1986—2015年四川省杂交籼稻品种的产量构成因素与适应机插栽培的演进分析

刘 琦，周 伟，任万军

（四川农业大学/农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室，成都 611130）

四川位于中国大陆西南腹地，是中国重要的农业大省，也是西部地区唯一的粮食主产省。粮食作物中以水稻最为突出，常年种植2×106hm2左右，总产1.5×107t以上，分别占全省粮食面积和总产的30%和45%，其中杂交水稻种植面积位于全国首位[1-2]。杂交水稻的杂种优势明显，其杂种一代的生活力、适应性、抗病性、产量等均优于双亲，一般比普通水稻增产11%左右[3-5]。四川省水稻育种在全国处于优势地位，先后育成D优系列、冈优系列、K优系列、II优系列、汕优系列等杂交水稻新组合，并通过国家或省级审定[6-7]。

在土地、水、劳动力等资源短缺的情况下，需提高单位土地面积粮食产量及研发新技术以满足不断增加人口的基本粮食需求[8]。随着农村劳动力的转移，机械化生产逐渐取代传统手工种植，并且要求育种专家培育出与水稻机械化生产配套的水稻新品种[9]。机插秧的适应性主要从生育期、茬口特性、秧苗素质、栽插质量、生育进程、缓苗期特性、气象条件、茎蘖动态、成穗率、株叶型等进行综合考虑[10-17]。四川地势高低差异大，立体气候明显，且水稻分布区域广，稻作环境差异明显[18]。在盆地，水稻开花前后多遇阴雨、低照，灌浆期气温相对偏低。多雨、高湿、低照导致病虫害发生严重，水稻易倒伏，因此应选择生育期偏短、抗病、抗倒伏的优质大穗型品种[19-20]。研究表明，全生育期145～156 d的中籼中、迟熟杂交稻类型品种能缓解秧苗素质降低、返青恢复相对较慢等问题，能避免前后茬作物的不利影响，产量稳定，能较好地适应四川冬闲田、油（麦）茬后的机插栽培[20-23]。为探究近30年四川省的杂交籼稻品种产量的演进趋势及对机插栽培的适应性，本文对1986—2015年由四川育种单位选育并通过四川省和农业部审定的436个杂交籼稻品种进行统计分析，以期为今后四川杂交籼稻品种培育、栽培技术优化创新提供参考。

1 材料和方法

1.1 品种及数据来源

用于分析的品种为1986—2015年由四川育种单位选育并通过四川省和农业部审定的436个杂交籼稻品种，下文统称四川杂交籼稻品种。杂交籼稻品种的主要农艺性状、产量数据来源于国家水稻数据中心（http：//www.ricedata.cn/variety/index.htm）。

1.2 数据处理

利用SPSS17.0软件对1986—2015年四川杂交籼稻品种的生育期、有效穗、穗长、每穗颖花数、结实率、千粒重、产量等性状进行统计和方差分析，采用Microsoft Excel 2010对数据进行处理和作图。

2 结果与分析

2.1 产量演进

由表1可知，1986—2015年四川杂交籼稻品种年平均产量为8153.59kg/hm2，比汕优63增加5.24%，变幅为7 407.00～8 614.97 kg/hm2，变异系数3.23%，2006年达到最大值8 614.97 kg/hm2，1986年出现最小值，两者相差 746.59 kg/hm2，其中，2008—2015 年审定所用对照品种实为冈优725，为便于后文统计分析，所有年份对照品种归一化为汕优63。由于年际间不断波动，其中共12年未达平均值，1990—1993年和2005—2008年出现剧烈波动，2009年后波动减缓，整体呈上升趋势。由前15年的7 989.40 kg/hm2上升到15年后的8 295.88 kg/hm2，增幅3.69%，年际间差异较为明显。

1986—2015年间436个四川杂交籼稻品种的产量较汕优63均有不同程度的变化，增产幅度≤0的品种共16个，占4% ；增产幅度0.01%～2.00% 的品种共32个，占8%；增产幅度在2.01%～4.00% 的品种共91个，占21%；增产幅度在4.01%～6.00%的品种共177个，占42% ；增产 6.01%～8.00% 的品种共72个，占17%；增产≥8.01%的超高产品种共36个，占8%。由图1可知，除减产的品种外，各增幅的品种个数呈现出明显的正态分布，表明近30年审定的杂交籼稻品种中有近一半的品种产量水平比对照增加4%～6%，但是高产、超高产品种少。

