黑龍江省水稻主栽品種（系）節(jié)水抗旱栽培下的抗倒性研究

陳書強 薛菁芳 杜曉東 周通 楊麗敏 趙海新 蔡永盛

（黑龍江省農業(yè)科學院水稻研究所/農業(yè)農村部寒地粳稻冷害科學觀測實驗站，黑龍江 佳木斯154026；第一作者：chenshuqiang@163.com）

水稻是我國主要糧食作物之一，其種植面積占全國糧食種植面積的1/3 左右，而其耗水量占了全國農業(yè)用水量的65%以上[1]。傳統(tǒng)淹灌不僅限制了水稻高產潛力的發(fā)揮，而且還會加劇農業(yè)用水的緊張程度[2]。因此，選擇適宜的節(jié)水灌溉模式對于保證我國糧食安全及農業(yè)可持續(xù)發(fā)展意義重大。植株倒伏在水稻生產中普遍發(fā)生，是水稻內在因素和外界環(huán)境綜合作用的結果，內因指水稻品種自身的抗倒伏性，其與植株高度、莖稈組織機械強度、莖稈韌性以及地上部各節(jié)間的長度密切相關；外因主要指栽培條件，如氮肥施用過多、種植過密、長期深水灌溉等。倒伏一般發(fā)生在抽穗后谷粒灌漿期。據(jù)李文熙等[3]測算，水稻乳熟期發(fā)生倒伏會減產34%，蠟熟期與黃熟期發(fā)生倒伏則分別會減產21%和20%，嚴重甚至絕收[4-6]。倒伏還使稻米的蛋白質和直鏈淀粉含量升高，品質和食味變差。選用抗倒性強的水稻品種是防止水稻倒伏的基礎[7]。本文通過對黑龍江省各積溫帶主栽水稻品種（系）的抗倒伏性的研究，以期為水稻節(jié)水抗旱栽培及抗倒品種選育提供一些理論依據(jù)，對實現(xiàn)水稻高產、穩(wěn)產、優(yōu)質有著極為重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地點基本情況

試驗于2017 年在黑龍江省各積溫帶試驗區(qū)進行，第一積溫區(qū)在哈爾濱，第二積溫區(qū)在慶安，第三、四、五積溫區(qū)地點在佳木斯水稻所。哈爾濱和慶安點每個品種種植25 m2，佳木斯點每個品種種植40 m2。除不同灌水處理外，其它管理措施同大田生產。

1.2 供試材料

第一積溫區(qū)品種9 個：龍稻13、龍稻16、龍稻20、龍稻23、龍稻24、龍稻25、松粳3 號、五優(yōu)稻4 號、龍洋16。第二積溫區(qū)品種（系）15 個：綏粳4 號、綏粳17、綏粳18、北稻7 號、龍粳21、龍粳55、稼禾813、寒粳香、綏育5586、綏育9146、綏11151、綏錦089290、龍交07134、龍粳3767、龍粳2204。第三積溫區(qū)品種（系）25個：龍粳20、龍粳25、龍粳26、龍粳29、龍粳31、龍粳39、龍粳43、龍粳46、龍粳50、龍粳51、龍粳52、龍粳56、龍粳57、龍粳58、龍粳59、龍粳60、綏粳15、龍生04021、龍生03010、龍交08119、龍豐12500、龍粳3047、龍粳1491、龍粳3100、龍粳1424。第四積溫區(qū)品種（系）15 個：龍粳24、龍粳47、龍粳48、龍粳61、龍育06087、龍交13S6、龍豐12393、龍粳4298、龍粳3033、龍粳4556、龍粳3007、龍粳2401、龍粳1437、龍粳1525、龍粳2403。第五積溫區(qū)品系2 個：龍粳1504、龍粳4344。

表1 節(jié)水抗旱處理對倒伏指數(shù)及莖稈物理性狀的影響（第一積溫帶）

1.3 試驗方法

設驗設2 個處理：常規(guī)灌溉和節(jié)水抗旱處理（插秧后無水層管理），以常規(guī)灌溉作為對照（CK），節(jié)水抗旱處理參照黑龍江省灌溉標準，當土壤水分達到灌水下限即灌水。整個生育期內一共灌水18 次，常規(guī)灌溉全生育期總灌水量為540.27 m3，節(jié)水抗旱處理全生育期總灌水量為280.14 m3。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 抗倒伏性狀及其相關性狀

