湖南省1985—2021 年審定水稻品種分析

朱練峰 俞曉敏 金建兒 孫紅偉 汪玉軍 王磊 鄂志國*

（1 中國水稻研究所，杭州310006；2 杭州市富陽區富春街道區域發展與治理中心，杭州311400；*通訊作者：ezhiguo@caas.cn）

水稻是我國乃至東南亞最主要的糧食作物，我國60%以上人口以稻米為主食[1]。湖南自古以來就是我國重要的糧倉，稻谷播種面積常年穩定在400 萬hm2以上，高居全國首位[2]。湖南還是世界雜交水稻的發源地，普通野生稻自然雄性不育株的發現和三系雜交秈稻的成功配套，是繼矮化育種之后的又一重大突破[3]，并先后育成了在生產上大面積應用的品種，如威優64、威優46、金優402 和金優207 等。湖南對我國兩系雜交稻的選育和推廣也起到重要推動作用[4]，湖南雜交水稻研究中心與江蘇省農業科學院合作選育的兩優培九，是迄今推廣面積最大的兩系雜交稻品種，獨立完成的Y 兩優1 號累計推廣面積突破266.5 萬hm2，是推廣面積第4 大的兩系雜交稻品種[5]。此外，湖南對我國秈稻品種的品質改良也有重大貢獻，育成的農香32 連續獲得了第一、二、三屆全國優質秈稻品種食味品質鑒評金獎，在生產上得到大面積推廣。

及時總結分析育成品種的特征特性，有助于育種家高效選擇親本，減少配組時的盲目性[6-7]。中國水稻品種及其系譜數據庫（https://www.ricedata.cn/variety）[8-9]收錄了1985—2021 年湖南省審定水稻品種1 085 個，我們從網站析出了這些品種的審定公告數據，對其進行分析，以期為今后的湖南省水稻育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 數據來源

截至2021 年6 月30 日，中國水稻品種及其系譜數據庫累計收錄水稻品種已超過2.35 萬份[5]，其中湖南省審定品種已收錄至2021 年。在Excel 中編寫VBA（Visual Basic for Applications）程序從數據庫的審定公告中析出每份品種的生育期、株高、單產、有效穗數、每穗粒數、結實率、千粒重、糙米率、整精米率、堊白度、透明度、膠稠度、直鏈淀粉含量、堿消值、稻瘟病抗性綜合指數和白葉枯病抗性指數共16 種性狀的數據。

1.2 數據分析

單產與生育期、株高及產量構成因子等之間的相關性分析，采用XLSTAT 2016 軟件計算出皮爾遜相關系數 r 及 p 值。圖1~圖 3 采用 R 語言的 ggplot2 包繪制，其中，圖1 是堆疊柱狀圖，圖2 是箱形圖，圖3 是小提琴圖。圖2 箱體表示位于上四分位數和下四分位數之間的品種，即占比50%的品種，箱體中紅色小橫線表示中位值；圖3 中越寬的位置，表示該值附近的品種越多，反之越少。

2 結果與分析

2.1 基本概況

1985—2021 年，湖南省級審定水稻品種共1 085個（圖1，不含認定和地市級審定）。按育種方式分，雜交組合837 個（兩系雜交稻414 個，三系雜交稻423個），常規稻140 個，不育系108 個（其中光溫敏核不育系 47 個）；按亞種分，秈型 1 076 個，粳型 5 個，秈粳交4 個。

圖1 1985—2021 年湖南省審定水稻品種數

2.2 品種性狀分析

適宜的生育期、理想株型、高產穩產、優質和多抗，是水稻新品種培育的目標。我們挑選2002—2021 共20 年的審定品種（更早的資料因多種性狀數據缺失，無可比性），分析這些性狀變化的趨勢，為今后的育種提供參考。

