蔡之軍　潘日定　劉貴富　高榮村　李金軍*

（1浙江省嘉興市農業(yè)科學研究院，浙江嘉興314016；2浙江省臺州農資有限公司，浙江臺州318000；3中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所，北京100101；*通訊作者：lijinjunjx@163.com）

光身型粳稻嘉58超高產群體特征分析

蔡之軍1潘日定2劉貴富3高榮村1李金軍1*

（1浙江省嘉興市農業(yè)科學研究院，浙江嘉興314016；2浙江省臺州農資有限公司，浙江臺州318000；3中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所，北京100101；*通訊作者：lijinjunjx@163.com）

以光身粳稻嘉58為材料，于2014年、2015年通過調控栽培措施構建了超高產（產量≥11.25 t/hm2）、高產（11.25 t/hm2＞產量≥9.75 t/hm2）和一般生產產量（9.75 t/hm2＞產量≥7.5 t/hm2）3個產量群體，對3個產量群體的產量構成特征、莖蘗生長動態(tài)、葉面積動態(tài)及構成、干物質積累轉運等地上部特征進行了追蹤調查。結果表明，與高產群體、一般生產產量群體相比，超高產群體的結實率和千粒重差異不顯著，但總穎花量極顯著提高；超高產群體在有效分蘗臨界期至拔節(jié)期的莖蘗增加平緩、無效分蘗發(fā)生少、高峰苗低、莖蘗衰減平緩、成穗率高；超高產群體的葉面積指數、抽穗期后干物質積累量、收獲指數均顯著提高。提出了嘉58的超高產群體的主要經濟指標并討論了其高產栽培技術。

光身粳稻；超高產；群體特征；嘉58

水稻是我國最主要的糧食作物之一，種植面積約占我國糧食作物播種面積的27%，產量約占糧食總產量的44%，為保障我國糧食安全、社會穩(wěn)定和國民經濟可持續(xù)發(fā)展做出了巨大貢獻［1］。當前我國水稻生產面臨著播種面積不斷減少的下行壓力，穩(wěn)定和提高總產只能依靠提高單產來實現(xiàn)。據聯(lián)合國糧農組織預測，未來世界糧食增產總量約20%來源于播種面積的增加，約80%來源于品種單產的提高［2］。水稻生產必須堅持良種良法原則，如果沒有與良種相適應的配套栽培技術，良種的作用將受到極大的限制［3］。

近年來，水稻超高產育種與高產栽培研究備受國內外科學家關注，如日本的“逆753”人類計劃、國際水稻研究所的新株型育種計劃及我國的超級稻計劃等［4］。目前，我國超級稻育種已取得重大進展，出現(xiàn)了超級雜交稻的平均產量高達12.0～13.5 t/hm2的報道，有的甚至超過15.0 t/hm2，常規(guī)稻的平均產量也實現(xiàn)了10.5～12.0 t/hm2的目標，顯示了超級稻巨大的增產潛力。但是，大多數超級稻品種的示范田與生產田（農民田）差異大，地區(qū)間和年份間產量表現(xiàn)嚴重的不穩(wěn)定性，高產表現(xiàn)重演性差［5］。究其原因，主要因為對超高產品種的生長規(guī)律不清楚，未采用與之配套的超高產栽培技術。由浙江省嘉興市農業(yè)科學研究院、中國科學院遺傳與發(fā)育研究所聯(lián)合選育的光身型粳稻嘉58（審定編號：浙審稻2013011）增產潛力巨大，適口性極佳，備受浙江省及周邊省市消費者喜愛，推廣應用前景好［6］。目前對嘉58只局限于高產栽培及管理技術的介紹，其超高產群體的特征特性及形成機制研究未見報道。為此，本研究連續(xù)2年通過栽培措施的調控構建了嘉58單產超11.25 t/hm2和10.50 t/hm2的超高產和高產群體，以一般生產田為對照，研究其不同群體產量構成、莖蘗動態(tài)、葉面積指數動態(tài)、后期干物質生產和積累等特性，并提出了嘉58超高產形成的形態(tài)指標和關鍵技術，以期為該品種的超高產栽培和生產提供理論指導。

1　材料與方法

1.1供試材料

供試品種為光身型粳稻嘉58，由浙江省嘉興市農業(yè)科學研究院、中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所和浙江臺州農資有限公司聯(lián)合選育。嘉58全生育期157 d，主莖總葉數18葉，伸長節(jié)間5個。

