影響

籽粒產量的形成與群體莖蘗動態、葉面積大小及干物質積累量密切相關[17-18]。在莖蘗動態方面，不同生態區的不同品種分蘗強弱差異較大。本研究表明，同一產量類型下，三臺地區各品種的分蘗能力顯著強于崇州地區，這可能與播種時間、日均溫度以及地力情況有關(表1、表2)。此外，機直播稻無緩苗過程，群體分蘗勢強且快，兩生態區高產類型品種前期分蘗弱，之后迅速達到高峰苗時期，隨后降幅較快，最后趨于平緩。這個過程極易造成高產類型品種莖蘗成穗率減小，使其產量降低。當然,由圖1可見，高產類型品種的群體分蘗基數較大,可以彌補其分蘗的不足。且兩生態區優質雜交秈稻高產類型品種的分蘗特征為最大限度塑造群體分蘗數，在保證足穗的同時，提高群體的莖蘗成穗率,可進一步使其增產。

表11 不同時期葉面積指數、群體透光率、干物質量及株型與產量的相關性

*，** 分別表示在0.05和0.01水平上顯著相關。

*，** Significant correlation a< 0.05 and< 0.01，respectively.

分蘗能力的強弱與稻株物質累積直接相關，但物質累積量主要取決于葉面積及凈光合速率，干物質生產初期主要取決于葉面積的大小，隨著生育進程，葉面積大小對干物質生產的貢獻逐漸減小。諸多研究表明[19-20]，在適宜的LAI基礎上，抽穗至成熟階段的干物質積累量越多，越有利于高產。楊建昌[21]等研究指出，分蘗成穗率>80%，抽穗期葉面積指數7.5~8.0，成熟期干物質量>22 t/hm2的品種較易獲得高產。馬群等[22]研究則指出，頂層水平的品種干物質生產在生育中、后期，特別是生育后期(抽穗至成熟階段)優勢明顯。抽穗至成熟階段較高的葉面積指數以及較高的經濟系數是水稻品種獲得最高生產力的重要保證，而關于拔節期及以前干物質積累說法不一[21-22]。本研究表明，與中產、低產品種相比，兩生態區高產類型品種通過控制分蘗盛期以前的群體生長，促進分蘗盛期以后的群體發展，適度減小分蘗盛期前群體LAI和干物質積累,擴大分蘗盛期后尤其是齊穗后群體LAI和干物質積累，實現齊穗后群體LAI和干物質的高增長，從而獲得高產。此外，相關分析也表明，機直播不同產量水平條件下，分蘗盛期LAI及干物質累積量與稻谷產量及其構成相關性較小，而拔節至成熟階段則相反，尤其以齊穗期高效LAI率、成熟期干物質量以及收獲指數與籽粒產量的相關性較高，分別為0.79**、0.84**和0.90**。因此，優化并調控水稻分蘗盛期前的群體葉面積，并維持其后期功能葉的群體質量，是鑒選機直播優質雜交秈稻高產品種的共性特征。此外，本研究高產群體質量的調控主要在于前期精確肥水的管理、稻田雜草控制恰當[23-25]、適量稀播；均為合理的群體起點奠定了基礎，也是保證高產群體構建的技術保證。

