江苏淮北地区抗除草剂水稻品种筛选及其性状分析

2024-03-03叶凌凤王武王静静周凤明王俊仁张正东王飞

杂草学报 2024年4期

摘要：为筛选出适合淮北地区种植、对咪唑啉酮类除草剂甲氧咪草烟耐受能力强、稳产性能优且综合性状突出的抗除草剂水稻品种，采用间比法，于2023年在江苏省连云港市水稻田中进行杂草防除试验。选用润稻303、金稻667、日稻1号、连粳166、连粳405、润农17、紫金糯1号、淮粳糯20、丰稻4号、瑞粳688、润农802、金粳616、津稻565、华粳2022、润农4号，以及对照品种华粳5号和金粳818，并将其设置为抗除草剂品种常规筛选（未采用茎叶处理操作）和喷药筛选（喷施甲氧咪草烟）2组处理。结果显示，喷施180 mL/667 m2甲氧咪草烟后，所有抗除草剂水稻品种均未出现严重药害。喷施甲氧咪草烟后的水稻平均株高降低3.3 cm，平均高峰苗增加2.5万株/667 m2，平均成穗数增加1.3万穗/667 m2，同时穗粒数减少3.8粒/穗。在参试品种中，润农4号、瑞粳688和润稻303表现出较强的综合优势，且稳产性能较好。这3个品种在喷药处理下仍能保持较高且优于对照品种的产量水平，且生育期相对较早。其中，润农4号和瑞粳688的株型和穗层整齐，瑞粳688的抗病性较好，润稻303则具有较高的抗倒性和综合抗逆性。

关键词：江苏淮北；水稻；抗除草剂；品种筛选；农艺性状

中图分类号：Q948.12+2.1；S511.01" 文献标志码：A" 文章编号：1003-935X（2024）04-0055-10

Screening and Characteristic of Herbicide-Resistant Rice Varieties in the Huaibei Region of Jiangsu Province

YE Lingfeng1，WANG Wu2，WANG Jingjing2，ZHOU Fengming1，WANG Junren1，ZHANG Zhengdong1，WANG Fei1

（1.Modern Agriculture Research Institute，Jiangsu Land-Reclamation Agricultural Development Co.，Ltd.，Nanjing 211899，China；

2.Dongxin Branch，Jiangsu Land-Reclamation Agricultural Development Co.，Ltd.，Lianyungang 222248，China）

Abstract：In order to screen out herbicide-resistant rice varieties that are suitable for cultivation in the Huaibei region，a weed control experiment was conducted in rice fields of Lianyungang City，Jiangsu Province in 2023 using the inter-row comparison method." The herbicide-resistant rice varieties have strong tolerance to the imidazolinone herbicide imazamox，exhibit excellent stable yield performance，and possess outstanding comprehensive traits，included Runrice 303，Jindao 667，Ridao 1，Lianjing 166，Lianjing 405，Runnong 17，Zijin Nuo 1，Huaijing Nuo 20，Fengdao 4，Ruijing 688，Runnong 802，Jinjing 616，Jindao 565，Huajing 2022，and Runnong 4，along with the control varieties Huajing 5 and Jinjing 818. These varieties were divided into two groups for treatment：conventional screening of herbicide-

收稿日期：2024-05-29

基金项目：江苏省“333高层次人才培养工程”项目；江苏农垦农业科技项目（编号：NK202301）。

作者简介：叶凌凤（ 1986—），男，江苏泗洪人，博士，高级农艺师，主要从事农业生产相关科研和管理工作。E-mail：sknfylf@163.com。

通信作者：王飞，硕士，农艺师，主要从事作物高产栽培及相关科研工作。E-mail：nkyfei@163.com。

resistant varieties （without foliar application） and screening with herbicide application （spraying with methoxyimidazolinone）.The results showed that after spraying 180 mL/667 m2 of imazamox，none of the herbicide-resistant rice varieties experienced severe phytotoxicity. Following the herbicide application，the average plant height of the rice decreased by 3.3 cm，the average peak seedling density increased by 25 000 seedlings/667 m2，and the average number of panicles increased by 13 000 panicles/667 m2，while the number of grains per panicle decreased by 3.8 grains/panicle. Among the tested varieties，Runnong 4，Ruijing 688，and Runrice 303 demonstrated strong comprehensive advantages and good yield stability. These three varieties maintained high yield levels that were superior to the control varieties even under herbicide application，and they also had relatively earlier growth periods. Specifically，Runnong 4 and Ruijing 688 exhibited uniform plant type and panicle layer，Ruijing 688 had good disease resistance，and Runrice 303 had high lodging resistance and comprehensive stress resistance.