抽穗后20 d 左右，每個品種取樣5 株，測定每個莖稈株高、倒2 節(jié)間基部至穗頂?shù)母叨燃磅r質量、穗長及穗質量、倒2 節(jié)間粗度（帶葉鞘）、長度、莖壁厚度及帶葉鞘時莖稈的抗折力。鑒于水稻倒伏的主要形式是莖稈的基部倒伏[8]，故選取基部第2 節(jié)間（倒2 節(jié)間）作為測試樣本。抗折力的測定方法是將莖稈（含葉鞘）水平放在測定儀支架上使其中點與測定儀中點對齊，支點間距為5 cm，向節(jié)間中點慢慢施力導致其折斷，折斷瞬間的力為該節(jié)間的抗折力。彎曲力矩=節(jié)間基部至穗頂長度（cm）×該節(jié)間基部至穗頂鮮質量（g）；倒伏指數(shù)=彎曲力矩/抗折力×100。以上測定參考瀬古秀生[9]的方法計算。

1.4.2 品種的抗旱性評價

品種耐旱性的鑒定方法采用周毓衍等[10]提出的水稻綜合抗旱力指數(shù)K 值，其計算公式為：K=[（H×G）/C]×100%。相對出穗日數(shù)（C）：旱種時的出穗日數(shù)÷水栽時的抽穗日數(shù)×100%。相對株高（H）：旱種時株高÷水栽時株高×100%。相對結實率（G）：旱種時的結實率÷水栽時的結實率×100%。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003 和DPS 7.05 軟件進行數(shù)據(jù)整理及相關性分析。

2 結果與分析

2.1 節(jié)水抗旱處理對倒伏指數(shù)及莖稈物理性狀的影響

由表1 可知，節(jié)水抗旱處理使第一積溫帶9 個品種的倒伏指數(shù)全部減小，倒2 節(jié)帶鞘抗折力增加，多數(shù)品種的節(jié)間干質量增加，節(jié)間橫切面積減少，莖壁增厚。

由表2 可知，節(jié)水抗旱處理使第二積溫帶品種（系）8 個審定推廣品種中3 個品種的倒伏指數(shù)減小，4個品種的倒2 節(jié)帶鞘抗折力增加，部分品種的節(jié)間干質量增加、節(jié)間橫切面積減少、莖壁增厚。節(jié)水抗旱處理使第二積溫帶5 個生產試驗品系中2 個品系的倒伏指數(shù)減小，1 個品系的倒2 節(jié)帶鞘抗折力增加。節(jié)水抗旱處理使第二積溫帶2 個二年區(qū)試品系的倒2 節(jié)帶鞘抗折力減小。

表2 節(jié)水抗旱處理對倒伏指數(shù)及莖稈物理性狀的影響（第二積溫帶）

由表3 可知，節(jié)水抗旱處理使第三積溫帶17 個審定推廣品種中8 個品種的倒伏指數(shù)減小，8 個品種的倒2 節(jié)帶鞘抗折力增加，部分品種的節(jié)間干質量增加、節(jié)間橫切面積減少、莖壁增厚。節(jié)水抗旱處理使第三積溫帶4 個生產試驗品系倒伏指數(shù)增大，1 個品系的倒2節(jié)帶鞘抗折力增加。節(jié)水抗旱處理使第三積溫帶4 個二年區(qū)試品系中3 個品系的倒伏指數(shù)減小，3 個品系的倒2 節(jié)帶鞘抗折力減小。

