新疆稻区优质丰产水稻品种筛选与评价

布哈丽且木·阿不力孜，袁 杰，朱小霞，张燕红，陈长青，赵志强，贾春平，文孝荣，康民泰，唐福森，王奉斌,4

(1.新疆农业科学院核技术生物技术研究所，乌鲁木齐 830091；2.新疆金丰源种业有限公司，新疆温宿 843100；3.新疆农业科学院温宿水稻试验站，新疆温宿, 843100；4.新疆农业科学院粮食作物研究所，乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】水稻(OryzasativaL. )是全球最重要的粮食作物之一，有60%以上人口以稻米为主食，预计到2035年全球稻米需求量将增至8.52×108t[1-2]。稻米需求已由数量型向质量型转变[3-4]。目前新疆水稻种植面积每年稳定在8×104hm2左右，产量约为7×104t，但新疆稻区水稻品种多杂、优质丰产品种少等突出问题亟待解决[5-7]。筛选与评价新疆稻区优质丰产水稻品种，对新疆水稻产业高质量持续健康发展具有理论指导和实践意义。【前人研究进展】王远征等[8]明确了不同稻区产量与品质性状现状及其相互关系，为水稻育种工作提供了参考依据。黄农荣等[9]对华南双季稻区主栽品种的光能利用效率进行聚类分析，将华南双季稻品种划分为低、中和高光效型3个类群，并筛选出早季和晚季高光效型品种。潘俊峰等[10]研究了不同栽培模式对新疆水稻产量和肥料利用率的影响，发现高产高效栽培模式较当地习惯栽培增产节水效果明显，产量提高30.7%，灌溉次数减少6次，氮磷钾肥偏生产力提高 94.3%～257.9%。布哈丽且木·阿不力孜等[11]研究氮肥运筹对不同类型水稻产量和氮素吸收的影响，发现增加穗肥施用比例对水稻地上部生长量、氮素吸收量及产量均具有促进作用。文孝荣等[12]研究控制灌溉对南疆水稻品种生长及产量的影响，表明控制灌溉可以节水23.5%，有效分蘖数及成穗率高，增产4.42%～4.93%。银永安等[13]研究施磷对膜下滴灌水稻生长发育及产量的影响，显示以施磷量130 kg/hm2处理的有效分蘖数、有效穗数、穗长、主茎实粒数、分蘖实粒数、千粒重和产量最高。【本研究切入点】新疆水稻目前研究主要集中在栽培模式、灌溉方式、氮磷用量对水稻生长、水氮利用效率及产量等方面，对不同水稻品种生育期、产量和品种性状综合研究较少。研究筛选出适宜新疆稻区种植的优质丰产水稻品种。【拟解决的关键问题】以新疆稻区主栽水稻品种为研究对象，调查不同水稻品种的生育期，记录主要生育期株高和叶绿素相对含量(SPAD值)变化，测定不同水稻品种产量与品质指标，并进行相关性分析评价，筛选出适宜新疆稻区种植的优质丰产水稻品种，为新疆水稻优质丰产品种选育和推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2019年在新疆农业科学院温宿水稻试验站进行(41°16′N，80°12′E)。供试水稻品种16份(新稻47号、02-16、新粳3号、旱稻502号、新稻36号、新稻11号、农林315、新农粳伊4号、新稻58号、新粳4号、新稻57号、09-57、02-11、新粳2号、新粳1号和新稻44号)，由新疆农业科学院核技术生物技术研究所收集保存。试验田土壤基础理化性质为：含盐量7.4 g/kg，pH值8.0，碱解氮119.4 mg/kg，速效磷48.8 mg/kg，速效钾220.0 mg/kg，有机质17.7 g/kg。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验采用单因素随机区组设计，小区面积为45 m2，行距25 cm，株距10 cm，3个重复，每个品种种植面积为1.8 m2(75株、单株插秧)。试验地基施尿素150 kg/hm2，重过磷酸钙225 kg/hm2，农用硫酸钾75 kg/hm2，4月6日育秧，5月6日移栽，分蘖期施尿素3次，合计270 kg/hm2。

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 生育期

全生育期是从育秧日期到成熟期的天数，调查并记录各水稻品种育秧、移栽、最高分蘖期、齐穗期(80%以上植株的穗顶露出叶鞘时)及成熟期(95%以上植株达到成熟时)的日期。

1.2.2.2 株高和叶绿素相对含量(SPAD值)

在分蘖期至齐穗期，每品种剔除边行后定点挂牌标记选取10株，每12 d用卷尺调查株高，并用叶绿素仪(型号：SPAD-502)测定各品种水稻植株全展叶的SPAD值。每个品种每次测定10个叶片，每片叶测定上、中、下3个部位，取平均值。收获期采用相同方法测定株高和SPAD值。

1.2.2.3 产量及构成因子

成熟期各水稻品种全部收获考种，测定单株有效穗数、穗粒数、千粒重和产量。

1.2.2.4 稻米品质

采用日本佐竹米粒食味计(型号：RCTA11A)测定精米率、整精米率、食味值、直链淀粉含量和蛋白质含量。

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2010进行数据处理，GraphPad Prism 7.0软件进行绘图，SPSS 17.0软件进行相关性和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 不同水稻品种生育期

