华南超级稻产量与农艺性状特性研究

陈锐明，余 宁，李 花，刘志霞，莫祥晓，赖伟洪，古幸福，李 锐

（1.惠州市惠阳区农业农村综合服务中心，广东 惠州 516211；2.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/广东省水稻工程实验室，广东 广州 510640）

【研究意义】水稻是世界上最重要的粮食作物之一，不仅养活了世界50%以上的人口，也是我国最主要的主粮作物。为确保国家粮食安全，提高粮食自给保障，必须保持水稻单产的持续增长，这也是提升水稻总产量解决世界人口稻米消费需求的唯一出路。自1996年我国农业部启动“中国超级稻计划”的20 多年来，我国境内超级稻育种和栽培的研究受到各级政府主管部门和大专院校科研院所的高度重视，并且持续在新品种认定、配套基础研究、栽培技术研究等方面取得突破性进展，一大批超级稻新品种及其配套栽培技术被有效的投入应用，为我国粮食生产，特别是稻米生产水平的不断提高贡献良多［1-2］。【前人研究进展】从1996 年国家超级稻育种计划实施以来，广东省农业科学院水稻研究所已育成一批超级稻新品种，并在长江以南地区大面积推广使用。大多新育成的超级稻成为各地水稻创高产活动的主角，不断为当地水稻产量上新台阶树立标杆，成为大面积生产上高产超高产栽培示范的选择品种［3］。由于水稻的高产必须有高氮肥水平保障，因此，研究高氮肥条件下产量与主要相关的农艺性状间的关系及其特性就显得尤为重要。以往的研究表明，高氮肥条件下才能发挥超级稻的产量潜力，达到高产超高产水平［4-8］。但是，前人大多仅对不同的单一品种高氮肥条件的产量及农艺性状表现进行研究，没有对多个超级稻品种在高氮肥条件下进行比较［8-9］。除了省级新品种区试常用丰产性和丰产稳定性分析不同品种特性外，多个超级稻品种丰产性和丰产稳定性分析的相关报道尚不多。

【本研究切入点】本研究对广东省农业科学院水稻研究所选育并在生产上大面积推广应用的6 个超级稻品种（组合）进行高氮肥条件下产量与主要农艺性状的差异性及关联性进行分析，了解各农艺性状在珠江三角洲地区早晚季的表现差异及其规律性，发现各农艺性状对产量的回归关系及其回归显著性，从而拟合早晚季两季各农艺性状对丰产性和稳定性的最佳回归方程，确定各品种类型在丰产稳产性上需要重点关注的性状和品种在早晚季的适应情况。【拟解决的关键问题】揭示广东省农业科学院水稻研究所选育的6 个超级稻品种在高氮肥肥使用的条件下，产量与农艺性状的表现差异及其相关性，分析各品种的丰产性和稳定性特性，为该批次超级稻品种的大面积推广应用提供参考依据，也为后续超级稻育种提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试品种为广东省农业科学院水稻研究所选育的6 个超级稻品种（组合），包括五优308、五丰优615、金农丝苗、合美占、玉香油占、桂农占，均为早晚兼用型品种。

1.2 试验方法

试验于2018 年早晚两造在广东省惠州市惠阳区农科中心进行。试验地位于广东省东南部，珠江三角洲东北端，属珠三角冲积小平原，具有广东大多数水稻种植区亚热带季风气候的典型特征。试验田耕作层30 cm 以上，为沙壤偏酸性水稻土，土层深度中等，速效氮35.1 mg/kg，速效磷12.1 mg/kg，速效钾35 mg/kg，土壤肥力中等，可以代表广东省一般丘陵区稻田水平。

试验采用随机排列，3 次重复，每小区40 株（穴），小区面积1.12 m2，秧苗插植5 行，每行8 株，区间过道40 cm，重复间过道40 cm，四周设保护行。田间调查测定和室内考种读取测量数据。

