彭碧琳 胡香玉 鐘旭華田卡 黃農(nóng)榮 潘俊峰 梁開明 劉彥卓 傅友強

（廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所/廣東省水稻育種新技術(shù)重點實驗室，廣州510640；第一作者：pengbilin2015＠163.com；*通訊作者：xzhong8＠163.com）

直播稻具有省工、省力、成本低和效率高的優(yōu)勢。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，農(nóng)村勞動力大量向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，勞動力短缺問題日趨嚴重，直播稻在南方稻區(qū)迅速發(fā)展，不推自廣。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全國直播稻面積約400萬hm2左右，比2008年擴大了100萬hm2，主要分布于江蘇、廣東、浙江等沿海地區(qū)和四川、湖北、湖南等長江流域稻作區(qū)[1-2]。然而在當前直播稻生產(chǎn)中，農(nóng)民播種量往往偏高，且多采取前重后輕的施肥方式，往往導(dǎo)致水稻群體過大，病蟲害和倒伏嚴重，產(chǎn)量不高不穩(wěn)[2-3]。水稻是我國65%人口的口糧，維持水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)仍非常重要。因此，提高直播稻產(chǎn)量對保障我國糧食安全以及水稻生產(chǎn)效益具有重要意義。

改進栽培技術(shù)和選用高產(chǎn)品種是提高作物產(chǎn)量的兩種重要途徑。但以往有關(guān)直播稻的研究主要集中于栽培技術(shù)，如通過研究不同直播方式[4-5]、播期[6-7]、播種量[8-10]、施肥方式和施肥量[8-9，11-12]等因素對直播稻群體構(gòu)建、物質(zhì)生產(chǎn)、氮素吸收利用、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素等方面的影響，探討提高直播稻產(chǎn)量的若干栽培技術(shù)及其機理。長期以來，我國高產(chǎn)水稻品種選育和篩選主要以移栽稻為研究對象，針對直播稻的研究較少。目前直播應(yīng)用的高產(chǎn)品種主要是從現(xiàn)有移栽稻品種中篩選而得，盡管在東北寒地、湖南、江西、安徽等水稻種植區(qū)已篩選出適宜當?shù)厣鷳B(tài)條件的直播稻品種[13-20]，但這些品種大多不適宜在廣東及華南地區(qū)種植。

廣東省是我國重要的雙季稻產(chǎn)區(qū)，直播稻也是該地區(qū)的重要栽培方式，但目前在廣東尚未開展雙季直播稻高產(chǎn)品種篩選及其產(chǎn)量形成特征規(guī)律的工作。為此，筆者在華南雙季條件下開展直播稻品種篩選研究，通過系統(tǒng)分析不同品種的產(chǎn)量及其構(gòu)成、物質(zhì)生產(chǎn)和氮素吸收利用特征，明確適宜于華南雙季稻區(qū)的直播高產(chǎn)水稻品種及其產(chǎn)量形成特征，以期為華南雙季直播稻品種選育和篩選、促進直播稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試材料

試驗于2016年早、晚季在廣東省農(nóng)科院白云基地（113°23’E，23°17’N）進行。試驗點安置有氣象數(shù)據(jù)觀測站，詳見表1。試驗田為冬閑田，耕層土壤質(zhì)地為砂壤土，有機質(zhì)含量16.60 g/kg，全氮0.92 g/kg，速效磷23.71 mg/kg，速效鉀41.99 mg/kg。供試水稻品種或品系（以下統(tǒng)稱品種）14個。其中常規(guī)稻5個，分別為黃絲莉占、黃華占、合豐占、金農(nóng)絲苗、粵晶絲苗2號；雜交稻 9個，分別為 15WHZ、聚兩優(yōu) 751、五優(yōu) 308、天優(yōu)122、培雜泰豐、華優(yōu) 665、粵雜 889、天優(yōu) 3618、天優(yōu)華占。除15WHZ為湖北省品種外，其余均為廣東省種植面積較大的優(yōu)良品種。晚季華優(yōu)665由于出苗率低，不參與數(shù)據(jù)分析。

表1 2016年試驗點降雨量、氣溫和有效輻射量

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用隨機區(qū)組排列，重復(fù)3次。早、晚季的試驗小區(qū)面積分別為14.8 m2和11.0 m2。早季于4月12日播種，晚季于7月29日播種，播種量均為60 kg/hm2，采用條播方式。統(tǒng)一肥料用量，氮、磷、鉀肥分別為尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O516%）和氯化鉀（含K2O 60%），早、晚季氮肥總施用量分別為100 kg/hm2和120 kg/hm2，其中基肥占20%，分蘗肥占60%，穗肥占20%；磷肥60 kg/hm2，全部作基肥一次性施用；鉀肥100 kg/hm2，基肥和穗肥各占50%。采用井水灌溉，田間管理按常規(guī)方法進行，嚴格防治病蟲草害。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 干物質(zhì)

分別于分蘗中期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期，各小區(qū)取代表性植株0.5 m2，洗凈后剪去根，分莖鞘（穗并入莖鞘中）和葉片兩個部分，將樣品置于烘箱105℃殺青15 min，然后在75℃下烘干至恒質(zhì)量，稱重，計算單位面積地上部干物質(zhì)量。