2.2.1 生育期

因地理位置和光溫資源差異，湖南是個單、雙季稻混作區。早稻常在3 月底播種，全生育期105~115 d；單季中稻通常4 月中下旬播種，全生育期多在125~145 d，個別品種長達148 d 以上，而少數短生育期品種僅116 d；單季晚稻（一季稻）常在5 月中下旬播種，全生育期120~130 d；雙季晚稻常在6 月中下旬播種，全生育期110~122 d。同一生態區，因受前后茬作物影響，同一類型水稻品種的全生育期變幅不會太大。如早稻和連晚品種的生育期，20 年間內變化幅度很小。但與早些年份相比，2018—2021 年這4 年中稻育成品種的生育期略有縮短。

2.2.2 株高

水稻生物量大小與生育期長短正相關，早稻因生育期短，生物量低、株高矮，而中、晚稻生育期長，生物量和株高相對較高。從湖南省近20 年審定品種的特征特性看，138 個早稻品種，株高不足95.0 cm 的占到92.0%，僅2 個品種株高超過100 cm；254 個中稻品種，株高在110.0 cm 以上的約85.4%，僅1 個品種（黃華占）低于100 cm；140 個單季晚稻（一季稻），80.0%的品種株高在 109.2~122.2 cm 之間；328 個雙季晚稻，80.0%的品種株高集中在98.9~114.9 cm 之間。

2.2.3 產量及其構成因子

去掉不育系和旱稻后，以2 年品種區域試驗的單產均值為指標，對湖南省2002—2021 年審定水稻品種的單位面積產量變化進行了分析，發現品種的單產隨時間推移總體呈上升趨勢（圖2）。與上文一致，我們將品種依生育期差異細分為早、中、單晚和連晚4 種類型后，發現除早稻單產20 年來沒有顯著變化，其他類型品種的單產隨時間推移呈逐步上升態勢。此外，從品種類型看，雜交稻相比常規稻有明顯產量優勢；從生態類型看，一季中稻或晚稻相對連晚有產量優勢，連晚相對早稻也有產量優勢，這與中、晚稻比早稻具有更長的生育期是一致的（圖2）。

圖2 湖南省2002-2021 年審定水稻品種單產

我們分析了單產與生育期、株高、有效穗數、每穗粒數、結實率和千粒重共6 個因子之間的相關性（表1）。發現不管是常規品種還是雜交組合，它們的單產與生育期、株高均顯著正相關，且雜交組合的相關系數大于常規品種，表明適當延長生長天數或提高生物量，有助于水稻尤其雜交稻獲得高產。此外，單產與每穗粒數顯著正相關，但與有效穗數和千粒重負相關，且雜交稻在1%的水平上顯著，這表明大多數水稻品種是通過大穗而不是多穗實現高產。

表1 湖南審定水稻品種單產與其他因子的線性相關性

2.2.4 品質

整精米率、堊白度、直鏈淀粉含量和食味品質是GB/T 17891-2017《優質稻谷》評價優質稻谷的關鍵指標，其中前3 個是定級指標，最后1 個是限制指標。由于早秈品種的品質普遍比中、晚秈差，且年度間早秈品種數不一，我們僅對中、晚秈的品質進行分析。此外，為了消除極個別品種的異常值影響，我們以中位值而不是平均值來代表年度內審定品種的整體情況。整精米率方面，2002—2004 年中位值逐年提高，此后17 年的中位值均保持在59.0%以上；堊白度方面，相對2011年之前，2012—2021 年的中位值有明顯改善，僅2019年為6.4%，其余8 年均在國標2 級優質米的5%標準以下；直鏈淀粉含量方面，2012 年后的9 年明顯降低，中位值都在16.0%以下，而2010 年前中位值均在20.0%以上，表明近些年審定品種的口感整體變軟（表2）。食味品質在審定公告中未有體現，本文不作討論。