3.3 機直播對兩生態區不同產量水平優質雜交秈稻品種群體透光能力及其株型特征的影響

前人研究表明，結實期群體光能損失越少，產量越高，且為先降后升的趨勢[26]，與表10的結果基本一致。本研究還表明，兩生態區高產類型品種株葉結構配置較為合理，群體透光小，截獲光能多，提高了光能利用率，使其籽粒產量較高，這可能與其葉片著生姿態以及葉片寬度有關。此外，良好的株型配置，合理的冠層結構，是水稻高產高效的重要特征之一。而株型特征不僅受品種自身遺傳的影響，也受到生態條件和栽培措施的制約。李景蕻等[27]研究認為，高海拔生態區水稻精確定量栽培比常規栽培增產明顯，與稻株上部三葉適宜的葉長、葉角、比葉重及節間的配置等優良株型性狀密切相關。任亮等[28]研究認為，超高產品種齊穗期株型特征表現為上部葉片挺立、葉面積大、與莖稈夾角小；符合袁隆平提出的超級雜交稻理想模式中葉片“長、直、窄、凹、厚”的部分特點。杜永等[29]對黃淮地區不同粳稻品種株型特征研究表明，劍葉、倒2葉、倒3葉的葉長范圍為26～28 cm、35～40 cm、32～38 cm，全生育期150～155 d，劍葉與穗下節間夾角< 20°，穗型為半直立或直立的品種更具高產潛力。相關分析表明，兩生態區不同產量水平的稻谷產量與頂三葉葉長均呈極顯著正相關，尤其與劍葉葉長的相關系數最高(=0.74**)，與其劍葉、倒二葉葉夾角呈顯著或極顯著負相關；說明在一定范圍內，頂三葉葉長、葉夾角顯著影響稻谷的產量，這與前人研究結果基本一致[29-30]，而本研究還表明，不同生態區機直播條件下，優質雜交秈稻高產類型品種齊穗期株型特征為高葉位、頂三葉葉長較長、與莖稈夾角較小，整體外部形態表現為株型緊湊，葉型細長。本研究對兩生態區不同產量類型機直播優質雜交秈稻品種的產量形成及其群體外部特征進行了初步研究，為最終構建規范化的機直播優質雜交秈稻高產品種的鑒選方法和評價體系提供理論及實踐依據；而對其生理特性、抗倒伏能力等不同生育時期的共性指標鑒選，還有待進一步探究。

4 結論

在不同生態區，高產類型品種稻谷產量優勢主要來源于結實率；且分蘗能力、葉面積指數、干物質累積、株型以及群體光能截獲能力均以丘陵地區表現較優。另外，同一生態區下，與中產、低產類型品種相比，高產類型品種分蘗能力強，拔節后葉面積指數大，干物質累積量高，結實期株型緊湊，葉位、葉形表現合理，群體光能截獲能力強，是機直播優質雜交秈稻高產品種的主要共性特征。同時，本研究條件下，在保證有效穗穗數(＞290×104/hm2)的基礎上，結實期上三葉葉張角：劍葉8.80°~9.17°、倒2葉20.19°~24.54°，株高120 cm左右，劍葉葉長38.93~42.32 cm、群體葉面積指數7.12~8.81、高效葉面積指數5.23~5.74，并保持相對較高的每穗實粒數(＞140粒)及結實率(＞80%)，為機直播優質雜交秈稻高產類型品種鑒選的重要外部形態特征。

[1] 許軻, 唐磊, 郭保衛, 張洪程, 霍中洋, 戴其根, 魏海燕. 不同直播方式水稻產量及其物質生產特點. 揚州大學學報: 農業與生命科學版, 2014, 35(3): 42-47.

Xu K, Tang L, Guo B W, Zhang H C, Huo Z Y, Dai Q G, Wei H Y. Grain yield and matter accumulation characteristics of rice in the different patterns of direct-seeding cultivation.2014, 35(3): 42-47. (in Chinese with English)

[2] 姚義, 霍中洋, 張洪程, 夏炎, 倪曉誠, 戴其根, 許軻, 魏海燕. 不同生態區播期對直播稻生育期及溫光利用的影響. 中國農業科學, 2012, 45(4): 633-647.

Yao Y, Huo Z Y, Zhang H C, Xia Y, Ni X C, Dai Q G, Xu K, Wei H Y. Effects of sowing date on growth stage and utilization of temperature and illumination of direct seeding rice in different ecological regions., 2012, 45(4): 633-647. (in Chinese with English abstract)

[3] 霍中洋, 姚義, 張洪程, 夏炎, 倪曉誠, 戴其根, 許軻, 魏海燕. 播期對直播稻光合物質生產特征的影響. 中國農業科學, 2012, 45(13): 2592-2606.