Key words：Huaibei region of Jiangsu Province；rice；herbicide-resistance；variety screening；agronomic characteristic

随着新型城镇化和现代农业的发展，水稻生产正向集约化、规模化、机械化转型^［^1-2^］。随着机种、机收面积的不断增加，田间的杂草和杂草稻也更容易繁殖^［^3-4^］。在我国，约有20%的水稻田受到杂草稻的侵害，导致平均减产约10%，经济损失超100亿元/年^［¹^］。其中江苏省是重灾区，杂草稻发生面积达66.7万hm2，年损粮67万t，直接经济损失约20亿元，对国家粮食安全构成严重威胁^［⁵^］。目前防治方法包括深耕、淹水、轮作和人工除草等^［⁶^］，但存在效率低下等问题^［⁷^］。此外，由于杂草稻与栽培稻的生理过程相似^［⁸^］，至今还没有研究出专门针对杂草稻的选择性除草剂，使杂草稻的防治难于其他杂草^［⁹^］，而人工除草成本过高^［¹^，10^］。因此，选育抗除草剂水稻品种是解决稻田杂草和杂草稻危害重、防控难的一种较好选择。

金粳818是由天津市水稻研究所培育的常规粳稻，对甲氧咪草烟、咪唑乙烟酸等咪唑啉酮类除草剂有耐药性^［^10-11^］。咪唑啉酮类除草剂能有效防除一年生禾本科杂草、阔叶杂草及杂草稻，有利于水稻田杂草的防治^［¹^］。咪唑啉酮类除草剂在实际生产中应用广泛，包括咪唑烟酯、咪唑乙烟酸、咪唑喹啉酸、甲氧咪草烟、甲基咪草烟和咪草酸^［¹²^］。这是一类广谱除草剂，通过与靶标酶乙酰乳酸合成酶（acetolactate synthase，ALS）结合^［¹³^］，抑制其活性，破坏植物体内缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的合成^［^14-15^］，最终导致植物死亡，进而达到除草的目的^［¹⁶^］。利用耐咪唑啉酮类除草剂水稻资源品种协同咪唑啉酮类除草剂防除杂草稻是国际上常见的手段，但这类技术在我国尚处于起步阶段^［¹⁷^］。

目前利用基因编辑技术获得具有抗除草剂特性，能够稳定遗传，不含转基因标记的纯合水稻株系等手段已较为成熟，可简单高效地为抗除草剂水稻育种提供基础材料^［^16-18^］，而由此培育的可供选择的抗除草剂品种也越来越多^［¹⁹^］。

随着农业供给侧改革的推进，垦区作物生产模式逐步向轻简栽培发展，田间草害是水稻发展的重要限制。此外，垦区杂草稻的发生面积不断扩大，其发生程度也逐年加剧，这不仅增加了治理成本，也提高了治理难度，并对垦区水稻种子的质量、产量、品质和经济效益产生了严重影响，杂草稻的防控已成为一个公认的难题^［²⁰^］。同时，近年来市场上推广的抗除草剂品种（以下简称为“抗除品种”）存在抗性特征不稳定，喷施抗除药剂后药害严重甚至绝产的情况，严重影响了粮食安全。鉴于此，特别征集了抗除草剂品种组，并开展了品种筛选试验，以明确各抗除草剂水稻品种的用药安全性，筛选出综合表现较好的抗除草剂品种，为水稻高效选种用种及杂草稻的防除工作提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试的水稻品种17个，分别为润稻303、金稻667、日稻1号、连粳166、连粳405、润农17、紫金糯1号、淮粳糯20、丰稻4号、瑞粳688、润农802、金粳616、津稻565、华粳2022、润农4号等抗除品种，以及对照品种华粳5号（当地推广面积大、欢迎度高的非抗除品种）和金粳818（常见抗除品种）。除草剂为甲氧咪草烟（4%水剂，商品名为省金，由江苏中旗科技股份有限公司生产）。