为确保田间试验采集数据的一致性，试验备秧采用尼龙薄膜覆盖防寒（早季）、防晒（晚季）塑料软盘湿润育秧，覆盖时间15～20 d。秧地基肥每667 m2施高效复合肥20 kg（15-4-6 三元青复肥，广东福利龙复合肥有限公司）、有机肥200 kg（新农科牌生物有机肥，广东省农业科学院农业资源与环境研究所），于播种前1 周撒施秧田并旋耕均匀，同时撒施茶麸粉4 kg，毒杀福寿螺。播种当天每667 m2用壮秧剂460 g（每盘10 g），撒施于畦沟营养土并耕耙均匀后上浆装盘。移植前1 周全揭膜，移植前1 d 喷施“送嫁药”，杀虫防病。本田基肥每667 m2施高效复合肥70 kg，追肥施高效复合肥75 kg、分4 期施用，穗肥单施氯化钾15 kg，本田折算每667 m2施纯N 21.75 kg（不含秧田和本田田间测土已经包含的部分）、P2O57.45 kg、K2O 19.05 kg，N、P、K 比例为1∶0.28∶0.72。

本田整地、基肥追肥、病虫草鼠害防控及水分管理与一般生产大田相同。

1.3 测定项目及方法

每小区取样10 株，按照常规测量农艺性状的方法，田间调查基本苗数、最高苗数、株高、抽穗期、生育期。收获定点单株后，室内考种分别调查每个单株有效穗数、成穗率、每穗总粒数、实粒数、结实率、谷粒性状（水分13%）和总生物量（按照地上部收获烘干水分至恒重），计算千粒重、谷草比、小区折每667 m2产量等指标。

试验数据采用Microsoft Excel 进行整理，用DPS 数据处理系统V17.10 高级版进行差异性分析和各性状对产量的回归分析，综合评价显著性测验结果。

2 结果与分析

2.1 不同超级稻品种早晚季在高氮肥条件下的营养生长特性

不同超级稻品种的营养生长特性，在高氮肥施用的条件下有不同的响应（表1）。大株行距插植和高氮肥条件的运用，有利于超级稻品种长势壮旺，分蘖多，穗大粒多，生物量大的特性的发挥。从生育期来看，参试6 个品种（组合）均为早晚兼用型品种，符合早晚兼用型品种的一般生育期特性，即晚季全生育期（128.8 d）比早季（131.2 d）短，常规超级稻品种（126.4 d）较超级杂交稻组合（137.2 d）短的规律［3］。但五丰优615 情况相反，早季全生育期130.2 d，晚季135.2 d，是该品种特有特性，生产上使用应考虑这一特殊性。

表1 不同超级稻品种早晚季在高氮肥条件下的营养生长性状差异Table 1 Differences in vegetative growth traits of different super rice varieties under the condition of high nitrogen fertilization at early season and late season

同等株行距及高氮肥条件下，晚季的最高苗数普遍较早季高，株高则同品种晚季比早季矮，这种规律性的表现估计与生长期的光温条件直接相关。这一结果与前人的研究基本一致［2,7,10-11］。

总生物量与生育期直接正相关（r=0.701），生育期越长品种（组合）的总生物量越高，尤其是生育期较长的杂交稻组合，表明该批次的杂交稻超级稻仍然具有杂种优势及高生物量生长的优势。但从高生物量最终转换为高产，达成高效的源库转换效应仍有待育种者的进一步努力。

2.2 不同超级稻品种早晚季在高氮肥条件下的产量及产量性状分析

从表2 可以看出，由于高氮肥施用水平的试验条件，形成了较理想的高产群体结构，参试超级稻品种都获得较高的产量水平，早季每667 m2产量（折算）表现为五优308（1 344.3 kg）＞金农丝苗（1 290.7 kg）＞桂农占（1 244.7 kg）＞合美占（1 234.7 kg）＞五丰优615（1 231.3 kg）＞玉香油占（1 208.7 kg），晚季表现为桂农占（1 757.7 kg）＞合美占（1 333.3 kg）＞玉香油占（1 315.0 kg）＞金农丝苗（1 295.0 kg）＞五丰优615（1 294.7 kg）＞五优308（1 284.0 kg）。早季的五优308 和晚季的桂农占产量均较当季其他参试品种高，均达极显著水平，说明这两个品种对高氮肥施用量的响应较好，产生了较好的产量水平，其他参试超级稻品种间差异均未达到极显著水平。

表2 不同超级稻品种早晚季在高氮肥条件下的产量及产量性状差异Table 2 Differences in yield and yield traits of different super rice varieties under the condition of high nitrogen fertilization at early season and late season