由表4 可知，節(jié)水抗旱處理使第三積溫帶4 個審定推廣品種中3 個品種的倒伏指數(shù)減小，2 個品種的倒2 節(jié)帶鞘抗折力增加，部分品種的節(jié)間干質量增加、節(jié)間橫切面積減少、莖壁增厚。節(jié)水抗旱處理使第四積溫帶3 個生產試驗品系的倒伏指數(shù)全部增大，1 個品種的倒2 節(jié)帶鞘抗折力增加。節(jié)水抗旱處理使第四積溫帶8 個二年區(qū)試品系中3 個品系的倒伏指數(shù)減小，2個品系的倒2 節(jié)帶鞘抗折力增加。節(jié)水抗旱處理使第五積溫帶2 個二年區(qū)試品系1 個品系的倒伏指數(shù)減小，2 個品系的倒2 節(jié)帶鞘抗折力減小。

2.2 節(jié)水抗旱處理的綜合抗旱力指數(shù)分析

綜合抗旱力指數(shù)反映了品種各性狀的綜合抗旱力，其值越大，品種的綜合抗旱力水平越高。由表5 可知，各積溫帶水稻品種（系）間綜合抗旱力指數(shù)差異較大，其中第一積溫帶有6 個品種綜合抗旱力指數(shù)超過100%，分別為龍稻24、龍稻25、松粳3 號、龍稻20、五優(yōu)稻4 號、龍稻16，相對實測產量有2 個品種表現(xiàn)較好，分別是龍稻16 和龍稻24；第二積溫帶有6 個品種（系）綜合抗旱力指數(shù)超過100%，分別為綏錦089290、綏粳18、北稻7 號、龍粳21、綏粳17、綏粳4 號，相對實測產量有4 個品種（系）大于100%，分別是綏粳4 號、龍粳55、綏粳18、龍交07134；第三積溫帶有12 個品種（系）綜合抗旱力指數(shù)超過100%，分別為龍粳51、綏粳15、龍粳56、龍粳20、龍粳26、龍粳43、龍粳58、龍粳25、龍交08119、龍豐12500、龍粳3100 和龍粳1424，相對實測產量有13 個品種（系）大于100%，分別是龍粳50、綏粳15、龍粳59、龍粳46、龍粳51、龍粳52、龍粳60、龍粳20、龍粳26、龍交08119、龍豐12500、龍粳1424 和龍粳3047；第四積溫帶有8 個品種（系）綜合抗旱力指數(shù)超過100%，分別為龍粳4298、龍粳2401、龍粳1525、龍粳24、龍粳1437、龍粳4556、龍交13S6、龍粳61，相對實測產量有8 個品種（系）大于100%，分別是龍粳48、龍粳47、龍粳61、龍交13S6、龍育06087、龍粳2403、龍粳4556 和龍粳1525；第五積溫帶試驗的2個品系龍粳1504 和龍粳4344 的綜合抗旱力指數(shù)都超過100%，龍粳1504 的相對實測產量超過100%。

表3 節(jié)水抗旱處理對倒伏指數(shù)及莖稈物理性狀的影響（第三積溫帶）

表4 節(jié)水抗旱處理對倒伏指數(shù)及莖稈物理性狀的影響（第四、五積溫帶）

2.3 倒伏指數(shù)、莖稈物理性狀和綜合抗旱力指數(shù)的相關分析

由表6 和表7 可知，在常規(guī)灌溉處理下，倒2 節(jié)帶鞘抗折力除了與倒伏指數(shù)呈極顯著負相關，與綜合抗旱力指數(shù)呈正相關外，與其他各指標均呈極顯著正相關；彎曲力矩與倒伏指數(shù)、莖璧質量呈正相關，與綜合抗旱力指數(shù)呈顯著正相關，與其他指標呈極顯著正相關；倒伏指數(shù)與綜合抗旱力指數(shù)呈顯著正相關；倒2 節(jié)莖粗與節(jié)間干質量、節(jié)間橫切面積呈極顯著正相關；節(jié)間干質量與節(jié)間橫切面積、莖璧質量呈極顯著正相關，與綜合抗旱力指數(shù)呈顯著正相關；節(jié)間橫切面積與莖璧質量、綜合抗旱力指數(shù)呈負相關；莖璧質量與綜合抗旱力指數(shù)呈顯著正相關。在節(jié)水抗旱處理下，倒2 節(jié)帶鞘抗折力與倒伏指數(shù)呈極顯著負相關，與倒2 節(jié)莖粗、節(jié)間橫切面積、綜合抗旱力指數(shù)呈正相關，與其他各指標均呈極顯著正相關；彎曲力矩與倒伏指數(shù)呈負相關，與莖璧質量、綜合抗旱力指數(shù)呈正相關，與其他指標呈顯著或極顯著正相關；倒伏指數(shù)與各指標呈負相關或極顯著負相關；倒2 節(jié)莖粗與節(jié)間橫切面積呈極顯著正相關；節(jié)間干質量與節(jié)莖璧質量呈極顯著正相關，與綜合抗旱力指數(shù)呈正相關；節(jié)間橫切面積與莖璧質量呈極顯著負相關，與綜合抗旱力指數(shù)呈負相關；莖璧質量與綜合抗旱力指數(shù)呈正相關。

