膜下滴灌栽培粳稻品种产量构成与穗部特征研究

赵双玲，银永安，2*，王永强，刘小武，王肖娟，李 丽，李高华，韩 品

(1 新疆天业(集团)有限公司，石河子 832000； 2 中国科学院新疆生态与地理研究所，新疆乌鲁木齐 830011)

水稻作为重要的粮食作物在国民经济中占有重要地位，因此选育优质、高产、抗病、综合性状优良的水稻新品种是当今高效农业研究的一个主攻方向[1]。针对水稻产量与其构成因素之间的相互关系，前人已做了大量的探讨[2，3]。陈温福等[4]研究表明，水稻产量构成因素是稻米产量的直接决定因素，所以要进一步提高产量以实现超高产，必须打破目前产量构成因素的相对平衡关系，优化产量结构，使其在更高水平上统一起来。水稻的产量由单位面积上的穗数、每穗粒数(每穗颖花数)、成粒率和粒重四个基本因素构成。而水稻单位面积上的穗数是由株数、单株分蘖数、分蘖成穗率三者组成。决定单位面积穗数的关键时期是在分蘖期。水稻的分蘖与成穗关系到群体动态发展以及产量结构的合理构成[5]。分蘖性强弱不仅与水稻本身遗传特性有关，而且与栽培措施密切相关。前人研究表明，株行距配置、肥水管理、栽培方式等均可影响分蘖发生，进而影响成穗率，最终影响产量[6，7]。

水稻膜下滴灌种植由新疆天业集团首创。“十二五”以来，新疆天业集团公司对膜下滴灌水稻技术开展了初步的探索，积累了膜下滴灌水稻种植的一些经验。膜下滴灌水稻节水栽培技术，将水稻栽培与先进的膜下滴灌技术相结合，突破了传统水稻种植的“水作”方式，全生育期无水层、不起垄，并采用机械直播技术，达到节水、省地、全程机械化作业。

本研究选用12个具有代表性的粳稻品种为试验材料，采用膜下滴灌栽培，从产量、茎蘖组成、穗部性状等方面进行系统比较分析，试图阐明不同水稻品种产量及其构成因素特征的差异，以期为高产育种和栽培提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料与试验地点

选用12份具有代表性的高产粳稻品种为供试材料。试验在新疆石河子北泉镇天业农业研究所进行(84°58′～86°24′E，43°26′～45°20′N)，无霜期168～171 d，≥0℃活动积温4023～4118℃，≥10℃有效积温3570～3729℃。

1.2 试验设计与栽培管理

试验采取随机排列，设12个处理，每个品种为一个处理，3次重复。采用膜下滴灌水稻旱作栽培技术，一膜2管4行种植模式，膜宽2.2 m，种植幅宽2.4 m。采用机械铺膜、机械点种，株距10 cm，播种密度28.5万穴/公顷，播种后适时滴出苗水做到一播全苗，适时适量供水供肥，做到水肥结合，肥料随水滴施，全生育期施肥量为N247.5 kg/hm2，P2O5225 kg/hm2，K2O 90 kg/hm2。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 茎蘖动态

每个小区随机选定1个观察点，每个观察点定10穴，每隔7 d调查1次茎蘖数，并在每一次调查的茎蘖上做标记，分别记录各级分蘖的发生数与各叶位的成穗数。

1.3.2 产量及穗部性状

在成熟期每个小区取50穴测定有效穗数，各小区取大小均匀的稻穗10穴考种。考种项目为株高、单株分蘖数(有效/无效)、穗长、穗粒数、一次枝梗数、二次枝梗数、一次枝梗粒数、二次枝梗粒数、结实率、千粒重以及理论产量。

