双季机插稻叶龄模式参数及高产品种特征

吕伟生 曾勇军 石庆华 潘晓华 黄 山 商庆银 谭雪明 李木英 胡水秀 曾研华



双季机插稻叶龄模式参数及高产品种特征

吕伟生1,2曾勇军1,*石庆华1潘晓华1黄 山1商庆银1谭雪明1李木英1胡水秀1曾研华1

1江西农业大学 / 双季稻现代化生产协同创新中心 / 作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室 / 江西省作物生理生态与遗传育种重点实验室, 江西南昌 330045;2江西省红壤研究所 / 国家红壤改良工程技术研究中心 / 农业部江西耕地保育科学观测实验站, 江西南昌 331717

为双季机插稻高产品种的选育和精确定量栽培提供参考依据, 2013年和2014年在长江中游双季稻地区(江西上高), 以19个早稻品种和20个晚稻品种为材料, 在高产栽培条件下明确了双季机插稻叶龄模式参数, 并通过系统聚类分析和方差分析等方法对双季机插稻高产品种特征进行了初步研究。结果表明, 机插早稻主茎平均总叶片数(N)为10.7~12.2, 叶数变幅10~13, 伸长节间数(n)均为4个, 够苗叶龄为N-n+1; 机插晚稻品种N为14.4~15.2, 叶数变幅14~16, n均为5个, 够苗叶龄为N-n。高产类型机插双季稻具有分蘖力中等、成穗率较高、全生育期特别是中后期干物质生产量及单茎干物质量大、中后期叶面积指数(LAI)及单茎叶面积较高、穗型较大、总颖花量大、粒叶比协调和日产量高等基本特征。其中, 高产类型机插早稻生育期110~113 d, 日产量75~79 kg hm–2d–1, 分蘖力每株2.6~3.4穗, 每穗粒数115~135粒, 千粒重26~28 g; 高产类型机插晚稻115~120 d, 日产量78~82 kg hm–2d–1, 分蘖力每株4.2~4.8穗, 每穗粒数130~150粒, 千粒重24~27 g。

双季稻; 机插秧; 叶龄模式参数; 品种特征; 产量

随着我国经济的飞速发展和农村劳动力的大量转移, 机械化已成为水稻生产发展的重要方向, 但种植机械化仍是其中最薄弱环节[1]。与其他稻作相比, 双季稻茬口较为紧张, 机插条件下秧龄弹性小[2-3]、生育期延迟[4-5]、品种选择范围更窄[2-3,6], 故双季稻区种植机械化发展尤为缓慢[3]。近年来, 随着农机农艺技术的改进、集中育秧及专业合作社的发展, 机插正逐渐成为双季稻主要的种植方式。因此, 开展双季稻机插高产栽培技术研究, 对促进双季稻机械化、规模化与现代化生产具有重要意义。

水稻叶龄模式是水稻生育进程在时间上的定量诊断方法, 能够为培育高产群体提供诊断依据, 也是建立水稻全程和各项调控技术指标精确化的水稻数字化生产技术体系的基础[7-9]。因此, 因地制宜并与时俱进地开展水稻叶龄模式研究, 明确水稻叶龄模式相关基本参数对其精确定量栽培具有重要的指导意义。凌启鸿等[9]通过系统研究, 建立了江苏等地区的一季稻高产群体叶色变化的合理叶龄模式、关键叶龄期群体发展适宜数量模式和调控措施应用的适宜时间的叶龄模式。在其共性原理的指导下, 各稻区根据当地实际, 研究制定具体的高产栽培叶龄模式, 均达到高产、高效的效果。然而, 目前关于双季稻特别是双季机插稻叶龄模式参数的研究却鲜有报道。