晚季全生育期越短（139.1～120.9 d），单株有效穗数越多（21.9～26.3 条），产量越高（1 284～1 757.7 kg），这种变化趋势与我们专业研究时观察的结果及前人的研究结论都不一致。通常情况下，生育期短会产生分蘖数量少、有效穗数低的情况，因此这一结果估计是试验误差，由于参试品种数较少，或参试品种本身的特性导致的，非规律性结论。桂农占晚季单株有效穗数（26.3条）和每穗总粒数（289.2 粒）直接对应晚季产量（每667m21 757.7 kg），说明晚季穗数型品种能获得更高的产量水平，也说明了桂农占产量相对其他参试品种达到极显著水平的原因。

2.3 不同超级稻品种在高氮肥条件下的丰产性和稳定性

试验对每一性状均进行品种间的方差分析、产量和互作效应两向列表、品种差异多重比较及两造差异显著性比较，由于篇幅所限，仅列出丰产性和稳定性测验显著水平以上的回归方程。各农艺性状的回归方程显著性测验结果（表3）表明，全生育期直接正相关的品种五优308 变异度较低（1.4413），回归系数（2.1818）较高，较长的全生育期有利该品种产量形成，表明全生育期长短与产量形成直接正相关。五优308 早晚季产量均较高与其较长的生育期有关。这与前人在云南省高海拔地区长生长周期（一季中稻）取得最高产量的历史纪录结果一致［1,3-4］。

表3 不同超级稻品种早晚季在高氮肥条件下的丰产性和稳定性回归分析Table 3 Fitting regression analysis of high yield and stability in different super rice varieties under the condition of high nitrogen fertilization at early season and late season

最高苗数在丰产性与稳定性回归方程测验显著的是3 个常规品种合美占、桂农占、玉香油占，也形成了常规超级稻穗数优势的基础，但桂农占和玉香油占的变异系数偏大（分别为6.8301 和4.4305），稳定性稍弱。从最高苗数这一性状来看，合美占有较好的回归系数（1.0787）和较小的变异系数（0.8558），是丰产稳产性较均衡的品种，田间最高苗数容易转化为有效穗数，形成产量。

金农丝苗在株高、有效穗数、成穗率3 个性状的丰产稳产性回归方程显著以上，生产上容易形成较高的有效穗数，从而获得高产稳产，这与前人的研究和品种多年在生产上的表现一致［4］。由于成穗率变异系数较大（12.7436），表现对环境条件变化敏感，虽然正向回归系数较大（3.1211），但田间生产管理上不易把握，应关注环境变化对品种产量的影响。该品种是目前在生产上仍保持较大播种应用面积（＞1.67 万hm2/年）的常规超级稻，如果生产条件管理得当，高肥水管理条件下是可以实现高产量的。

桂农占是唯一总粒数和实粒数回归方程显著的品种，即穗大粒多，这可能是其在高氮肥条件下获得高产的特性，也是前人创高产活动中应用桂农占时主抓大穗粒多获得高产的原因［5,12］。虽然实粒数是负相关（-0.176），变异系数也较大（4.7994），说明实粒数变化较大，可能与品种在大穗时结实率不高有关。

从谷草比这一性状来看，合美占的正向回归系数较大（0.9053），变异系数较小（0.2824），说明谷草比对合美占正向贡献好，而且变异小，在全部参试品种中丰产稳产表现最好，田间观察可见穗部较显“秀美”，株型结构较合理，生产上收获期田间表现高产长相，与前人研究一致［8］。

总生物量在两个杂交稻组合（五优308、五丰优615）的丰产稳产性回归方程都表现出极显著水平，但由于其回归方程的前量值为较大的负相关常量（分别为-3623.0、-4623.5），冲抵了其对产量的提升作用，即高生物量没有形成高产量的基础，对产量的贡献有限。

2.4 参试超级稻品种的综合评价

试验结果表明，在高氮肥施用的条件下，参试的6 个品种中，五优308 适合作为早晚兼用型创高产的品种，利用其长生育期的优势形成高产，建议在高海拔光周期较长的区域使用［10］；五丰优615、合美占、玉香油占早晚季差异不大，可以发挥其生长均衡的优势，在珠江三角洲冲积平原地区使用［7,13-15］；金农丝苗适合珠三角地区早季使用［16］；桂农占具有晚季最好产量表现的可能，是适合晚季创高产的品种［5,12,17］。上述对该批次品种（组合）的评价均与前人的研究基本一致。