1.3.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

成熟期，每小區(qū)取0.5 m2代表性植株樣品，測定單位面積有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重。每小區(qū)實收5 m2，脫粒并曬干，風(fēng)選清除雜質(zhì)和空秕粒，取3個100 g于105℃烘干至恒質(zhì)量后稱重，計算含水量，然后折算成含水量14.0%的產(chǎn)量。

1.3.3 植株氮素含量

抽穗期分別測定葉片和莖稈中氮素含量，成熟期分別測定稻草、枝梗、實粒和空秕粒中氮素含量。將粉碎后的樣品放入烘箱中于70℃烘干至恒質(zhì)量，稱取0.25 g左右樣品，凱氏法消化后，采用全自動連續(xù)流動分析儀測定植株各部分樣品的氮素含量，計算植株地上部吸氮量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用以下公式計算相關(guān)參數(shù)：氮素籽粒生產(chǎn)效率（NUE，kg/kg）=籽粒產(chǎn)量/成熟期地上部氮素積累量；氮素收獲指數(shù)（NHI，%）=籽粒中氮素積累量/成熟期地上部氮素積累量×100。

采用Microsoft Excel 2007軟件錄入和整理數(shù)據(jù)，運用Statistix 8進行相關(guān)分析、方差分析和差異顯著性檢驗，用SPSS 17.0 Ward離差平方和法對產(chǎn)量進行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 直播條件下不同水稻品種的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

由表2可以看出，直播條件下，無論是早季還是晚季，不同品種間產(chǎn)量的差異均達到顯著水平，且季節(jié)和品種間存在顯著的交互作用。在早季，參試品種平均產(chǎn)量為 4.91 t/hm2，培雜泰豐最高（6.12 t/hm2），合豐占最低（3.30 t/hm2）。在晚季，各參試品種平均產(chǎn)量為5.11 t/hm2，天優(yōu)華占最高（6.05 t/hm2），15WHZ 最低（4.04 t/hm2）。根據(jù)各供試品種的產(chǎn)量進行聚類分析，可將供試品種劃分為高產(chǎn)、中產(chǎn)和低產(chǎn)3種類型（表3）。

15WHZ、培雜泰豐和粵雜889在早季表現(xiàn)高產(chǎn)，在晚季則表現(xiàn)為低產(chǎn)，適宜早季直播栽培；聚兩優(yōu)751、天優(yōu)122和天優(yōu)華占只在晚季表現(xiàn)高產(chǎn)，適宜晚季直播栽培；而五優(yōu)308無論是早季還是晚季均表現(xiàn)高產(chǎn)，早、晚兩季直播均適合。

有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因子品種間也表現(xiàn)出顯著差異（表2）。

2.2 直播條件下不同水稻品種的物質(zhì)生產(chǎn)分配和氮素利用效率

除晚季生育后期（抽穗至成熟期）品種間干物質(zhì)積累量無顯著差異外，早、晚季各階段干物質(zhì)積累量、總生物量和收獲指數(shù)（HI）在品種間的差異均達到顯著水平（表4）。在早季，干物質(zhì)積累峰值因品種不同而異。干物質(zhì)積累量在生育前期(播種至拔節(jié)期)以培雜泰豐最高、合豐占最低，中期(拔節(jié)至抽穗期)以合豐占和天優(yōu)3618最高，而后期則以粵雜889最高。晚季所有品種干物質(zhì)量積累峰值均出現(xiàn)在生育中期，且以聚兩優(yōu)751最高。早、晚季各品種的總生物量分別為9.73～13.54 t/hm2和 8.51～11.10 t/hm2，其中，早季以粵雜 889最高，其次為培雜泰豐，五優(yōu)308最低；晚季總生物量以天優(yōu)華占最高，15WHZ最低，與二者產(chǎn)量表現(xiàn)相同。而早、晚兩季的HI均以五優(yōu)308最高，分別為53.03%和59.69%；早季粵晶絲苗2號HI最低，只有34.45%；晚季培雜泰豐的HI最低，為45.33%。季節(jié)和品種對干物質(zhì)積累量和HI均表現(xiàn)出顯著的互作效應(yīng)。

表2 直播條件下不同水稻品種的產(chǎn)量及其構(gòu)成因子

表3 直播條件下不同水稻品種產(chǎn)量水平的聚類分析結(jié)果

由表4可知，早季和晚季各品種總吸氮量分別為101.04～146.78 kg/hm2和 83.57～107.93 kg/hm2，高產(chǎn)品種的總吸氮量較高，早季15WHZ、五優(yōu)308、培雜泰豐和粵雜889分別比平均高54.13%、8.82%、41.73%和53.39%，晚季聚兩優(yōu)751、五優(yōu)308和天優(yōu)華占分別比平均高8.09%、13.45%和15.17%，但品種間差異未達到顯著水平（P＞0.05）。氮素籽粒生產(chǎn)效率（NUE）在早季和晚季分別為29.87～49.93 kg/kg和44.83～63.94 kg/kg，早季以高產(chǎn)的五優(yōu)308最高，晚季以天優(yōu)122最高。NUE只在早季表現(xiàn)出顯著的品種差異。氮素收獲指數(shù)（NHI）早、晚兩季品種間差異均達顯著水平。早季和晚季的氮素收獲指數(shù)分別為45.45%～66.88%和57.06%～71.31%，前者以華優(yōu)665最高，后者以聚兩優(yōu)751最高。品種與季節(jié)對總吸氮量和氮收獲指數(shù)有顯著的交互影響。