良种良法配套是发挥水稻品种产量潜力、实现水稻高产的必要前提, 虽然前人关于双季稻高产品种特征的研究较多[10-14], 但主要针对传统的手栽方式。目前针对机插稻高产品种特征的研究较少[15-16], 且主要是关于生育期及产量等基本特征的品种筛选研究[16-19], 加之供试品种的数量有限、品种更新换代和生态环境差异等因素的综合影响, 对相关问题的认识还存在一定的局限性。此外, 前人研究表明, 轻型栽培方式下水稻的生长及生理特性有别于传统栽培[20-21], 且水稻品种与栽培方式之间存在显著的互作效应[22-23]。因此, 本文选用目前生产中表现较好的高产水稻品种以及近年来试验示范中的苗头性品种, 系统研究双季机插稻叶龄模式参数及高产品种特征, 以期为双季机插稻高产品种的选育与精确定量栽培提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

选用39个双季籼稻品种, 其中早稻品种19个, 晚稻品种20个(表1)。

1.2 试验设计

试验于2013—2014年在江西农业大学产学研合作与人才培养上高创新基地进行, 大田土壤肥力中等(试验前土壤含全氮2.25 g kg–1、碱解氮168.87 mg kg–1、速效磷26.94 mg kg–1、速效钾72.33 mg kg–1、有机质36.82 g kg–1, pH 5.36)。2013年早稻于3月19日播种, 4月13日机插, 晚稻于6月26日播种, 7月17日机插; 2014年早稻3月18日播种, 4月12日机插, 晚稻于6月27日播种, 7月18日机插。机械匀播, 落谷密度早稻杂交稻和常规稻分别为2.2粒 cm–2和2.7粒 cm–2, 晚稻杂交稻2.0粒 cm–2, 硬盘基质旱育, 培育适龄壮秧(早稻三叶一心, 晚稻四叶一心)。采用井关乘坐式高速窄行插秧机栽插, 取秧面积2.0 cm2, 栽插规格25 cm×14 cm, 机插后及时补苗。每个品种24行(6 m), 行长54 m, 每18 m设一工作道, 即视为3个区组。

氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)施用量早稻分别为180、90、165 kg hm–2, 晚稻分别为195、90、180 kg hm–2, 其中磷全做基肥, 氮和钾按基肥∶分蘖肥∶穗肥 = 5∶2∶3施用, 分蘖肥与穗肥分别在机插后7 d和倒二叶抽出期施用。水分管理及其他栽培措施按高产方案进行。

表1 供试品种情况

IIR: 常规籼稻; IHR: 杂交籼稻。IIR:inbred rice; IHR:hybrid rice.

1.3 测定项目与方法

1.3.1 叶蘖动态及生育进程 机插当天开始调查, 每个小区定苗10穴, 每3 d调查一次叶蘖动态, 同时结合田间观察明确生育进程。

1.3.2 干物质量及叶面积指数(LAI) 于幼穗分化III期(二次枝梗分化期)、抽穗期、成熟期, 每个小区调查50穴的茎蘖数, 按五点取样法选取代表性的植株5穴, 按茎鞘、叶、穗分开包扎, 在干燥箱内105°C杀青20 min, 再用80℃烘至恒重, 冷却至室温后称重; 同时按小叶干重法计算叶面积指数(LAI)。

1.3.3 产量及产量构成 成熟期取样考种, 每个小区按平均茎蘖数选5株考查总粒数、空粒数、千粒重; 之后于每个小区中心实割200穴, 脱粒、晒干、风选后称重, 计算实际产量。

1.4 分析与统计方法

用Microsoft Excel 2003软件进行数据输入、计算, 用DPS 7.05软件进行统计分析。两年的方差分析(表2)表明, 早、晚稻产量年度间的差异远小于品种间差异, 且年份与品种的互作效应差异也不显著。因此, 为了便于分析, 除叶龄模式参数外, 其余数据取两年的平均值。

2 结果与分析

2.1 叶龄模式参数

机插早稻叶龄模式参数年际间变化较小(表3)。各品种主茎平均总叶片数N为10.7~12.2, 2014年比2013年多0.11 (0~0.2)叶; 叶数变幅10~13, 伸长节间数n均为4个, 年度间表现稳定; 够苗叶龄为N-n+1, 2014年较2013年提前了0.2个叶龄期。仅单个品种而言, 叶片数均存在2种或3种情况, 其中众数叶龄居中, 平均叶数大则众数叶龄也大。相关分析可知, 早稻品种产量与主茎平均总叶片数及够苗叶龄均呈正相关, 而有效穗数与二者呈负相关, 但均未达显著水平。

