適于稻魚共生系統的水稻品種篩選

史曉宇，懷燕，鄒愛雷，王岳鈞，趙璐峰，胡亮亮，郭梁，吳敏芳，唐建軍，陳欣*

(1.浙江大學 生命科學學院，浙江 杭州 310058； 2.浙江省農業技術推廣中心，浙江 杭州 310020； 3.青田縣農業局 浙江 青田 323900)

稻魚共生系統是南方山區典型的生態種養模式，利用水稻和魚之間的生物互惠來緩解病蟲草害、保持土壤肥力，對于稻田的穩產增效具有積極作用[1-2]。在稻魚共生的基礎上發展有機農業是改善農業生態環境、提高農業生產經濟效益的有效途徑。目前，稻田綜合種養的發展模式已得到學界、業界及政府部門的廣泛認可和支持，在全國范圍內快速發展，至2018年發展面積已超過150萬hm2[3]。

優質多抗的水稻品種是稻魚共生系統發展的重要保障。適合稻魚共生系統的水稻品種應該具有耐長期淹水、抗倒伏、耐肥等特征[4]。同時，品質好、綜合抗性強、生育期適中、產量水平高的品種是水稻有機耕作的必備條件[5]。為此，初步選取了長江中下游地區有代表性的12個水稻品種，在有機稻魚共生條件下，對不同品種的株型、產量及其構成因素進行比較，以期選擇出適合在浙南山區開展稻魚共生的水稻品種。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

田間試驗開展于浙江省麗水市青田縣仁莊鎮岙垟村(120°16′02″E，28°01′25″N，海拔90 m)。該地位于甌江中下游，屬亞熱帶季風氣候，年平均氣溫18.3 ℃，年日照1 712～1 825 h，年降水量1 400～2 100 mm。試驗地耕層厚度約20 cm，屬于洪積性砂壤土，土壤呈弱酸性，容重約1.12 g·cm-3。

1.2 處理設計

選擇長江中下游地區有代表性的10個水稻品種開展品種篩選試驗，并以當地種植面積最大的中浙優1號和中浙優8號作為對照，合計共12個供試材料。按照品種育成單位的有關信息介紹，各供試材料的育成方法及生育期分別為：甬優5550，秈粳交三系雜交稻，生育期143 d；甬優7850，秈粳交三系雜交稻，生育期154.7 d；甬優8050，秈粳交三系雜交稻，生育期129.1 d；嘉豐優2號，秈型三系雜交稻，生育期144.7 d；深兩優332，秈型兩系雜交稻，生育期140 d；泰兩優217，秈型兩系雜交稻，生育期136.9 d；嘉58，常規粳稻，生育期156 d；南粳46，常規粳稻，生育期158 d；丙709，常規粳稻，生育期143 d；嘉禾236，常規粳稻，生育期143 d；中浙優8號，秈型三系雜交稻，生育期158.7 d；中浙優1號，秈型三系雜交稻，生育期138 d。

選擇地勢平坦、肥力適中、灌溉條件良好的大田進行田間試驗。采用單因素完全隨機區組設計，設3個區組，共36個小區。各小區長5.4 m、寬2.4 m，間隔40 cm。各小區間水體互通，統排統灌。

所有水稻品種統一于2018年5月14日播種，6月14日移栽，移栽密度為30 cm×30 cm。雜交品種每穴1本，常規品種每穴3本。在所有小區的外圍種植5行中浙優1號作為保護行。移栽前1 d施有機肥(江欣宏源養殖有限公司，含水量35%，干物質中有機質、氮、磷、鉀含量分別為45%、0.64%、2.94%、1.99%)10 t·hm-2。移栽后第7天投放青田田魚魚苗(甌江彩鯉，Cyprinuscarpiovar.color)，規格50 g·尾-1，投放密度為6 000尾·hm-2。田間水深：分蘗前期10～15 cm，分蘗后期至成熟期20～25 cm。生長期內不追肥，不施用農藥。因各水稻品種在9月20日至10月3日期間成熟，于10月5日統一收獲。