表1 四川杂交籼稻品种主要农艺性状的年平均值Table 1 Annual average of main agronomic traits of indica hybrid rice cultivars in Sichuan

2.2 产量构成因素演进

由表1可知，1986—2015年四川杂交籼稻品种有效穗平均值为251.77万/hm2，变幅为209.07～315.00万/hm2，变异系数11.76%。年际间波动较缓，整体呈现出下降趋势。每穗颖花数平均值为155.27粒，变幅为111.72～180.94粒，变异系数11.01%。年际间波动较缓，整体呈现出上升趋势。结实率平均值为81.42%，变幅为78.25%～89.00%，变异系数2.93%。年际间波动较大，整体呈现出下降趋势。千粒重平均值为28.48 g，变幅为26.35～31.31 g，变异系数3.58%。年际间波动较大，整体呈现出上升趋势。

图1 不同产量增幅品种个数Figure 1 The number of varieties for the different yield increase range

2.3 生育期演进

由表1可知，1986—2015年四川杂交籼稻品种生育期平均值为149.13 d，变幅为135.00～155.50 d，变异系数2.72%。1988年出现最大值155.50 d，1991年出现最小值135.00 d，后15年生育期较前15年生育期延长3.32 d。年际间不断波动，1988—1993年间波动剧烈，此后波动减缓，整体呈上升趋势。

2.4 机插适应性演进

对436个四川杂交籼稻品种产量与主要农艺性状进行相关分析表明（见表2），生育期与千粒重呈极显著正相关，与有效穗、结实率呈显著负相关关系，说明生育期长短主要影响籽粒千粒重；产量与穗长、每穗颖花数呈极显著正相关，而与有效穗呈极显著负相关，与生育期、千粒重、结实率表现为相关不显著，说明四川杂交籼稻的高产主要依靠大穗支撑。

表2 四川杂交籼稻品种产量性状的相关分析Table 2 Correlation analysis of yield traits of indica hybrid rice varieties in Sichuan

在主成分分析中（见表3），第一主成分的特征向量L1是由负值最大的有效穗，其次为穗长、每穗颖花数构成的穗部因子，贡献百分率达56.570%。第二主成分的特征向量L2是由负值最大的生育期因子，贡献百分率为17.945%，累积贡献率为74.515%。由此可知，不同杂交籼稻品种的评价可以从穗部性状、生育期以及产量三方面入手。

表3 四川杂交籼稻品种农艺性状的主成分分析Table 3 Principal component analysis of agronomic traits of indica hybrid rice varieties in Sichuan

与常规插秧相比，机插秧秧龄较短且弹性小[12]。为培育适宜机插的中小苗，需推迟播种，推迟播种则可能造成减产及生育进程延后，在四川面临秋收时秋绵雨而影响机收和农户晒粮难的风险[24]。综上所述，生育期较短、高产、大穗型的品种更加适宜机插。因此，根据生育期和产量，可将436个杂交籼稻品种分为4个类型（见图2）：①早熟高产型：此类品种生育期短于四川杂交籼稻品种生育期平均值，产量高于产量的平均值，位于图中的Ⅰ区。早熟高产型包括冈优725、B优827、冈优825、川谷优538、蓉18优2348等92个杂交籼稻品种。②迟熟高产型：此类品种生育期长于四川杂交籼稻品种生育期平均值，产量高于产量的平均值，位于图中的Ⅱ区。迟熟高产型包括宜香优2115、F优498、冈优94-4、II优725等191个杂交籼稻品种。③早熟低产型：此类品种生育期短于四川杂交籼稻品种生育期平均值，产量低于产量的平均值，位于图中的Ⅲ区。早熟低产型包括K优404、中优448、蜀龙优4号等71个杂交籼稻品种。④迟熟低产型：此类品种生育期长于四川杂交籼稻品种生育期平均值，产量低于产量的平均值，位于图中的Ⅳ区。迟熟低产型包括川作优8727、蓉优908、冈优99等109个杂交籼稻品种。总体上来看，以早熟高产为适宜机插品种，其适应茬口和范围广；以迟熟高产为次适宜机插品种，其在热量条件好或栽插时间早的茬口上具有产量优势。

图2 不同生育期、产量的杂交籼稻品种的分布图Figure 2 Distribution of indica hybrid rice varieties with different growth stages and yield

