适于稻鱼共生系统的水稻品种筛选

史晓宇，怀燕，邹爱雷，王岳钧，赵璐峰，胡亮亮，郭梁，吴敏芳，唐建军，陈欣*

(1.浙江大学 生命科学学院，浙江 杭州 310058； 2.浙江省农业技术推广中心，浙江 杭州 310020； 3.青田县农业局 浙江 青田 323900)

稻鱼共生系统是南方山区典型的生态种养模式，利用水稻和鱼之间的生物互惠来缓解病虫草害、保持土壤肥力，对于稻田的稳产增效具有积极作用[1-2]。在稻鱼共生的基础上发展有机农业是改善农业生态环境、提高农业生产经济效益的有效途径。目前，稻田综合种养的发展模式已得到学界、业界及政府部门的广泛认可和支持，在全国范围内快速发展，至2018年发展面积已超过150万hm2[3]。

优质多抗的水稻品种是稻鱼共生系统发展的重要保障。适合稻鱼共生系统的水稻品种应该具有耐长期淹水、抗倒伏、耐肥等特征[4]。同时，品质好、综合抗性强、生育期适中、产量水平高的品种是水稻有机耕作的必备条件[5]。为此，初步选取了长江中下游地区有代表性的12个水稻品种，在有机稻鱼共生条件下，对不同品种的株型、产量及其构成因素进行比较，以期选择出适合在浙南山区开展稻鱼共生的水稻品种。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

田间试验开展于浙江省丽水市青田县仁庄镇岙垟村(120°16′02″E，28°01′25″N，海拔90 m)。该地位于瓯江中下游，属亚热带季风气候，年平均气温18.3 ℃，年日照1 712～1 825 h，年降水量1 400～2 100 mm。试验地耕层厚度约20 cm，属于洪积性砂壤土，土壤呈弱酸性，容重约1.12 g·cm-3。

1.2 处理设计

选择长江中下游地区有代表性的10个水稻品种开展品种筛选试验，并以当地种植面积最大的中浙优1号和中浙优8号作为对照，合计共12个供试材料。按照品种育成单位的有关信息介绍，各供试材料的育成方法及生育期分别为：甬优5550，籼粳交三系杂交稻，生育期143 d；甬优7850，籼粳交三系杂交稻，生育期154.7 d；甬优8050，籼粳交三系杂交稻，生育期129.1 d；嘉丰优2号，籼型三系杂交稻，生育期144.7 d；深两优332，籼型两系杂交稻，生育期140 d；泰两优217，籼型两系杂交稻，生育期136.9 d；嘉58，常规粳稻，生育期156 d；南粳46，常规粳稻，生育期158 d；丙709，常规粳稻，生育期143 d；嘉禾236，常规粳稻，生育期143 d；中浙优8号，籼型三系杂交稻，生育期158.7 d；中浙优1号，籼型三系杂交稻，生育期138 d。

选择地势平坦、肥力适中、灌溉条件良好的大田进行田间试验。采用单因素完全随机区组设计，设3个区组，共36个小区。各小区长5.4 m、宽2.4 m，间隔40 cm。各小区间水体互通，统排统灌。

所有水稻品种统一于2018年5月14日播种，6月14日移栽，移栽密度为30 cm×30 cm。杂交品种每穴1本，常规品种每穴3本。在所有小区的外围种植5行中浙优1号作为保护行。移栽前1 d施有机肥(江欣宏源养殖有限公司，含水量35%，干物质中有机质、氮、磷、钾含量分别为45%、0.64%、2.94%、1.99%)10 t·hm-2。移栽后第7天投放青田田鱼鱼苗(瓯江彩鲤，Cyprinuscarpiovar.color)，规格50 g·尾-1，投放密度为6 000尾·hm-2。田间水深：分蘖前期10～15 cm，分蘖后期至成熟期20～25 cm。生长期内不追肥，不施用农药。因各水稻品种在9月20日至10月3日期间成熟，于10月5日统一收获。

