播期影响下杂交早稻主要农艺性状与产量的多重分析

2016-10-20李健薛杨景元书

江苏农业科学 2016年7期

李健　薛杨　景元书

摘要：以杂交早稻品种陵两优268和陵两优104为供试材料，探究5个不同播期下2个品种的生长特性和产量表现，并通过相关分析、通径分析、回归分析及灰色关联度分析，研究不同播期背景下水稻主要农艺性状与产量及相互间的关系，旨在确定播期影响下产量的主要决定因子，为江苏省早稻种植、栽培工作提供一定的理论基础。结果表明：（1）随着播期推迟，水稻生育进程相应顺延，水稻产量下降；（2）播期与齐穗期呈极显著正相关，与全生育期、株高、穗长、有效穗数、穗粒数、千粒质量、结实率和产量呈负相关，每迟播1 d水稻产量下降2.355 kg/hm2；（3）通过相关分析、通径分析、回归分析及灰色关联度分析认为播期影响下，穗粒数和结实率是影响水稻产量的主要因素。

关键词：水稻播期；农艺性状；产量；相关分析；通径分析；回归分析；灰色关联度分析

中图分类号： S511.04 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2016）07-0090-04

水稻是江苏省最主要的粮食作物之一，常年种植面积在30万hm2左右，占全省粮食播种面积的40%，常年总产约 2 000 万t，占全省粮食总产的55%以上，总产和总种植面积均位居全省前列[1]。水稻的生长发育和产量主要受光温资源、生态环境、品种特性、栽培技术等因素的影响。近年来国内外学者研究发现，播期对水稻生长发育及产量构成的影响也十分显著，适宜的播期能够提高水稻对光温资源的利用能力，改善水稻的生育进程，提高其成穗率和抗倒伏能力[2-4]。朱红霞等分析了播期对不同类型水稻生长的影响，结果表明播期对水稻单株穗数、每穗粒数、结实率、千粒质量均有影响，其中对结实率和每穗粒数影响较为显著[5]。李秀芬等研究发现随着播栽期推迟，水稻产量逐渐降低，每穗成粒数的减少是引起水稻减产的主要原因[6]。周广春等认为，推迟播期对水稻每穗成粒数和千粒质量均呈负面影响，对每穴穗数呈正面影响，从单穴粒数角度看，每穴穗数增加对每穴穗粒数的下降具有一定的弥补作用，但是由于其他产量性状值下降幅度较大，最终造成产量损失[7]。秦阳等以6个水稻品种为试材，通过分期播种试验，研究了播期对不同品种水稻产量及产量构成因素的影响，结果表明，不同播期间，水稻产量差异显著，随着播期推迟，多数品种产量下降，每穗秕粒数和每穴成粒数播期间差异达极显著水平[8]。可见，播期与水稻产量密切相关，它主要通过对产量构成因子的直接作用，间接影响产量。因此，及时了解播期对水稻生育进程及产量的影响，通过分析播期影响下产量与其主要农艺性状的关系，确定不同播期背景下产量的主要决定因子，旨在为合理利用气候资源、安排播栽期、提高水稻产量等提供有力的理论依据和技术指导。

本研究通过分析双季杂交早稻陵两优268和陵两优104在5个不同播期下的生长特性和产量表现，及在播期影响下株高、穗长、有效穗数、穗粒数等主要农艺性状与产量及相互间的关系，探求影响水稻产量的主要农艺性状，研究结果可为不同播期背景下杂交早稻的栽培工作提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料与试验设计

试验于2013—2014年在江苏省南京市南京信息工程大学农业气象试验站（32°21′ N，118°72′E）进行。供试品种为陵两优268和陵两优104，属于籼型两系杂交水稻，通常在长江中下游地区作双季早稻种植。采用分期播种，共播5期，间隔时间为5 d，分别为3月31日、4月5日、4月10日、4月15日和4月20日，每个播期设3次重复，共15个小区，每个小区面积为 3.5 m×6 m=21 m2，不同小区间被20 cm左右高的田埂隔开，其他栽培管理与常规大田生产相同。

