適宜機直播的優質秈稻品種篩選及其評價指標體系

李敏 周維佳 羅德強 江學海 蔣明金 姬廣梅 李立江 向明 陳卓 楊宇

摘要：【目的】篩選適宜機直播的優良秈稻品種，建立適宜機直播的秈稻品種評價關鍵指標體系，為適宜機直播專用秈稻品種選育及應用提供參考。【方法】以近年來選育的30個優質秈稻品種為試驗材料，于2017年在貴州省湄潭縣進行機械化精量穴直播試驗，以成苗性、抗倒性及豐產性為核心指標，篩選適宜機直播的秈稻品種，并系統研究其生長發育特性。【結果】機直播條件下各水稻品種的產量介于6.1～10.5 t/ha，單位面積成苗數介于35.8～50.6株/m2，倒伏指數介于101.6%～260.6%，以產量、單位面積成苗數和倒伏指數進行聚類分析，篩選出川優8377、蓉18優2348、德優4727、晶兩優534、宜香優2115、晶兩優華占、Y兩優1號和F優498等8個適宜機直播秈稻品種，其產量均>8.2 t/ha，單位面積成苗數均>48.0株/m2，倒伏指數均<140.0%，其余22個品種為不適宜機直播類型。兩種類型水稻品種的生長發育特性具有明顯差異，且適宜機直播類型的水稻品種分蘗成穗率均>65.0%，收獲指數均>0.45，莖稈基部大于4 cm的第1節間抗折力均>1500.0 g，全生育期均<150 d，穗粒數均>140.0粒，結實率均>70.0%。【結論】F優498等8個優質秈稻品種適宜機直播，該類品種總體上表現出單位面積成苗數高、植株分蘗力中等但成穗率較高、收獲指數較高、莖稈抗倒伏能力較強、生育期適中、穗型較大且籽粒充實良好、產量高等特點。

關鍵詞： 優質秈稻;機直播;品種篩選;指標體系

中圖分類號： S511.21? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼： A 文章編號：2095-1191（2020）07-1660-09

Abstract：【Objective】In order to screen suitable rice varieties for mechanized direct-seeded rice and establish its key index system for evaluation of the suitable rice varieties， and to provide theoretical basis and technical support for selection and breeding of the suitable rice varieties for mechanized direct-seeded rice. 【Method】The seedlings per unit area，lodging index and grain yield of rice were used as common indicators to select the suitable varieties for mechanized direct-seeded rice with 30 high quality Indica rice varieties selected in recent years were used as materials at the middle altitude area of Guizhou（Meitan） in 2017. The rice varieties suitable for mechanized direct-seeding were selected and their growth characters were studied. 【Result】The grain yield of mechanized direct-seeded rice was between 6.1 and 10.5 kg/ha，and the seedlings per unit area was between 35.8 and 50.6 seedlings per m2，and the lodging index was between 101.6% and 260.6%. The cluster analysis was performed based on grain yield，seedlings per unit area and lodging index. Eight rice varieties including Chuanyou 8377， Rong 18 You 2348， Deyou 4727， Jingliangyou 534， Yixiangyou 2115， Jingliang-youhuazhan， Y Liangyou 1， F You 498，which had the? grain yield >8.2 t/ha，seedlings per unit area >48.0 seedlings per m2，and lodging index<140.0%，were suitable for mechanized direct-seeded rice. The remaining 22 rice varieties including were unsuitable for mechanized direct-seeding. There was large difference in the growth and development characteristics of the two types of rice varieties. The suitable rice varieties for mechanized direct-seeding should be based on the follo-wing characteristics：the percentage of available tiller>65.0%，harvest index>0.45，the breaking-resistant strength of the ba-sal internode（above 4 cm）>1500.0 g，the full growth and development period<150 d，grain number per panicle >140.0，seed-setting rate>70.0%. 【Conclusion】Eight high-quality Indica rice varieties such as F You 498 are suitable for mechanized direct-seeded rice. This type of varieties generally shows more seedlings per unit area，medium plant tillering capacity with high percentage of available tiller，high harvest index，strong resistance to lodging，moderate growth period，large panicle with good grain filling characteristics，and high grain yield.

