华南双季直播稻品种筛选及其产量形成特征研究

彭碧琳 胡香玉 钟旭华田卡 黄农荣 潘俊峰 梁开明 刘彦卓 傅友强

（广东省农业科学院水稻研究所/广东省水稻育种新技术重点实验室，广州510640；第一作者：pengbilin2015＠163.com；*通讯作者：xzhong8＠163.com）

直播稻具有省工、省力、成本低和效率高的优势。随着我国经济的快速发展，农村劳动力大量向城镇转移，劳动力短缺问题日趋严重，直播稻在南方稻区迅速发展，不推自广。据不完全统计，目前全国直播稻面积约400万hm2左右，比2008年扩大了100万hm2，主要分布于江苏、广东、浙江等沿海地区和四川、湖北、湖南等长江流域稻作区[1-2]。然而在当前直播稻生产中，农民播种量往往偏高，且多采取前重后轻的施肥方式，往往导致水稻群体过大，病虫害和倒伏严重，产量不高不稳[2-3]。水稻是我国65%人口的口粮，维持水稻高产稳产仍非常重要。因此，提高直播稻产量对保障我国粮食安全以及水稻生产效益具有重要意义。

改进栽培技术和选用高产品种是提高作物产量的两种重要途径。但以往有关直播稻的研究主要集中于栽培技术，如通过研究不同直播方式[4-5]、播期[6-7]、播种量[8-10]、施肥方式和施肥量[8-9，11-12]等因素对直播稻群体构建、物质生产、氮素吸收利用、产量及其构成因素等方面的影响，探讨提高直播稻产量的若干栽培技术及其机理。长期以来，我国高产水稻品种选育和筛选主要以移栽稻为研究对象，针对直播稻的研究较少。目前直播应用的高产品种主要是从现有移栽稻品种中筛选而得，尽管在东北寒地、湖南、江西、安徽等水稻种植区已筛选出适宜当地生态条件的直播稻品种[13-20]，但这些品种大多不适宜在广东及华南地区种植。

广东省是我国重要的双季稻产区，直播稻也是该地区的重要栽培方式，但目前在广东尚未开展双季直播稻高产品种筛选及其产量形成特征规律的工作。为此，笔者在华南双季条件下开展直播稻品种筛选研究，通过系统分析不同品种的产量及其构成、物质生产和氮素吸收利用特征，明确适宜于华南双季稻区的直播高产水稻品种及其产量形成特征，以期为华南双季直播稻品种选育和筛选、促进直播稻高产稳产提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与供试材料

试验于2016年早、晚季在广东省农科院白云基地（113°23’E，23°17’N）进行。试验点安置有气象数据观测站，详见表1。试验田为冬闲田，耕层土壤质地为砂壤土，有机质含量16.60 g/kg，全氮0.92 g/kg，速效磷23.71 mg/kg，速效钾41.99 mg/kg。供试水稻品种或品系（以下统称品种）14个。其中常规稻5个，分别为黄丝莉占、黄华占、合丰占、金农丝苗、粤晶丝苗2号；杂交稻 9个，分别为 15WHZ、聚两优 751、五优 308、天优122、培杂泰丰、华优 665、粤杂 889、天优 3618、天优华占。除15WHZ为湖北省品种外，其余均为广东省种植面积较大的优良品种。晚季华优665由于出苗率低，不参与数据分析。

表1 2016年试验点降雨量、气温和有效辐射量

1.2 试验设计

试验采用随机区组排列，重复3次。早、晚季的试验小区面积分别为14.8 m2和11.0 m2。早季于4月12日播种，晚季于7月29日播种，播种量均为60 kg/hm2，采用条播方式。统一肥料用量，氮、磷、钾肥分别为尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O516%）和氯化钾（含K2O 60%），早、晚季氮肥总施用量分别为100 kg/hm2和120 kg/hm2，其中基肥占20%，分蘖肥占60%，穗肥占20%；磷肥60 kg/hm2，全部作基肥一次性施用；钾肥100 kg/hm2，基肥和穗肥各占50%。采用井水灌溉，田间管理按常规方法进行，严格防治病虫草害。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 干物质

分别于分蘖中期、拔节期、抽穗期和成熟期，各小区取代表性植株0.5 m2，洗净后剪去根，分茎鞘（穗并入茎鞘中）和叶片两个部分，将样品置于烘箱105℃杀青15 min，然后在75℃下烘干至恒质量，称重，计算单位面积地上部干物质量。