1.2試驗設計及栽培管理

試驗于2014年、2015年在浙江省嘉興市農業(yè)科學研究院試驗農場進行。

1.2.1超高產田栽培

濕潤育秧，秧齡21 d左右，移栽葉齡為3.4葉，帶蘗0.43～0.57個，栽插株行距16.7 cm×23.3 cm，每叢2粒種苗。每hm2施純N 300 kg（基蘗肥∶穗粒肥=6∶4）、過磷酸鈣（12%P2O5）900 kg（基蘗肥∶穗粒肥=6∶4）、鉀肥（含60%K2O）450 kg（基蘗肥∶穗粒肥=5∶5）。定植后以濕潤灌溉為主，建立淺水層；群體莖蘗數達到夠苗數的80%時排水擱田，控制無效分蘗；抽穗揚花期田間保持2～3 cm水層，灌漿結實期間歇灌溉，干濕交替；收割前1周斷水擱田。按超高產栽培要求防治病蟲害。

1.2.2高產田栽培

表1　不同群體的產量及構成特征

濕潤育秧，秧齡21 d左右，移栽葉齡3.4葉，帶蘗0.43～0.57個，栽插株行距16.7 cm×23.3 cm，每叢2粒種苗。每hm2施純N 270 kg（基蘗肥∶穗粒肥=6∶4）、過磷酸鈣（12%P2O5）750 kg（基蘗肥∶穗粒肥=6∶4）、鉀肥（含60%K2O）360 kg（基蘗肥∶穗粒肥=6∶4）。莖蘗數達到夠苗數的90%左右時排水擱田；抽穗揚花期田間保持2～3 cm水層，直至成熟實行干濕交替灌溉，收割前1周斷水。按超高產栽培要求防治病蟲害。

1.2.3一般生產田栽培

在連片超高產田外選取農戶種的嘉58田塊作為對照。濕潤育秧，秧齡21 d左右，移栽葉齡3.4葉，栽插株行距16.7 cm×23.3 cm，每叢2粒種苗。每hm2施純N 210 kg（基蘗肥∶穗粒肥=7∶3）、過磷酸鈣（12% P2O5）600 kg（全部基施）、鉀肥（含60%K2O）300 kg（基蘗肥∶穗粒肥=5∶5）。莖蘗數達到夠苗數時排水擱田，拔節(jié)至成熟期干濕交替灌溉。按一般生產田要求防治病蟲害。

1.3測定項目及方法

1.3.1莖蘗動態(tài)

待嘉58的3個產量群體的秧苗成活后，每個產量群體選擇3個觀察點進行定點觀察，每個觀察點選取莖蘗生長較為一致的10叢進行定期觀察。在移栽后5 d開始調查，每隔5 d調查1次莖蘗數，成熟期統(tǒng)計成穗率［7］。

1.3.2葉面積指數及干物質積累

以嘉58的3個產量群體取10叢為1個樣本，每個樣本分解為綠葉、枯葉、莖、鞘和穗（抽穗以后），分別于移栽期、夠苗期、高峰苗期、拔節(jié)期、抽穗期、乳熟期（齊穗后15 d）、蠟熟期（齊穗后30 d）、成熟期（收獲前1 d），每個產量群體測定葉面積和干物質量（成熟期將籽粒與枝粳分開，計算收獲指數），用Li-3000A型自動葉面積儀測量葉面積［8］。在抽穗期測定葉面積時，將葉面積分為所有莖蘗的葉面積（總葉面積）、有效莖蘗的葉面積（有效葉面積）和有效莖蘗頂3葉的葉面積（高效葉面積）［9］。每次測定重復3次。

1.3.3產量測定

在成熟期，調查3個產量群體各50叢計算有效穗數，取10叢考察穗部性狀，3次重復，求得每穗粒數、實粒數和結實率；各產量群體中采用10點法，每點收割1.0 m2并晾曬籽粒，取3組1 000粒干種子求千粒重。對3個產量群體人工收割脫粒實收記產。

1.3.4統(tǒng)計和計算

采用DPS軟件對測定結果和調查結果進行統(tǒng)計分析［10］。2014年與2015年試驗結果趨勢類似，在這里主要討論2014年的試驗結果。

2　結果與分析

2.1產量及其構成特征

由表1可知，一般生產田、高產田、超高產田2年實測產量的平均值分別為9.518 t/hm2、10.326 t/hm2、11.367 t/hm2，超高產田較一般生產田（對照）、高產田分別增產19.43%和10.08%，差異極顯著，理論產量表現(xiàn)出相似趨勢。就總穎花量（每hm2量）而言，超高產田為49 798.64萬，高產田為44 332.21萬，一般生產田為38 999.46萬，超高產田較一般生產田、高產田分別增27.69%和12.33%；與一般生產田、高產田相比，超高產田增穗增產占3.30%和2.25%，增粒增產占20.47%和9.63%，結實率、千粒重相當或略減。由此可見，3個群體的產量差異主要緣自群體的穗數和每穗粒數的差異，且穗粒數較穗數增產效應大。