1.3 測定項目與方法

于水稻收獲前，分別在各個小區選取有代表性的植株5株，考查其株高、穗長、有效穗數、穗總粒數、穗實粒數，及千粒重。各小區稻谷實割實收，日光曬干測定產量。

1.4 數據處理

使用Microsoft Excel 2010進行數據整理和預處理，在統計軟件DPS 7.05中進行單因素方差分析，對有顯著差異的處理采用LSD法進行多重比較。在方差分析中，所有指標均以小區作為重復單元。對于株高、穗長、穗總粒數、穗實粒數，將各小區內5蔸水稻的平均值作為小區樣本值。計算每個品種各指標的均值后，對所有指標進行皮爾森相關性分析，計算相關系數和其顯著性水平。

2 結果與分析

2.1 水稻產量

各品種的水稻產量如圖1所示。對照品種中浙優1號和中浙優8號產量分別為4.09 t·hm-2和3.80 t·hm-2，沒有顯著差異。粳秈交雜交稻具有明顯的產量優勢，甬優5550、甬優7850和甬優8050產量分別為5.57、5.37、5.32 t·hm-2，顯著高于中浙優1號、中浙優8號和除嘉豐優2號(5.43 t·hm-2)以外的其他供試品種。與中浙優1號相比，除了嘉禾236，秈型雜交稻品種和常規粳稻品種的產量均無顯著提高或降低；但是常規粳稻品種的產量[南粳46(3.43 t·hm-2)、丙709(3.41 t·hm-2)、嘉禾236(3.02 t·hm-2)]顯著低于中浙優8號。

2.2 水稻形態性狀

如圖1所示，各品種株高變異較大，有顯著性差異。常規稻品種株高較矮，顯著低于秈粳交雜交稻。各品種中，甬優5550株高最高，為139.11 cm，顯著高于其他品種；其次為秈型雜交稻嘉豐優2號和對照中浙優8號，均為128.33 cm；南粳46的株高最矮，為87.33 cm。

柱上無相同字母的表示品種間差異顯著(P<0.05)。圖1 不同水稻品種的實際產量、株高和穗長

穗長在不同品種之間同樣存在顯著性差異。常規稻品種的穗長均較短，平均穗長為16.54 cm，顯著低于中浙優系列。秈粳交雜交稻和秈型雜交稻的穗型偏大。中浙優8號穗長最長，達到27.74 cm，其次為甬優5550，達到26.95 cm，兩者沒有顯著差異，但顯著高于其他品種；甬優8050、深兩優332、泰兩優217的穗長與中浙優1號無顯著差異，其他水稻品種的穗長均顯著低于對照品種。穗長最短的是嘉58，僅為14.00 cm。

2.3 產量結構

由表1可知，各品種在有效穗數、結實率、每穗實粒數和千粒重上均存在顯著性差異。整體來看，常規稻品種的有效穗數較多，其中，嘉禾236的有效穗數最多，其次為嘉58；秈粳交雜交稻的有效穗數較低。

在結實率上，除丙709與嘉禾236外，其他品種均大于86%。其中，甬優8050的結實率最高，達到94%，其次是中浙優1號、嘉豐優2號、嘉58和甬優7850。

表1 不同水稻品種的產量結構

注：同列數據后無相同字母的表示處理間差異顯著(P<0.05)。

從每穗實粒數來看，嘉豐優2號最高，為338.4粒，其次是秈粳交雜交稻3個品種。常規稻的每穗實粒數很低，平均為88.0粒，均顯著低于中浙優8號。

整體來看，常規稻品種的千粒重較高，最高的達到27.81 g，均顯著高于中浙優8號；深兩優332和泰兩優217的千粒重小于20 g，顯著低于中浙優系列，屬于小粒型品種。

2.4 品種間各指標的相關性

利用12個品種的產量、形態性狀和產量結構各項指標的平均值進行兩兩指標間的Pearson相關性分析，結果如表2所示。對于本試驗栽培條件下的所有品種而言，穗長和每穗實粒數與株高呈極顯著正相關，而有效穗數與株高呈極顯著負相關。每穗實粒數與穗長呈顯著正相關，而穗長與有效穗數、千粒重均呈顯著負相關。每穗實粒數與有效穗數呈極顯著負相關，結實率與有效穗數呈顯著負相關，千粒重與有效穗數呈顯著正相關。每穗實粒數與結實率呈顯著正相關，但千粒重與每穗實粒數呈顯著負相關。千粒重與結實率呈顯著負相關。

