江西省两种类型单季杂交稻产量与群体特征的差异

周年兵，陈 波，舒 鹏，张洪程*，程飞虎，陈国梁，陈 恒

(1.扬州大学农学院/农业部长江流域稻作技术创新中心/江苏省作物遗传生理重点实验室，江苏扬州 225009；2.江西省农业技术推广总站，江西南昌 330046；3.江西省上高县农业局，江西上高 336400)



江西省两种类型单季杂交稻产量与群体特征的差异

周年兵1，陈 波1，舒 鹏1，张洪程1*，程飞虎2，陈国梁3，陈 恒3

(1.扬州大学农学院/农业部长江流域稻作技术创新中心/江苏省作物遗传生理重点实验室，江苏扬州 225009；2.江西省农业技术推广总站，江西南昌 330046；3.江西省上高县农业局，江西上高 336400)

[目的]研究不同类型单季杂交稻在江西省上高地区产量和群体特征的差异。[方法]以4个籼粳杂交稻品种和4个杂交籼稻品种为供试材料，对2种类型水稻产量及其结构、茎蘖动态、叶面积动态与组成等群体特征进行系统比较研究。[结果]与杂交籼稻相比，籼粳杂交稻穗型大、穗数足、结实率与千粒重保持正常水平，籼粳杂交稻生长中后期具有光合生产能力强、物质积累多的特点。[结论]籼粳杂交稻产量显著高于杂交籼稻，可供江西省上高地区示范推广的品种有甬优538和甬优12。

杂交稻；产量；群体特征

水稻是世界重要的粮食作物，中国60%以上的人口以稻米为主食，确保粮食安全对保证社会稳定具有重要意义[1-2]。江西省是我国水稻主产区之一，水稻种植面积达3.3×106hm2，单季稻种植面积约占全省的12%。自2000年以来，江西省单季稻种植面积、单产、总产均较为稳定，但生产水平较低，因此提高单季稻产量对充分利用当地土地与温光资源、保障粮食安全具有重要意义。江西省范围内单季稻种植品种基本为两系籼型杂交稻。近年来，随着大量籼粳亚种间杂交稻品种的育出，籼粳亚种间杂交稻突出的杂种优势得到广泛关注，研究者一致认为利用籼粳亚种间杂种优势能够进一步提高水稻产量。水稻育种专家分别就籼粳亚种间杂交稻产量及产量构成因素、光合物质生产与运转、库源特征、子粒灌浆与结实生理、超高产群体特征等群体特征方面进行了研究[3-8]。以单季稻种植为主的浙江省选育出的甬优系列三系籼粳杂交稻品种在浙江、江苏单季稻区和江西双季稻区试验与示范过程中产量优势明显[9-14]，在长江中下游地区产生了广泛的社会效应和经济效应。由于引种困难、生产设备落后和栽培技术欠缺等原因使得江西省粳稻种植面积和产量一直相对较小[15]。然而近年来无论是品种、生产设备，还是栽培技术等方面都有了较大的丰富和提高，使得挖掘粳稻品种生产潜力，提高江西省单季稻单产成为可能。前人关于杂交稻的研究甚多[16-21]，但大多集中于水稻亚种内的比较研究，关于籼型杂交稻与偏粳型籼粳杂交稻，特别是与甬优系列偏粳型籼粳杂交稻的比较研究报道较少。该研究选用4个籼粳杂交稻品种和江西上高地区当地具有代表性的4个杂交籼稻品种为材料，系统比较2种类型单季杂交稻产量和群体特征的差异，以期为江西省上高地区筛选出具有高产潜力的适宜粳稻品种。

1 材料与方法

1.1 试验地点与供试品种

2013年在江西省上高县泗溪镇曾家村进行试验，试验地地理坐标为115°09′E，28°31′N，降雨量1 650 mm，年均温17.5 ℃，年日照时数1 700 h。试验田前茬为空闲田，土壤类型为砂壤土，地力中等偏上，土壤全氮含量18.70 mg/g，速效氮73.34 mg/kg，速效磷27.73 mg/kg，速效钾73.61 mg/kg，有机质21.25 g/kg，pH 5.24。

供试品种选用4个粳型杂交水稻，分别为甬优12、甬优15、甬优538和春优84，以及当地具有代表性的4个籼型杂交水稻，分别为Y两优1号、Y两优2号、深两优5814和两优0367。