Key words： high-quality Indica rice;mechanized direct-seeded rice;selection of rice varieties;index system

Foundation item： National Key Research and Development Program of China（2016YFD03006-4）; Guizhou Scien-ce and Technology Project（QKHJC 20161148）

0 引言

【研究意義】水稻是我國最重要的糧食作物，全國約2/3的人口以稻米為主食（Li et al.，2014）。隨著經濟社會不斷發展，水稻種植方式逐漸呈現出人工移栽、直播、機插、拋秧等多種形式并存的局面（李杰等，2011a;雷小龍等，2013），尤其近年來農村勞動力大量轉移到城鎮，水稻生產中勞動力短缺現象較普遍，推進水稻種植機械化和輕簡化已是當前水稻生產的重要發展方向。水稻機直播是利用直播機械將稻種精量播種于稻田，具有省工省力、節本高效等特點，近年在我國一些地區得到廣泛應用（李凝等，2014;孫永健等，2014;吳桂成等，2014），但與人工移栽水稻相比，直播水稻生育期明顯縮短，前期生長較快，容易形成較大群體，同時由于根系入土較淺，群體容易發生倒伏（李杰等，2011b;許珂等，2014），人工移栽條件下選育的水稻品種通常難以充分滿足機直播種植需求，影響了機直播水稻的發展。因此，研究適宜機直播的專用水稻品種及其關鍵評價指標，對機直播水稻的發展具有重要意義。【前人研究進展】關于適宜機直播水稻品種的篩選，近年來一些學者也開展了相關研究，篩選出一批適宜不同地區機直播的水稻品種。郭長春等（2018）在人工模擬精量穴直播條件下研究了29個秈稻品種在四川平原區和丘陵區的產量表現;陳鴿等（2019）選用12個早稻品種和14個晚稻品種，篩選出洞庭湖地區適宜雙季稻機直播的水稻品種;譚可菲等（2019）從12個粳稻品種中篩選出黑龍江西部地區適宜直播的水稻品種;譚義青等（2019）從21個秈稻品種中篩選出贛北地區適宜早稻直播的水稻品種。關于適宜機直播水稻品種的評價指標，前人也進行了較多研究報道，但結論不一。郭長春等（2018）研究認為，機直播條件下高產類型品種能協同提高結實率，實現生育后期群體干物質的高增長，從而獲得較高產量。張靜等（2018）研究認為，更高的穗粒數是機直播水稻高產的主要原因。李興華等（2019）研究認為，全生育期適中、抗倒伏能力強是機直播水稻的重要生長特性。同時，構建合理的群體結構，有利于改善機直播水稻群體光合特征，從而提高稻谷產量（秦亞平和張開惠，2016）。【本研究切入點】盡管前人對適宜機直播水稻品種篩選進行了較多研究，但選用的水稻品種數量一般較少，且較多品種不是優質品種，針對適宜機直播品種的評價指標研究主要局限在產量和生育期等單個因子，缺乏適宜機直播優質秈稻品種篩選及其評價指標的系統研究。【擬解決的關鍵問題】選用近年來通過長江上游省級審定及國家審定并在生產上廣泛應用的30個優質秈稻品種，在機直播條件下以成苗性、抗倒性和豐產性為核心指標，篩選出適宜機直播的優質秈稻品種，并系統分析適宜機直播優質秈稻品種的生長發育特性，提出適宜機直播秈稻品種的關鍵評價指標體系，為適宜機直播水稻品種選育及應用提供參考。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

供試材料為近年來通過長江上游省級審定及國家審定的30個優質秈稻品種（表1），其中1個品種達國家一級優質稻谷標準，15個品種達國家二級優質稻谷標準，14個品種達國家三級優質稻谷標準。