1.2 试验地概况

试验于2023年5月在江苏省农垦农业发展股份有限公司东辛分公司试验基地的南区8#地块进行，所选地块地势平坦，为滨海黏质土，土壤pH值为8.41，土壤有机质含量为26.64 g/kg，含氮量为1.58%，碱解氮含量为100.22 mg/kg，速效钾含量为311.33 mg/kg，有效磷含量为36.62 mg/kg，盐分含量为0.99 g/kg，电导率为37.4 mS/m，肥力中等偏上且均匀，前茬作物大麦。试验均统一进行大田管理，2023年5月15日落谷，6月12日栽插，栽插方式为人工模拟机插，各品种面积86.7 m2，行株距为30 cm×12 cm，每穴4～5株苗，10月28日收获。每一项操作（如落谷、栽插、施肥、防治病虫害等）均在同一天完成，6月12日和6月20日采用30%丙草胺乳油（内含安全剂）125 mL/667 m2+10%苯嘧磺隆可湿性粉剂25 g/667 m2进行封闭化除^［²¹^］。试验期间防病治虫5次，用N量 23.7 kg/667 m2，施P2O5量4.6 kg/667 m2（具体肥料运筹为：底肥，尿素10 kg/667 m2+磷酸二铵10 kg/667 m2；第1次返青肥，尿素10 kg/667 m2；分蘖肥1，尿素10 kg/667 m2；分蘖肥2，尿素 7.5 kg/667 m2；穗肥，尿素10 kg/667 m2）。

1.3 试验处理与设计

大区试验设计，间比法排列，不设重复，于地块中间将各参试品种用田埂隔开分为2个处理，各处理区单独排灌。处理1为抗除品种常规筛选［对照为华粳5号（CK1）、金粳818（CK2）］，未采用茎叶处理操作；处理2为抗除品种喷药筛选（对照为金粳818），具体操作为单独喷施除草剂4%甲氧咪草烟水剂180 mL/667 m2（对照为金粳818，不抗除品种华粳5号未进行喷药处理），喷施日期为2023年7月14日，处于水稻分蘖期，田间杂草3叶期，由于前期封闭化除效果较好，杂草基数小，基本没有杂草和杂稻，所以未对杂草防治情况进行统计，采用背负式多功能静电喷雾器，配备的是塑料钢片双喷头（3WBJ-16，贵阳经开区黔霖农业植保用具制品厂），用水量6 L/667 m2，施药前后3 d天气晴朗、无风、温度适中，喷前排净水，墒情适宜时喷药，药剂喷施2 d后保水。

1.4 调查内容与方法

对各品种落谷期、移栽期、齐穗期和成熟期进行记载，计算全生育期，对株型、整齐度、倒伏和病害等情况进行调查并记录。取双行20穴样段调查高峰苗、成穗数，双行20穴测定株高、穗总粒数、穗实粒数、结实率、千粒重等性状，实收计产，按照14.5%水分含量换算出实际产量^［²²^］。同时采样进行室内考种，水稻品质测定样品在收获、脱粒、阴干并控制稻谷含水量在14.5%左右后，送江苏省农垦农业发展股份有限公司现代农业研究院中心实验室进行品质测定。用NP-4350型风选机等风量风选^［²³^］，参照中华人民共和国国家标准GB/T 17891—2017《优质稻谷》测定糙米率、精米率、整精米率^［²⁴^］。采用万深SC-E大米外观品质检测仪测定精米的长宽比、透明度、垩白粒率、垩白度、小碎米占比、黄粒米占比、不完善粒占比等^［²⁵^］。水稻叶瘟、穗茎瘟和纹枯病发生鉴定标准如下：叶稻瘟：0级（没有症状），1级（很小的褐色小点），2级（直径为1 mm的褐色病斑），3级（直径为2～3 mm的椭圆形的病斑，中央灰色，边缘褐色），4级（长1～2 cm的椭圆形病斑，中央灰色，边缘褐色），5级（形成长而宽的大椭圆形病斑，病斑发展到后期或条件不适宜时，边缘褐色）；穗茎瘟：0级（没有症状），1级（1/4以下枝梗发病或穗颈部有病斑），2级（1/4以上枝梗发病或主轴中部发病，或穗颈部有病斑，但对产量影响不大），3级（主轴中部或穗颈部发病，对产量有显著影响），4级（穗颈发病造成白穗）；纹枯病：0级（全株无病），1级（基部叶片叶鞘发病），2级（顶3叶以下各叶鞘或叶片发病），3级（顶2叶以下各叶鞘或各叶片发病），4级（顶叶叶鞘或顶叶发病），5级（全部叶片发病）。

