喀斯特山區不同生態條件和栽培密度對雜交水稻產量和品質的影響

馮云貴，張建沖，覃檢，潘勝才，陳余波，秦建權

(貴州大學農學院，貴州 貴陽 550025)

除了品種的遺傳特性外，生態環境和栽培措施也對水稻產量潛力發揮和品質形成具有重要影響[1-2]。生態條件通過非生物因子和生物因子對水稻的生長發育和光合產物的積累及其分配產生影響，最終影響水稻產量和品質[3]。光照過強或不足均會影響水稻的產量，尤其灌漿結實期光照不足會影響光合產物的合成與轉運，造成籽粒不充實，顯著降低精米率、整精米率和直鏈淀粉含量，提高堊白粒率[4]。高溫會阻礙雜交水稻授粉受精，降低結實率和產量。而溫度過高或過低都會使整精米率變差，堊白粒率增加[5-6]。但隨著種植海拔的上升，稻米整精米率明顯上升，堊白粒率則明顯下降[7]。也有研究表明，稻米品質與種植海拔的關系因品種不同而異[8]。

水稻產量和品質受光照、溫度、水分等環境因素影響，種植密度對水稻發育及群體構成也具有重要的調控作用[9-11]。適宜的栽插密度能夠保證水稻充分利用光溫資源，使產量構成因素協調發展以達到增產目的[12-13]。適當降低密度能有效增加成穗數和穗粒數，使個體與群體協調發展而提高水稻產量[14-15]。翟超群[16]研究表明，隨著種植密度增加，稻米碾磨品質先提高后降低，堊白度先降后升。董士琦等[17]研究發現，增加密度，稻米營養品質提高，加工品質、外觀品質和蒸煮食味品質降低。孫興榮等[18]研究表明，隨著密度增加，蛋白質含量呈先增后減的變化趨勢。這些研究大多集中在地勢較平坦的地區，而喀斯特山區的相關研究則鮮有報道。本研究以3 個不同穗型的雜交水稻品種為材料，分析喀斯特山區不同生態條件和種植密度對雜交水稻產量和品質形成的影響，以期為喀斯特山區雜交水稻高產穩產栽培提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地情況

大田試驗在貴陽市烏當區新堡鄉大寨村和凱里市麻江縣杏山鎮濫壩村進行，水稻全生育期試驗地的氣象條件見表1。

表1 烏當和麻江水稻全生育期的氣象資料Table 1 Meteorological data during the whole growth period of rice in Wudang and Majiang

1.2 試驗材料

供試水稻品種3 個:Ⅱ優838(V1)，分蘗力中上，有效穗數275.4 萬/hm2，每穗總粒數150～180，千粒質量29 g，屬于穗粒兼顧型品種；準兩優527(V2)，秈型兩系雜交水稻，有效穗數258.0 萬/hm2，每穗總粒數134.1，千粒質量31.9 g，屬多穗型品種；Y 兩優900(V3)，秈型兩系雜交水稻，有效穗數223.5 萬/hm2，每穗總粒數238.2，千粒質量24.4 g，屬大穗型品種。

1.3 試驗設計

采用裂區設計，以品種為主區，密度為副區。設置2 個密度處理:D1(20 cm×20 cm)和D2(20 cm×30 cm)。主區面積90 m2，副區面積30 m2，3 次重復，共24 個小區。施肥量為純氮180 kg/hm2、磷肥(P2O5)96 kg/hm2、鉀肥(K2O)135 kg/hm2，其中氮肥按基肥∶分蘗肥∶穗肥＝5 ∶2 ∶3施用，磷肥全部作基肥，鉀肥按基肥∶穗肥＝5 ∶5施用。其它大田管理和病蟲害防治均按當地高產栽培方案進行。

1.4 測定項目與方法

產量與產量構成因素。在水稻生理成熟期，每小區取中心區(10 行×10 蔸)作為測產小區和考種區域，按平均穗數取樣10 蔸帶回室內考種，考察各產量構成因子；其余90 蔸人工脫粒，曬干風選稱重，按13.5%的水分含量折算單位面積稻谷產量。