1.2 试验设计与栽培管理

试验采用常规湿润育秧方式培育叶蘖同伸壮秧。由于籼稻与粳稻品种对氮肥需求有所差异，为充分发挥2种类型水稻各自的生产潜力，笔者基于前人大量关于籼、粳稻获得高产的最佳密、肥、水管理研究，分别设置2种类型水稻品种具有获得高产潜力的密、肥、水等栽培管理技术措施。2013年5月20日播种，6月13日移栽，移栽叶龄4.8～5.3，行株距为29.7 cm×18.4 cm，均为2本栽插，应用精确定量栽培原理设计，籼粳杂交稻总施氮量0.270 t/hm2，杂交籼稻总施氮量0.195 t/hm2。氮肥施用方法为基肥氮∶分蘖肥氮∶穗肥氮=4∶3∶3。其中，基肥于移栽前随耕耙田时施用，分蘖肥于移栽后7 d施用，穗肥结合晒田，群体有所退淡落黄后施用。氮∶磷∶钾施用比例为3∶1∶2。其中，磷肥全部基施，钾肥50%作基肥施用，50%作穗肥施用。在有效分蘖期之前，田间保持浅水灌溉；群体80%够苗后自然断水，搁田至土壤沉实后，每次灌入浅水，干湿交替直至成熟前7 d断水。其他栽培管理措施均按照高产栽培要求实施。试验小区20 m2，重复3次，每个小区随机区组排布，不同类型品种间作埂隔离，用塑料薄膜覆盖埂体，保证各小区单独排灌。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 生育期。观察记录2种类型供试水稻的生育期。

1.3.2 茎蘖动态。分别在每小区选择20穴作为1个定点观察点，每个小区定3个观察点，在移栽期、有效分蘖临界叶龄期、拔节期、抽穗期、乳熟期和成熟期观察并记录各个小区茎蘖数及成穗率。

1.3.3 干物质积累量。分别于有效分蘖临界叶龄期、拔节期、抽穗期、乳熟期、蜡熟期和成熟期，按每小区茎蘖数的平均值取代表性植株5穴，105 ℃下杀青30 min，80 ℃下烘干至恒重，测定不同品种干物质量，每次测定重复3次。

1.3.4 叶面积指数与光合势。分别于移栽期、有效分蘖临界叶龄期、拔节期、孕穗期、抽穗期、乳熟期、蜡熟期和成熟期，每小区取5穴为1个样本，剪下所有叶片后，用直尺量取长与宽，然后以长×宽×0.75计算5穴样本的总叶面积，每次测定重复3次。

在抽穗期，将叶面积分为总叶面积(所有茎蘖的叶面积)、有效叶面积(有效茎蘖的叶面积)和高效叶面积(有效茎蘖顶上3叶的叶面积)。光合势[×104(m2·d)/hm2]=1/2(L1+L2)×(t2-t1)，式中，L1和L2为前后2次测定的叶面积(m2/hm2)，t1和t2为前后2次测定的时间(d)。

1.3.5 抽穗期叶面积组成及粒叶比。

有效叶面积率=有效叶面积指数/抽穗期叶面积指数×100%；

高效叶面积率=高效叶面积指数/抽穗期叶面积指数×100%；

颖花/叶(个/cm2)=总颖花数/孕穗期叶面积；

实粒/叶(粒/cm2)=总实粒数/孕穗期叶面积；

粒重/叶(粒/cm2)=子粒产量/孕穗期叶面积

1.3.6 群体生长率与净同化率。群体生长率[g/(m2·d)]=(W2-W1)/(t2-t1)，式中，W1和W2为2次测定的干物质量(g/m2)，t1和t2为前后2次测定的时间(d)。

净同化率[g/(m2·d)]=[(lnLAI2-lnLAI1)/(LAI2-LAI1)]×[(W2-W1)/(t2-t1)]，LAI1和LAI2为前后2次测定的叶面积指数，t1和t2为前后2次测定的时间(d)，W1和W2为前后2次测定的植株干物质量(g/m2)。

1.3.7 产量及其构成因素测定。于成熟期每小区普查100穴，计算有效穗数，取5穴调查每穗粒数、总颖花量、结实率和千粒重，计算理论产量，并实收核产。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2003进行数据的录入、计算与作图等。