3 讨论

本研究所选用的参试超级稻品种（组合）均由广东省农业科学院水稻研究所选育，研究结论仅代表该批次品种（组合）的表现。从两造各性状的差异显著性来看，除结实率、总生物量和谷草比没有达到显著性差异外，所有性状均在早晚季之间存在极显著的差异性。说明季节光温水气条件的差异，直接影响了品种在高氮肥施用条件下的表现［3-4,10,18-20］。超级稻的高产特性，除了高肥水条件外，还要兼顾能够给予品种足够光温条件的环境，在良好的光温条件下，超级稻品种才能将其超高产的潜力发挥出来［21-22］。这也是长生育周期的水稻品种桂朝2 号，能够在云南获得历史性高产记录的原因。对杂交组合五优308 和五丰优615，如果能够在一季中稻区长全生育期条件环境下种植，一定能够获得较好的产量水平。这也是目前我们推荐两品种在一季中稻区种植推广的原因。

综合各性状在品种高产稳产性的作用来看，长生育周期、高苗峰值、高有效穗数、高总粒数、高谷草比均有利形成品种的高产稳产水平；株高、实粒数、结实率、总生物量则表现不一，有负相关的倾向［23-24］。大生长量和结实好没有直接指向高产稳产，主要原因估计与这些性状的田间表现不稳定，变异系数较大有关。因此，田间群体结构的管理对品种的高产稳产尤其重要。

目前生产上使用的超级稻品种（华南双季稻区），基本都是早晚兼用型品种。使用早晚兼用型品种，能够简化生产流程，减少对种子管理的需要。生产上做好留种翻秋，不需要使用新种子，可以节省大量人力物力财力，方便了生产者和种植者。但是，不是所有早晚兼用型品种都能同时在早晚季发挥同样的效能。兼用型品种对早晚季环境和人类劳动配套工作的适应性是有差异的［25］。本试验揭示，大部分品种早晚季间田间表现基本均衡，但个别品种还是有巨大差异，有的早季表现良好（五优308），有的晚季表现好（桂农占）。

因此，新品种选育出来之后，必须探明在高产栽培水肥条件下品种的丰产性和适用性。如果属于特别适合某一造别或确实可以早晚季都保持较好的丰产稳产性品种，在生产上就安排其适合的季节条件，以获得较好的产量。如五优308 在早季和桂农占在晚季的生产应用，更能发挥其增产潜力。这种原理，在每年各地都进行的高产创建活动中，显得特别重要。选择适合品种发挥高产潜力的季别，才能在高产创建活动中取得好成绩［26-27］。

本试验设置的高氮肥条件，是广东省高产创建活动设置的肥水条件水平。我们就是应用目前生产上使用最多的创高产活动标准，考察广东省农业科学院水稻研究所育成的超级稻品种的田间表现差异。由试验结果可知，目前育成的超级杂交稻全生育期偏长，总生物量也较高。但是，杂种优势营养生长产生的高生物量与最终取得的产量不成正比，即优势的高生物量是长生长周期获得的，没有有效转化为产量。如果不能最终转换为产量优势，这种长生育周期和高生物量就变成一种劣势，会过量生长引发田间群体结构的拥挤和病虫害的滋生［28］。

因此，育种工作者必须改善选育材料，改变对总生物量优势的看法，找到杂种优势在新品种中能高效转换源库效应的途径，使新一代的超级稻品种（组合）能够产生更好的高产水平。这也是有待育种者进一步努力的方面。

4 结论

不同的超级稻品种（组合）对早晚两季的生产环境条件是有差异性和选择适应性的。虽然现在选育的品种大多是感温型品种，在新品种选育的过程中，在生产试验示范阶段还是必须探明其特性，特别是两季的表现差异，为生产第一线的推广应用做准备。

从本批次参试品种的情况来看，高肥水条件有利于高产品种特性的发挥，能够达到高产示范片工作目标的要求。超级稻品种（组合）适合在高氮肥施用的条件下进行高产创建活动。合适的品种在合适的季节，高氮肥施用可以发挥出最好的产量水平，如桂农占在华南晚季的应用。试验结果对产量回归的丰产稳产性回归系数，以五优308（早晚季）和桂农占（晚季）表现最好。

超级稻品种对高肥水条件的响应比一般品种更优，应该做更多高肥水条件下超级稻品种特性的研究工作，特别是探讨高氮肥条件下，超级稻响应好的生理生化原因，以利于超级稻品种的推广应用。