1.3 测定项目与方法

于水稻收获前，分别在各个小区选取有代表性的植株5株，考查其株高、穗长、有效穗数、穗总粒数、穗实粒数，及千粒重。各小区稻谷实割实收，日光晒干测定产量。

1.4 数据处理

使用Microsoft Excel 2010进行数据整理和预处理，在统计软件DPS 7.05中进行单因素方差分析，对有显著差异的处理采用LSD法进行多重比较。在方差分析中，所有指标均以小区作为重复单元。对于株高、穗长、穗总粒数、穗实粒数，将各小区内5蔸水稻的平均值作为小区样本值。计算每个品种各指标的均值后，对所有指标进行皮尔森相关性分析，计算相关系数和其显著性水平。

2 结果与分析

2.1 水稻产量

各品种的水稻产量如图1所示。对照品种中浙优1号和中浙优8号产量分别为4.09 t·hm-2和3.80 t·hm-2，没有显著差异。粳籼交杂交稻具有明显的产量优势，甬优5550、甬优7850和甬优8050产量分别为5.57、5.37、5.32 t·hm-2，显著高于中浙优1号、中浙优8号和除嘉丰优2号(5.43 t·hm-2)以外的其他供试品种。与中浙优1号相比，除了嘉禾236，籼型杂交稻品种和常规粳稻品种的产量均无显著提高或降低；但是常规粳稻品种的产量[南粳46(3.43 t·hm-2)、丙709(3.41 t·hm-2)、嘉禾236(3.02 t·hm-2)]显著低于中浙优8号。

2.2 水稻形态性状

如图1所示，各品种株高变异较大，有显著性差异。常规稻品种株高较矮，显著低于籼粳交杂交稻。各品种中，甬优5550株高最高，为139.11 cm，显著高于其他品种；其次为籼型杂交稻嘉丰优2号和对照中浙优8号，均为128.33 cm；南粳46的株高最矮，为87.33 cm。

柱上无相同字母的表示品种间差异显著(P<0.05)。图1 不同水稻品种的实际产量、株高和穗长

穗长在不同品种之间同样存在显著性差异。常规稻品种的穗长均较短，平均穗长为16.54 cm，显著低于中浙优系列。籼粳交杂交稻和籼型杂交稻的穗型偏大。中浙优8号穗长最长，达到27.74 cm，其次为甬优5550，达到26.95 cm，两者没有显著差异，但显著高于其他品种；甬优8050、深两优332、泰两优217的穗长与中浙优1号无显著差异，其他水稻品种的穗长均显著低于对照品种。穗长最短的是嘉58，仅为14.00 cm。

2.3 产量结构

由表1可知，各品种在有效穗数、结实率、每穗实粒数和千粒重上均存在显著性差异。整体来看，常规稻品种的有效穗数较多，其中，嘉禾236的有效穗数最多，其次为嘉58；籼粳交杂交稻的有效穗数较低。

在结实率上，除丙709与嘉禾236外，其他品种均大于86%。其中，甬优8050的结实率最高，达到94%，其次是中浙优1号、嘉丰优2号、嘉58和甬优7850。

表1 不同水稻品种的产量结构

注：同列数据后无相同字母的表示处理间差异显著(P<0.05)。

从每穗实粒数来看，嘉丰优2号最高，为338.4粒，其次是籼粳交杂交稻3个品种。常规稻的每穗实粒数很低，平均为88.0粒，均显著低于中浙优8号。

整体来看，常规稻品种的千粒重较高，最高的达到27.81 g，均显著高于中浙优8号；深两优332和泰两优217的千粒重小于20 g，显著低于中浙优系列，属于小粒型品种。

2.4 品种间各指标的相关性

利用12个品种的产量、形态性状和产量结构各项指标的平均值进行两两指标间的Pearson相关性分析，结果如表2所示。对于本试验栽培条件下的所有品种而言，穗长和每穗实粒数与株高呈极显著正相关，而有效穗数与株高呈极显著负相关。每穗实粒数与穗长呈显著正相关，而穗长与有效穗数、千粒重均呈显著负相关。每穗实粒数与有效穗数呈极显著负相关，结实率与有效穗数呈显著负相关，千粒重与有效穗数呈显著正相关。每穗实粒数与结实率呈显著正相关，但千粒重与每穗实粒数呈显著负相关。千粒重与结实率呈显著负相关。