机插晚稻叶龄模式参数年际间表现也较为稳定(表4)。N为14.4~15.2, 2013年比2014年多0.14 (0~0.3)叶; 两年叶数变幅14~16, n均为5个; 够苗叶龄为N-n或N-n-1, 2013年较2014年提前约0.3个叶龄。从单个品种来看, N也存在2种或3种情况, 其中众数叶龄居中, 泰优398、永优9830和隆香优华占众数叶龄为14.5, 其余品种均为15。与早稻相似, 晚稻品种产量与主茎平均总叶片数、够苗叶龄呈正相关, 有效穗数与主茎平均总叶片数相关不显著, 而与够苗叶龄呈显著负相关。

表2 早、晚稻产量在年度间及品种间的方差分析

*表示在0.05 水平上差异显著,**表示在 0.01水平上差异显著,ns表示差异不显著。

*and**indicate significant difference at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.ns: no significance.

表3 机插早稻叶龄模式参数

表4 机插晚稻叶龄模式参数

2.2 产量及产量构成

2.2.1 机插早稻品种产量及产量构成 采用欧氏距离法对各品种产量进行系统聚类分析(图1), 分成高产品种、中产品种和低产品种3种类型(表5)。其中, 早稻高产类型包括中嘉早17、嘉早311、株两优30、嘉育253、株两优189共5个品种, 中产类型包括淦鑫203、金优458、中早39、中早35、陆两优996、五优286、陵两优281、潭两优83、金早47共9个品种, 其余5个品种(两优早17、湘早籼45、陵两优722、株两优538、陵两优211)归为低产类型。

图1 机插早、晚稻产量系统聚类分析

图中代号所表示的品种见表1。

Cultivars indicated by codes are the same as those in Table 1.

表5 机插早稻品种产量及产量构成

纵列内标以不同小写字母的值在= 0.05水平上差异显著。表中±后面的数值为标准差。

Values within a column followed by different letters are significantly different at< 0.05. Data behind ± are standard deviation.

从产量构成上看, 早稻各类型品种有效穗数无显著差异, 而每穗粒数及总颖花量在高产类型与低产类型之间存在显著差异, 表明穗粒互作对早稻产量有较大影响。各类型早稻品种结实率也无显著差异, 但千粒重表现为高产类型显著大于低产类型。品种生育期差异不显著, 但日产量随产量水平的降低而显著降低。相关及通径分析表明(表6), 产量与各产量构成因素均呈正相关, 其中产量与每穗粒数、总颖花量极显著正相关。进一步通径分析显示, 每穗粒数对总颖花量的效应及总颖花量对最终产量的效应较大。因此, 机插早稻高产品种在穗粒结构上应是穗粒协调的, 有效穗充足、每穗粒数较多、总颖花量大, 同时千粒重较大, 生育期为110~113 d。

2.2.2 机插晚稻品种产量及产量构成 由图1和表7可知, 晚稻高产类型包括广两优7203、五优308、早丰优华占、五丰优T025、两优33、广两优7217、荣优308共7个品种, 中产类型包括H优159、H优518、深优1029、隆香优130、永优9830、湘丰优9号、五优103、荣优225、万象优1号共9个品种, 其余4个品种(隆香优华占、圣丰1优319、泰优398和盛泰优9713)归为低产类型。

表6 机插早稻品种产量与产量构成因子的相关系数及通径系数

*和**分别表示达0.05和0.01水平显著相关(=19)。

*, ** Significant at= 0.05 and=0.01, respectively (=19).

表7 机插晚稻品种产量及产量构成

纵列内标以不同小写字母的值在= 0.05水平上差异显著。表中±后面的数值为标准差。

Values within a column followed by different letters are significantly different at< 0.05. Data behind ± are standard deviation.