表5 農藝性狀指標的相對值及綜合抗旱力指數(shù) （單位：%）

續(xù)表5

表6 常灌處理下倒伏指數(shù)、莖稈物理性狀和綜合抗旱力指數(shù)的相關分析

表7 節(jié)水抗旱處理下倒伏指數(shù)、莖稈物理性狀和綜合抗旱力指數(shù)的相關分析

3 討論

倒伏一直是水稻大田生產不可回避的問題，加強水稻抗倒伏性研究，對于提高水稻抗倒伏能力，保證水稻高產穩(wěn)產具有重要意義。水稻莖稈的抗倒伏能力與株高、莖粗、莖壁質量以及節(jié)間橫截面積等物理性狀密切相關，普遍認為水稻株高降低，莖粗、莖稈干質量、莖壁質量、節(jié)間橫截面積等指標增加，可提高水稻莖稈抗倒伏性能[11-12]。孫旭初[13]研究表明，水稻莖稈高、彎曲力矩大、稈壁薄、抗折力較低，倒伏指數(shù)就高，植株抗倒伏性較弱。段傳人等[14]研究也表明，水稻大小維管束數(shù)目、莖粗、莖壁厚度與其強度極限均存在極顯著正相關，說明水稻莖稈的抗倒伏性主要是由莖粗、莖壁厚、大小維管束數(shù)目決定。趙建明等[15]研究表明，株高、基部節(jié)間長、相對重心、鮮質量和莖稈長度等對水稻莖稈的抗倒伏性有較大的負效應，而彎曲應力數(shù)和斷面模數(shù)對水稻莖稈的抗倒伏性則有較大的正效應。而在節(jié)水抗旱灌溉模式下，水稻生育期大部分時間根層土壤含水率處于未飽和狀態(tài)，從而可能形成干旱脅迫，干旱脅迫具有提高水稻抗倒伏能力的作用，利用其拮抗效應，能夠補償淹水脅迫導致的抗倒伏能力下降。董明輝等[16]研究表明，不同粳稻品種間倒伏指數(shù)存在顯著性差異（F=2.139，P＜0.01）。本試驗研究發(fā)現(xiàn)，節(jié)水抗旱處理使各積溫帶部分品種（系）的倒2 節(jié)帶鞘抗折力增加，節(jié)間干質量增加，節(jié)間橫切面積減小，莖壁增厚，水稻莖稈抗倒伏能力得到明顯提升，同時倒2 節(jié)帶鞘抗折力、彎曲力矩、節(jié)間干質量和莖璧質量均與綜合抗旱力指數(shù)呈正相關，與前人的研究結果一致。通過對黑龍江省各積溫帶主栽水稻品種（系）的抗倒伏性的研究，可為水稻節(jié)水抗旱栽培及抗倒品種選育與遺傳研究提供一些理論依據(jù)。

4 結論

結合抗倒性、相對實測產量和綜合抗旱力指數(shù)等指標均表現(xiàn)較高的品種（系）第一積溫帶有：龍稻16、龍稻24；第二積溫帶有：綏粳4 號、綏粳17、綏粳18、北稻7 號、綏錦089290；第三積溫帶有：綏粳15、龍粳56、龍粳51、龍粳58、龍粳20、龍交08119、龍豐12500、龍粳3100、龍粳1424；第四積溫帶有：龍粳24、龍粳1525、龍交13S6；第五積溫帶有：龍粳4344。