2 结果与分析

2.1 生育期

2种类型水稻品种均能安全成熟。与杂交籼稻相比，籼粳杂交稻全生育期较长，差异极显著，差异主要体现在抽穗至成熟期(表1)。江西单季稻收割后冬作一般为马铃薯(油菜)或用于生长绿肥，生育期显著较长的籼粳杂交稻既不存在茬口紧张的问题，又能够适应9～10月的温凉天气，能充分利用温光资源进行灌浆结实，提高产量。

表1 不同类型水稻品种的生育期

2.2 茎蘖动态

不同类型水稻品种主要生育期茎蘖动态见表2。2种类型水稻在培育壮秧的基础上，均在有效分蘖临界叶龄期达到预期穗数，籼粳杂交稻的平均茎蘖数为207.20×104个/hm2，杂交籼稻的平均茎蘖数为268.16×104个/hm2。2种类型水稻均在拔节期达到高峰苗，籼粳杂交稻的高峰茎蘖数为260.71×104个/hm2，较杂交籼稻低29.93%。籼粳杂交稻成穗率为73.79%，较杂交籼稻高12.92%。综上表明，杂交籼稻的茎蘖动态呈现前期快增多增，中期大落的态势，有效穗数相对较少，最终成穗率不高，而籼粳杂交稻在整个生育进程中茎蘖消长平稳，成穗率较高，显著高于杂交籼稻。

2.3 干物质积累量

由图1可知，籼粳杂交稻与杂交籼稻在拔节期前，群体干物质积累量相当，积累速度均较为平缓；拔节期后，籼粳杂交稻群体干物质积累速度较快，抽穗期群体干物质积累量高于杂交籼稻；抽穗期后，2个群体干物质均大量积累，籼粳杂交稻的积累量极显著高于杂交籼稻；最终至成熟期，籼粳杂交稻群体总生物量极显著高于杂交籼稻。可见，籼粳杂交稻在生育后期具有较明显的物质积累优势。

表2 不同类型水稻品种的茎蘖动态

注：同列数据后不同大小写字母分别表示在1%和5%水平差异显著。下同。

2.4 叶面积指数与光合势

由图2可知，2种类型水稻叶面积指数均在孕穗期达到最大，此后籼粳杂交稻下降平缓，成熟期叶面积指数高于杂交籼稻。由表3可知，移栽期至拔

节期籼粳杂交稻平均光合势低于杂交籼稻，差异不显著；拔节期至抽穗期籼粳杂交稻平均光合势较杂交籼稻高6.51%，差异显著；抽穗期至成熟期籼粳杂交稻平均光合势较杂交籼稻高46.52%，差异极显著；籼粳杂交稻全生育期光合势达626.90×104(m2·d)/hm2，较杂交籼稻高18.74%。籼粳杂交稻拔节期之后光合势逐渐大于杂交籼稻，尤其在抽穗期以后，占总光合势的51.25%，而杂交籼稻为41.53%。可见，籼粳杂交稻在生长后期具有较高质量的光合生产能力。

表3 不同类型水稻品种的光合势

2.5 抽穗期叶面积组成与粒叶比

由表4可知，籼粳杂交稻抽穗期高效叶面积率及粒叶比均极显著高于杂交籼稻。籼粳杂交稻有效叶面积率、高效叶面积率分别为93.66%、74.78%，比杂交籼稻分别高9.22%、17.03%。粒叶比是反映群体源库协调关系的指标，籼粳杂交稻的颖花/叶、实粒/叶、粒重/叶分别为0.669个/cm2、0.556 粒/cm2、13.362 mg/cm2，分别较杂交籼稻高31.69%、26.65%、23.20%。

表4 不同类型水稻品种抽穗期叶面积组成与粒叶比

2.6 群体生长率与净同化率

群体生长率是描述群体生产速率的重要指标。由表5可见，2种类型水稻的最高群体生长率均出现在拔节期至抽穗期，移栽期至拔节期最小。移栽期至拔节期和拔节期至抽穗期，籼粳杂交稻干物质积累量高于杂交籼稻，或与之相当，而杂交籼稻在此生育阶段的天数与籼粳杂交稻相比显著较短，群体生长率差异不显著；抽穗期至成熟期，2种类型水稻群体生长率差异均达到极显著水平，籼粳杂交稻较杂交籼稻高21.98%。净同化率即水稻单位叶面积在单位时间内所积累的干物质量。由表5可知，净同化率的最大值均在移栽期至拔节期，拔节期至抽穗期其次，抽穗期至成熟期最小。与杂交籼稻相比，籼粳杂交稻在整个生长过程中的光合生产能力更强。拔节期至抽穗期和抽穗期至成熟期籼粳杂交稻净同化率分别较杂交籼稻高11.74%和5.41%，差异分别达极显著、显著水平。