1.5 数据处理

试验数据采用Excel 2016处理，使用SPSS 21.0进行相关性分析，用Origin 2018绘图^［²⁶^］。

2 结果与分析

2.1 参试品种生育期和综合抗性表现

2.1.1 生育期

由表1可知，17个参试品种的全生育期介于140～155 d之间，其中CK1华粳5号和CK2金粳818全生育期均为149 d，全生育期最短的品种为金稻667，全生育期为140 d；后面依次为润稻303和日稻1号，全生育期为144 d；连粳405，全生育期为146 d；丰稻4号、润农4号，全生育期为147 d；全生育期最长的品种为华粳2022，全生育期为155 d；其他品种均相对较长，介于 147～155 d之间。

2.1.2 综合抗性

本次试验水稻生长后期未遇到极端不良天气，17个参试品种中，除瑞粳688、润农4号和淮粳糯20等几个品种存在一定的倒伏，其他品种均未发生倒伏。本组试验在同常规水稻品种统一防病治虫的情况下，部分品种表现出了叶瘟及穗颈瘟发生偏重的情况，总体来说，叶瘟发生较重的品种有金粳818、金稻667、连粳405、紫金糯1号，发生级别为3级；其次有连粳166、润稻303、日稻1号、津稻565，发生级别为2级；其他品种叶瘟发生均在0～1级之间；大部分抗除品种均为易感稻瘟病品种。穗颈瘟发生偏重的品种有金稻667、连粳166、连粳405，发生级别为4级；穗颈瘟发生中等的品种有金粳818、紫金糯1号、日稻1号、润农17、津稻565、润农4号，发生级别为3级；穗颈瘟发生较轻的润农303、淮粳糯20、丰稻4号、瑞粳688、金粳616、华粳2022等，发生级别在1～2级。整体来说，大部分抗除品种的综合抗性相对较差。各品种具体抗性情况见表1。

2.2 抗除草剂品种常规筛选组穗粒结构及产量

本组共有17个品种（包括2个对照品种）参试，产量在557.0～703.5 kg/667 m2之间，17个品种平均产量为663.2 kg/667 m2，CK1华粳5号平均产量为682.7 kg/667 m2，CK2金粳818平均产量为677.5 kg/667 m2，与对照相比，参试品种产量表现较好的品种有润农4号、瑞粳688、润稻303和华粳2022，其他品种均较对照减产。各品种具体产量增减情况见表2。

润农4号常规处理产量为703.5 kg/667 m2，在参试品种中产量居第1位，较CK1华粳5号增产2.85%，较CK2金粳818增产3.32%，平均成穗数22.4万穗/667 m2，较CK1华粳5号成穗数增加 1.30万穗/667 m2，较CK2金粳818成穗数增加0.05万穗/667 m2。总粒数138.4粒/穗，实粒数124.5粒/穗，较CK1华粳5号少1.65粒/穗，较CK2金粳818多9.65粒/穗，结实率90.0%，千粒重为27.0 g，较CK1华粳5号少0.55 g，较CK2金粳818少1.35 g。

瑞粳688常规处理产量为700.2 kg/667 m2，在参试品种中产量居第2位，较CK1华粳5号增产2.37%，较CK2金粳818增产2.83%，平均成穗数21.9万穗/667 m2，较CK1华粳5号成穗数增加 0.75万穗/667 m2，较CK2金粳818成穗数减少 0.45万穗/667 m2。总粒数142.0粒/穗，实粒数 126.4粒/穗，较CK1华粳5号多0.25粒/穗，较CK2金粳818多11.55粒/穗，结实率89.1%，千粒重为27.0 g，较CK1华粳5号少0.55 g，较CK2金粳818少1.35 g。