研究表明，不同水稻品种的生育期存在显著差异。供试16份水稻品种全生育期在163～173 d，其中新稻58号和新粳1号生育期最短，均为163 d，新稻47号、02-16、新稻36号、农林315、新粳4号、新粳4号、新稻57号和09-57生育期均为170 d，新粳3号、旱稻502号、新稻11号和新农粳伊4号生育期均为171 d，02-11、新粳2号和新稻44号生育期最长，均为173 d。进一步从主要生育阶段来看，在育秧和移栽时间相同情况下，新稻58号和新粳1号最高分蘖期在6月19日，其余水稻品种在6月23～25日；各水稻品种齐穗期差异较大，其中新稻36号在8月7日最早达到齐穗期，而02-11在8月15日才达到齐穗期；新稻58号和新粳1号在9月16日最早达到成熟期，而02-11、新粳2号和新稻44号在9月26日最晚达到成熟期，其他水稻品种均在9月23日～9月24日达到成熟期；新稻58号从齐穗期到成熟期历时最短，约37 d，而新稻36号和新农粳伊4号从齐穗期到成熟期历时较长，约46 d。表1

表1 供试16份水稻品种生育期Table 1 Growth period investigation of the tested sixteen rice varieties

2.2 不同水稻品种主要生育期株高和SPAD值变化

研究表明，不同水稻品种的株高随生育进程均呈增长趋势，齐穗期株高达到最大值，在85.97～101.30 cm，成熟期株高略微减小，在85.63～100.63 cm，其中新粳4号生长发育最缓慢，分蘖期时株高仅为24.70 cm，而农林315成熟期株高最低，仅为86.80 cm。

在水稻分蘖前期，不同水稻品种的叶绿素SPAD值在37.53～49.10，其中新农粳伊4号叶绿素SPAD值最大，02-11叶绿素SPAD值最小；随着时间的推移，叶绿素SPAD值呈现上升趋势，02-16、旱稻502号、新稻36号、新稻11号、农林315、新农粳伊4号、新稻58号、新粳4号、新稻57号、09-57和新粳2号在最高分蘖期时叶绿素SPAD值达到最大值，其中02-16叶绿素SPAD值最大，为55.07，农林315叶绿素SPAD值最小，为48.60，而新粳3号、02-11、新粳1号和新稻44号在7月6日左右叶绿素SPAD值达到最大值，其中新粳3号叶绿素SPAD值最大为49.70，02-11叶绿素SPAD值最小为47.93，新稻47号在8月12日达到最大值，为52.73。齐穗期(8月12日)时不同水稻品种叶绿素SPAD值均开始大幅度下降，新粳1号叶绿素SPAD值最小为16.17，新粳3号叶绿素SPAD值最大为36.50，其中02-16叶绿素SPAD值降幅最大为65.65%，新粳3号降幅最小为29.03%。图1

图1 不同水稻品种主要生育期株高和SPAD值变化Fig.1 Changes of plant height and SPAD value of different rice varieties during the main growth period

2.3 不同水稻品种产量及品质指标差异表现

研究表明，16个水稻品种有效穗数、穗粒数、产量、整精米率及直链淀粉含量的变异系数均大于10.00%，其中，变异系数最大的为有效穗数(新稻11号有效穗数最大，新粳2号有效穗数最小)，其次为产量(新农粳伊4号产量最大，09-57产量最小)，分别达到18.66%和17.23%；千粒重、精米率、蛋白质含量及食味值的变异系数均小于10.00%，其中精米率的变异系数仅为3.93%(新稻44号精米率最大，09-57精米率最小)。表2

表2 不同水稻品种产量与品质性状指标变异统计Table 2 Statistics on variation of yield and quality of different rice varieties

2.4 不同水稻品种产量与品质性状的相关性研究

研究表明，水稻各产量与品质性状间存在着较多的相关性，其中水稻有效穗粒数与产量呈极显著正相关，相关系数为0.538，与每穗实粒数呈极显著负相关，相关系数为-0.436，且与千粒重呈显著负相关，相关系数为-0.357，与品质性状相关关系不显著；每穗实粒数与整精米率呈极显著正相关，相关系数为0.385，与其他指标无相关；千粒重与其他指标间无相关关系；产量与整精米率、食味值呈极显著正相关，相关系数分别为0.502和0.534，与精米率呈显著正相关，相关系数为0.304，与直链淀粉含量呈显著负相关，相关系数为-0.338，与蛋白质含量相关关系不显著；精米率与整精米率、食味值呈极显著正相关，相关系数分别为0.823和0.760，与直链淀粉含量呈极显著负相关，相关系数为-0.799，与蛋白质含量相关关系不显著；整精米率与食味值呈极显著正相关，相关系数为0.672，与直链淀粉含量呈极显著负相关，相关系数为-0.641，与蛋白质含量相关关系不显著；直链淀粉含量与食味值呈极显著负相关，相关系数为-0.868，与蛋白质含量相关关系不显著；蛋白质含量与食味值呈极显著负相关，相关系数为-0.369。表3