Huo Z Y, Yao Y, Zhang H C, Xia Y, Ni X C, Dai Q G, Xu K, Wei H Y. Effect of sowing date on characteristics of photosynthesis and matter production of direct seeding rice., 2012, 45(13): 2592-2606. (in Chinese with English abstract)

[4] 蔣明金, 馬均, 孫永健, 嚴奉君, 徐徽, 楊志遠, 孫加威. 播種量和氮肥運籌對直播雜交稻光合生產力及氮素利用的影響. 浙江大學學報：農業與生命科學版, 2015, 41(5): 516-526.

Jiang M J, Ma J, Sun Y J, Yan F J, Xu H, Yang Z Y, Sun J W. Effects of seeding rate and nitrogen fertilizer managements on photosynthetic productivity and nitrogen utilization in direct-seeded rice.i, 2015, 41(5): 516-526. (in Chinese with English abstract)

[5] Pan S G, Wen X C, Wang Z M, Ashraf U, Tian H, Duan M Y, Mo Z W, Fan P S, Tang X R. Benefits of mechanized deep placement of nitrogen fertilizer in direct-seeded rice in South China., 2017, 203: 139-149.

[6] 錢銀飛, 張洪程, 李杰, 陳燁, 郭振華, 吳文革, 戴其根, 霍中洋, 許軻, 李德劍, 周有炎. 不同穗型水稻品種直播產量及其群體質量特征的研究. 江西農業大學學報, 2008, 30(5): 766-772.

Qian Y F, Zhang H C, Li J, Chen Y, Guo Z H, Wu W G, Dai Q G, Huo Z Y, Xu K, Li D J, Zhou Y Y. Studies on yield and characteristics of plant population quality of direct-seeded rice cultivars of different panicle types., 2008, 30(5): 766-772. (in Chinese with English abstract)

[7] Xing Z P, Hu Y J, Qian H J, Cao W W, Guo B W, Wei H Y, Xu K, Huo Z Y, Zhou G S, Dai Q G, Zhng H C. Comparison of yield traits in rice among three mechanized planting methods in a rice-wheat rotation system., 2017, 16(7): 1451–1466.

[8] 曾令琴, 李光華, 徐志丹, 李明舉. 雜交水稻品種機械穴直播適宜性研究. 種子, 2016, 35(7): 110-113.

Zeng L Q, Li G H, Xu Z D, Li M J. Study on the suitability for direct seeding of hybrid rice varieties., 2016, 35(7): 110-113. (in Chinese with English)

[9] 孫永健, 鄭洪幀, 徐徽, 楊志遠, 賈現文, 程洪彪, 馬均. 機械旱直播方式促進水稻生長發育提高產量. 農業工程學報, 2014, 30(20): 10-18.

Sun Y J, Zheng H Z, Xu H, Yang Z Y, Jia X W, Cheng H B, Ma J. Mechanical dry direct-sowing modes improving growth development and yield of rice., 2014, 30(20): 10-18. (in Chinese with English)

[10] 曾勇軍, 石慶華, 潘曉華, 韓濤. 長江中下游雙季稻高產株型特征初步研究. 作物學報, 2009, 35(3): 546-551.

Zeng Y J, Shi Q H, Pan X H, Han T. Preliminary study on the plant type characteristics of double cropping rice in middle and lower reaches of changjiang river., 2009, 35(3): 546-551. (in Chinese with English abstract)

[11] 高成旭, 田青蘭, 陶有鳳, 任萬軍. 2000—2015 年四川省雜交秈稻品種的稻米品質變化分析. 雜交水稻, 2017, 32(1): 5-11.

Gao C X, Tian Q L, Tao Y F, Ren W J. Analysis on grain quality change of indica hybrid rice varieties of sichuan province during 2000～2015., 2017, 32(1): 5-11. (in Chinese with English abstract)

[12] 郭長春, 何艷, 孫永健, 嚴奉君, 王海月, 楊志遠, 徐徽, 殷堯翥, 嚴田蓉, 馬均. 直播雜交秈稻品種不同產量水平與產量形成特征及其差異性比較. 四川農業大學學報, 2017, 35(4): 476-483.