1. 2 試驗設計

于2017年在貴州省遵義市湄潭縣黃家壩鎮春光村進行試驗，試驗地海拔681 m，前作油菜，土壤肥力中等偏上。采用上海STAR公司生產的10行式水稻精量穴直播機，4月25日播種，行距25 cm，株距18 cm，施純氮150 kg/ha，按基肥∶分蘗肥∶促花肥∶保花肥=4∶3∶2∶1，氮肥的分蘗肥于3葉1心時施用，促花肥與保花肥分別于倒4葉和倒2葉葉齡期施入;施P2O5 75 kg/ha，全部作底肥，施K2O 150 kg/ha，底肥和拔節肥各1/2，其他按高產栽培措施管理。采取隨機區組排列，小區面積18 m2，3次重復。

1. 3 測定項目及方法

1. 3. 1 種子性狀 播種前各品種選取10粒稻谷測定種子長度、寬度和重量，計算長寬比，重復3次。

1. 3. 2 生育期觀察 記載各品種高峰苗期、拔節期、抽穗期和成熟期。

1. 3. 3 成苗性 播種后15 d，用自制正方形面積框（面積為1 m2）隨機選取觀測點，記錄各小區單位面積成苗數。

1. 3. 4 分蘗能力和干物質積累 于拔節期、抽穗期和成熟期定點觀察各小區連續20株植株的莖蘗數（成熟期為有效穗數），按平均莖蘗數取4株植株，于105 ℃殺青30 min后，在80 ℃下烘干至恒重。

1. 3. 5 株型及莖稈抗倒性狀 齊穗后20 d各小區取連續10株植株測定株高，并選擇5個主莖測定莖稈基部大于4 cm的第1節間抗折力等性狀，計算倒伏指數。

1. 3. 6 產量及其構成 成熟期按平均有效穗數取4株植株稻穗進行考種，用水漂法測定實粒數，并計算結實率，將實粒烘干后以1000粒為一個樣本計算千粒重，重復3次，誤差不大于0.1 g，并實收各小區測定實際產量。

1. 4 統計分析

采用Excel 2016進行數據的整理和計算，運用DPS 7.05最長距離法進行聚類分析。

2 結果與分析

2. 1 適宜機直播的秈稻品種篩選

2. 1. 1 機直播條件下不同水稻品種的產量、成苗性和倒伏指數 從表2可知，機直播條件下，30個優質秈稻品種的平均產量為8.0 t/ha，不同水稻品種間產量變幅為6.1～10.5 t/ha，變異系數為13.8%，存在明顯的基因型差異，說明篩選適宜機直播的水稻品種具有重要意義。成苗性和抗倒性作為直播水稻的重要評價指標，在品種間也存在明顯差異。30個優質秈稻品種的單位面積成苗數平均為46.9株/m2，變幅為35.8～50.6株/m2，變異系數為6.7%;倒伏指數平均為144.6%，變幅為101.6%～260.6%，變異系數為21.2%。

2. 1. 2 適宜機直播的秈稻品種類型劃分 對30個雜交秈稻品種的產量、單位面積成苗數和倒伏指數分別進行聚類分析，品種間距離為歐式距離，采用最長距離法作為聚類方法，聚類結果見圖1。當歐式距離為1.76時，產量聚類結果（圖1-A）將品種分為2個類型，高產類型包括川優8377、蓉18優2348、旌優127、德優4727、晶兩優534、天優華占、宜香優2115、晶兩優華占、Y兩優1號、花香優1618和F優498等11個品種，低產類型包括川優6203、宜香4245、渝優7109等19個品種。當歐式距離為5.92時，單位面積成苗數聚類結果（圖1-B）將品種分為3個類型，高成苗類型包括川優8377、五山絲苗、德優4727、宜香優1108、宜香優2115、C兩優華占、蓉18優2348、隆兩優1146、Y兩優1號、晶兩優1377、晶兩優534、晶兩優華占和F優498等13個品種，中成苗類型包括旌優127、天優華占、隆兩優1206等12個品種，低成苗類型包括川優6203、渝香203、宜香4245等5個品種。當歐式距離為63.7時，倒伏指數聚類結果（圖1-C）將品種分為3個類型，抗倒伏類型包括川優8377、川優6203、宜香優1108、內5優39、渝香203、渝優7109、德優4727、宜香3728、Y兩優1號、蓉18優2348、晶兩優1377、宜香優2115、繁優609、晶兩優534、隆兩優1206、晶兩優華占和F優498等17個品種，易倒伏類型包括五山絲苗、宜香4245等12個品種，德優4923屬極易倒伏類型。

