超级稻品种强化栽培方式下干物质生产和产量形成特点研究

杨林，马均，冉茂中

(1.成都农业科技职业学院现代农业分院，四川温江611130;2.四川农业大学水稻研究所，四川温江611130;3.南充职业技术学院农业科学技术系，四川南充637131)

超级稻品种强化栽培方式下干物质生产和产量形成特点研究

杨林1，马均2*，冉茂中3

(1.成都农业科技职业学院现代农业分院，四川温江611130;2.四川农业大学水稻研究所，四川温江611130;3.南充职业技术学院农业科学技术系，四川南充637131)

为明确强化栽培方式下超级稻品种的生长发育和产量形成特性，，研究对比研究了了三角形强化栽培和常规栽培两种栽培方式下7个超级稻品种(D优527、协优9308、协优527、II优602、国稻1号、两优培九和准两优527，以汕优63作对照)干物质生产和产量形成特点。结果表明，①不同栽培方式下超级稻品种的增产途径存在差异，常规栽培条件下超级稻高产品种的产量优势在于群体颖花量显著提高;而强化栽培条件超级稻高产品种的产量优势则在于库容扩大后具有较高的结实率;②不同栽培方式下超级稻高产品种均具有抽穗期茎鞘物质积累量大、输出多的特点，但常规栽培条件下超级稻高产品种干物质生产的优势在于抽穗前干物质生产的协调增加，而强化栽培条件下则在于抽穗前后干物质生产的协调增加;③结合产量与各品种光合性能的相关性分析看，常规栽培条件下超级稻品种剑叶光合性能的优劣取决于叶面积指数(LAI)，而强化栽培条件下则主要与剑叶光合速率(Pn)有关。可见，超级稻品种能否在强化栽培条件下获得高产，关键在于能否在抽穗后构建起高光效群体，生产更多的光合物质确保灌浆结实。

超级稻;强化栽培;干物质;产量形成

自1996年农业部组织实施超级稻育种计划以来，超级稻品种选育不断获得新进展［1］，其高产配套技术也随之得到得到不断完善。水稻强化栽培体系(System of Rice Intensification，SRI)作为一种有别于传统栽培模式的高产栽培技术理念已引起广泛重视［4－6］，其核心之一是“小苗、稀植”。根据四川盆地稻作区湿度大、日照少、温差小的自然条件，科研人员结合实际对水稻强化栽培技术进行了相应地改良。经过多年多点的试验，提出了排行错窝，每行小正三角形移栽的三角形强化栽培方法(triangle-planted SRI，TSRI)，并取得了显著的增产效果［7－11］，但在四川盆地对于超级稻强化栽培技术的研究甚少，其高产形成机制也不甚明确为进一步明确超级稻在强化栽培模式下的高产机理，本文以8个水稻组合为材料，研究了常规栽培与强化栽培方式下不同水稻品种群体形态、生理特征及产量构成因素与产量的关系。以期为水稻强化栽培大面积生产上的品种选择和进一步开展超高产栽培的研究与实践提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验设计

本试验在四川农业大学水稻研究所的试验田内进行。参试材料分别为:D优527、协优9308、协优527、II优602、国稻1号、两优培九、准两优527和汕优63(对照)。试验采用两种栽培方式，即常规栽培(B，规格33.3 cm×16.7 cm，每窝栽1株，18万株/ hm2)和强化栽培(A，规格40 cm×40 cm，每窝小三角形3株，18.75万株/hm2)。小区面积:常规栽培为4.5 cm×3.0 m=13.0 m2(9行，每行27穴)，SRI为4.8 cm×2.8 m=13.4 m2(7行，每行12穴)，正常季节播种。常规栽培于5～6叶时移栽，强化栽培于2叶1心期移栽。试验共16个处理，每个处理3次重复，共48个小区。