Guo C C, He Y, Sun Y J, Yan F J, Wang H Y, Yang Z Y, Xu H, Yin Y Z, Yan T R, Ma J. Comparison of different yield levels and yield formation characteristics and differences of indica hybrid rice under direct-swoing., 2017, 35(4): 476-483. (in Chinese with English abstract)

[13] 楊從黨, 李剛華, 李貴勇, 夏瓊梅,鄧安鳳, 劉正輝, 王紹華, 凌啟鴻, 丁艷鋒. 立體生態區水稻定量促控栽培技術的增產機理. 中國農業科學, 2012, 45(10): 1904-1913.

Yang C D, Li G H, Li G Y, Xia Q M, Deng A F, Liu Z H, Wang S H, Ling Q H, Ding Y F. Research on the mechanism of grain yield increase of rice by quantitative intensifying and controlling cultivation under an erect ecology in yunnan province of china.,2012, 45(10): 1909-1913. (in Chinese with English abstract)

[14] Takai T, Matsuura S, Nishio T, Ohsumi A, Shiraiwa T, Horie T. Rice yield potential is closely related to crop growth rate during late reproductive period., 2006, 96: 328-335.

[15] 羅德強, 王紹華, 江學海, 李剛華, 周維佳, 李敏, 姬廣梅, 丁艷鋒, 凌啟鴻, 劉正輝. 貴州省高原山區雜交秈稻不同產量水平群體的特征. 作物學報, 2016, 42(12): 1817-1826.

Luo D Q, Wang S H, Jiang X H, Li G H, Zhou W J, Li M, Ji G H, Ding Y F, Lin Q H, Liu Z H. Characterization of populations with different yield levels in indica hybrid rice in plateau area of guizhou province., 2016, 42(12): 1817-1826. (in Chinese with English abstract)

[16] 馬均, 朱慶森, 馬文波, 田彥華, 楊建昌, 周開達. 重穗型水稻光合作用、物質積累與運轉的研究. 中國農業科學, 2003, 36: 375-381.

Ma J, Zhu Q S, Ma W B, Tian Y H, Yang J C, Zhou K D. Studies on the photosynthetic characteristics and accumulation and transformation of assimilation product in heavy panicle type of rice., 2003, 36: 375-381. (in Chinese with English abstract)

[17] 王海月, 李玥, 孫永健, 李應洪, 蔣明金, 王春雨, 趙建紅, 孫園園, 徐徽, 嚴奉君, 馬均. 不同施氮水平下緩釋氮肥配施對機插稻氮素利用特征及產量的影響. 中國水稻科學, 2017, 31(1): 50-64.

Wang H Y, Li Y, Sun Y J, Li Y H, Jiang M J, Wang C Y, Zhao J H, Sun Y Y, Xu H, Yan F J, Ma J. Effects of slow-release urea on nitrogen utilization and yield in mechanically-trans-planted rice under different nitrogen application rates.i, 2017,31(1): 50-64. (in Chinese with English abstract)

[18] 李敏, 張洪程, 楊雄, 葛夢婕, 馬群, 魏海燕, 戴其根, 霍中洋, 許軻. 水稻高產氮高效型品種的物質積累與轉運特性. 作物學報, 2013, 39(1): 101-109.

Li M, Zhang H C, Yang X, Ge M J, Ma Q, Wei H Y, Dai Q G, Huo Z Y, Xu K. Characteristics of dry matter accumulation and translocation in rice cultivars with high yield and high nitrogen use efficiency., 2013, 39(1): 101-109. (in Chinese with English abstract)

[19] 羅德強, 王紹華, 江學海, 李剛華, 周維佳, 李敏, 姬廣梅, 丁艷鋒, 凌啟鴻, 劉正輝. 精確定量施肥對貴州高原山區雜交秈稻產量與群體質量的影響. 中國農業科學, 2014, 47(11): 2099-2108.