与早稻类似, 晚稻各类型品种有效穗数无显著差异, 但每穗粒数及总颖花量在高产类型与低产类型之间存在显著差异, 表明穗粒互作对晚稻产量也存在较大影响。各类型晚稻品种结实率及千粒重无显著差异, 也无明显变化规律。品种生育期差异不显著, 但日产量在各类型之间差异较大, 高产类型显著高于中低产类型。相关及通径分析表明(表8), 晚稻产量与每穗粒数、总颖花量呈显著和极显著正相关, 每穗粒数对总颖花量的效应及总颖花量对产量的效应较大。可见机插晚稻高产品种在穗粒结构上也应是穗粒协调的, 穗数适宜、每穗粒数较多、总颖花量大, 生育期为115~120 d。

表8 机插晚稻品种产量与产量构成因子的相关系数及通径系数

*和**分别表示达0.05和0.01水平显著相关(= 20)。

*,**Significant at= 0.05 and= 0.01, respectively (= 20).

2.3 分蘖成穗特性

不同产量类型机插早稻品种分蘖成穗特性表现出一定的差异, 高产类型分蘖呈稳升缓降的发展动态(表9)。成穗率随产量水平的降低而依次降低, 高产类型与低产类型差异显著, 而分蘖增长率、分蘖下降率、高峰苗数及分蘖力各类型间无显著差异。晚稻同早稻表现出相同的规律, 但分蘖增长率、分蘖下降率、高峰苗数及分蘖力相对较高, 最终成穗率则低于早稻(表9)。

相关分析表明, 早、晚稻产量与成穗率呈显著和极显著正相关, 相关系数分别为0.498*、0.616**; 早、晚稻产量与分蘖增长率、分蘖下降率及分蘖力均表现为无显著相关性。可见, 分蘖力中等、高峰苗数适中、成穗率较高是机插早、晚稻高产品种基本的分蘖特性。

2.4 干物质生产特性

由表10可知, 不同产量类型机插早稻品种各时期干物质量及平均单茎干物质量均存在一定差异。幼穗分化III期干物质量及平均单茎干物质量不同类型间无显著差异, 其中单茎干物质量随产量水平的提高呈增加的趋势。抽穗期与全生育期干物质量及平均单茎干物质量不同类型间存在较大差异, 高产类型显著高于中产类型或低产类型。花后干物质积累量随产量水平的提高呈增加的趋势, 高产类型显著高于中产类型和低产类型。晚稻同早稻表现出相同的规律, 但各时期干物质量及平均单茎干物质量高于早稻(表10)。

表9 不同产量类型机插早、晚稻品种的分蘖成穗特性

纵列内标以不同小写字母的值在= 0.05水平上差异显著。HY: 高产; MY: 中产; LY: 低产。表中“±”后面的数值为标准差。

Values within a column followed by different letters are significantly different at< 0.05. HY: high yield; MY: middle yield; LY: low yield. Data next to “±” are standard deviation.

相关分析显示, 早、晚稻产量与抽穗期、成熟期干物质量及单茎干物质量均呈显著或极显著正相关, 而与幼穗分化III期干物质量及单茎干物质量相关不显著。此外, 早、晚稻产量与花后干物质积累量极显著正相关, 相关系数分别为0.824**、0.618**。表明机插早、晚稻高产品种干物质生产优势明显, 特别是中后期干物质生产量及单茎干物质量大。

表10 机插早、晚稻品种的干物质生产特性

纵列内标以不同小写字母的值在= 0.05水平上差异显著。HY: 高产; MY: 中产; LY: 低产。表中“±”后面的数值为标准差。

Values within a column followed by different letters are significantly different at< 0.05. HY: high yield; MY: middle yield; LY: low yield. Data next to “±” are standard deviation.

