川北丘陵区水稻油后直播品种适应性研究

2021-07-02胡雨寒张荣萍陶诗顺侯永康周宁宁阿什日轨

四川农业大学学报 2021年3期

胡雨寒，张荣萍，陶诗顺，侯永康，黄正，张琪，周宁宁，阿什日轨

（西南科技大学生命科学与工程学院，四川绵阳 621010）

水稻是我国最主要的粮食作物之一。川北丘陵区的水稻生产前期用水高峰集中，适逢该区域季节性干旱频发，导致局域性缺水争水矛盾突出[1]；此外，随着劳动力向城市转移，农村劳动力缺乏[2]；因此急需一种轻简高效的栽培方式作为替代。采用水稻油后直播高效栽培技术，可以省去传统水稻栽培中的大田耕作、育秧和移栽等繁琐环节，大幅节省用水与用工，减轻劳动强度，提高劳动生产率[3]。但因采用直播栽培，水稻播种期推迟，全生育期相对缩短[4]，对直播稻产量造成一定影响。为了保证直播水稻产量，需要选用优质高产、生育期适宜以及抗性好的品种，如何筛选出适宜油后直播的水稻品种，是配套集成直播栽培技术体系的必要环节[5]。目前针对川北丘陵区水稻油后直播品种适应性的研究较少，本试验以38个杂交籼稻和12个常规籼稻品种作为试验材料，采用主成分分析的方法[6-7]，旨在通过对参试品种的产量性状的研究，筛选出适合在川北丘陵区直播的高产水稻品种。

1 材料和方法

1.1 试验材料

选用38个杂交稻品种和12个常规籼稻品种为材料进行同田品比试验。品种类别详见表1。

1.2 试验方法

试验于2018年在绵阳市游仙区魏城镇试验基地进行。前作油菜，试验田肥力中等偏上。

试验田油菜于5月12日收获，油菜收获后用旋耕机将秸秆翻埋还田，整地。将水稻种子浸种2天催芽至露白时于5月17日旱直播，撒播，播种量按杂交品种每平方米75粒、常规种子150粒计，每小区播种量随种子千粒重而定，每品种播种面积35 m2。播后掩种，保证种子不外漏。播后第二天全田放水淹灌一次，让水自然落干，至稻苗3叶前田间保持湿润状态。稻苗3叶期田间灌水，进行化学除草。

各品种的氮磷钾肥施用方法一致，肥料采用水稻专用复合肥（N∶P2O5∶K2O=25∶10∶16），施氮肥水平按150kg/hm2（基肥∶3～4叶期∶7～8叶期=3∶3∶4），其他管理按照当地直播水稻高产栽培技术进行。

1.3 观测项目

1.3.1 生育进程

详细记录参试品种的生育期数据。

1.3.2 考种

成熟时在每品种采用5点取样，每点取样1 m2，收获全部稻穗进行室内考种，分析有效穗数、穗着粒数、实粒数、结实率和千粒重等产量相关性状。收获时各小区去边行，以15 m2计产。

1.4 数据分析

利用SPSS 22.0软件进行相关、主成分分析和综合评价。

2 结果与分析

2.1 参试水稻品种全生育期观测与比较

由表1可知，不同参试品种的生育期具有显著差异（P＜0.05），变异系数为 4.55%。

表1 参试品种生育期Table 1 Growth period of tested varieties

根据参试品种全生育期长短可分为5类，全生育期131～135 d，共6个品种，占12.0%；全生育期136～140 d，共 18个品种，占 36.0%；全生育期 141～145天，共8个品种，占16.0%；全生育期146～150 d，共9个品种，占18.0%；全生育期大于150 d，共6个品种，占12.0%。

其中川优1727和川作优8727的全生育期最短，为132 d，晶两优华占等6个品种全生育期最长，达155 d，生育期最大差值为23 d。参试品种平均生育期为142 d，与生育期最长品种相差13 d，与生育期最短品种相差10 d。全部参试品种中，20个品种生育期长度超过平均生育期，30个品种生育期长度短于平均生育期。