1.3.2 产量及产量构成

成熟期，每小区取0.5 m2代表性植株样品，测定单位面积有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重。每小区实收5 m2，脱粒并晒干，风选清除杂质和空秕粒，取3个100 g于105℃烘干至恒质量后称重，计算含水量，然后折算成含水量14.0%的产量。

1.3.3 植株氮素含量

抽穗期分别测定叶片和茎秆中氮素含量，成熟期分别测定稻草、枝梗、实粒和空秕粒中氮素含量。将粉碎后的样品放入烘箱中于70℃烘干至恒质量，称取0.25 g左右样品，凯氏法消化后，采用全自动连续流动分析仪测定植株各部分样品的氮素含量，计算植株地上部吸氮量。

1.4 数据处理

采用以下公式计算相关参数：氮素籽粒生产效率（NUE，kg/kg）=籽粒产量/成熟期地上部氮素积累量；氮素收获指数（NHI，%）=籽粒中氮素积累量/成熟期地上部氮素积累量×100。

采用Microsoft Excel 2007软件录入和整理数据，运用Statistix 8进行相关分析、方差分析和差异显著性检验，用SPSS 17.0 Ward离差平方和法对产量进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 直播条件下不同水稻品种的产量及产量构成

由表2可以看出，直播条件下，无论是早季还是晚季，不同品种间产量的差异均达到显著水平，且季节和品种间存在显著的交互作用。在早季，参试品种平均产量为 4.91 t/hm2，培杂泰丰最高（6.12 t/hm2），合丰占最低（3.30 t/hm2）。在晚季，各参试品种平均产量为5.11 t/hm2，天优华占最高（6.05 t/hm2），15WHZ 最低（4.04 t/hm2）。根据各供试品种的产量进行聚类分析，可将供试品种划分为高产、中产和低产3种类型（表3）。

15WHZ、培杂泰丰和粤杂889在早季表现高产，在晚季则表现为低产，适宜早季直播栽培；聚两优751、天优122和天优华占只在晚季表现高产，适宜晚季直播栽培；而五优308无论是早季还是晚季均表现高产，早、晚两季直播均适合。

有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重等产量构成因子品种间也表现出显著差异（表2）。

2.2 直播条件下不同水稻品种的物质生产分配和氮素利用效率

除晚季生育后期（抽穗至成熟期）品种间干物质积累量无显著差异外，早、晚季各阶段干物质积累量、总生物量和收获指数（HI）在品种间的差异均达到显著水平（表4）。在早季，干物质积累峰值因品种不同而异。干物质积累量在生育前期(播种至拔节期)以培杂泰丰最高、合丰占最低，中期(拔节至抽穗期)以合丰占和天优3618最高，而后期则以粤杂889最高。晚季所有品种干物质量积累峰值均出现在生育中期，且以聚两优751最高。早、晚季各品种的总生物量分别为9.73～13.54 t/hm2和 8.51～11.10 t/hm2，其中，早季以粤杂 889最高，其次为培杂泰丰，五优308最低；晚季总生物量以天优华占最高，15WHZ最低，与二者产量表现相同。而早、晚两季的HI均以五优308最高，分别为53.03%和59.69%；早季粤晶丝苗2号HI最低，只有34.45%；晚季培杂泰丰的HI最低，为45.33%。季节和品种对干物质积累量和HI均表现出显著的互作效应。

表2 直播条件下不同水稻品种的产量及其构成因子

表3 直播条件下不同水稻品种产量水平的聚类分析结果

由表4可知，早季和晚季各品种总吸氮量分别为101.04～146.78 kg/hm2和 83.57～107.93 kg/hm2，高产品种的总吸氮量较高，早季15WHZ、五优308、培杂泰丰和粤杂889分别比平均高54.13%、8.82%、41.73%和53.39%，晚季聚两优751、五优308和天优华占分别比平均高8.09%、13.45%和15.17%，但品种间差异未达到显著水平（P＞0.05）。氮素籽粒生产效率（NUE）在早季和晚季分别为29.87～49.93 kg/kg和44.83～63.94 kg/kg，早季以高产的五优308最高，晚季以天优122最高。NUE只在早季表现出显著的品种差异。氮素收获指数（NHI）早、晚两季品种间差异均达显著水平。早季和晚季的氮素收获指数分别为45.45%～66.88%和57.06%～71.31%，前者以华优665最高，后者以聚两优751最高。品种与季节对总吸氮量和氮收获指数有显著的交互影响。