綜合考慮成苗性、抗倒性及豐產性等機直播水稻的核心指標，最終篩選出的適宜機直播水稻品種包括川優8377、蓉18優2348、德優4727、晶兩優534、宜香優2115、晶兩優華占、Y兩優1號和F優498等8個品種，其產量均>8.2 t/ha，單位面積成苗數均>48.0株/m2，倒伏指數均<140.0%;其余22個水稻品種為不適宜機直播類型。基于以上品種類型劃分，進一步分析兩類水稻品種的生長發育特性差異。

2. 2 機直播秈稻品種生長發育特性差異

2. 2. 1 種子特性 水稻種子的形狀與直播機械的播種質量有密切關系。由表3可知，適宜機直播水稻品種的種子長度變幅為8.4～9.6 mm，均低于10.0 mm，比不適宜機直播水稻品種的種子長度平均縮短0.3 mm。適宜機直播水稻品種的種子寬度平均值略大于不適宜機直播的水稻品種，且適宜機直播水稻品種的長寬比變幅為2.7～3.8，平均值為3.2，較不適宜機直播水稻品種降低8.6%。適宜機直播類型種子單粒重平均為23.1 mg，略低于不適宜機直播類型。

2. 2. 2 分蘗特性 機直播條件下兩種類型水稻品種的分蘗特性具有一定差異。由表4可知，適宜機直播水稻品種的高峰苗數介于401.8萬～541.4萬/ha，而不適宜機直播水稻品種的高峰苗數介于428.2萬～600.0萬/ha。兩種類型水稻品種在拔節期和抽穗期的分蘗數及有效穗數平均值差異不明顯，但成穗率以適宜機直播類型水稻品種較高，均>65.0%，比不適宜機直播類型的平均值增加12.2%。由此可知，適宜機直播類型水稻品種前期分蘗不宜過多，后期分蘗死亡率較低，可保證較高的成穗率，進而保證優質水稻的穩產。

2. 2. 3 干物質積累 從表5可知，機直播條件下兩種類型優質水稻品種的干物質積累特性具有明顯差異。適宜機直播水稻品種的拔節期干物質積累量介于1.8～2.9 t/ha，平均值為2.2 t/ha，低于不適宜機直播水稻品種的干物質積累量（2.5 t/ha）。適宜機直播水稻品種成熟期干物質積累量變幅為15.8～20.8 t/ha，平均值為18.0 t/ha，比不適宜機直播水稻品種類型平均增加6.5%。適宜機直播水稻品種的收獲指數變幅在0.46～0.53，收獲指數均高于0.45，而不適宜機直播水稻品種成熟期的收獲指數介于0.37～0.51，平均收獲指數為0.45，較適宜機直播水稻品種平均降低8.2%。

2. 2. 4 抗倒伏性狀 從表6可知，兩種類型水稻品種的株高和抗倒伏性狀也有一定差異。適宜機直播水稻品種的平均株高為111.4 cm，較不適宜機直播水稻品種的株高平均值（114.1 cm）略有降低。適宜機直播水稻品種莖稈基部第1節間（>4 cm）的抗折力平均值為1873.1 g，倒伏指數平均值為124.4%，較不適宜機直播水稻品種群體抗折力平均值提高19.1%，倒伏指數降低18.2%，倒伏風險減小。

2. 2. 5 生育期 從表7可知，適宜機直播水稻品種的全生育期介于144～148 d，平均為146.5 d，其中抽穗至成熟階段的生育天數介于31～37 d，平均為34.2 d。而不適宜機直播水稻品種的全生育期變幅在137～153 d，各品種從播種到抽穗所需時間差異較大。總體來看，在貴州中海拔地區，機直播水稻的全生育期應不超過150 d，且播種至抽穗階段不宜過短，抽穗至成熟階段適中，以保證水稻花前干物質積累充分及生長后期干物質積累、分配與再分配過程的順利。