除上述4 個指標外，糙米率、透明度、膠稠度和堿消值等指標，也反映大米的加工、外觀和蒸煮品質，是NY/T 593-2013《食用稻品種品質》（簡稱“部標”）中評判優質食用稻的重要參數。仍以中、晚秈品種分析，糙米率方面，年度中位值在79.7%~82.2%之間波動，但相比2009 年之前，2013 年后降低約1.0 個百分點；透明度方面，20 年間變化不大，絕大多數品種均為1 或2級，僅有約4.28%的品種為3 或3 級以上；膠稠度方面，整體約92.3%的品種達到行業標準1 級優質米的標準（≥60 mm），2012—2014 年最高，中位值高達80.0 mm 以上；堿消值方面，達部標1 級優質米（≥6.0 級）的品種占77.0%，近10 年中2021 年表現最好，中位值達到6.1 級。

2.2.5 抗病性

稻瘟病和白葉枯病是影響水稻生產的兩種最主要病害。由于稻瘟病抗性鑒定采用的指標較多，不同年度的指標有差異，為了統一，我們選用抗性綜合指數分析了2007—2021 年湖南審定品種的稻瘟病抗性變化。整體上來說，2008—2015 年，水稻品種的抗稻瘟病能力得到快速提升，中位數品種從“感”提高到“中感-中抗”以上水平（圖3），之后2016—2021 年的抗性一直穩定在這個水平，抗性中位值在4.0 級左右；白葉枯病方面，中位數品種的抗性從2007—2009 年的“感”提升至2012—2021 年的“中感”水平，中位值為 5.0 級或 6.0 級。

圖3 湖南省2007-2021 年水稻審定品種稻瘟病抗性綜合指數

3 討論

3.1 雜交稻的選育和推廣一直走在全國前列

湖南是水稻生產大省，近年播種面積穩居全國第1，總產量第2，約占全國的12.9%[3]，為我國糧食安全提供了重要保障。野敗型細胞質雄性不育系的發現和三系配套的實現，為我國雜交稻的推廣應用作出了開創性的貢獻。此外，湖南雜交稻品種的選育和推廣，長期以來一直走在全國前列，育成了一批在不同時期獲得大面積應用的組合，如20 世紀80 年代的威優64，90年代的威優46 和金優402，21 世紀初的金優207 和Y兩優1 號，以及近些年的C 兩優華占和隆兩優華占等，這期間先后涌現出一批廣泛使用的不育系，如威20A、金 23A、Ⅱ-32A、T98A、培矮 64S、株 1S、Y58S、C815S和隆科638S 等。相比不育系不斷推陳出新，湖南在恢復系的選育上相對欠缺，除早期廣泛使用的測64-7、R402 和先恢207 等外，近些年應用面積較大的恢復系較少，一些推廣面積較大的組合多是直接使用外省選育的恢復系，如中國水稻研究所的華占和廣東省農業科學院的五山絲苗等。

表2 湖南歷年審定水稻品種各品質性狀中位值

3.2 品質和抗性明顯改善

2002—2021 的20 年間，隨著時間推移，總體上看，湖南省審定水稻品種直鏈淀粉含量下降，堊白度降低，糙米率和整精米率變化不大，稻瘟病抗性顯著增強，白葉枯病抗性也有提升，這表明近年來湖南省審定品種的食味品質、外觀品質和抗病性均得到改良。玉針香和農香32 等品種的育成應用，也標志著湖南省優質秈稻品種的選育取得新的突破。

3.3 多穗型向大穗型轉變，單產顯著提升

本文的分析表明，湖南省審定水稻品種的單產總體上隨年份推移穩步升高，且單產與單位面積有效穗數負相關，而與每穗粒數正相關。我們進一步分析了2002—2021 年審定品種有效穗數和穗粒數的變化趨勢，發現這20 年來，每穗粒數穩步上升，年度均值從2002 年的122.8 粒提高到2021 年的174.1 粒，變化趨勢與單產提升一致；有效穗數逐步下降，年度均值從2003 年的315.4 萬/hm2降低到 2016 年的 269.2 萬/ hm2，后面 5 年略有回升。這些數據表明，湖南省審定品種的穗型多數已從“多穗型”轉變為“大穗型”。