Luo D Q, Wang S H, Jiang X H, Li G H, Zhou W J, Li M, Ji G H, Ding Y F, Lin Q H, Liu Z H. Effects of accurate fertilizer model (af) on yield and population quality of hybrid indica rice cultivars in guizhou highland area., 2014, 47(11): 2099-2108. (in Chinese with English abstract)

[20] 秦儉, 楊志遠, 孫永健, 徐徽, 呂騰飛, 代鄒, 鄭家奎, 蔣開鋒, 馬均. 氮素穗肥運籌對兩個雜交中秈稻葉片形態、光合生產及產量的影響. 中國水稻科學, 2017, 31(4): 391-399.

Qin J, Yang Z Y, Sun Y J, Xu H, Lv T F, Dai Z, Zheng J K, Jiang K F, Ma J. Effects of nitrogen topdressing for panicle initiation on leaf morphology, photosynthetic production and grain yield of two middle-season hybrid rice., 2017,31(4): 391-399. (in Chinese with English abstract)

[21] 楊建昌, 杜永, 吳長付, 劉立軍, 王志琴, 朱慶森. 超高產粳型水稻生長發育特性的研究. 中國農業科學, 2006, 39(7): 1336-1345.

Yang J C, Du Y, Wu C F, Liu L J, Wang Z Q, Zhu Q S. Growth and Development characteristics of super-high-yielding mid-season japonica rice., 2006, 39(7): 1336-1345. (in Chinese with English abstract)

[22] 馬群, 楊雄, 李敏, 李國業, 張洪程, 戴其根, 霍中洋, 許軻, 魏海燕, 高輝. 不同氮肥群體最高生產力水稻品種的物質生產積累. 中國農業科學 2011,44(20): 4159-4169.

Ma Q, Yang X, Li M, Li G Y, Zhang H C, Dai Q G, Huo Z Y, Xu K, Wei H Y, Gao H. Studies on the characteristics of dry matter production and accumulation of rice varieties with different productivity levels., 2011, 44(20): 4159-4169. (in Chinese with English abstract)

[23] Chauhan B S. Effect of tillage systems, seeding rates, and herbicides on weed growth and grain yield in dry-seeded rice systems in the Philippines., 2013, 54: 244-250.

[24] Chauhan B S, Opena J. Weed management and grain yield of rice sown at low seeding rates in mechanized dry-seeded systems., 2013,14: 19-15.

[25] Ehsanullah, Anjum S A, Ashraf U, Rafiq H, Tanveer M, Khan I. Effect of sowing dates and weed control methods on weed infestation, growth and yield of direct-seeded rice., 2014, 97(3): 307-312.

[26] 孫永健, 馬均, 孫園園, 徐徽, 嚴奉君, 代鄒, 蔣明金, 李玥. 水氮管理模式對雜交秈稻岡優 527 群體質量和產量的影響. 中國農業科學, 2014, 47(10): 2047-2061.

Sun Y J, Ma J, Sun Y Y, Xu H, Yan F J, Dai Z, Jiang M J, Li Y. Effects of water and nitrogen management patterns on population quality and yield of hybrid rice gangyou 527., 2014, 47(10): 2047-2061. (in Chinese with English abstract)

[27] 李景蕻, 李剛華, 張應貴, 羅啟榮, 楊從黨, 王紹華, 劉正輝, 王強盛, 丁艷鋒. 精確定量栽培對高海拔寒冷生態區水稻株型及產量的影響. 中國農業科學, 2009, 42(9): 3067-3077.

Li J H, Li G H, Zhang Y G, Luo Q R, Yang C D, Wang S H, Liu Z H, Wang Q S, Ding Y F. Effects of precise and quantitative cultivation on plant type and yield of rice in high altitude and cold ecological area., 2009, 42(9): 3067-3077. (in Chinese with English abstract)

[28] 任亮, 鄭家奎, 蔣強. 長江上游地區高產雜交水稻品種部分株型因子及生理特征研究. 西南農業學報, 2008, 21(6): 1551-1554.