2.2莖蘗動態(tài)及成穗率

圖1　2014年嘉58不同群體莖蘗生長動態(tài)

圖2　2015年嘉58不同群體的莖蘗生長動態(tài)

圖3　2014年嘉58不同群體不同生長時期葉面積指數

如圖1所示，超高產田在移栽后第25 d莖蘗總數達到夠苗數，高產田、一般生產田在移栽后第28 d、31 d實現(xiàn)夠苗數；從移栽至夠苗，超高產田日增莖蘗數為13.67萬/hm2，高產田為11.92萬/hm2，一般生產田為10.61萬/hm2，超高產田莖蘗發(fā)生率分別比高產田和一般生產田高出14.68%和28.84%，差異極顯著。就超高產田而言，約在移栽后35 d達到高峰苗，高產田和一般生產田約在移栽后40 d和45 d達到高峰苗。在實現(xiàn)有效穗數后，超高產田共有55 d、高產田共有45 d、一般生產田共有38 d莖蘗數保持在430萬/hm2以上，超高產田顯著長于高產田和一般生產田。

總體而言，在獲得夠苗數前，超高產田莖蘗發(fā)生速率明顯高于高產田、一般生產田，而高產田和一般生產田在夠苗后，莖蘗發(fā)生速率表現(xiàn)為一般生產田＞高產田＞超高產田，高峰苗數一般生產田亦表現(xiàn)最多。在高峰苗后，超高產田莖蘗下降速率較高產田和一般生產田平緩，此時一般生產田莖蘗下降速率最快，最終成穗數超高產田略高于高產田，高產田略高于一般生產田，最終成穗率超高產田＞85%，80%＞高產田＞75%，而一般生產田約為70%，超高產田較高產田、一般生產田高8.73%、19.78%。

2.3葉面積指數、葉面積構成及干物質積累

由圖3可知，從移栽期至拔節(jié)期，超高產田與高產田、一般生產田的葉面積指數呈線性增大，且一般生產田的增加速度略快，在拔節(jié)期，一般生產田的葉面積指數達到7.12，高產田和超高產田分別為6.95和6.89；在抽穗期3個產量群體的葉面積指數達最高值，超高產田的葉面積指數最高達7.93，較高產田、一般生產田分別高2.19%和3.26%，差異顯著；此后，乳熟、蠟熟和成熟期的葉面積指數均呈現(xiàn)超高產田＞高產田＞一般生產田的趨勢，3種群體之間差異極顯著，抽穗后的葉面積指數均在衰減，衰減率表現(xiàn)為超高產田＜高產田＜一般生產田，超高產田的葉面積指數后期變化較為平緩。由表2可知，抽穗期不同群體的最高葉面積指數、有效葉面積指數和高效葉面積指數以超高產田最高，高產田次之，一般生產田最低，有效葉面積率、高效葉面積率超高產田達94.07%和41.48%，較高產田、一般生產田高6.26%、4.51%和5.47%、33.35%。

表3表明，拔節(jié)前的干物質積累不同群體極為接近，但占生物學產量的比率以超高產田最低（19.93%）；拔節(jié)期至抽穗期，超高田＞高產田＞一般生產田，超高產田的增量最大（達9.11 t/hm2），占生物學產量的比率為39.54%，小于高產田（40.11%）和一般生產田（41.68%）；抽穗后至成熟，干物質積累量仍以超高產田最高（8.93 t/hm2），完成了總干物質積累量的40.20%，高于高產田8.13 t/hm2的積累量、39.58%的比率和一般生產田7.31t/hm2的積累量、38.31%的比率，差異顯著。生物學產量表現(xiàn)出類似規(guī)律。

表3　嘉58不同群體各生育期物質積累

表4　嘉58不同群體抽穗后單莖莖鞘物質的輸出、轉運及收獲指數

表5　嘉58超高產群體的主要指標

2.4莖鞘物質輸出、運轉及收獲指數

表4表明，從抽穗至乳熟期，超高產田的單莖莖鞘物質輸出量、輸出率及轉運率均顯著高于高產田和一般生產田；乳熟至成熟期，3個群體單莖莖鞘物質輸出量都為負值，表現(xiàn)出物質回運的現(xiàn)象，且超高產群體的回運最顯著；抽穗至成熟期，超高產田塊單莖莖鞘物質輸出量、輸出率和轉運率均顯著低于高產田和一般生產田?？梢姡弋a田在籽粒灌漿前、中期（抽穗-乳熟期），以較高莖鞘貯藏物質的輸出與轉運，滿足籽粒庫容的有效充實；在籽粒灌漿后期（乳熟-成熟期），以較多的光合物質，進一步補充籽粒充實之用，同時以充足的物質供莖鞘再度充實之用，確保莖稈后期處于活熟狀態(tài)。3個群體的收獲指數均超過50%，超高產田高達52.23%，分別較高產田、一般生產田高1.49%和3.54%，差異顯著。