2.5 LAI及粒叶比

双季机插稻高产类型品种各时期均维持较高的LAI与单茎叶面积, 且群体粒叶比也较高(表11)。幼穗分化期, LAI与单茎叶面积在各类型之间差异较小; 抽穗及成熟期各类型间差异较大, 高产类型显著高于低产类型, 为灌浆结实期的干物质积累奠定了基础。从表11还可以看出, 早、晚稻随产量水平的提高, 群体粒/叶比均呈升高的趋势, 早稻高产类型与低产类型差异显著; 而晚稻各类型间无显著差异, 这可能与晚稻LAI总体较大有关。

相关分析表明, 早、晚稻产量与各时期LAI、单茎叶面积及粒叶比呈正相关, 其中与抽穗期、成熟期单茎叶面积相关性达显著水平。可见, 高产类型品种能在灌浆结实期保证较高LAI的基础上维持较高的粒叶比, 从而实现源库协调并最终获得高产。

3 讨论

3.1 双季机插稻品种的叶龄模式参数

用叶龄模式诊断水稻生育进程主要以主茎生长为依据, 因此明确主茎总叶数(N)、伸长节间数(n)及群体够苗叶龄等基本参数对水稻精确定量栽培具有普遍指导意义。凌启鸿等[7]对大量品种的观察分析发现, N不同的品种在同一叶龄期的生育进程不同; N相同但n不同的品种之间, 同一叶龄期的生育进程也有差异; N和n均相同的品种, 在任何一个相同的叶龄期, 各器官的生长和发育阶段均表现一致。而且, 水稻呈节律型生长, 出叶与分蘖、发根、拔节及穗分化之间存在有规则的同步、同伸关系。同类型品种, 则可以根据叶龄进程, 把生育期、器官建成、产量因素形成等模式化[8]。据此, 前人因地制宜地研究建立了各稻区的水稻高产栽培叶龄模式。在本试验条件下, 机插早、晚稻各品种N存在2种或者3种情况, 说明N并非一个定值, 可能会随个体差异、环境条件及栽培水平的变化而变化, 但总体变化较小, 因此生产上可以将多年的众数叶龄或平均叶龄作为参考值[7]。从N的年际间具体变幅来看, 早稻2014年比2013年多0.11 (0~0.2)叶, 晚稻则是2013年比2014年多0.14 (0~0.3)叶。这可能与营养生长期温光资源的年度差异有关, 但由于产量形成的复杂性, 并未造成产量的显著变化。各早稻品种n均为4个, 晚稻均为5个, 约为N的1/3, 品种间及年度间表现极为稳定, 这也可能与两年试验各品种播栽期及肥水管理措施基本保持一致有关。凌启鸿等[7-9]研究表明, N≤12, n = 4的品种有效分蘖临界叶龄期为N-n+1; n>4的品种有效分蘖临界叶龄期则为N-n。本试验中, 早稻够苗叶龄为N-n+1, 晚稻为N-n, 与其结果基本一致, 而季别之间的差异还可能与气温差异及出叶与分蘖对温度的敏感性差异有关。无论早稻还是晚稻, 有效穗数均与够苗叶龄呈负相关, 产量则与其呈正相关, 说明越早够苗的品种最终形成的穗数也可能越多, 但由于品种的穗型差异, 产量未必会显著增加。

表11 机插早、晚稻品种的LAI及粒叶比

纵列内标以不同小写字母的值在= 0.05水平上差异显著。HY: 高产; MY: 中产; LY: 低产。表中“±”后面的数值为标准差。

Values within a column followed by different letters are significantly different at< 0.05. HY: high yield; MY: middle yield; LY: low yield. Data next to “±” are standard deviation.