2种栽培方式施肥量均为12 kg/667 m2，N素底肥、分蘖肥、穗粒肥比例6∶3∶1，氮、磷、钾配比2∶1∶2，磷肥全做底肥，钾肥底、穗肥比例2∶1，分蘖肥于移栽后7 d后施用，穗肥于拔节后15 d施用。常规栽培条件下，无效分蘖期以前保持2～3 cm水层淹水灌溉，无效分蘖期排水晒田，穗分化期淹水3 cm左右，抽穗后干湿交替灌溉;强化栽培条件下，从移栽至拔节期水分管理为灌水1 cm左右，让其自然落干至田间无水层后再灌水1 cm左右，如此循环:从拔节至抽穗期，田间保持1～2 cm水层，以后干湿交替灌溉至成熟前7 d排干水。其余田间管理措施各处理均保持一致。

1.2 测定项目及方法

1.2.1 干物质和叶面积指数(LAI)分别于抽穗期和成熟期每小区选取有代表性植株5株，采用长宽系数法测定剑叶、倒2、倒3叶和下部叶片绿叶面积，之后烘干称重，测定植株干物质重。

1.2.2 净光合速率于晴天使用便携式光合测定系统LI-6400(美国LI-COR公司生产)按照曹树青［11］的方法略有改变后进行，分别于齐穗时上午9:00左右测定剑叶和倒5叶净光合速率，下午14: 00左右测定剑叶净光合速率，于齐穗后25 d上午9:00左右测定剑叶净光合速率。人工控制条件为: CO2浓度400μmol·mol－1，30℃，光照强度1200 μmol·Em－2·s－1.每处理测定5片具有代表性的剑叶，每叶重复测定3次。

1.2.3 考种计产成熟期每小区调查30株计算单位面积穗数，并取接近于平均穗数的植株5株，考查穗粒数、结实率、千粒重等产量构成因素。收获时除去四周边及杂株按实收面积计产。

1.3 数据处理

试验数据用DPS软件进行方差分析，平均数用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同栽培方式下超级稻品种产量及其构成因素

对超级稻品种产量及其构成因素的分析(表1)表明，采用强化栽培后各品种平均产量显著提高。其中准两优527等品种的产量增幅最大，达16.76 %，除国稻1号外其余超级稻品种产量增幅均高于对照品种汕优63。常规栽培条件下，Ⅱ优602产量最高，其次为协优9308，除两优培九外其余超级稻品种产量均高于对照品种汕优63;而在强化栽培条件下，Ⅱ优602和D优527产量显著高于其它供试品种，且超级稻品种的产量均高于对照品种汕优63。

从产量构成来看，超级稻品种采用强化栽培后结实率有所降低，产量的增加主要来自于有效穗数显著提高后库容的扩大。常规栽培条件下，Ⅱ优602、协优9308、D优527等超级稻品种的产量优势在于群体颖花量显著提高;而强化栽培条件下，Ⅱ优602、D优9308等超级稻品种的产量优势则在于库容扩大后保障较高的结实率。可见，不同栽培方式下超级稻品种的增产途径存在差异。

2.2 不同栽培方式下超级稻品种产量构成因素与产量的关系

由相关分析(表2)可知，常规栽培条件下群体颖花量与产量极显著相关(r＞r0.01(5))，强化栽培条件下结实率与产量极显著相关(r＞r0.01(5));产量构成因素间，常规栽培条件下有效穗数与每穗总粒数存在极显著的负相关关系(r＞r0.01(5))，强化栽培条件下群体颖花量与每穗总粒数存在显著的正相关关系(r＞r0.05(5))。由通径分析看，常规栽培条件下群体颖花量对产量的贡献最高，其次是有效穗数;而强化栽培条件下结实率对产量的贡献最大，其次为有效穗和每穗总粒数。这表明常规栽培条件下超级稻高产群体产量的形成源于有效穗数提高后群体颖花量的增加，而强化栽培条件下超级稻高产群体产量的形成则有赖于库容扩大后灌浆充实的改善。

表1 不同栽培方式下超级杂交稻品种产量及其构成因素Table 1 Grain yield and its components of super hybrid rice combinations