1.2 测定项目

记载包括播种期、移栽期、始穗期、齐穗期、成熟期在内的几个重要生育期，待水稻成熟时在2个密度点分别选取10穴（连续点）水稻，沿茎基部剪下取回，测定株高（cm）、穗长（cm）、有效穗数（个）、穗粒数（个）、千粒质量（g）等，然后进行产量结构分析。

1.3 数据处理

使用 Microsoft Excel 2010进行数据录入和处理，计算平均值、标准差及变异系数；采用 SPSS 19.0进行相关分析、回归分析和通径分析；通过DPS 7.05进行灰色关联度分析。

2 结果与分析

2.1 播期对水稻生长及产量的影响

2.1.1 播期对水稻生育期进程的影响水稻发育受自身和外界因素共同影响。播期的不同致使水稻在相同生育期内所受光温条件产生差异，因而造成水稻生育进程的变化。从表1可知，随着播栽期推迟，水稻的生育进程也相应顺延，但生育期一定程度上有所加快。陵两优268和陵两优104第Ⅴ播期的始穗期均比第Ⅰ播期晚14 d；齐穗期分别比第Ⅰ播期晚11 d和13 d；成熟期则分别晚10 d和11 d。就全生育期而言，陵两优268和陵两优104晚播（Ⅴ）处理的全生育期较早播（Ⅰ）分别缩短了9 d和8 d。可以发现，随着播期的延迟，水稻各发育期缩短现象较为明显。其主要原因是，随着播期推迟，气温逐渐升高，致使作物播种至抽穗阶段的生育进程加快，所需积温较早播减少，导致生育天数缩短[9]。

2.1.2 播期对水稻主要农艺性状及产量的影响研究发现合理安排播期能够促进水稻生长发育，有效协调各产量构成因子的发展，有利于水稻产量的提高[10]。从表2可以看出，播栽期对水稻株高、穗长、有效穗数、穗粒数、千粒质量、结实率和产量均有不同程度的影响，随着播期的推迟，2个品种产量均表现为逐渐下降的趋势，陵两优268和陵两优104第Ⅴ播期产量比第Ⅰ播期分别降低了8.28%和8.81%。产量构成因素方面，2个品种晚播（Ⅴ）各性状表现均低于早播（Ⅰ），陵两优268第Ⅴ播期穗粒数和有效穗数明显低于第Ⅰ播期，下降率分别达15.51%和12.02%，而穗长和千粒质量变化不明显；陵两优104第Ⅴ播期穗长和有效穗数比第Ⅰ播期变化也较为显著，分别降低了15.29%和12.17%，而千粒质量变化较小，组间无显著差异。

2.1.3 不同播种期水稻各性状变异特征由表3可以看出，不同播期处理与品种齐穂期间相关系数r值高达0.986* *和0.993* *，表明播期与齐穗期呈极显著正相关；2个品种回归系数 b值分别为0.48和0.68，表明每迟播1 d，早稻齐穂期分别延迟0.48 d和0.68 d。播期处理与全生育期均呈极显著负相关关系（r=-0.967* *和-1.000* *），说明水稻每迟播1 d，全生育期分别缩短0.50 d和0.40 d。此外，陵两优268和陵两优104播期处理与水稻株高、穗长、有效穗数、穗粒数、千粒质量、结实率、产量也均呈负相关关系，并与穗粒数和结实率达显著水平，而陵两优104有效穗数与播期相关性较弱，可能是品种特性所致[11]。从回归系数可知，每迟播 1 d，陵两优268株高、穗长、有效穗数、穗粒数、千粒质量、结实率和产量分别下降0.25 cm、0.09 cm、0.02个、1.04粒、0.03 g、1.60百分点和33.60 kg/hm2，陵两优104株高、穗长、有效穗数、穗粒数、千粒质量、结实率和产量则分别下降 0.18 cm、0.20 cm、0.01个、0.77粒、0.02 g、0.90百分点和37.05 kg/hm2。从变异系数来看，陵两优268和陵两优104全生育期、株高和千粒质量的变异系数较小，均在0.80%～3.65%之间，说明播期对它们的影响不大，而齐穗期、穗长、有效穗数、穗粒数和结实率对播期反应较为敏感，其中齐穗期响应效果最为显著，变异系数在70%左右。就产量方面而言，陵两优268和陵两优104变异系数分别为4.20%和4.04%，说明2个品种稳产性较好，不同播期处理产量相对较为稳定。