2.2 参试水稻品种产量性状比较

如表2所示，不同参试品种间的产量差异达极显著水平（P＜0.01）。50个参试品种的产量变幅为6 508.2～10 074.2 kg/hm2，其中，只有恒丰优粤禾丝产量（10 074.2 kg/hm2）高于 10 000 kg/hm2；龙优 8 号等10个品种的产量在9 000～10 000 kg/hm2之间，占比20%；内6优103等13个品种的产量在8 000～9 000 kg/hm2之间，占比26%；旌优华珍等22个品种产量位于7 000～8 000 kg/hm2之间，占比44%；五山丝苗等4个品种产量低于7 000 kg/hm2，占比8%，产量最低的华航38为6 508.2 kg/hm2。

表2 参试品种产量性状Table 2 Yield traits of tested varieties

（续表 2）

从产量相关性状来看，不同参试品种间的4个产量相关性状差异均达极显著水平（P＜0.01）。参试品种每公顷有效穗的变幅在118.60×104～268.13×104穗间。泰国小香占每公顷有效穗（268.13×104穗）最高，高于250×104穗/hm2，中广优2号等12个品种有效穗较高，超过 200×104穗/hm2；有效穗在 150×104～200×104穗/hm2之间的品种有45个，占比90%；内5优39和炳优900品种有效穗较低，低于150×104穗/hm2。参试品种的有效穗均值为184.6×104穗/hm2，最低值与之相差66×104穗/hm2，最高值与之相差85.53×104穗/hm2。

每穗实粒数变幅在117.4～243.9粒之间，均值为163.9粒，其中炳优900、广8优589、晶两优1199、Q优5号和粤禾丝苗5个品种每穗实粒数较多，达到了200粒以上，隆两优黄莉占等9个品种，每穗实粒数低于140粒，泰国小香占最低只有117.4粒。结实率方面，变幅为78.5%～95.1%，均值为89.7%，参试品种中，华航38结实率最高（95.1%），高于95%，只有玉美占一个品种结实率低于80%，为78.5%。参试品种的千粒重变幅为21.4～35.9 g，均值为27.7 g，其中宜香优2115等4个品种千粒重较大，在33g～36 g之间，华航31等6个品种千粒重较轻低于24 g，千粒重最低为泰国小香占只有21.4 g。

变异系数是衡量性状指标中各观测值差异程度和变异范围的统计量[8]。从表2可以看出，参试品种产量和4个产量性状的变异系数存在差异，其中结实率的变异系数最小为3.37%，千粒重与产量变异系数较大，为12.85%和10.45%，每穗实粒数变异系数最大为15.69%，每公顷有效穗变异系数次之，为15%。

2.3 参试品种产量性状的相关性分析

由表3可知，参试品种产量与每穗实粒数（r=0.321）呈显著正相关，与千粒重呈极显著正相关（r=0.381），表明参试品种产量主要受这两个因素影响。有效穗与每穗实粒数（r=-0.613）和千粒重（-0.457）呈极显著负相关，表明有效穗、每穗实粒数及千粒重之间存在着相互作用。生育期与各项产量性状均没有显著相关性。

表3 参试品种产量相关分析结果Table 3 Correlation analysis results of tested varieties

2.4 参试品种产量性状主成分分析

本试验计算了38个参试杂交稻品种和12个参试常规稻品种的5个产量性状的特征向量与贡献率，结果如表4和表5所示。主成分分析方法设定：当主成分的累积贡献率达85%以上时，即可认为它们具有总体代表性。由表4和5看出，参试品种的前3个主成分分别反映了总信息量的86.32%和85.61%。

表4 参试杂交稻品种农艺性状的特征向量值及贡献率Table 4 Characteristic vector value and contribution rate of agronomic traits of tested hybrid rice varieties

表5 参试常规稻品种农艺性状的特征向量值及贡献率Table 5 Characteristic vector value and contribution rate of agronomic traits of tested conventional rice varieties

