廣東省適宜機插水稻品種篩選與評價體系研究

張 悅，鄒積祥，劉妍，張彬，黃 慶，伍龍梅，楊陶陶，包曉哲，陳青春

（1.廣東省農業(yè)科學院水稻研究所/ 廣東省水稻育種新技術重點實驗室/ 廣東省水稻工程實驗室/農業(yè)農村部華南優(yōu)質稻遺傳育種重點實驗室，廣東 廣州 510640；2.仲愷農業(yè)工程學院農業(yè)與生物學院，廣東 廣州 510225）

【研究意義】水稻是我國重要的糧食作物之一，是全國60%以上人口的主食［1］。隨著社會進步和城市化進程的發(fā)展，我國鄉(xiāng)村人口結構占比由2000 年的63.8%下降至2020 年的36.1%，減少29 747 萬人［2-3］。水稻產業(yè)的發(fā)展亟需生產效率高、勞作強度低的輕簡機械化種植技術。機械化插植水稻（機插水稻）具有減輕勞動強度、提高插植效率、生產規(guī)模化等特點，近年來在我國得到快速發(fā)展。2020 年全國水稻耕種收綜合機械化率已達84.4%，廣東省起步較晚，但水稻機種占比也近20%［4-5］。選育適宜機插水稻品種應用于生產，對水稻豐產增收、保障我國糧食安全具有重要意義。【前人研究進展】相較于傳統(tǒng)的人工插秧和拋秧，機插水稻插植秧齡小2 葉左右，返青期長3～5 d，基本苗每穴多2～3 苗，齊穗和收獲期推遲3～5 d，主莖分蘗顯著減少，且產量會顯著下降［6-8］。有研究發(fā)現(xiàn)，機插水稻產量降低的主要原因有結實率降低、千粒重下降、穗粒數(shù)減少等［9］。也有研究發(fā)現(xiàn)，機插、手插兩種插植方式稻米的糙米率、精米率差異不大，但機插的整精米率卻高于手插和拋秧，堊白粒率、堊白度則低于手插［10-11］。此外，孫嘉威等［12-14］研究發(fā)現(xiàn)機插水稻的鉀肥利用效率顯著高于手插水稻。徐一蘭等［6-8,15］研究發(fā)現(xiàn)機插水稻的產量低于手插水稻，但機插移栽成本低，效益高。曾勇軍等［16］也發(fā)現(xiàn)機插水稻的干物質積累量低于手插。有學者研究了不同稻作區(qū)品種機插適宜特性差異，如吳小文等［17］發(fā)現(xiàn)中組143、株兩優(yōu)120、陵兩優(yōu)7713 和豐兩優(yōu)香1 號適宜沿江地區(qū)機插再生稻種植；唐中興等［18］發(fā)現(xiàn)望兩優(yōu)511 等12 個品種在江淮中北部地區(qū)機插綜合表現(xiàn)優(yōu)異。【本研究切入點】機插水稻的生長發(fā)育、產量及其形成、養(yǎng)分利用和品質等特征與其他插植方式存在差異，不同品種機插適宜性也表現(xiàn)不同。但目前在華南稻作區(qū)，相關研究還相對較少，廣東更鮮有報道。【擬解決的關鍵問題】本研究選擇廣東主栽或應用較廣的14 個水稻品種，以手插為對照，連續(xù)兩年三季開展機插水稻試驗，構建機插水稻適宜性產量和品質評價體系，比較分析2 種插植方式下水稻的產量及其構成、稻米品質等，篩選適宜機插的水稻品種，探討機插水稻適宜性選育關鍵指標，為適宜機插水稻品種選育及評價體系構建奠定基礎和提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗品種

供試品種14 個（表1），包括雜交稻5 個、常規(guī)稻9 個，皆為南方典型的感溫型秈稻，其中11 個品種于2010—2022 年共43 次入選廣東省農業(yè)主導品種。