表4 直播条件下不同水稻品种的干物质积累量和氮素利用效率

表5 产量与产量构成因子、物质生产分配和氮素吸收利用指标的相关系数

2.3 产量与产量构成因子、物质生产分配及氮素利用效率的相关性

由表5可知，在产量构成因子中，产量与有效穗数、每穗粒数之间均无显著相关性，但与结实率呈显著正相关关系，两季表现一致。产量与千粒重在早季呈显著正相关，而与单位面积粒数在晚季呈显著正相关。可见，早季直播稻应以促进灌浆和籽粒充实为主，晚季则应以扩库和促进结实二者兼顾。在干物质生产分配方面，除早季前期干物质积累量与产量呈显著正相关外，其余阶段干物质积累量均与产量无密切关系，而总生物量和收获指数与产量呈显著或极显著正相关，且两季趋势一致。无论是早季还是晚季，产量与总吸氮量、NUE和NHI均呈极显著正相关。由此可知，增加成熟期干物质积累量和吸氮量、促进干物质和氮素向籽粒中的转运，是提高双季直播稻产量的关键途径。

3 讨论与结论

3.1 品种选择在直播稻栽培中的重要性

本研究表明，在直播条件下，早、晚两季不同水稻品种间产量均存在显著差异，与前人研究结果一致[13-19]。在供试品种中，最高产量达6.12 t/hm2，而最低只有3.30 t/hm2，相差近1倍。可见，选择适宜的品种对直播稻高产意义重大。本研究亦表明，季节对直播稻产量有显著的影响。这主要是由于早、晚两季水稻生长期间光温等环境条件的差异较大，对结实率和千粒重造成一定的影响[21]，导致相同品种表现出一定的季节性差异。在早季直播表现为高产的品种15WHZ、培杂泰丰和粤杂889在晚季却表现低产，宜在早季作直播栽培；聚两优751、天优122和天优华占在早季表现为中产水平，而晚季则表现高产，适宜作晚季直播栽培；而五优308在早、晚两季均表现为高产，可早、晚两季兼用。对于育种家而言，应针对早、晚季气候特点，分别选育适宜早季和晚季种植的高产直播稻品种。

3.2 直播稻高产品种的产量形成特征

前人就直播稻产量与其构成因子之间的关系作了较多研究，但结果不尽一致。周昌宇等[22-24]认为，直播稻产量主要由单位面积有效穗数决定，宜以多穗增产。邓安凤等[9]发现，直播稻产量只与每穗颖花数以及单位面积颖花量（即库容量）密切相关。郭九信等[25]的研究则表明，优化氮肥管理提高直播稻产量主要是来自每穗粒数、结实率和千粒重的增加。本研究结果表明，早、晚两季产量构成因子与产量之间的关系有所不同。早、晚季直播稻产量与结实率呈高度相关，而与有效穗数和每穗粒数均无显著相关。此外，早季直播稻产量还与千粒重呈显著正相关，而晚季产量则还与库容量呈极显著正相关。因此，应针对不同的种植季节来确定直播稻高产途径。早季水稻灌浆期阴雨天较多、温度较高，灌浆结实差，应以提高结实率和千粒重为主，而晚季则应扩大库容量与促进灌浆结实兼顾。

水稻产量是植株干物质积累与分配的结果。对移栽稻的研究表明，总生物量越多，产量越高，而各生育阶段干物质积累量、HI与产量的关系则因区域、品种类型和栽培方式而异[26-28]。本研究表明，直播稻产量与总生物量、HI均呈显著或极显著正相关，但与各生育阶段的物质积累量无显著相关性。说明直播条件下，不同品种有各自的物质积累特点，不管各阶段干物质积累如何，只要增加总干物质积累量以及向籽粒中的分配，便有利于水稻在直播条件下获得高产。总生物量与HI协同提高，是直播高产品种的重要特征，早季和晚季表现一致。

本试验条件下，产量与总吸氮量、NUE均呈高度正相关，与董桂春等[29-30]在水培条件下的研究结果一致。此外，本研究还表明，直播稻产量与NHI极显著正相关，说明氮素向籽粒中的转运效率越高，直播稻产量随之提高。这与FAGERIA[31]对移栽稻的研究结论相符合。从氮素吸收利用的角度来看，水稻产量可表示为总吸氮量和NUE的乘积。不论是总吸氮量多，还是NUE和NHI高，均是氮素利用效率高的表现。因此，氮素利用效率高也是直播高产品种的重要特征。