1.4 数据计算和统计方法

1.4.1 数据计算

主茎贡献率(%)=单穴主茎数目/总茎蘖数×100

一级分蘖贡献率(%)=一级分蘖数/总茎蘖数×100

二级分蘖贡献率(%)=二级分蘖数/总茎蘖数×100

着粒密度(粒/cm)=每穗粒数/单穗长

一次枝梗贡献率(%)=一次枝梗总粒数/每穗粒数×100

二次枝梗贡献率(%)=二次枝梗总粒数/每穗粒数×100

1.4.2 数据处理

利用Excel 2003、DPS和GraphPad Prism 5进行数据处理与统计分析。

2 结果与分析

2.1 膜下滴灌各水稻品种产量及其构成因素的差异

实际产量以A6最高，平均为10 633.95 kg/hm2，A10最低，为8145.6 kg/hm2，A6较A10高30.55%；总颖花数、每穗粒数均以A6最高，A7最低，A6的总颖花数(163.57粒)较A7(136.95粒)高19.44%，A6的每穗粒数(149.57粒)较A7(121.16粒)高23.45%；结实率表现为A2>A9>A1=A4>A5>A6>A8>A12>A11>A3>A10>A7，A2的结实率(93.15%)较A7的结实率(88.47%)高4.68%(表1)。

表1 各水稻品种的产量及其构成因素比较

2.2 膜下滴灌水稻品种产量与构成因素间的相关性

由表2可以看出，每穗实粒数与总颖花数呈极显著正相关，相关系数为0.942；产量与总颖花数呈显著正相关，相关系数为0.615；千粒重与总颖花数呈显著正相关，相关系数为0.597；千粒重与有效穗数呈极显著负相关，说明在膜下滴灌栽培条件下随着有效穗数的增多千粒重降低。综上所述，膜下滴灌水稻增产的主要途径是提高穗粒数。

表2 各水稻品种产量与其构成因素间的相关系数

2.3 水稻品种的茎蘖组成及成穗率差异

各水稻品种的茎蘖数、茎蘖组成及成穗率存在差异。从表3可以看出，所有水稻品种的基本苗一致，均为228万株/公顷；拔节期是水稻群体茎蘖数最大的时期，A7的茎蘖数最多，A3的茎蘖数最少，A7较A3高31.71%；拔节期的茎蘖组成中，A3的主茎贡献率最大，A7最小，A1的一级分蘖贡献率第一，A3最小，二级分蘖贡献率表现为A7>A11>A8>A12>A9>A4>A6>A10>A2>A3>A1>A5；拔节期的分蘖贡献率主要是依靠主茎和一级分蘖，占总贡献率的80%以上。成熟期群体茎蘖数趋于稳定，与最终的穗数基本相当，其茎蘖组成特点与拔节期的规律一致，不同的水稻品种成穗率表现为：主茎贡献率A3>A5>A10>A12>A9>A11>A8>A6>A1>A2>A4>A7，一级分蘖贡献率A7>A4>A1>A2>A6>A8>A11>A9>A12>A5>A10>A3，二级分蘖贡献率A10>A6>A2>A12>A3>A1>A5>A7>A9>A8>A11>A4；品种不同，各个部位的贡献率也不同。说明膜下滴灌水稻主要依靠主茎和一级分蘖成穗，且主茎和一级分蘖的贡献率占95%以上；群体数量上升较平稳，成穗率中等。