Ren L, Zheng J K, Jiang Q. tudies on some plant type components and physiological characteristics of high-yielding hybrid rice in up stream of Yangtze River., 2008, 21(6): 1551-1554. (in Chinese with English abstract)

[29] 杜永, 王艷, 王學紅, 孫乃立, 楊建昌. 黃淮地區不同粳稻品種株型、產量與品質的比較分析. 作物學報, 2007, 33(7): 1079-1085.

Du Y, Wang Y, Wang X H, Sun N L, Yang J C. Comparisons of plant type , grain yield, and quality of different japonica rice cultivars in huanghe-huaihe river area., 2007, 33(7): 1079-1085. (in Chinese with English abstract)

[30] 張慶, 殷春淵, 張洪程, 魏海燕, 馬群, 杭杰, 李敏, 李國業. 水稻氮高產高效與低產低效兩類品種株型特征差異研究. 作物學報, 2010, 36(6): 1011-1021.

Zhang Q, Yin C Y, Zhang H C, Wei H Y, Ma Q, Hang J, Li M, Li G Y. Differences of plant-type characteristics between rice cultivars with high and low levels in yield and nitrogen use efficiency., 2010, 36(6): 1011-1021. (in Chinese with English abstract)

Study on Yield Formation and Population Quality ofHybrid Rice with Good Quality and High Yield Under Mechanical Direct Seeding

GUO Changchun, SUN Zhibai, SUN Yongjian*, YIN Yaozhu，WU Yunxia, TANG Yuan, YANG Zhiyuan, XIANG Kaihong, MA Jun*

(,,,,;*,:;)

【Objective】Our aim is to explore the common characteristics of high-yielding and high qualityhybrid rice varieties suitable for mechanical direct seeding in plain (Chongzhou) and hilly (Santai) areas and establish a standardized selection method and evaluation criteria for it, which could lay a theoretical and practical basis for the integration of hybridrice mechanized seeding technology.【Method】Twenty-ninehybrid rice combinations were used as materials in two ecological zones, artificial simulated mechanized precise hill-seeding (mechanical direct seeding for short), and the effects of mechanical direct seeding on the population quality characteristics and yield of high-qualityhybrid rice with different yield levels in plain and hilly areas were studied, the relationship between population quality characteristics and yield of high-qualityhybrid rice combinations by mechanical seeding was also discussed.【Results】The results showed that, by cluster analysis based on average grain yield of each cultivars in the two areas, the 29 tested combinations could be classified into three groups: high-yielding, mid-yielding, and low-yielding. In the total tested cultivars, high-yielding combinations from Santai accounted for 17.24%, and other types covered 82.76%, high-yielding varieties from Chongzhou were 10.34%, and other types were 89.66%. Compared with the middle-yield and low-yielding varieties, the common high yielding varieties were featured by strong tillering ability, more effective panicles, higher seed-setting rate, higher leaf area index(LAI) after jointing stage and higher dry matter accumulation, moreover, its leaf length, leaf position, leaf opening angle of top three, plant height, top light energy intercept during filling exceled obviously. In addition to population light transmittance, leaf opening angle, tillering LAI and dry matter accumulation, correlation analysis indicated that there existed significantly or highly significantly positive correlations (=0.37*-0.90**) between index of population quality and yield under mechanical direct-seeding, especially between high efficiency LAI rate at full heading, dry matter accumulation at maturity, and harvest index and yield.【Conclusion】High-yielding varieties have higher panicle and grain number per panicle, and seed-setting rate and high growth at late growth stage. That is how it can obtain higher yields under mechanical direct-sowing.

mechanicaldirect-sowing；hybrid rice varieties；yield type；yield formation；population quality

S511.042

A

1001-7216(2018)05-0462-13

2018-02-05；

2018-03-15。

國家重點研發計劃重點專項(2016YFD0300506)；國家科技支撐計劃資助項目(2013BAD07B13)；四川省教育廳重點項目(16ZA0044)；四川省學術和技術帶頭人培養支持經費資助項目(川人社辦發[2016]183號)；四川省育種攻關專項(2016NYZ0051)。

10.16819/j.1001-7216.2018.8016