2. 2. 6 產量構成因素 從表8可知，機直播條件下兩種類型水稻品種的每穗粒數和結實率具有明顯差異。適宜機直播水稻品種類型的有效穗數變幅在270.0萬～360.0萬/ha，平均有效穗數為311.9萬/ha，與不適宜機直播類型的平均有效穗數（305.7萬/ha）差異較小。適宜機直播水稻品種的每穗粒數和結實率變幅分別為140.2～201.1粒和70.2%～89.9%，平均值分別為173.1粒和74.6%，較不適宜機直播水稻品種的每穗粒數增加9.6%，結實率提高9.5%。兩種類型水稻品種的千粒重無明顯差異。綜合來看，適宜機直播水稻品種在生長后期能保留較多有效穗數，同時兼有較多的每穗粒數和較高的結實率。

2. 3 適宜機直播的秈稻品種關鍵評價指標體系

由機直播條件下兩種類型水稻品種生長發育特性差異分析結果可知，不適宜機直播的水稻品種一般有1個或多個生長發育特性存在缺陷，難以較好滿足機直播要求，而適宜機直播的水稻品種則具有能較好滿足機直播的共性生育指標。根據上述研究結果，提出適宜機直播的秈稻品種關鍵評價指標體系（表9）。由表9可知，適宜機直播的秈稻品種應滿足單位面積成苗數>48.0株/m2、倒伏指數<140.0%、產量>8.2 t/ha且生育期適宜等關鍵指標。

3 討論

3. 1 適宜機直播優質秈稻品種篩選

篩選適宜機直播的水稻品種，是配套集成機直播水稻栽培技術的關鍵步驟。前人在機直播條件下研究篩選出一批適合不同地區的高產品種（郭長春等，2018;陳鴿等，2019;譚可菲等，2019;譚義青等，2019），為水稻機直播應用提供了重要參考。本研究在貴州水稻主產區開展適宜機直播秈稻品種篩選，增加了供試水稻品種的數量，且選用的水稻品種稻米品質均達國家優質稻谷標準，在高產栽培條件下以成苗性、抗倒性和豐產性3個影響機直播水稻的核心指標進行聚類，篩選出F優498等8個適宜機直播的優質秈稻品種，研究結果可為貴州機直播優質秈稻種植提供品種選擇參考。需要指出的是，本研究試驗點位于貴州省中海拔地區，屬于貴州最主要的稻作生態區，但貴州生態條件復雜，在海拔300～1500 m均有秈稻種植（李敏，2019），較多研究表明，不同海拔水稻的產量形成特征具有明顯差異（楊從黨等，2012;羅德強等，2016），因此在本生態點篩選的適宜機直播水稻品種在低海拔稻區（海拔<500 m）和高海拔稻區（海拔>1100 m）生態適應性有待進一步驗證。

3. 2 機直播秈稻品種的高產途徑

關于機直播水稻的高產途徑已有較多研究報道。如郭長春等（2018）研究認為，機直播水稻的高產優勢主要來源于結實率。張靜等（2018）研究報道，更高的穗粒數是機直播水稻高產的主要原因。譚義青（2019）的研究則認為機直播水稻的高產原因是提高了有效穗數和千粒重。本研究結果表明，適宜機直播優質秈稻品種主要依靠更多的每穗粒數（穗粒數均>140.0粒）和更高的結實率（結實率均>70.0%）達到高產，而有效穗數和千粒重則無明顯的增加趨勢，與郭長春等（2018）、張靜等（2018）的研究結果基本一致，表明選擇中大穗型秈稻品種更利于機直播水稻獲得高產，其原因可能是機直播方式下水稻的有效穗數顯著增多、穗型變小所致（許珂等，2014），同時由于直播稻強勢粒的最大灌漿速率和平均灌漿速率較手栽和機插顯著降低，結實率顯著下降（李杰等，2011c），因此提高結實率是機直播水稻高產的另一重要途徑。