润稻303常规处理产量为691.1 kg/667 m2，在参试品种中产量居第3位，较CK1华粳5号增产0.64%，较CK2金粳818增产1.22%，平均成穗数21.8万穗/667 m2，较CK1华粳5号成穗数增加 1.10万穗/667 m2，较CK2金粳818成穗数减少 0.10万穗/667 m2，总粒数124.2粒/穗，实粒数 120.3粒/穗，较CK1华粳5号少8.55粒/穗，较CK2金粳818多1.75粒/穗，结实率96.9%，千粒重为27.8 g，较CK1华粳5号多0.3 g，较CK2金粳818少0.45 g。

华粳2022常规处理产量为683.5 kg/667 m2，在参试品种中产量较CK1华粳5号减产0.07%，居第5位，较CK2金粳818增产0.38%，居第4位，平均成穗数23.5万穗/667 m2，较CK1华粳5号成穗数增加2.35万穗/667 m2，较CK2金粳818成穗数增加1.15万穗/667 m2。总粒数124.4粒/穗，实粒数 115.6粒/穗，较CK1华粳5号少 10.55粒/穗，较CK2金粳818多0.75粒/穗，结实率92.9%，千粒重为26.6 g，较CK1华粳5号少0.95 g，较CK2金粳818少1.75 g。

2.3 抗除草剂品种喷药筛选组穗粒结构及产量

本组试验共有16个参试品种（包括1个对照品种金粳818），产量在552.5～705.3 kg/667 m2之间，16个品种平均产量为658.9 kg/667 m2，参试品种产量与对照相比有高有低，其中产量高于CK金粳818的品种为润农4号（第1位）、瑞粳688（第2位）和润稻303（第3位），具体性状如下，其他品种均较对照减产。各品种具体产量增减情况见表3。

润农4号喷药处理产量为705.3 kg/667 m2，在参试品种中产量居第1位，较CK金粳818增产1.67%，平均成穗数23.9万穗/667 m2，与CK成穗数相同。总粒数131.9粒/穗，实粒数 118.8粒/穗，较对照金粳818多9.6粒/穗，结实率90.1%，千粒重为27.1 g，较对照金粳818少 1.35 g。

润稻303喷药处理产量为688.8 kg/667 m2，在参试品种中产量居第2位，较CK金粳818增产1.44%，平均成穗数22.9万穗/667 m2，较CK金粳818成穗数减少0.5万穗/667 m2。总粒数 117.7粒/穗，实粒数112.9粒/穗，较对照金粳818多3.5粒/穗，结实率95.9%，千粒重为28.1 g，较对照金粳818少0.2 g。

瑞粳688喷药处理组产量为700.5 kg/667 m2，在参试品种中产量居第3位，较CK金粳818增产0.98%，平均成穗数23.1万穗/667 m2，较CK金粳818成穗数减少0.8万穗/667 m2。总粒数 135.6粒/穗，实粒数121.3粒/穗，较对照金粳818多12.1粒/穗，结实率89.4%，千粒重为 27.1 g，较对照金粳818少1.3 g。

2.4 抗除草剂品种常规筛选和喷药筛选组株高、穗粒结构及产量对比

由图1可知，相较于常规处理，喷药处理抗除草剂筛选组水稻各品种高峰苗和成穗数都有所增加，平均高峰苗和平均成穗数分别增加了 2.5万株/667 m2和1.3万穗/667 m2，而喷药处理抗除草剂筛选组水稻各品种株高、总粒数和实粒数均有所下降，平均株高、平均总粒数和平均实粒数在喷药处理下分别降低了3.6 cm、5.3粒/穗和3.8粒/穗，各个品种变化幅度稍有不同。此外，平均千粒重在喷药处理下与常规处理下除连粳166、淮粳糯20、金粳616差异较大外，其他品种基本一致。在喷药处理下，抗除草剂稻平均产量与常规处理相近，变化不明显。综合来看，喷施甲氧咪草烟180 mL/667 m2后会抑制参试抗除草剂水稻的纵向生长，使平均株高降低，促进了各抗除草剂水稻品种的横向生长，水稻分蘖增多，小穗增多，成穗数增加，同时穗粒数减少。