由表4和表5可知，近30年来适应机插秧的四川杂交籼稻品种越来越多，共283个，主要集中在2000年后，其中适宜机插的品种个数为92个，次适宜机插的品种个数为191个。在2008年适宜机插品种个数出现第一个高峰，达到6个品种，在2014年、2015年大幅增长，分别达到12个和18个品种，总体呈现明显的上升趋势，尤其以2012年后的上升幅度较大。次适宜机插品种个数在2004年和2014年达到高峰，为14个品种，整体表现为上升趋势。两组数据均表明，四川杂交籼稻在品种选育方面适应机插的能力越来越强。

3 讨论与结论

3.1 讨论

水稻作为第一大主粮作物，其产量一直是人们的重点关注对象。育种家们提出必须要突破产量屏障、大幅度提高产量潜力的研究方向[25]。相关研究表明[26-28]，产量提高应从穗部性状着手，如每穗颖花数、有效穗数、粒重、穗型等，而基于周开达院士的亚种间重穗型三系杂交水稻是目前较为成功的水稻品种选育方法。王志刚等[29]认为，每穗实粒数对产量的直接贡献大于有效穗数和千粒重，即每穗实粒数是提高产量的关键因子，应采取各种措施主攻大穗。从本文产量性状的变化趋势可以看出，近30年来选育出的品种趋向于大穗品种，与前人的研究结果[29]相同。

发展轻简高效栽培是未来水稻生产的必然趋势，以机械化为主的轻简高效栽培是规模化生产的技术支撑。机械栽插是水稻机械化生产的重要内容，并且随着农业机械化的推广，机插秧技术的逐渐成熟，选育和筛选机插适应能力强的品种就显得十分重要。在品种选育过程中，加强穗部性状的考察，同时配合分蘖能力、株叶型等栽插形态、生理指标进行选择。本研究提出了以生育期和产量为筛选

条件的简易筛选方法，筛选结果表明近30年选育的适应机插品种数量逐渐增加，适应能力也逐渐增强，与生产实践的具体表现基本相同。但由于数据来源为各品种的区域试验数据，其生育期和产量因受年份、地域和栽培条件而变异，筛选的结果只能看出品种演变趋势，具体适应性还需要结合大田试验和生产示范进一步研究分析。

表4 不同年份适宜机插秧的杂交籼稻品种Table 4 The suitable indica hybrid rice varieties for machine-transplanted cultivation in different years

表5 不同年份次适宜机插秧的杂交籼稻品种Table 5 The sub-suitable indica hybrid rice varieties for machine-transplanted cultivation in different years

续表

良种、良法、良制三者配套，才能获得高产高效益。水稻高产超高产栽培中，产量的主要限制因素是库，故而可通过合理的栽培技术在增库的基础上扩源，即在增加单位面积颖花数的基础上，提高抽穗后群体物质生产量，进一步提高产量[30]。近年来，四川在水稻栽培技术方面，加速推进旱育秧、强化栽培、优化定抛、精确定量栽培、杂糯间栽等增产技术，推广机插秧、机直播和人工直播等现代栽培技术[31-33]。前人研究表明[22]，机插栽培秧苗素质低，栽后分蘖发生较为迟缓，可在适栽秧龄时抢早栽插，育秧播种量以75g/盘为宜，并采用无底膜院坝育秧进一步延长秧龄。在水肥管理上，采取“浅-搁-湿”的灌溉方式，根据水稻不同生育时期的需肥规律，把握施肥时期、肥料种类和数量，做到“前期发得足，中期稳得住，后期不脱肥”[34]。在病虫害防治方面，精确定量栽培、水稻品种多样性混合间栽对稻瘟病有明显的控制作用，此外，改变耕作制度，采用轮作，尤其是水旱轮作能有效切断病源（病稻谷、病稻草），控制稻瘟病[35-36]。因此，合理选用耕作制度，采用科学的田间管理，可以提高水稻品种潜在的增产效益以及对机插秧的适应能力。

3.2 结论

近30年来，四川杂交籼稻品种的产量、每穗颖花数、千粒重、穗长、生育期这5个农艺性状随年份呈现出上升趋势，而有效穗、结实率表现为下降趋势，选育出的品种趋向于大穗品种，并且适应机插品种数量逐渐增加，适应能力也逐渐增强。综合而言，四川杂交籼稻品种的演进趋势是大穗、高产，适应机插的能力越来越强，但仍需提高结实率，缩短生育期。

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