表1 供試水稻品種概況Table 1 Overview of tested rice varieties

1.2 試驗設計

試驗于2018—2019 年連續(xù)三季在廣東省農業(yè)科學院水稻研究所白云基地（23°17'N、113°23'E）進行，年均氣溫21.8 ℃，全年無霜，年降雨量1 694 mm，試驗田土壤為壤土，有機質含量2.23%，全氮含量0.11%，全磷含量0.04%，全鉀含量0.95%。每個品種插植方式均設置機插和手插兩種，每個品種機插種植30 m2，手插種植28 m2，隨機區(qū)組設計，3 次重復。2018 晚季7 月21 日播種，8 月13 日機插和手插；2019 早季3 月5 日播種，3 月29 日機插和手插；2019晚季7 月22 日播種，8 月13 日機插和手插。機插基本苗3～5 苗，行株距30 cm×14 cm，種植6行，每行10 m，共426 穴；手插2 苗插，株行距17 cm×23 cm，插植8 行，30 穴，共240 株。尿素、氯化鉀和過磷酸鈣施肥總量每667 m2分別為21.6、20、25 kg。其中，尿素按基肥：返青肥：分蘗肥：穗肥=3：2：3：2 進行運籌，鉀肥按基肥：分蘗肥：穗肥=4：4：2 進行運籌，磷肥作基肥一次施用。施肥時間：基肥于插秧前；返青肥：早季和晚季分別于插后7、5 d；分蘗肥：早季和晚季分別于插后11、9 d；穗肥：早季和晚季分別于插后35、30 d。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 物質積累 在成熟期，根據(jù)各小區(qū)莖蘗平均數(shù)選取3 個代表性的點，各點取5 穴植株地上部分作為一個樣本帶回實驗室，烘箱中105℃殺青30 min 后，80℃烘干至恒重，考察植株生物量積累。

1.3.2 產量及其構成 收獲前7 d，調查2 行×20 穴的有效穗數(shù)；成熟前，于田間隨機選取3 個代表性的點，每個點取5 穴穗為一個樣本，帶回，脫粒、烘干，考察每穗粒數(shù)、結實率和千粒重。同時在每個點各品種連續(xù)割50 穴，脫粒、風干、除雜，用谷物水分儀測定稻谷水分含量，測定水稻產量。

1.3.3 稻米品質 按照GB/T 5495、GB/T 21719、GB/T 17891、NY/T 2334 考察測產后稻谷的加工品質和外觀品質。

1.4 評價體系

參考《廣東省農業(yè)科學院水稻研究所水稻品種的量化評價標準》構建評價體系，根據(jù)14 個水稻品種的機插較手插的產量、品質差值的正態(tài)分布特征，建立機插水稻適宜性評價評分標準。以產量和品質為一級評價指標，設置權重均為50%；加工品質和外觀品質為二級評價指標。其中，加工品質包括糙米率、精米率和整精米率3 個指標，外觀品質包括透明度、堊白粒率和堊白度3個指標。機插水稻適宜性評價指標體系見表2。

表2 機插水稻適宜性評價指標體系Table 2 Suitability evaluation index system of machine transplanting rice

采用Microsoft Excel 2020 進行數(shù)據(jù)處理和繪圖。

2 結果與分析

2.1 水稻產量及機插適宜性評價

由圖1 可知，兩種插植方式兩年三季水稻的產量表現(xiàn)一致，即機插＜手插。14 個水稻品種機插和手插3 季的平均產量每667 m2分別為420.8、500.5 kg，機插水稻的產量較手插平均低16.3%，且存在季節(jié)間差異，相對于手插，14 個品種機插處理三季的產量平均分別低11.1%、18.8%和17.3%。表3 顯示：相對于手插，14 個品種中，五豐優(yōu)615、五山絲苗和美香占2號減產幅度最大，三季減產幅度都達20%以上，減產幅度較大的有7 個品種，減產幅度達15.7%～19.4%；粵禾絲苗和粵銀軟占減產幅度較小，僅分別減產10.5%和11.3%；合豐絲苗、黃華占減產幅度最小，僅為4.9%和8.8%。

根據(jù)三季減產百分率的正態(tài)分布構建評分標準（表3）：減產百分率≤4.9%，評分100 分；4.9%～12.2%，評分90分；12.2%～19.5%，評分80分；19.5%～26.8%，評分70 分；＞26.8%，評分60 分。綜合評分顯示粵禾絲苗、粵銀軟占、合豐絲苗和黃華占綜合評分最高，皆達90 分以上。