表3 不同水稻品种产量与品质性状相关性Table 3 Correlation analysis of yield and quality traits among different rice varieties

2.5 不同水稻品种产量和品质性状指标主成分

研究表明，第1～第4主成分的特征值分别为3.692、1.787、1.424和1.041，贡献率分别为41.027%、19.854%、15.825%和11.567%，累积贡献率为88.273%，能够反映大部分的信息，其余贡献率均很小，可以忽略不计，提取前4个主成分作综合评价。表4

表4 主成分特征值Table 4 Principal component eigenvalues

2.6 不同水稻品种主成分综合得分和排序

研究表明，11个水稻品种综合得分大于0，占比68.75%，5个水稻品种综合得分小于0，占比31.25%，其中新农粳伊4号综合得分最高为1.060 9，2～5名分别是新稻36号、新稻57号、02-11和新稻47号，09-57综合得分最低为-2.680 5，新农粳伊4号丰产优质性最好，其次是新稻36号、新稻57号、02-11和新稻47号，而09-57最差。表5

表5 不同水稻品种主成分综合得分和排序Table 5 Composite score of principal component and order of different rice varieties

3 讨 论

生育期是水稻品种的遗传特性，主要由品种自身特性决定，但还受到水肥、光照、温度、辐射及降水等外部环境因素的影响[14]。王毅等[15]研究发现，35份水稻品种(系)在6月16日移栽时全生育期平均为110.6 d，而6月28日移栽时全生育期平均为119.4 d，播期对水稻生育期有极大影响。孟翔燕等[16]研究表明，3种灌溉模式下水稻株高从分蘖期到抽穗期逐渐增大，并在抽穗期达到最大值，并且叶片SPAD值从分蘖期到抽穗期略有波动，并在乳熟期呈下降的趋势。郭相平等[17]研究发现，从抽穗期到乳熟期水稻叶片的SPAD值因叶片衰老而不断降低。试验发现，供试16份水稻品种全生育期在163～173 d，新稻58号全生育期163 d，最先达到最高分蘖期和成熟期，且新稻58号从齐穗期到成熟期历时最短，而新稻36号和新农粳伊4号从齐穗期到成熟期历时较长，约46 d，说明生育期长的品种灌浆期长。此外，研究发现，不同水稻品种株高随生育进程均呈增长趋势，齐穗期株高达到最大值，成熟期株高略微减小。在水稻分蘖前期，不同水稻品种的叶绿素SPAD值在37.53～49.10，随着时间推移，叶绿素SPAD值呈现上升趋势，但不同品种到达最大值的时间不相同，在齐穗期时不同水稻品种叶绿素SPAD值均开始大幅度下降，郭相平等[17]在水稻上的研究也得到了相似的结果。

王远征等[8]研究证实了稻米产量和品质性状间存在难以调和的遗传相关，同时存在着较多的相关性。试验发现，水稻产量与整精米率、食味值呈极显著正相关，相关系数分别为0.502和0.534，与精米率呈显著正相关，相关系数为0.304，与直链淀粉含量呈显著负相关，相关系数为0.338，而与蛋白质含量相关关系不显著。此外，研究发现食味值与产量、精米率、整精米率、直链淀粉含量及蛋白质含量均由极显著相关关系，这与王晓玲等[18]、李贤勇等[19]研究结果较一致。

在观测指标较多的研究中，由于变量个数太多且彼此间存在一定相关性，使所观测的指标数值有一定的重叠，不能准确解释试验结果，而主成分分析是将原来数量较多的单项指标转换成新的彼此独立且个数较少的综合指标，来解释原指标里所包含的信息，主成分分析综合评价全面客观、结果可靠[20]。已有研究证明，利用主成分分析可以筛选出了产量和品质相关性状优良的亲本材料[21-23]。研究利用主成分分析法对新疆稻区16个主栽品种9个产量和品质指标进行主成分分析得到主成分特征值，并提取前4个主成分作综合评价。统计结果显示，新农粳伊4号综合得分最高为1.060 9，09-57综合得分最低为-2.680 5，说明新农粳伊4号丰产优质性最好，其次是新稻36号、新稻57号、02-11和新稻47号，而09-57最差，生产中建议选用新农粳伊4号、新稻36号和新稻57号等品种。

4 结 论

供试16个水稻品种的灌浆期时长与其生育期和产量存在正相关关系，其中新稻36号和新农粳伊4号从齐穗期到成熟期历时最长。不同水稻品种株高随生育进程呈增长趋势，最高达到101.30 cm，从分蘖前期到齐穗期时叶绿素SPAD值呈现上升趋势，最高值为49.10，齐穗期到成熟期时叶绿素SPAD值大幅度下降，下降幅度在29.03%～65.65%，新农粳伊4号灌浆期时长和SPAD值优于其他品种。各品种水稻产量与整精米率、食味值、精米率、直链淀粉含量均存在相关关系，相关系数在0.304～0.534，且主成分分析得出新农粳伊4号综合得分最高为1.060 9，优质丰产性最好，其次是新稻36号和新稻57号。