3. 3 適宜機直播秈稻品種的生育特性及評價指標體系

較多研究顯示，人工移栽水稻和直播水稻的生長發育特性具有明顯差異（李杰等，2011a;許珂等，2014），如能有效改善水稻品種生長特性將會更好適應機直播栽培方式實現高產。成苗是直播水稻的重要環節之一，受多種因素決定（孫永健等，2014）。本研究結果顯示，適宜機直播水稻品種單位面積成苗數較高，為水稻群體生長提供了良好基礎。同時水稻種子的形狀與直播機械的播種質量有密切關系，本研究結果表明，適宜機直播的水稻品種的種子長度均低于10.0 mm，與不適宜機直播水稻品種相比明顯縮短，說明過于細長型種子不利于機直播，主要原因是影響落谷順暢性，降低播種漏播率和空穴率（張順等，2017）。

合理的分蘗動態是水稻高產群體形成的重要物質基礎，由于機直播水稻無緩苗過程，群體分蘗強且快，通常容易形成較大群體（李杰等，2011a）。本研究結果表明，與不適宜機直播水稻品種相比，適宜機直播水稻品種的高峰苗數有所降低，但分蘗成穗率更高。適宜機直播水稻品種的干物質積累特性與分蘗動態基本同步，收獲指數明顯提高，與楊建昌等（2006）研究報道的高產水稻物質生產特性一致。說明機直播條件下應適當控制生育前期（拔節前）的分蘗數量和干物質積累量，著重提高分蘗成穗率和收獲指數，有利于形成合理群體結構。

直播水稻由于根系入土淺、莖稈較細，生育后期更易發生倒伏，且倒伏部位經常發生在莖稈基部2、3節間（李杰等，2011b;蔣明金等，2020），因此莖稈基部抗倒伏能力也是衡量水稻品種適宜機直播的重要指標。Kashiwagi（2010）研究表明，水稻株高與抗倒伏能力呈顯著負相關，提高抗倒伏性最有效的措施是降低株高。本研究結果表明，與不適宜機直播水稻品種相比，適宜機直播水稻品種的株高未見明顯降低，但抗折力整體明顯增強，倒伏指數明顯下降，與本課題組前期研究結果（李敏，2019）一致，可見水稻抗倒伏能力可能還與莖壁厚度、莖稈理化特性等因素有關（蔣明金等，2020）。

合理的生育期有利于水稻獲得充分的溫光資源。本研究結果表明，在貴州中海拔地區機直播水稻的全生育期應不超過150 d。鄭盛華等（2019）研究報道，隨著播種期推遲和生育期延長，水稻品種的結實率和千粒重顯著降低。本研究結果還表明，直播水稻播種至抽穗期階段不宜過短，抽穗至成熟階段適中，以保證水稻花前干物質積累充分及生長后期干物質積累、分配與再分配過程的順利（郭長春等，2018）。

本研究還發現，不適宜機直播的水稻品種一般有1個或多個生長發育特性存在缺陷，不能較好滿足機直播的要求，如川優6203的稻谷種子較長，機械播種時落谷難度大，單位面積成苗數較低，德優4923莖稈抗折力弱，機直播方式下極易倒伏（蔣明金等，2020）;而適宜機直播的水稻品種則具有能較好滿足機直播要求的共性生育指標，有利于構建合理群體結構和實現高產。綜合上述研究結果，初步提出了適宜機直播的秈稻品種評價關鍵指標體系，以期為適宜機直播專用秈稻品種選育及應用提供參考。

4 結論

本研究供試的30個優質秈稻品種中，F優498等8個優質秈稻品種適宜機直播，德優4923等22個優質秈稻品種不適宜機直播。適宜機直播的水稻品種具有較好滿足機直播要求的共性生育指標，總體上表現為單位面積成苗數較高、植株分蘗力中等但成穗率較高、收獲指數較高、莖稈抗倒伏能力較強、生育期適中、穗型較大且籽粒充實良好、產量高等特點。

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（責任編輯 王 暉）