外觀品質。粒長、粒寬、長寬比、堊白度、堊白粒率采用萬深SC-E 型大米外觀品質檢測分析儀測定。

加工品質。糙米率、精米率、整精米率的測定參照農業部部頒標準NY147-88 米質測定方法進行，設3 次重復。

蒸煮食味品質。直鏈淀粉含量、膠稠度、糊化溫度的測定參照農業部部頒標準NY147-88 米質測定方法進行。

營養品質。采用H2SO4—H2O2消煮法測定蛋白質含量，采用SKD—200 凱氏定氮儀測定氮含量。

1.5 數據整理與分析

采用Statistix 9.0 數據處理軟件進行統計分析，采用LSD 法進行顯著性測驗。

2 結果與分析

2.1 雜交水稻產量及產量構成因素分析

由表2 可知，不同生態條件下水稻產量差異顯著(P＜0.05)，品種間、密度間、品種與密度及兩者與生態點互作條件下產量差異均極顯著(P＜0.01)，生態點、密度和品種三者互作條件下水稻產量差異不顯著。除V1 品種的D1 密度處理外，3 個供試品種在濫壩村的產量均顯著高于大寨村(P＜0.05)。在大寨村，3 個供試品種D1 處理的產量均顯著高于D2(P＜0.05)，3 個品種的D1 處理分別較D2 處理提高31.59%、8.81%、14.64%；在濫壩村，則3 個品種均為D1 處理顯著低于D2 處理(P＜0.05)，與D2處理相比，V1、V2、V3 產量降低了7.96%、19.71%、27.49%。

表2 不同處理下雜交水稻的產量及產量構成因素Table 2 The yield and yield components of hybrid rice under different treatments

續表2

不同生態條件下單位面積穗數、每穗粒數、結實率差異極顯著，不同品種間各產量構成因素差異極顯著，密度間及其與生態點互作條件下單位面積穗數、每穗粒數差異極顯著(P＜0.01)，品種與生態點互作條件下有效穗數、結實率、千粒質量差異顯著(P＜0.05)，品種與密度互作條件下單位面積穗數差異顯著(P＜0.05)。3 個品種的單位面積穗數均為大寨村顯著高于濫壩村(P＜0.05)。大寨村V1、V2、V3 的D1 處理有效穗數均顯著高于D2(P＜0.05)，分別較D2 高17.10%、13.78%、19.72%；濫壩村則相反，V1、V2、V3 的D1 處理分別較D2 處理低4.28%、14.15%、10.03%，其中V2 品種2 個密度處理間差異顯著(P＜0.05)。3 個供試品種的每穗粒數均以大寨村顯著低于濫壩村，且都隨著密度的增加而有所降低。在濫壩村，V1、V2、V3 品種D1 處理的穗粒數分別較D2 處理降低了11.71%、8.26%、8.30%，其中V1、V2 品種密度處理間的差異達到顯著水平(P＜0.05)。3 個品種的結實率均以濫壩村高于大寨村，千粒質量均以大寨村高于濫壩村，且密度處理間差異均不顯著。

2.2 不同生態條件下雜交水稻加工品質

對不同處理雜交水稻的稻米加工品質進行方差分析，結果見表3。不同生態條件下，糙米率、精米率、整精米率差異極顯著(P＜0.01)；不同品種間精米率、整精米率差異極顯著(P＜0.01)，糙米率差異顯著(P＜0.05)；不同密度處理的整精米率差異極顯著(P＜0.01)；生態點與品種互作條件下精米率、整精米率差異極顯著(P＜0.01)；生態點與密度互作條件下糙米率差異顯著(P＜0.05)；品種與密度互作條件下，整精米率差異極顯著(P＜0.01)；生態點、密度、品種三者互作條件下整精米率差異顯著(P＜0.05)。3 個品種的糙米率、精米率均表現為濫壩村顯著高于大寨村(P＜0.05)，密度處理間差異均不顯著。不同生態點、不同密度處理的整精米率的差異因品種不同而異；V1 和V2 的整精米率為大寨村顯著高于濫壩村，且均隨著密度增加有所增加，且濫壩村不同密度處理間差異達到顯著水平(P＜0.05)；V3 則為濫壩村顯著高于大寨村(P＜0.05)，并且隨著密度增加有所降低。

表3 不同處理下各雜交水稻品種的加工品質Table 3 Processing quality of hybrid rice varieties under different ecological treatments %

2.3 不同生態條件下雜交水稻外觀品質

對不同處理雜交水稻的外觀品質進行方差分析，結果見表4。不同生態條件下，粒長和堊白粒率差異顯著(P＜0.05)，粒寬、長寬比和堊白度差異極顯著(P＜0.01)；品種間、品種與生態點互作條件下的外觀品質指標差異均極顯著(P＜0.01)；不同密度處理間堊白粒率差異極顯著(P＜0.01)；生態點與品種、生態點與密度互作及生態點、品種、密度三者互作條件下堊白粒率、堊白度差異極顯著(P＜0.01)。大寨村供試水稻品種的粒長、粒寬較濫壩村高，而長寬比則為濫壩村較高，且密度處理間差異均不顯著。堊白粒率和堊白度為濫壩村高于大寨村；3 個品種的堊白粒率和堊白度均為D1 處理高于D2 處理；不同密度處理下，大寨村V2 和V3 品種的堊白粒率差異顯著(P＜0.05)，濫壩村V3 品種的堊白粒率和堊白度均差異顯著(P＜0.05)。