3.2 双季机插稻高产品种的产量结构特征

水稻各产量构成因素的变化主要受基因型控制, 品种间的变异大于环境间的变异[24]。目前, 国内外学者对水稻产量及其构成间的关系、高产特性及途径进行了一系列探究。日本有学者指出, 超高产品种的一个重要特征是单穗粒数多、千粒重大且结实率高[25]。Sheehy等[26]认为, 新株型水稻获得超高产的关键在于其能大幅度增加每穗粒数。杨惠杰等[27]研究表明, 高产水稻品种产量结构特征是具有足量的穗数和大穗, 有利于建立足穗大穗的巨库群体。对于双季稻, 曾勇军等[11]认为, 早稻高产品种在穗粒结构上为穗粒协调型, 千粒重较大; 晚稻应是大穗型, 每穗粒数多。但也有研究表明, 无论早稻还是晚稻, 高产品种都具有大穗优势[12-14]。曹放波等[19]研究提出, 在迟播泥浆育秧条件下, 双季机插稻应选择分蘖力强的品种以确保足够的有效穗数, 同时尽量选择大穗型、穗粒协调型的品种。而对于稀播长秧龄机插秧, 田青兰等[28]研究认为, 机插稻全生育期特别是穗分化期历时较长, 积温与日照时数较高, 为穗粒形成奠定了较好的温光基础; 且不同播栽方式下, 不同品种非结构性碳水化合物积累与分配及枝梗和颖花分化与退化存在较大差异, 机插配合大穗型品种具有更高的增产潜力[21]。姚立生等[29]、袁江等[30]对籼稻品种演进特征的研究表明, 不同年代品种产量随总颖花量的增加而提高, 而总颖花量的增加主要源于品种穗部性状的改良(特别是穗型的增大)。综合而言, 稳穗数、增粒数、扩库容是高产超高产的共同特征和基本途径, 其他产量构成因素的协调规律则因气候条件、品种类型及栽培技术等因素的差异而略有不同。本研究表明, 机插早、晚稻高产品种均表现为穗粒结构协调, 即穗数适宜、每穗粒数较多、总库容量大。这与以上前人的研究结果基本一致, 同时也可能与机插双季稻品种的生育特性有关。与一季稻和双季手栽稻相比, 机插双季稻品种生育期较短, 特别是其有效分蘖期短, 产生较多的有效穗数以攻取高产的难度往往较大。此外, 这还可能与机插稻分蘖成穗特性有关。机插稻分蘖缺位较多导致蘖位上移、穗数减少、穗型变小[31-32], 进一步加大了攻穗数和粒数的难度。本试验是在高产管理条件下进行的, 施肥水平和群体起点均相对较高, 因此各产量类型品种的有效穗数并无显著差异。同时, 由于有效穗数与每穗粒数之间存在较强的补偿效应, 仅仅依靠增加有效穗数或每穗粒数不一定就能增加库容量。但Ying等[33]研究表明, 在保证一定穗数的前提下, 只要选择大穗品种即可扩大库容。因此, 在品种生育期适宜的前提下, 双季机插稻选择穗型较大的品种更有利于通过稳穗数、增粒数、扩库容的途径实现高产。