表2 不同栽培方式下超级稻品种产量构成因素对产量的作用Table 2 The contribution of component of grain yield to grain yield(y)

图1 不同栽培方式下各品种LAIFig.1 Leaf area index for different cultivationmodels

图2 不同栽培方式下各品种剑叶光合速率Fig.2 Photosynthetic rate for different cultivation models

2.3 不同栽培方式下超级稻品种抽穗期光合性能

图1表明，强化栽培条件下各品种叶面积指数(LAI)显著高于常规栽培。常规栽培条件下LAI以D优527最高，两优培九最低;而强化栽培条件下以协优9308和Ⅱ优602最高，汕优63最低。从抽穗期剑叶光合速率(Pn)来看，强化栽培条件下各品种剑叶Pn显著低于常规栽培。常规栽培条件下剑叶Pn以协优527最高，汕优63最低;而强化栽培条件下以协优9308和Ⅱ优602最高，两优培九和汕优63最低。

此外，相关分析的结果表明常规栽培条件下水稻产量仅与抽穗期LAI存在显著的正相关关系(r= 0.826.＞r0.05(6))，而常规栽培条件下水稻产量仅与剑叶Pn存在极显著的正相关关系(r=0.889＞r0.01(6))。这表明常规栽培条件下剑叶光合性能的优劣取决于LAI，而强化栽培条件下则主要与剑叶Pn有关。

2.4 不同栽培方式下超级稻品种抽穗后干物质生产

由表3可知，采用强化栽培后超级稻品种抽穗前后干物质积累量均显著增加，抽穗后干物质积累量占最终生物产量的比例也显著提高，最终生物产量显著高于常规栽培，但收获指数却有所下降。常规栽培条件下，协优9308、D优527、Ⅱ优602等产量超过9 t·m－2的超级稻品种最终生物产量的显著关键在于抽穗前更多的干物质积累量和较高的收获指数;而强化栽培条件下，D优527、Ⅱ优602等产量超过10 t·m－2的超级稻品种最终生物产量的显著提高有赖于抽穗前后干物质积累量的协调提高。可见，强化栽培条件下超级稻品种能否发挥产量潜力关键在于加强抽穗后干物生产能力的提高。

2.5 不同栽培方式下超级稻品种抽穗后茎鞘物质输出和转运

从表4看，采用强化栽培后超级稻品种抽穗期和成熟期茎鞘干物质积累量均显著提高，但茎鞘物质输出量、输出率及转运率均有不同程度的降低。从品种来看，常规栽培条件下协优9308、D优527、Ⅱ优602等产量超过9 t·hm－2的超级稻品种具有抽穗和成熟期茎鞘干物质积累量高、抽穗后茎鞘物质输出和转运多的特点;而在强化栽培条件下D优527、Ⅱ优602等产量超过10 t·hm－2的超级稻品种也体现出了抽穗期茎鞘干物质积累量高、抽穗后茎鞘物质输出量大的特点。可见，不同栽培方式下超级稻高产品种具有抽穗期茎鞘物质积累量大、输出多的特点。

3 讨论

近年来，国内外很多科研单位都在进行水稻强化栽培技术体系的试验示范工作［5，12－16］，但其增产效果因品种而异。如徐富贤等［14|、马均等［5|、钟海明等［15］、许凤英等［16］，的研究表明，水稻强化栽培有不同程度的增产效果;而国际水稻研究所等单位则认为水稻强化栽培明显减产(2003年4月在海南三亚召开的全国作物栽培学术会议上报告)。本研究的结果表明，超级稻品种在强化栽培条件下均有不同程度的增产，但其增产程度存在显著的差异。强化栽培条件下产量的增加来自于有效穗数显著提高后库容的扩大，超级稻品种能否在强化栽培条件

下获得更高的产量潜力关键在于库容扩大后稳定结实率。Ⅱ优602、协优9308等在强化栽培条件下仍能保证较高结实率的超级稻品种产量优势明显。

表3 不同栽培方式下超级杂交稻品种抽穗后干物质生产特点Table 3 Drymatter production after heading of super hybrid rice varieties under different cultivation way