表4 不同處理下各雜交水稻品種的外觀品質Table 4 Appearance quality of hybrid rice varieties under different treatments

2.4 不同生態條件下雜交水稻的食味品質

對不同處理雜交水稻食味品質進行方差分析，結果見表5。糊化溫度、膠稠度、直鏈淀粉含量在不同生態條件和不同品種間差異顯著(P＜0.05)或極顯著(P＜0.01)；不同密度處理間糊化溫度、膠稠度差異極顯著(P＜0.01)；生態條件與品種、密度互作條件下，糊化溫度、直鏈淀粉含量差異極顯著(P＜0.01)；品種與密度互作條件下，糊化溫度、膠稠度差異極顯著(P＜0.01)；生態點、密度、品種三者互作條件下糊化溫度差異顯著(P＜0.05)。除V1 在D2種植密度下的直鏈淀粉含量外，3 個供試品種的糊化溫度、膠稠度、直鏈淀粉含量均為大寨村高于濫壩村。糊化溫度隨著種植密度的增加有所增加，且大寨村的V1、V2 品種、濫壩村的V3 品種不同密度處理間差異顯著(P＜0.05)。3 個品種的膠稠度隨著密度增加顯著降低(P＜0.05)，與D2 處理相比，大寨村V1、V2、V3 品種的D1 處理降低了15.53%、28.81%、8.32%，濫壩村則分別降低了28.26%、21.81%、16.75%。大寨村D1 處理的直鏈淀粉含量高于D2 處理，3 個品種D1 處理分別較D2 處理高7.65%、4.04%、2.91%，其中V1、V2 品種密度處理間的差異達到顯著水平(P＜0.05)；濫壩村則相反，表現為D1 處理的直鏈淀粉含量低于D2 處理，3 個品種的D1 處理分別較D2 處理降低了4.76%、3.77%、4.46%，其中V3 品種密度處理間差異達到顯著水平(P＜0.05)。

表5 不同處理下雜交水稻品種的食味品質Table 5 Eating quality of hybrid rice varieties under different treatments

2.5 不同生態條件下雜交水稻的蛋白質含量

對不同處理雜交水稻蛋白質含量進行方差分析，結果見表6。生態點、品種、密度及其兩兩互作條件下蛋白質含量差異均為極顯著；生態點、密度、品種三者互作對蛋白質含量的影響顯著。3 個品種的蛋白質含量均以濫壩村顯著高于大寨村，D1 處理低于D2 處理；大寨村和濫壩村V1、V2、V3 品種D1處理分別較D2 處理降低了1.79%、3.13%、4.45%和5.54%、2.55%、8.75%，且V2、V3 在密度間的差異均達到顯著水平。

表6 不同處理下各雜交水稻品種的蛋白質含量Table 6 Protein content of hybrid rice varieties under different treatments mg·g-1

3 討論

3.1 不同生態條件下雜交水稻的產量及產量構成表現

水稻產量受多種因素的影響，其中生態環境顯著影響水稻產量[19]、有效穗數[20]、每穗粒數和千粒質量[21]。研究表明[22-23]，水稻產量與生產環境存在顯著的相關關系。李杰等[24]研究表明，不同品種在不同生態條件下對溫光的響應不同，適宜的溫光有利于水稻產量形成。鄧飛等[25]研究表明，在不同生態條件下實現高產的途徑不同，光溫充足時主要依靠有效穗數的提高；光溫適中環境下需保證適當有效穗數的同時提高每穗粒數；高濕寡照地區則需提高有效穗數和每穗粒數。本研究發現，除V1 品種的D1 處理外，濫壩村的產量均顯著高于大寨村，雖然濫壩村的單位面積穗數顯著低于大寨村，但每穗粒數顯著高于大寨村，并且結實率較高。這可能是由于濫壩村的光照、溫差、降水量與積溫均大于大寨村，有利于水稻生產和產量提高。

種植密度是水稻群體結構和產量形成的重要調控因子，也是主要的人為調控手段。吳桂成等[26]研究指出，隨密度的增加，水稻產量呈先增后減的趨勢，每穗穎花數降低，結實率和千粒質量則變化較小。朱聰聰等[27]研究表明，增密極顯著提高了常規粳稻有效穗數，每穗粒數則呈相反規律，大穗型雜交稻品種產量均以中密度最高。主要是由于雜交秈稻分蘗性強，群體過大會導致遮蔭嚴重，不利于通風透光，適宜密度則有利于協調個體與群體間的矛盾，優化群體結構，充分發揮秈型水稻的優勢，提高產量。滕飛等[28]研究表明，增密可提高大穗型和中小穗型水稻有效穗數，明顯提高產量，但其每穗粒數會顯著降低，導致個體產量下降。陳佳娜等[29]研究表明，多穗型品種通過增密保證足夠的有效穗數是獲得高產的基礎。本研究發現，不同生態條件下，密度對產量的影響具有差異。在大寨村，產量隨著密度增加顯著提高，而在濫壩村則顯著降低。因為大寨村屬于低溫寡照區，雖然每穗粒數和結實率隨著密度增加有所降低，但差異不顯著，增密顯著提高了單位面積穗數，從而實現增產。這與朱聰聰等[27]的研究結果一致。而濫壩村屬于較高溫高濕的地區，增密限制了個體的生長，降低了單位面積穗數和每穗粒數，從而導致產量顯著降低。綜合分析，在喀斯特山區的低溫寡照地區宜密植，通過擴大水稻群體保證產量，尤其是穗粒兼顧型品種；而在高溫高濕地區應稀植，促進個體的發育，從而使水稻群體與個體健康生長達到增產的目的，尤其是大穗型水稻品種。