表3 膜下滴灌下各水稻品种的茎蘖组成及成穗率差异

2.4 膜下滴灌水稻品种穗部构成特征的差异

由表4可知，穗长最长和最短的品种分别为A8、A5，A8较A5长11.67%；着粒密度和每穗总粒数均以A6最大，A7最小，A6的着粒密度、每穗总粒分别较A7的高17.09%和23.45%；A3单穗重最大，A1最小，A3较A1高38.93%。进一步分析一次枝梗和二次枝梗性状发现，一次枝梗数A9最多，A2最少，A9比A2多21.24%；一次枝梗单枝梗粒数A2最多，A10与A5最少，A2比A10高17.52%；一次枝梗总粒数A9较A5高24.47%；一次枝梗粒数对总粒数的贡献率A11较A5高3.95%；二次枝梗数表现为A6>A3>A2>A10>A9>A12>A8>A5>A1>A4>A11>A7，A6较A7高47.92%；二次枝梗单枝梗粒数表现为A7=A12>A1>A9>A11>A5=A8>A4>A3>A6>A10>A2，A7较A2高27.27%；二次枝梗总粒数表现为A6>A3>A9>A12>A1>A8>A5>A11>A10>A4>A2>A7，A6较A7高29.09%；二次枝梗总粒数对每穗粒数的贡献率A5最大，A11最小，A5较A11高3.95%。说明膜下滴灌栽培的水稻主要依靠一次枝梗数和二次枝梗数的提高形成大穗，且二次枝梗粒数的贡献率大于一次枝梗贡献率，说明膜下滴灌水稻二次枝梗粒数是形成大穗的关键原因之一。

表4 各水稻品种穗部构成特征的差异

2.5 膜下滴灌水稻品种穗部构成特征相关性分析

由表5可以看出：穗长与总粒数呈正相关，相关系数为0.648；总粒数和着粒密度呈正相关，相关系数为0.82；一次枝梗数和着粒密度呈正相关，相关系数为0.826；一次枝梗数和总粒数呈正相关，相关系数为0.736；一次单枝梗粒数与穗长呈正相关，相关系数为0.663；一次枝梗总粒数与所有的穗部构成因素都成正相关，且与着粒密度、总粒数极显著相关，相关系数为0.734和0.93，说明一次枝梗总粒数越多，着粒密度和总粒数就越多；二次枝梗数与总粒数呈正相关，相关系数为0.617；二次单枝梗粒数与二次枝梗数呈负相关，相关系数为-0.692，说明二次单枝梗粒数越多，二次枝梗数就越少。

表5 各水稻品种穗部构成特征的相关性分析

3 结论与讨论

(1)膜下滴灌水稻产量构成因素均表现为总颖花数>结实率>千粒重，总颖花数的多少与结实率决定了成熟水稻的穗粒数。

(2)茎蘖动态、组成及成穗率是评价水稻植株个体生长及群体质量的重要指标，与水稻个体及群体的有效穗数关系密切[8，9]。已有研究表明，水稻分蘖受到温度、光照、氮素等环境因素及栽培密度、肥水管理等栽培措施的影响，但遗传因素是决定分蘖动态变化的主要因素之一[10]。膜下滴灌水稻表现出在拔节期一级分蘖的贡献率最大，主茎的贡献率其次，二级分蘖贡献率最次，到了成熟期反而是主茎贡献率最大，一级分蘖贡献率次之，说明膜下滴灌水稻的产量以主茎成穗为主，一级分蘖成穗次之。依靠主茎和一级分蘖成穗，群体数量上升较为平稳，能够提高膜下滴灌水稻的产量。

(3)本研究结果表明，水稻的品种不同，穗部性状特征也存在差异。二次枝梗贡献率大于一次枝梗的，主要依靠二次枝梗增加穗粒数来提高水稻的产量；相关性分析表明，着粒密度较大的水稻品种能够增加水稻的一次枝梗粒数，形成大穗，从而提高水稻的产量。关于穗部性状与穗粒数的关系，已有的研究结论不尽相同。如，姚有礼等[11]认为，品种间一次枝梗分化数是决定每穗颖花分化数的首要因子；董桂春等[12]认为，着粒密度、穗长对每穗粒数的影响显著大于每穗二次枝粳数以及一、二次枝粳数比值；而吴文革等[13]、龚金龙等[14]认为，超级杂交籼稻、大穗型杂交粳稻通过协调增加一次枝梗数和二次枝梗数及其平均着粒数来增大穗型。本研究表明，膜下滴灌水稻的二次枝梗对产量的贡献率最大，增加二次枝梗数应作为衡量大穗型品种穗型的最主要性状，所以，膜下滴灌水稻高产栽培中尤其应重视促花肥的施用。增加穗粒数是提高产量的直接原因，也是膜下滴灌水稻高产育种的主攻方向 。