2.2 稻米品質及機插處理適宜性評價

2.2.1 加工品質及外觀品質 從表4 可以看出，除美香占2 號、合豐絲苗外，2019 年早、晚季不同品種糙米率和精米率表現(xiàn)為：機插＞手插（平均高1.3、1.4 個百分點），分別為79.3%、78.3%和71.1%和70.1%。7 個品種機插種植方式下的整精米率均低于手插，平均低2.37 個百分點；另外7 個品種表現(xiàn)為機插＞手插，但除廣8 優(yōu)金占外，粵禾絲苗、粵銀軟占、固廣油占、合豐絲苗、五山絲苗和黃華占僅平均高0.9 個百分點。

外觀品質顯示（表5），除粵銀軟占和固廣油占外，機插種植下水稻的透明度好于手插，平均高0.1；堊白粒率和堊白度比較發(fā)現(xiàn)，堊白粒率分別為14.7%、11.3%，堊白度分別為4.8%、3.9%，即機插水稻稻米的堊白粒率和堊白度分別較手插高3.47、0.89 個百分點。

將14 個水稻品種機插和手插種植下加工品質及外觀品質的差值做正態(tài)分布圖（圖2），根據(jù)正態(tài)分布表現(xiàn)差異程度將評分標準定為5 類并進行評分（表6）。由表7 可知，機插處理下，糙米率以粵禾絲苗、固廣油占、南秀軟占、南晶香占和黃華占5 個品種表現(xiàn)最優(yōu)，精米率和整精米率以粵銀軟占和廣8 優(yōu)2168 兩個品種表現(xiàn)最優(yōu)，透明度以深優(yōu)9516、五豐優(yōu)615、粵禾絲苗3 個品種表現(xiàn)最優(yōu)，堊白粒率以深優(yōu)9516、廣8優(yōu)金占、粵銀軟占、美香占2 號4 個品種表現(xiàn)最優(yōu)，堊白度以深優(yōu)9516、廣8 優(yōu)金占、南晶香占和五山絲苗4 個品種表現(xiàn)最優(yōu)。

表6 稻米加工品質及外觀品質評分標準Table 6 Scoring criteria for rice processing and appearance quality

表7 不同水稻品種加工品質及外觀品質評分Table 7 Scoring of processing and appearance quality of different rice varieties

2.3 機插水稻適宜性綜合評價

14 個水稻品種的機插適宜性綜合評分（圖3）顯示，五豐優(yōu)615、美香占2 號、五山絲苗評分分別為74.3、74.3、75.0 分，機插適宜性最差；粵禾絲苗、粵銀軟占、合豐絲苗和黃華占綜合評價評分分別為86.8、86.5、86.0、85.8 分，在14個品種中排名前四位，適宜機插。

2.4 機插適宜性產量形成關鍵指標相關分析

由表8 可知，產量評分與產量形成因子達顯著正相關關系，其中干物質積累量和結實率達極顯著水平；品質評分與干物質積累量、結實率和千粒重呈顯著正相關關系；除穗粒數(shù)外，機插適宜性綜合評分與干物質積累量、有效穗數(shù)、結實率呈顯著正相關關系。

表8 水稻產量構成和品質因子差值與評分指標相關性Table 8 Correlation analysis of yield components and quality with scoring indexes

3 討論

3.1 種植方式對水稻產量及品質形成影響

稻米產量和品質受多因素影響，其中遺傳因素和栽培環(huán)境影響較大［19-20］。不同插植方式因光照和養(yǎng)分吸收情況不同而影響光合作用，進而影響干物質量積累及產量形成［21-22］。前人研究結果顯示，手栽稻的干物質積累量極顯著高于機插稻［23］。本試驗顯示水稻手插干物質積累量均大于機插種植，同前人研究結論一致，原因可能為：一方面經過手插水稻為大苗移栽，成苗率高、返青快，移栽后水稻的生長一致且群體光合效率較高，利于干物質的積累；另一方面是由于機插水稻育秧質量差、移栽機械損傷重、漏秧率高、返青時間長、分蘗期縮短、干物質積累時間縮短等導致水稻機插產量低于手插［24］。

水稻品質的形成既是光合產物生產的過程，也是光合產物轉運與分配的過程［25］。本研究發(fā)現(xiàn)，機插處理下，不同品種稻米的糙米率、精米率均高于手插，說明機插處理在保證水稻碾米品質方面更具有優(yōu)勢；但外觀品質方面，透明度機插較手插水稻平均高0.1，除深優(yōu)9516、合豐絲苗、美香占2 號外，堊白粒率和堊白度機插分別較手插高3.47 和0.89 個百分點，表明機插水稻的灌漿特征存在品種差異，說明適宜機插水稻品種選育具有重要生產意義。