表5 不同类型水稻品种的群体生长率与净同化率

2.7 产量及其构成因素

籼粳杂交稻实际产量平均为11.07 t/hm2，较杂交籼稻高20.98%，差异极显著(表6)。其中甬优538和甬优12在试验地区实际产量较高。从产量构成因素分析，籼粳杂交稻平均结实率较杂交籼稻低3.75%，差异不显著；平均千粒重较杂交籼稻低3.35%，差异显著；群体颖花量较杂交籼稻高28.97%，差异极显著。从颖花量构成的2个因素来看，籼粳杂交稻平均穗数较杂交籼稻低20.29%，差异显著；平均每穗粒数较杂交籼稻高62.02%，差异极显著。由此可见，2种类型水稻产量上的差异主要来源于群体颖花量，籼粳杂交稻颖花量达到50 000×104个/hm2以上，结实率和千粒重均较稳定。

3 讨论

3.1 不同类型单季稻群体质量指标的差异

3.1.1 光合生产特征的差异。水稻的经济产量一部分来源于抽穗前干物质的转化，另一部分来自抽穗后光合物质产物，叶面积指数、光合势、净同化率、群体生长率等都是反映水稻群体光合生产能力的重要指标。关于叶面积指数与产量的关系，徐英[22]研究认为水稻产量与叶面积指数呈近似于正态分布，获取高产不仅需要绿叶面积维持时间长且叶面积指数要控制在合适的水平。具有一定的叶面积指数，有助于碳水化合物的积累，能够提高群体光合速率，充分利用库容资源充实子粒，最终形成高产[23-25]。该研究发现，移栽期至拔节期，籼粳杂交稻叶面积指数低于杂交籼稻，拔节期至抽穗期，有效叶面积和高效叶面积稳定增大，孕穗期后，籼粳杂交稻叶面积指数下降平缓，成熟期仍保持3.5以上，极显著高于杂交籼稻。可见随着生育进程的推进，籼粳杂交稻叶源生长优势表现越突出，稳增稳降的叶面积动态和生长中后期较高的有效叶面积率和高效叶面积率是其获得高产的重要特征。该研究还发现，拔节期以前，籼粳杂交稻光合势、净同化率、群体生长率低于杂交籼稻，拔节期以后则表现为极显著高于杂交籼稻，籼粳杂交稻的这种群体特征是获得极显著高于杂交籼稻产量的重要原因之一，与前人研究的超高产群体[26-27]、超级稻品种[27]群体规律一致。

表6 不同类型水稻品种的产量及其构成因素

3.1.2 群体物质生产的差异。水稻经济产量由物质生产总量和收获指数共同构成。前人大量研究发现，收获指数的优势主要体现在较低产量水平的水稻生产中，而在高产水稻生产中主要依赖生物总量的提高[28-31]。谢华安[32]研究发现抽穗期至成熟期干物质积累量与产量表现为极显著正相关。凌启鸿等[23]认为高产水稻抽穗至成熟期积累的干物质约占总干物质量的40%，生长后期具有较高的物质生产量是获得高产的关键。该研究表明，生长前期(拔节期以前)籼粳杂交稻群体干物质积累量略低于杂交籼稻；生长中期(拔节期至抽穗期)籼粳杂交稻群体干物质积累速度快于杂交籼稻；生长后期(抽穗期至成熟期)籼粳杂交稻群体干物质积累量极显著高于杂交籼稻，即生长后期生物产量更高的籼粳杂交稻经济产量更高，支持了前人的研究观点。杂交籼稻群体较高的干物质积累量只表现在生长前期，生长后期未能获得较高的干物质积累量，其原因可能是杂交籼稻在拔节期以前具有较高的茎蘖数，大量的无效分蘖占据较多比重，拔节期以后，无效分蘖消亡，叶面积指数于孕穗期后迅速下降，灌浆后期群体光照条件差，导致群体干物质积累量不及籼粳杂交稻；籼粳杂交稻群体茎蘖成穗率较高，光合产物多用于有效茎蘖的干物质积累，满足了子粒灌浆对物质的需求，最终产量较高。