2.2 播期影响下水稻主要农艺性状与产量的多重分析

2.2.1 相关分析表4为水稻性状及产量间的相关状况。可以发现，穗粒数与株高、穗长、有效穗数、千粒质量和结实率均呈显著相关关系，其中与结实率相关系数最为显著，高达0.567* *，说明结实率高、粒多的杂交早稻组合，有利于有效穗数和千粒质量的增加，有助于产量提高。从表4还可以看出，产量与6个主要农艺性状的相关程度依次为：穗粒数（r= 0705* *）> 结实率（r= 0.609* *） > 穗长（r= 0.497* *）> 有效穗数（r= 0.456*）> 株高（r=0.339） > 千粒质量（r=0.306）。6个农艺性状均与产量呈正相关，其中穗粒数和结实率与产量相关性十分显著，而株高和千粒质量相关性较弱，说明要实现杂交早稻进一步增产，应着重提高早稻穗粒数和结实率，适当降低株高，增强水稻抗倒伏能力，提高产量。

2.2.2 回归分析分别以6个农艺性状为自变量，产量为因变量进行多元回归，舍去回归系数不显著的自变量，得到最优回归方程为：Y=373.582+1.171X4+1.945X6（决定系数R2=0.859）。该回归方程表明，穗粒数（X4）和结实率（X5）是影响产量的主要因素。1.171和1.945是自变量X4、X6的偏回归系数，偏回归系数能够反映自变量对因变量的影响程度和性质，但是由于偏回归系数有具体单位，不能直接通过比较偏回归系数来确定性状对产量影响显著性的差异。另外影响产量的性状间既存在直接相关，又存在间接相关。因此要揭示性状间的真实关系，还需对性状间进行通径分析，估算出性状间的直接效应和间接效应[12-13]。

2.2.3 通径分析从表5可以看出，各农艺性状对水稻产量的直接效应为：穗粒数>结实率>千粒质量>有效穗数>穗长>株高。在6个农艺性状中，穗粒数对水稻产量的直接通径系数最大（P=0.546），它通过穗长、有效穗数和结实率对产量有正间接效应，但穗长（P=0.052 8）和有效穗数（P=0.068 8）对产量的影响效应很小，基本可以忽略不计，同时它通过株高（P=-0.025 1）和千粒质量（P=-0.108 9）对产量产生负间接效应，但最终结果为穗粒数与产量间呈正向效应，且穗粒数与产量相关性程度位居第一，说明在栽培杂交早稻品种时，应高度重视穗粒数，同时应适当降低对株高和千粒质量的要求。结实率对产量的通径系数也相对较大（P=0.302），它通过穗长、有效穗数和穗粒数对产量产生正的间接效应，通过株高和千粒质量对产量产生负的间接效应，其中对产量正间接效应最大的是穗粒数（P=0.309 6），由于株高和千粒质量对产量负间接作用较小，最终表现为结实率对产量的间接效应为正向，且两者间相关关系达极显著水平，说明种植杂交早稻时，应减少环境、气候因素对水稻成粒的影响。

2.2.4 灰色关联度分析灰色关联法作为衡量因素间关联程度的一种方法被广泛应用于农业领域，可利用该种方法分析作物农艺性状与产量间的关系[14-16]。从表6可以看出，6个农艺性状与产量关联度从大到小依次为：穗粒数、结实率、有效穗数、穗长、株高、千粒质量。根据灰色关联度分析原理，关联度越大表示该因子越重要。可以看出，水稻主要农艺性状对产量的影响以穗粒数和结实率为主，有效穗数和穗长次之，而株高和千粒质量对产量的影响则相对较小。因此在杂交早稻种植过程中，要综合考虑穗粒数、结实率、有效穗数和穗长这4个性状。表7为水稻各性状间的关联度矩阵，可以发现与穗粒数关系较为密切的农艺性状有3个，分别为穗长、有效穗数和结实率；与结实率关系最为密切的农艺性状是穗粒数和穗长，其他农艺性状与其关联程度相对较小；与有效穗数关联程度相对较大的农艺性状为穗粒数。可见，与各性状关系相对密切的因子总共有3个，分别为穗粒数、结实率和有效穗数。因此，在江苏省早稻栽培过程中应重点关注这3个性状，尽量减少外界因素对其影响，确保高产稳产。