表4 不同栽培方式下超级杂交稻品种抽穗后茎鞘物质输出和转运特点Table 4 Characteristics of exportation and transformation for stem-sheath after heading under differernt cultivation models

水稻高产群体在抽穗后具备高光合生产能力［17］，相关研究表明水稻强化栽培群体抽穗后不仅具有更大LAI，光合速率也有所提高［18］。但从本研究结果看，超级稻品种采用强化栽培后LAI显著增加，但光合速率却显著降低。因而，群体扩大后仍能保证抽穗后较高的剑叶光合速率是超级高产品种适应强化栽培的重要特点。

对水稻高产群体抽穗前后干物质生产特点的研究结论存在差异，有的认为高产水稻不同生长阶段的干物质生产的比例协调［19］，有的认为水稻高产群体干物质生产优势在抽穗前［20－21］;而有的则认为是在抽穗后［22－24］。本研究对水稻高产群体的研究表明，常规栽培条件下超级稻高产品种干物质生产的优势在于抽穗前，而强化栽培条件下则在于抽穗前后干物质的生产的协调增加。

4 结论

从光合特性、物质生产及产量形成来看，超级稻品种能否在强化栽培条件下获得高产，关键在于能否在抽穗后构建起高光效群体，生产更多的光合物质确保灌浆结实。因此本区域生态条件下超级稻品种在强化栽培条件下获得高产，一方面应筛选库容扩大后仍能保证较高灌浆结实水平的超级稻品种，另一方面采用同时合理栽插密度、适当增施穗肥等技术措施改善群体光合性能。

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(责任编辑 李洁)

Study on Dry M atter Production and Yield Formation Characteristics under System of Intensification Cultivation of Super Rice Varieties

YANG Lin1，MA Jun2*，RAN Mao-zhong3
(1.Chengdu Vocational College of Agricultural Science and Technology，DepartmentofModern Agriculture，Sichuan Wenjiang611130，China;2.Sichuan Agricultural University，Institute of Rice，Sichuan Wenjiang611130，China;3.Nanchong Vocational and Technical College，Department of Agriculture Science and Technology，Sichuan Nanchong 637131，China)

To study the growth developmentand yield formation characteristics of super rice varieties，seven super rice varieties(D you 527，Xieyou 9308，Xieyou 527，IIyou 602，Guodao 1，Liangyoupeijiu and Zhun liang you 527 and Shanyou 63 as the control)were as tested materials under triangle intensification cultivation and conventional cultivation.The results showed that:(i)The pathway difference to increase yield under different cultivation mode of super rice existed.The yield advantage under conventional cultivation of super rice varieties depended on significant increase in the number of spikelet.While the yield advantage under intensification cultivation of super rice varieties depended on higher seed setting rate after capacity expansion.(ii)Super rice varieties under different cultivationmode had the characteristics of largermatter accumulation of stem sheath andmore outputatheading stage.But the advantage of drymatter production under conventional cultivation of super rice varieties depended on harmonious increase before headingwhile thatof drymatter production under intensification cultivation depended on harmonious increase before or after heading.(iii)According to the correlation analysis combined yield and all photosynthetic characteristics，the advantage and disadvantage of photosynthetic performance of flag leaf under conventional cultivation depended on the leaf area index(LAI)while that under intensification cultivation related on photosynthetic rate of flag leaf.The key to super rice varieties for high yield under system of intensification cultivation is to build up high photosynthetic efficiency after heading in order to producemore photosyntheticmaterial.

Super rice;Intensification cultivation;Drymatter;Yield formation

S511

A

1001－4829(2017)2－0245－06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.2.001

2016－04－19

四川省高等职业院校省级重点(作物生产技术)专业建设项目

杨林(1979－)，男，四川成都人，硕士，副教授，主要从事作物栽培、农业推广的教学科研工作，E-mail:15554421 @qq.com，Tel:18980812826，*为通讯作者。