表2 不同水稻品种形态性状、产量及其构成因素的相关性分析

注：标*与**的分别表示相关性达到P<0.05和P<0.01的显著性水平。

供试品种的实际产量与株高、每穗实粒数、结实率呈显著正相关，与有效穗数和千粒重呈显著负相关(表2)。

粳籼交杂交稻、籼型杂交稻和粳型杂交稻3个类型之间的差异是产生以上相关性的主要原因，对3种类型内的不同品种做进一步分析，发现仅籼型杂交稻品种的实际产量和每穗实粒数呈显著正相关(图2)。

图2 不同品种产量构成的特征分析

3 小结与讨论

与常规种稻相比，稻鱼共生系统具有稻田长期淹水且维持较高水位、水稻种植密度较低、群体有效穗数偏低等特点。本研究表明，在稻鱼共生系统中，杂交稻相对于常规稻具有明显的产量优势，籼粳交杂交稻产量总体上高于籼型杂交稻。其产量优势主要归因于大穗的特征，即每穗有较多的实粒数。籼型杂交稻品种中嘉丰优2号的产量较高，可能与其具有最高的每穗实粒数有关。而较低的每穗实粒数可能是常规稻品种产量表现低下的重要原因。籼型杂交稻品种中嘉丰优2号的产量较高，可能与其具有最高的每穗实粒数有关；而较低的每穗实粒数可能是常规稻品种产量表现低下的重要原因。本试验结果发现，所有供试材料的有效穗数都不多，尤其是杂交水稻，由于长期淹水，分蘖优势没有表现出来，从而影响总有效穗数，使得整个试验的水稻产量明显偏低于这些品种在正常栽培方式下的产量表现。稻鱼共生系统下，水稻由于长期淹水而可能引发的生长点供氧不足，导致分蘖优势不突、出总有效穗数偏少，是稻鱼共生系统下水稻群体特征的常态。因此，在有机稻鱼共生系统的水肥管理条件下，应不优选增蘖保蘖战略，改为插足基本苗或者主攻大穗，通过提高每穗实粒数获得更高的群体颖花量，这可能是保证产量的重要关键。

供试品种的经济产量与株高呈极显著正相关，说明产量形成需要每茎有足够多的生物量做保证，有一定的株高做保证，才能形成大穗，而大穗为每穗足量的实粒数奠定了基础。在稻鱼共生条件下，考虑到田鱼生活对水位有基本的要求，所以淹水情况下需要水稻有较高的株高，才能保证生长点在幼穗发育时尽量不受到淹水缺氧的影响。因此，在品种筛选中，在保证茎秆抗折断能力的前提下，应尽可能选择株高较高的品种。

稻鱼共生系统作为一种传统的生态种养模式，能够充分利用稻鱼之间的生物互惠，在没有外部农用化学品投入的情况下有效地控制杂草、病虫害，增强土壤肥力，具有得天独厚的发展有机农业的条件。本研究表明，在选择适合稻鱼共生系统的水稻品种时，应优先选择分蘖适中、较耐倒伏、具有较高的每穗实粒数和结实率的大穗型品种，以避免长期淹水下水稻分蘖优势无法彻底发挥的局限，从而更易获得较高的产量效益。在所参比的12个品种中，籼粳交杂交稻甬优5550、甬优7850、甬优8050和籼型杂交稻嘉丰优2号、深两优332较适合稻鱼共生系统，可作为推广应用的推荐品种。

在本研究中所有供试水稻品种产量表现都偏低，很可能与养分管理中仅施用有机肥作为基肥且未追施任何速效肥有关，加之本研究采用低投饵的传统田鱼养殖方式，导致以鱼饲料和粪便的形式进入稻田的养分量受限，从而造成水稻有效养分供应不足，茎蘖群体过小。因此，为了得到更好的生产效益，在有机生产方式下，建议在水稻生长的中后期增加田鱼的饲料投入。这样不仅能够实现田鱼的快速生长，而且可以通过水稻对田鱼饵料养分的互补利用促进水稻的生长和产量提升。

为了促进稻田的稳产增收和资源的可持续性利用，本研究在稻鱼共生条件下，针对产量和部分形态特征对现代水稻品种进行了初步比较筛选。为了更好地评价和筛选稻鱼共生系统模式下的适宜水稻品种，今后还需综合水稻抗性、稻米品质和口感等方面的指标开展进一步的系统研究。