3 结论

（1）随着播期推迟，早稻的生育进程也相应顺延，生育期一定程度上有所加快；早稻产量随着播期推迟表现为逐渐下降的趋势，穗粒数、有效穗数和穗长明显低于早播，而千粒质量变化不明显。（2）播期与齐穗期呈极显著正相关，每迟播 1 d，早稻齐穂期平均延迟 0.58 d，播期与全生育期、株高、穗长、有效穗数、穗粒数、千粒质量、结实率和产量呈负相关关系，每迟播1 d，水稻全生育期平均缩短0.45 d，株高、穗长、有效穗数、穗粒数、千粒质量、结实率和产量平均减少 0.215 cm、0.145 cm、0.015个、0.905粒、0.025 g、1.250百分点和35.325 kg/hm2；从变异系数来看，齐穗期、穗粒数、有效穗数、穗长和结实率变异系数相对较大，说明这些性状对播期反应较为敏感；而全生育期、株高、千粒质量和产量变异系数较小，说明播期对它们的影响不大，不同播期处理产量相对较为稳定。（3）从相关分析、通径分析及回归分析结果可知，穗粒数和结实率是影响杂交早稻产量的主要因素；通过灰色关联度分析再次确认，6个水稻农艺性状对产量的影响以穗粒数和结实率为主，有效穗数和穗长次之，而株高和千粒质量对产量的影响相对较小，这一结论与相关性分析一致。

4 讨论

本研究结论与前人研究结果存在一些异同，在播期对水稻生长特性及产量的分析中得出随着播期推迟，水稻的生育进程也相应延迟，水稻全生育期缩短，产量下降的结论，与许轲等的研究结论[17]一致，主要原因是随着播期推迟，气温、土温逐渐升高，水稻感温性增强，出苗、生长相应加快，从而导致生育天数缩短[18]。在各个性状的相关分析中，杜斌等认为随着水稻品种播期推迟，生育期缩短，受影响最大的是结实率和千粒质量，再次是每穗粒数，而穗数受影响最小[19]；龚吉和等则发现播期对株高的影响较大，随着播期推迟，株高呈先升高后降低的趋势，且播期越迟植株增高越慢，植株越矮[20]，这与播期延迟后生育期缩短有直接关系。本研究结果表明，在播期影响下，6个农艺性状与产量均呈正相关关系，其中穗粒数和结实率与产量相关性达极显著水平，而株高和千粒质量与产量相关性相对较弱，与前人研究结论有所差异。在通径分析及回归分析中，本研究结果认为穗粒数和结实率是影响杂交早稻产量的主要因素，这一结论与高良艳等研究认为的穗粒数对产量直接效应较大的结论[21]一致。本研究还利用灰色关联度分析法评价了水稻产量与其主要农艺性状的关系，结果表明与水稻产量相关的6个性状中穗粒数、结实率和有效穗数对产量影响较大，这一结论与相关分析和通径分析所得结论基本一致，但与前人研究结果有一定差异；黎建文等认为穗长和株高是影响产量的主要因素，而结实率对产量的影响则相对较小[22]；郭进耀等则认为针对不同水稻品种当 667 m2 有效穗数少于25万和667 m2产量低于500 kg时，增穗是增产的关键，而当667 m2有效穗数超过25万和667 m2产量高于500 kg时，结实率是增产的关键[23]，这一结论说明穗数和结实率对水稻产量的提高至关重要。可见，产量主要影响因素会因水稻品种、气候条件、栽培方式等的不同产生一定差异，为了保证高产型水稻种植工作的顺利进行，如何针对不同水稻品种、不同稻作区进行综合比较分析将是以后研究的重点。

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