3.3 双季机插稻高产品种的群体质量指标

与普通水稻品种相比, 高产品种普遍具有生长旺盛、成穗率高、后期干物质生产能力强、源库协调等特点[11-13]。本研究也表明, 双季机插稻高产品种分蘖力中等、成穗率较高、全生育期特别是中后期干物质生产量大、中后期LAI及单茎叶面积较高、粒叶比协调。在保证适宜穗数的前提下, 通过减少无效分蘖(即生长冗余), 压低高峰苗数, 提高群体的茎蘖成穗率是提高群体质量的一条重要途径[9]。一般而言, 穗型较大的高产品种分蘖力适中, 但其分蘖成穗率较高, 因此有利于高产优质群体的形成。但Ao等[34]的研究表明, 中期无效分蘖的减少和最终成穗率的提高并不能显著提高产量。这可能与生态环境、品种特性以及栽培方式的差异等因素有关。就干物质生产而言, 中后期单茎干物质量大是机插早、晚稻高产品种的一个显著特征。这与高产品种分蘖稳升缓降、高峰苗适宜、最终成穗率高的分蘖成穗特性是一致的, 同时也是壮秆大穗的重要标志[9]。而前期干物质量各类型品种差异较小, 可能与前期分蘖较小、干物质量总体较小有关, 其中早稻表现尤为明显。因此, 双季机插稻特别是机插早稻, 前期气温低、早发难, 应培育适龄壮秧并保证足够的基本苗以发挥大穗品种的高产潜力。水稻的籽粒产量来源于抽穗前积累的干物质和抽穗后生产的干物质[9], 且很多研究认为应该通过促进抽穗前干物质生产来实现增产[35]。但也有研究显示, 抽穗期生物量的减少并不一定就会导致产量降低, 因为抽穗之后生产更多的干物质可对其补偿[34]。李木英等[16]则研究提出, 双季机插稻产量与各生育阶段的干物质日生产量显著或极显著正相关, 且相关性随生育进程而增强。本研究结果显示, 早、晚稻产量与抽穗期、成熟期干物质量均呈显著正相关, 与花后干物质积累量极显著正相关。由此可见, 双季机插稻生育期短而群体补偿调控空间有限, 抽穗前后的干物质积累对其高产的形成均具有重要作用。库大源足、源库协调是水稻实现高产的内在要求, 也是品种演变的一个重要特征[9]。前人的研究表明, 水稻库(即穗粒数)的变异主要是由源(即叶面积)的差异造成的[36], 且每穗粒数与单茎叶面积呈显著正相关[26]。本试验也发现, 高产类型的品种均表现为每穗粒数多、总颖花量大, 能在保证较高LAI (包括单茎叶面积)的基础上维持较高的粒叶比, 从而实现源库协调并最终取得高产。

3.4 双季机插稻高产品种的优化搭配

水稻产量的高低与生育期长短密切相关, 穗型较大、产量潜力大的高产品种一般生育期较长[11,16,37-38]。然而, 也有研究表明[29-30], 随水稻品种的演进, 产量与每穗粒数均显著提高, 而生育期呈缩短的趋势, 说明选用穗型较大的中早熟品种同样可以获得高产。相比一季稻及双季手栽稻, 双季机插稻茬口较紧, 品种生育期较短是其重要特征。但品种的生育期缩短无疑会使其产量潜力降低, 必须通过增加品种的日产量来减轻生育期缩短对产量造成的负面影响[39]。本研究发现, 机插早、晚稻不同产量水平品种的生育期并无显著差异。因此, 机插早、晚稻应选择生育期适宜、日产量也较高的高产品种优化搭配。水稻品种的选择及布局还必须以最适合于当地的温光气候条件为优先原则, 充分利用水稻生长季节的有效温光资源, 进而挖掘优良品种的高产潜力[40]。吕伟生等[41]研究表明, 江西中北部地区双季籼稻安全生产期在3月20日至10月25日, 其中晚稻安全齐穗期在9月15日至20日, 双季品种适宜生育期约225~230 d。本试验材料均为双季籼稻, 其中机插早稻高产品种生育期为110~113 d, 产量达8250 kg hm–2以上; 晚稻高产品种生育期115~120 d, 产量达9000 kg hm–2以上, 且均能安全齐穗与成熟, 因此两季合理搭配即可实现高产高效生产。与籼稻相比, 粳稻大穗优势强、后期耐寒且灌浆期长[38], 在晚稻安全齐穗期变化不大而安全成熟期显著延后的趋势下[41], 为了更充分地利用10下旬至11月上旬的光温资源也可因地制宜地采用“早籼晚粳”搭配模式, 从而促进双季机插稻周年产量的提高。但晚粳稻特别是机插晚粳稻的叶龄模式参数及高产优质品种的共性特征还值得进一步研究。

4 结论

对于机插早稻, N为10.7~12.2, 叶数变幅10~13, n均为4个, 够苗叶龄为N-n+1; 机插晚稻N为14.4~15.2, 叶数变幅14~16, n均为5个, 够苗叶龄为N-n。高产类型机插双季稻具有分蘖力中等、成穗率较高、全生育期特别是中后期干物质生产量及单茎干物质量大、中后期LAI及单茎叶面积较高、穗型较大、总颖花量大、粒叶比协调和日产量高等基本特征。高产类型机插早稻生育期110~113 d, 日产量75~79 kg hm–2d–1, 单茎分蘖力2.6~3.4穗, 每穗粒数115~135粒, 千粒重26~28 g; 高产类型机插晚稻115~120 d, 日产量78~82 kg hm–2d–1, 单茎分蘖力4.2~4.8穗, 每穗粒数130~150粒, 千粒重24~27 g。