3.2 不同生態條件下雜交水稻的品質表現

生態條件與稻米品質密切相關[30]，對水稻碾米品質、外觀品質、蒸煮品質有一定的影響[31]。王云霞等[32]研究表明，溫度過高會降低整精米率，增加堊白粒率。田青蘭等[30]研究表明，稻米品質受氣溫的影響較大，灌漿成熟期的高溫會增加堊白粒率和堊白度，降低蛋白質含量。齊春艷等[31]和李書先等[33]研究表明，除水稻直鏈淀粉受環境影響較小外，其它品質指標易受環境影響。張志斌等[34]在貴州從江縣242～857 m 海拔范圍內開展的研究發現，隨海拔的增加，蛋白質和直鏈淀粉含量顯著降低。本研究發現，在兩個生態點中，除V1 品種D2 處理的直鏈淀粉含量外，各供試品種的粒長、粒寬、糊化溫度、膠稠度、直鏈淀粉含量均以大寨村高于濫壩村；堊白粒率和堊白度則以濫壩村顯著高于大寨村。表明高溫高濕地區不利于水稻外觀品質的形成。本研究中，整精米率在生態點間的差異因品種不同而異，V1 和V2 為大寨村顯著高于濫壩村，V3 則為濫壩村顯著高于大寨村。表明大穗型品種在高溫高濕地區整精米率優于低溫寡照區，而多穗型和穗粒兼顧型品種則相反。

不同生態條件下，密度對雜交稻產量形成的影響不同[35]。董嘯波[36]研究表明，糙米率、精米率、整精米率隨密度的增加均呈下降趨勢。孟維韌等[37]研究表明，密度對糙米率、精米率、整精米率無顯著性影響，對稻米直鏈淀粉含量、糊化溫度影響較小，對膠稠度影響較大。殷春淵等[38]研究表明，密度過高和過低均不利于外觀品質的提高，而適宜密度下，稻米的堊白粒率、堊白度降低。翟超群等[16]認為，密度對膠稠度、糊化溫度、直鏈淀粉含量均無明顯影響。孫興榮等[18]研究表明，稻米蛋白質含量隨著密度增加而降低。本研究結果表明，糙米率、精米率在不同密度條件下的差異不顯著，與孟維韌等[37]研究結果一致；整精米率在不同密度間的差異因品種不同而異，V1 和V2 隨密度的增加有所增加，V3 隨密度的增加顯著降低，表明稀植可提高大穗型品種的整精米率。粒長、粒寬和長寬比在密度間的差異均不顯著，堊白粒率和堊白度均隨密度的增加而增加，表明增密降低了稻米的外觀品質。尤其是V3，在兩個生態點的堊白粒率和堊白度均隨著密度增加顯著提高，表明大穗型水稻品種增密后會顯著降低外觀品質。糊化溫度隨著密度的增加有所升高，而膠稠度隨著密度的增加顯著降低，不同密度處理間直鏈淀粉含量的差異在不同生態點的表現不同。在大寨村，直鏈淀粉含量隨著密度的增加有所降低，而濫壩村均隨著密度增加而增加。蛋白質含量隨著密度增加有所降低，可能是由于密度增加降低了單株營養吸收面積，減少了植株對氮素的吸收，從而降低了稻米蛋白質含量。

4 結論

在實際生產中，應根據品種特性和不同地區生態環境條件確定適宜的水稻群體，實現水稻高產優質的目的。本試驗條件下，在貴州喀斯特山區低溫寡照的大寨村，3 個品種均宜密植，可在擴大水稻群體的基礎上協調產量構成因素間的關系，達到增產目的(特別是穗粒兼顧型品種)，但會增加堊白粒率和堊白度，導致品質下降；在高溫高濕的濫壩村，3個品種均宜稀植，充分發揮個體生長優勢，通過“小群體，壯個體”的途徑實現增產和增質的目的，尤其是大穗型水稻品種。