表2 不同水稻品種形態性狀、產量及其構成因素的相關性分析

注：標*與**的分別表示相關性達到P<0.05和P<0.01的顯著性水平。

供試品種的實際產量與株高、每穗實粒數、結實率呈顯著正相關，與有效穗數和千粒重呈顯著負相關(表2)。

粳秈交雜交稻、秈型雜交稻和粳型雜交稻3個類型之間的差異是產生以上相關性的主要原因，對3種類型內的不同品種做進一步分析，發現僅秈型雜交稻品種的實際產量和每穗實粒數呈顯著正相關(圖2)。

圖2 不同品種產量構成的特征分析

3 小結與討論

與常規種稻相比，稻魚共生系統具有稻田長期淹水且維持較高水位、水稻種植密度較低、群體有效穗數偏低等特點。本研究表明，在稻魚共生系統中，雜交稻相對于常規稻具有明顯的產量優勢，秈粳交雜交稻產量總體上高于秈型雜交稻。其產量優勢主要歸因于大穗的特征，即每穗有較多的實粒數。秈型雜交稻品種中嘉豐優2號的產量較高，可能與其具有最高的每穗實粒數有關。而較低的每穗實粒數可能是常規稻品種產量表現低下的重要原因。秈型雜交稻品種中嘉豐優2號的產量較高，可能與其具有最高的每穗實粒數有關；而較低的每穗實粒數可能是常規稻品種產量表現低下的重要原因。本試驗結果發現，所有供試材料的有效穗數都不多，尤其是雜交水稻，由于長期淹水，分蘗優勢沒有表現出來，從而影響總有效穗數，使得整個試驗的水稻產量明顯偏低于這些品種在正常栽培方式下的產量表現。稻魚共生系統下，水稻由于長期淹水而可能引發的生長點供氧不足，導致分蘗優勢不突、出總有效穗數偏少，是稻魚共生系統下水稻群體特征的常態。因此，在有機稻魚共生系統的水肥管理條件下，應不優選增蘗保蘗戰略，改為插足基本苗或者主攻大穗，通過提高每穗實粒數獲得更高的群體穎花量，這可能是保證產量的重要關鍵。

供試品種的經濟產量與株高呈極顯著正相關，說明產量形成需要每莖有足夠多的生物量做保證，有一定的株高做保證，才能形成大穗，而大穗為每穗足量的實粒數奠定了基礎。在稻魚共生條件下，考慮到田魚生活對水位有基本的要求，所以淹水情況下需要水稻有較高的株高，才能保證生長點在幼穗發育時盡量不受到淹水缺氧的影響。因此，在品種篩選中，在保證莖稈抗折斷能力的前提下，應盡可能選擇株高較高的品種。

稻魚共生系統作為一種傳統的生態種養模式，能夠充分利用稻魚之間的生物互惠，在沒有外部農用化學品投入的情況下有效地控制雜草、病蟲害，增強土壤肥力，具有得天獨厚的發展有機農業的條件。本研究表明，在選擇適合稻魚共生系統的水稻品種時，應優先選擇分蘗適中、較耐倒伏、具有較高的每穗實粒數和結實率的大穗型品種，以避免長期淹水下水稻分蘗優勢無法徹底發揮的局限，從而更易獲得較高的產量效益。在所參比的12個品種中，秈粳交雜交稻甬優5550、甬優7850、甬優8050和秈型雜交稻嘉豐優2號、深兩優332較適合稻魚共生系統，可作為推廣應用的推薦品種。

在本研究中所有供試水稻品種產量表現都偏低，很可能與養分管理中僅施用有機肥作為基肥且未追施任何速效肥有關，加之本研究采用低投餌的傳統田魚養殖方式，導致以魚飼料和糞便的形式進入稻田的養分量受限，從而造成水稻有效養分供應不足，莖蘗群體過小。因此，為了得到更好的生產效益，在有機生產方式下，建議在水稻生長的中后期增加田魚的飼料投入。這樣不僅能夠實現田魚的快速生長，而且可以通過水稻對田魚餌料養分的互補利用促進水稻的生長和產量提升。

為了促進稻田的穩產增收和資源的可持續性利用，本研究在稻魚共生條件下，針對產量和部分形態特征對現代水稻品種進行了初步比較篩選。為了更好地評價和篩選稻魚共生系統模式下的適宜水稻品種，今后還需綜合水稻抗性、稻米品質和口感等方面的指標開展進一步的系統研究。