3.2 適宜機插水稻品種選擇

選擇適宜機插的水稻品種是機插生產的關鍵。本研究選取14 個廣東省主栽水稻品種進行機插適宜性評價，以產量和品質（外觀品質、碾米品質）特征為評價指標，進行加權評分法分析，發(fā)現(xiàn)在不同處理方式下，機插較手插水稻產量有一定下降，但粵禾絲苗、粵銀軟占、合豐絲苗、黃華占減產幅度較小，加工品質和外觀品質略有提高或下降幅度較小，適宜機插。干物質積累量比較發(fā)現(xiàn)泰優(yōu)208，合豐絲苗、黃華占、美香占2 號的機插干物質積累量與手插相比下降差值較小，在機插處理下具有較高的生產潛力。同時，產量和品質機插適宜性評價評分與各產量構成因子的相關分析顯示，干物質積累量、結實率與產量評分及干物質積累量與品質評分有極顯著正相關關系，對后續(xù)機插試驗有借鑒意義。

本試驗僅對14 個水稻品種不同插植方式的適宜性做了初步研究，篩選出粵禾絲苗、粵銀軟占、合豐絲苗、黃華占4 個品種適宜機插。其中，粵禾絲苗和粵銀軟占表現(xiàn)優(yōu)異，適合兼顧產量及品質的機插生產，合豐絲苗與黃華占則是有較高的產量水平，適合重點注重產量的機插生產。

3.3 適宜機插水稻品種評價體系建立

評價體系的建立有助于選擇或育成適宜機插的水稻品種。關于品種評價方法的選擇，前人多采取主成分分析法［26-28］、模糊綜合評價法［28-29］、灰色關聯(lián)分析法［30-31］、專家打分法［27］、多重比較法［26］。在選擇方法時應注意結合評價指標及試驗數(shù)據(jù)進行選擇，同時各指標權重的確認對衡量評價指標影響重大。本試驗評價體系方法參考前人主成分分析法及模糊綜合評價法，結合計量經濟學問卷統(tǒng)計評價方法，最終確定多層次模糊綜合評價法構建量化評價指標體系［32-35］，采用機插與手插比較的方式，做正態(tài)分布圖，加權選出機插處理綜合性狀表現(xiàn)最優(yōu)的品種。對比傳統(tǒng)篩選方法，這種方式的優(yōu)點在于：首先可以更好區(qū)分出適宜機插的品種，實現(xiàn)機插水稻優(yōu)質高產；其次通過建立正態(tài)分布圖確定性狀表現(xiàn)評分標準，并參考廣東省農業(yè)科學院水稻研究所專家標準選擇指標權重制定標準來篩選品種，區(qū)域特征明顯，適宜機插水稻品種選育體系參考價值針對性強。但本試驗評價體系也有待完善：首先正態(tài)分布圖確定標準對數(shù)據(jù)的依賴性較強，客觀性強、精度較高，但若組內數(shù)據(jù)變化過大，則對標準制定有一定的影響；其次本研究僅就產量和品質進行評價，對品種評價維度不夠全面，因此還需進一步試驗研究。

綜合來說，本試驗評價體系在方法上具有新穎性，且選擇產量和稻米品質進行篩選，后續(xù)可加入其他指標進行更加全面的評價。

4 結論

對廣東14 個水稻品種的機插適宜評價研究發(fā)現(xiàn)，在產量方面合豐絲苗、粵禾絲苗、粵銀軟占、黃華占機插較手插減產幅度較小，量化評分分別以100、90、90、90 分，位列前四，適宜進行機插；在加工品質、外觀品質方面，廣8 優(yōu)金占、粵禾絲苗、粵銀軟占、南晶香占綜合評分分別以84.0、83.5、83.0、83.0 分居于前列，機插處理下品質最優(yōu)。根據(jù)評價體系進行加權評分綜合評價，篩選出適宜華南稻區(qū)機插種植的品種有4 個：粵禾絲苗、粵銀軟占、合豐絲苗、黃華占。本研究構建的評價體系對機插水稻的適宜性品種選育有參考意義。