2.5 相关性分析

由表4可知，品种与产量呈显著正相关，与出米率和整精米率呈极显著正相关，表明各抗除水稻品种的产量、出米率和整精米率有显著差异。喷药处理与高峰苗呈显著正相关，与穗数呈极显著正相关，与株高呈显著负相关。高峰苗与穗数呈显著正相关，与垩白粒率和垩白度呈显著正相关。株高与总粒数和实粒数呈极显著正相关，与小碎米占比呈显著负相关。穗数与总粒数和实粒数呈显著负相关，而总粒数和实粒数与千粒重呈极显著负相关。产量与实粒数呈极显著正相关，与结实率、千粒重和品种呈显著正相关。这表明喷药处理会直接影响水稻的高峰苗、穗数和株高，进而间接影响总粒数和实粒数、垩白粒率、垩白度和小碎米占比等产量特性和品质特性，但通过表中数据发现，喷药处理对各抗除水稻品种的最终产量和品质影响并不显著，表明各抗除水稻品种对除草剂甲氧咪草烟的抗性较好，产量和品质受除草剂的影响较小。

3 结论与讨论

金粳818等抗咪唑啉酮类除草剂水稻品种，在除草剂甲氧咪草烟进入水稻体内后，能通过生理代谢使其降解失效，从而免受危害，但普通水稻品种对这类药代谢能力弱，对这类药敏感，会受到严重伤害，直至枯死^［¹⁷^］。已有研究表明，金粳818作为抗咪唑啉酮类除草剂水稻品种相较于主栽品种华粳5号，对除草剂甲氧咪草烟表现出更好的抗性^［^27-28^］，而本试验结果也证明在喷药处理下，金粳818的千粒重基本没有变化，而株高、粒数、穗数和产量虽然有所浮动，但并未受到严重伤害。试验结果表明，喷药处理与高峰苗呈显著正相关，与穗数呈极显著正相关，与株高呈显著负相关，故喷施甲氧咪草烟可使各抗除草剂水稻品种株高显著降低，高峰苗和穗数显著增加，对各抗除草剂水稻品种的纵向生长进行抑制，对横向生长进行促进。

通过筛选试验可知，润农4号、瑞粳688和润稻303优势较强，无论是在常规筛选中还是在喷施甲氧咪草烟条件下，都具有良好表现和较高产量。其中，润农4号株型和株高适中，穗层整齐，生育期较早，产量水平高，但综合抗性（抗倒性、抗穗颈瘟等病害方面）一般；瑞粳688株型较紧凑，穗层整齐，生育期适中，穗型较大，穗粒数较多，产量水平较高，熟相好，抗病性较好，穗颈瘟及叶瘟发生较轻，但株高偏高，抗倒性一般；润稻303株型和株高适中，穗层整齐，生育期早，结实率高，熟相好，产量水平较高，抗倒性好，综合抗逆性较好，但整精米率偏低，综合米质一般。

试验表明，2023年所选抗除草剂水稻品种的抗除表现均较稳定，在喷施180 mL/667 m2甲氧咪草烟后均未有较重药害发生，喷施甲氧咪草烟后会抑制抗除水稻的纵向生长，促进横向生长，使水稻平均株高降低3.3 cm，而分蘖增多，平均高峰苗增加 2.5万株/667 m2，小穗增多，平均成穗数增加 1.3万穗/667 m2，同时穗粒数减少3.8粒/穗。在常规筛选和喷药筛选下，综合表现较好的品种有润农4号、瑞粳688、润稻303，这几个品种生育期均相对较早，产量水平较高，其中润农4号、瑞粳688株高均相对偏高，常规不喷药组别出现轻微倒伏，因此需注意化控防倒工作，而润稻303整精米率偏低，品质一般，大面积推广也需进行综合效益考量。此外，丰稻4号与日稻1号产量水平中上，熟期较早，也可以作为适合试验示范的抗除品种的备选品种。

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