3.2 不同类型单季杂交稻产量及其结构的差异

关于水稻高产的形成，前人研究均认为较大的库容是形成高产的重要特征之一，通过足够的穗数和获取大穗增加群体颖花量是形成高产的基本规律[33-35]。关于籼、粳2种类型杂交稻产量的差异研究也有相关报道。李敏[36]对中熟籼稻和粳稻的高产生育特性研究发现，籼、粳稻在各自最适施氮量条件下，粳稻产量高于籼稻。龚金龙[37]对5个杂交籼稻和5个常规粳稻品种的产量比较研究认为粳稻可通过提高有效穗获得较大的库容，并且在保证库容的基础上改善灌浆充实质量、结实率提高而获得更高产量。该试验中籼粳杂交稻在产量构成上表现为“穗数足，穗型较大，结实率与千粒重正常”，平均总颖花量达55 334.85×104个/hm2，极显著高于杂交籼稻，平均产量达11.07 t/hm2，与杂交籼稻相比，产量提高了20.98%。该试验支持了李敏[36]的研究结果，可见就江西单季稻区而言，籼粳杂交稻具有明显的增产优势，选用大穗型籼粳杂交稻，保证200×104个/hm2左右的有效穗和正常的结实率与千粒重，能够显著提高单产。

刘伟明[38]对籼粳亚种间杂交水稻甬优12研究发现大穗型杂交稻结实率与千粒重对产量的影响次于颖花量，大穗型籼粳杂交稻结实率不高的主要原因在于“源流”不能充分满足较大的库容量，王夫玉等[39]研究认为水稻群体的库源特征受品种遗传力影响相对较小，而受环境，栽培手段条件影响较大，通过合理的栽培方式，能够进一步提高库源关系而获得更高的产量。该试验中籼粳杂交稻虽然一定程度上实现了大库容与稳定充实的统一，但结实率和千粒重略低于杂交籼稻。如何缓解大穗型籼粳杂交稻“库源”矛盾，获得更高产量，有待更深入的研究。

4 结论

籼粳杂交稻主要以较大的穗型获得极显著高于杂交籼稻的颖花量，同时保证了正常的结实率和千粒重；籼粳杂交稻群体质量优于杂交籼稻，成穗率高，茎蘖动态和叶面积指数变化平稳，个体与群体的关系更协调，尤其抽穗期至成熟期，光合势、群体生长率、净同化率和干物质积累量均极显著高于杂交籼稻。根据对2种类型水稻的产量比较研究，初步选定可以在江西上高地区示范的高产粳稻品种为甬优538和甬优12。

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Differences on Yield and Population Characteristics between Two Types of Single Cropping Hybrid Rice in Jiangxi Province

ZHOU Nian-bing, CHEN Bo, SHU Peng, ZHANG Hong-cheng*et al

(College of Agriculture, Yangzhou University/Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze Valley, Ministry of Agriculture / Jiangsu Province Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology, Yangzhou, Jiangsu 225009)

[Objective]The paper was in order to reveal the differences on rice yield and population characteristics between two types of single cropping hybrid rice in Shanggao, Jiangxi Province. [Method] A field experiment was conducted using four indica-japonica hybrid rice and four indica hybrid rice to compare systematically the yields and components, development of stem and tiller number, development of leaf area by the regulation of cultivation measures. [Result]The results showed that indica-japonica hybrid rice had more panicle and spikelets per panicle than indica hybrid rice, the yield of indica-japonica hybrid rice was significantly higher than that of indica hybrid rice, the filled-grain percentage and 1 000-grain weight of both were no significant differences. The population of indica-japonica hybrid rice had obvious advantage, especially, higher photosynthetic matter production, greater dry matter accumulation in the middle and late growth stage. [Conclusion]The yield of indica-japonica hybrid rice was significantly higher than that of indica hybrid rice. The Yongyou538 and Yongyou12 can be used for demonstration at Shanggao Area in Jiangxi Province.

Hybrid rice; Yield; Population characteristics

江苏省普通高校研究生科研实践计划项目(SJZZ_0184)。

周年兵(1990- )，男，江苏扬州人，硕士研究生，研究方向：水稻栽培理论与技术。*通讯作者，教授，博士生导师，从事作物栽培研究。

2015-11-13

S 511

A

0517-6611(2015)35-067-06