参试杂交稻的主成分分析中，第1主成分主要指标为每穗实粒数，第2主成分主要指标为每公顷有效穗和结实率，第3主成分主要指标为千粒重与产量。根据表4中的特征值和各指标的主成分载荷，可以得到3个主成分函数表达式：

Y1=-0.411X1+0.782X2+0.168X3-0.427X4+0.106X5

Y2=0.59X1-0.011X2+0.587X3-0.23X4+0.504X5

Y3=-0.349X1+0.097X2+0.123X3+0.709X4+0.591X5

3个表达式中，X1为每公顷有效穗、X2为穗实粒数、X3为结实率、X4为千粒重、X5为产量。

将3个主成分及各主成分对应的方差贡献率作为权重，得到综合评价函数：

Y=0.317Y1+0.303Y2+0.243Y3

对原始数据进行标准化处理，根据综合评价函数计算出38个参试品种的综合得分，综合得分越高，说明该品种适应性越好。结果如表6所示，龙优8号、广8优589、恒丰优粤禾丝苗等9个品种综合得分高于0.5。

表6 不同参试杂交稻品种适应性预测评价结果Table 6 Evaluation results of adaptability of different tested hybrid rice varieties

同理，参试常规稻的主成分分析3个主成分函数表达式为：

Y1=-0.63X1+0.514X2+0.408X3+0.415X4-0.01X5

Y2=0.284X1-0.183X2+0.174X3+0.505X4+0.776X5

Y3=-0.044X1+0.623X2-0.47X3-0.365X4+0.505X5

将3个主成分及各主成分对应的方差贡献率作为权重，得到综合评价函数：

Y=0.416Y1+0.246Y2+0.194Y3

对原始数据进行标准化处理，根据综合评价函数计算出12个参试常规稻品种的综合得分。结果如表7所示，只有粤禾丝苗和农香32两个品种综合得分高于0.5。

表7 不同参试常规稻品种适应性预测评价结果Table 7 Evaluation results of adaptability of different tested conventional rice varieties

3 讨论

从参试品种产量性状的方差分析可以看出，在川北丘陵区油后直播条件下，不同品种水稻的产量性状存在显著差异，这为研究参试品种适应性，挑选出该区域适宜种植的品种打下基础。产量高低的关键因素包括有效穗数、每穗实粒数以及千粒重，侯永康等[9]在其直播水稻品种适应性研究中指出，结实率与有效穗对产量影响很大，应作为品种选择的重要指标。而郭长春等[10]在研究中指出，有效穗数和每穗实粒数的高低可能是直播稻产量构成的关键因子，秦俭等[11]的研究中表明，在氮肥充足条件下，大穗型品种的千粒重始终较高，这或许是大穗型品种产量高于其他穗型品种的一个重要原因。在本试验的产量性状相关性分析中，产量与每穗实粒数呈显著正相关，与千粒重呈极显著正相关，与前人研究结论相符。吴霞等[12]认为，水稻千粒重受播期影响不大，主要受水稻品种影响。因此选用大穗型品种有助于获得高产。在相关性分析中，全生育期与各产量性状均没有显著相关性，参试品种均能正常成熟，表明在此试验中全生育期长度对水稻产量影响不大。

通过主成分分析建立得分表达式对参试品种进行综合评分可以使结果更加客观可靠，目前已在水稻育种、农艺性状、稻米品质的分析等方面得到了广泛应用[13-17]。本研究通过主成分分析，将38个杂交稻品种和12个常规稻品种的5个性状简化为了3个彼此独立的综合指标，并依据各主成分的特征值与贡献率建立了得分表达式，获得了杂交稻与常规稻参试品种在川北丘陵区水稻油后直播方式下的综合得分及排名。根据综合得分排名可知，杂交稻中，广8优589、恒丰优粤禾丝苗、龙优8号、内5 优 768、392A/R19、晶两优 1199、荃优 548、D 优17、天优华占综合得分高于0.5，表现最好；常规稻中，粤禾丝苗和农香32综合得分高于0.5，表现较好，这些品种适宜在川北丘陵区进行水稻油后直播。