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Leaf-age-model Parameters and Characteristics of High-yield Cultivars of Machine-transplanted Double Cropping Rice

LYU Wei-Sheng1,2, ZENG Yong-Jun1,*, SHI Qing-Hua1, PAN Xiao-Hua1, HUANG Shan1, SHANG Qing-Yin1, TAN Xue-Ming1, LI Mu-Ying1, HU Shui-Xiu1, and ZENG Yan-Hua1

1Collaborative Innovation Center for the Modernization Production of Double Cropping Rice, Jiangxi Agricultural University / Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology and Genetic Breeding, Ministry of Education / Jiangxi Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology and Genetic Breeding, Nanchang 330045, Jiangxi, China;2Jiangxi Institute of Red Soil / National Engineering and Technology Research Center for Red Soil Improvement / Scientific Observational and Experimental Station of Arable Land Conservation in Jiangxi, Ministry of Agriculture, Nanchang 331717, Jiangxi, China

The aim of this study was to provide references for the breeding and precise quantitative cultivation of high-yielding cultivars of machine-transplanted double cropping rice. Therefore a two-year field experiment was conducted with19 early rice cultivars and 20 late rice cultivars to determine the leaf-age-model parameters and characteristics of high-yielding cultivars of machine-transplanted double cropping rice by using clustering and variance analysis methods in double-cropping rice areas (Shanggao of Jiangxi) in the middle reaches of the Yangtze River. The average total number of leaves (N) in the main stem of the early rice was 10.7 to 12.2, the number of leaves varied from 10 to 13, the average number of internodes (n) was four and the stage of tiller equal panicle was N-n+1. For machine-transplanted late rice, N was ranged from 14.4 to 15.2, the number of leaves varied from 14 to 16, n was five, and the stage of tiller equal panicle was N-n. Machine-transplanted double cropping rice with high-yield ability had the basic characteristics of medium tillering ability, greater grain-leaf ratio, higher panicle-bearing tiller rate, ear size, total spikelets, daily production, biomass accumulation per stem and leaf area index (LAI) as well as higher leaf area per stem in mid and latter stages. While there were some differences in population quality between early rice and late rice. For high-yielding cultivars of machine-transplanted early rice, the growth duration, daily yield, tillering ability, grains per spike and 1000-grain weight were 110–113 d, 75–79 kg ha–1d–1, 2.6–3.4 spikes per plant, 115–135 and 26–28 g, respectively. The corresponding value of machine-transplanted late rice were 115–120 d, 78–82 kg ha–1d–1, 4.2–4.8 spikes per plant, 130–150 and 24–27 g, respectively.

double rice; machine transplanting; leaf-age-model parameters; variety characteristics; grain yield

2017-12-11;

2018-08-20;

2018-09-20.

10.3724/SP.J.1006.2018.01844

通信作者(Corresponding author):曾勇军, E-mail: zengyj2002@163.com

E-mail:Lvweisheng2008@163.com

本研究由国家科技支撑计划项目(2011BAD16B04, 2012BAD04B11, 2013BAD07B1202), 国家公益性行业科研专项(201303102), 国家自然科学基金项目(31360310), 江西省水稻产业体系专项(JXARS-02-03), 江西省重点研发专项(20161ACF60013)和江西省青年科学家培养计划项目(20153BCB23015)资助。

This study was supported by the National Key Technology Support Program of China (2011BAD16B04, 2012BAD04B11, 2013BAD07B1202), the Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest (201303102), the National Natural Science Foundation of China (31360310), and the Fund of Jiangxi Province (JXARS-02-03, 20161ACF60013, 20153BCB23015).

URL:http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20180918.1550.010.html