3　討論

3.1超高產群體特征

本試驗條件下，與高產群體（10.0 t/hm2）、一般生產群體（9.0 t/hm2）相比，嘉58超高產群體（11.25 t/hm2）的基本特征為：莖蘗動態(tài)及物質積累表現(xiàn)為“前低、中穩(wěn)、后高”，即在拔節(jié)前不同群體的生長量差異小，在抽穗期（中期）的生長量與高產田、一般生產田接近，抽穗至成熟期的物質積累能力（葉面積指數、葉面積構成和干物質量）顯著高于高產田、一般生產田；在產量構成上表現(xiàn)為足粒（每穗穎花數）與穩(wěn)穗（達到一定穗數）；在源、庫、流特征方面表現(xiàn)為：高輸出量、高輸出率、高運轉率及高收獲指數。

3.2超高產群體的形成特征

本試驗結果表明，與高產田、一般生產田相比，嘉58的超高產田的總穎花量明顯有所增加，且穎花量的增加主要在于每穗穎花數的增加。前人研究表明，水稻超高產總庫容的擴大主要在于每穗粒數的增加，因為單位土地面積穗數的增加終究是有限的，擴庫最終還是要通過增加每穗粒數來實現(xiàn)［11］。因此，在保證一定穗數基礎上，通過增加穗粒數來擴大庫容，這是實現(xiàn)水稻超高產的技術途徑［12］。本研究表明，莖蘗發(fā)生率、成穗率超高產田顯著高于高產田、一般生產田；抽穗至成熟超高產田的葉面積指數、有效葉面積指數及高效葉面積指數明顯高于高產田和一般生產田；拔節(jié)至成熟超高產田的物質積累、莖蘗物質輸出量、輸出率、運轉率及收獲指數均高于高產田和一般生產田。

3.3高產超高產栽培技術

本試驗表明，光身型粳稻嘉58要實現(xiàn)超高產目標，通過擴庫、強源、壯根、促流、攻粒是最主要途徑。其關鍵栽培技術為：培育多葉蘗壯秧，提高群體起點質量；在有效分蘗臨界葉齡期準時夠苗及時擱田，有效控制群體無效分蘗數量；定量及時施肥，穗肥提前施用，促早發(fā)，攻大穗；灌漿至成熟始終保持干濕交替灌溉，保根護葉，促進群體的地上部與地下部的有機協(xié)調。

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Analysis on Population Characteristics for Super High Yielding Glabrous Japonica Rice Jia 58

CAI Zhijun1,PAN Riding2,LIU Guifu3,GAO Rongcun1,LI Jinjun1*
（1Jiaxing Academy of Agricultural Science,Jiaxing,Zhejiang 314016,China；2Taizhou Agricultural Materials Co.Ltd.,Taizhou,Zhejiang 318000, China；3Institute of Genetics and Developmental Biology,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100101,China；*Corresponding author：lijinjunjx@163.com）

The yield components,tillers dynamic,leaf area index dynamic,dry matter accumulation and harvest index of three yield populations（super-high-yielding field,SHYF≥11.25 t/hm2；high-yielding field,11.25 t/hm2＞HYF≥9.75 t/hm2；common production field,9.75 t/hm2＞PF≥7.5 t/hm2）were researched in 2014 and 2015,with Jia58,a glabrous japonica rice,as material.The results showed that total spikelets of SHYF were higher than HYF and PF obviously,the difference of seed setting rate and 1 000-grain weight were similar.The tillers of SHYF increased more placid than HYF and PF,the number of invalid tiller and the highest titller were smaller,the ratio of productive tiller percentage was higher during critical period of effective tiller to jointing stage.Meanwhile, the leaf area index,biomass at heading stage and harvest index of SHYF significantly improved,compared with HYF and PF.The key economic indicators and the cultivation techniques of Jia 58 were discussed in this study.

glabrous japonica rice；super high yielding；population characteristics；Jia 58

S511.048

A

1006-8082（2016）05-0056-05

2016-05-30

嘉興市重點項目（2012AZ1004）；浙江省重大項目（2010C1202）