表4 直播條件下不同水稻品種的干物質(zhì)積累量和氮素利用效率

表5 產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因子、物質(zhì)生產(chǎn)分配和氮素吸收利用指標的相關(guān)系數(shù)

2.3 產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因子、物質(zhì)生產(chǎn)分配及氮素利用效率的相關(guān)性

由表5可知，在產(chǎn)量構(gòu)成因子中，產(chǎn)量與有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)之間均無顯著相關(guān)性，但與結(jié)實率呈顯著正相關(guān)關(guān)系，兩季表現(xiàn)一致。產(chǎn)量與千粒重在早季呈顯著正相關(guān)，而與單位面積粒數(shù)在晚季呈顯著正相關(guān)?？梢姡缂局辈サ緫?yīng)以促進灌漿和籽粒充實為主，晚季則應(yīng)以擴庫和促進結(jié)實二者兼顧。在干物質(zhì)生產(chǎn)分配方面，除早季前期干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)外，其余階段干物質(zhì)積累量均與產(chǎn)量無密切關(guān)系，而總生物量和收獲指數(shù)與產(chǎn)量呈顯著或極顯著正相關(guān)，且兩季趨勢一致。無論是早季還是晚季，產(chǎn)量與總吸氮量、NUE和NHI均呈極顯著正相關(guān)。由此可知，增加成熟期干物質(zhì)積累量和吸氮量、促進干物質(zhì)和氮素向籽粒中的轉(zhuǎn)運，是提高雙季直播稻產(chǎn)量的關(guān)鍵途徑。

3 討論與結(jié)論

3.1 品種選擇在直播稻栽培中的重要性

本研究表明，在直播條件下，早、晚兩季不同水稻品種間產(chǎn)量均存在顯著差異，與前人研究結(jié)果一致[13-19]。在供試品種中，最高產(chǎn)量達6.12 t/hm2，而最低只有3.30 t/hm2，相差近1倍?？梢?，選擇適宜的品種對直播稻高產(chǎn)意義重大。本研究亦表明，季節(jié)對直播稻產(chǎn)量有顯著的影響。這主要是由于早、晚兩季水稻生長期間光溫等環(huán)境條件的差異較大，對結(jié)實率和千粒重造成一定的影響[21]，導(dǎo)致相同品種表現(xiàn)出一定的季節(jié)性差異。在早季直播表現(xiàn)為高產(chǎn)的品種15WHZ、培雜泰豐和粵雜889在晚季卻表現(xiàn)低產(chǎn)，宜在早季作直播栽培；聚兩優(yōu)751、天優(yōu)122和天優(yōu)華占在早季表現(xiàn)為中產(chǎn)水平，而晚季則表現(xiàn)高產(chǎn)，適宜作晚季直播栽培；而五優(yōu)308在早、晚兩季均表現(xiàn)為高產(chǎn)，可早、晚兩季兼用。對于育種家而言，應(yīng)針對早、晚季氣候特點，分別選育適宜早季和晚季種植的高產(chǎn)直播稻品種。

3.2 直播稻高產(chǎn)品種的產(chǎn)量形成特征

前人就直播稻產(chǎn)量與其構(gòu)成因子之間的關(guān)系作了較多研究，但結(jié)果不盡一致。周昌宇等[22-24]認為，直播稻產(chǎn)量主要由單位面積有效穗數(shù)決定，宜以多穗增產(chǎn)。鄧安鳳等[9]發(fā)現(xiàn)，直播稻產(chǎn)量只與每穗穎花數(shù)以及單位面積穎花量（即庫容量）密切相關(guān)。郭九信等[25]的研究則表明，優(yōu)化氮肥管理提高直播稻產(chǎn)量主要是來自每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重的增加。本研究結(jié)果表明，早、晚兩季產(chǎn)量構(gòu)成因子與產(chǎn)量之間的關(guān)系有所不同。早、晚季直播稻產(chǎn)量與結(jié)實率呈高度相關(guān)，而與有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)均無顯著相關(guān)。此外，早季直播稻產(chǎn)量還與千粒重呈顯著正相關(guān)，而晚季產(chǎn)量則還與庫容量呈極顯著正相關(guān)。因此，應(yīng)針對不同的種植季節(jié)來確定直播稻高產(chǎn)途徑。早季水稻灌漿期陰雨天較多、溫度較高，灌漿結(jié)實差，應(yīng)以提高結(jié)實率和千粒重為主，而晚季則應(yīng)擴大庫容量與促進灌漿結(jié)實兼顧。

水稻產(chǎn)量是植株干物質(zhì)積累與分配的結(jié)果。對移栽稻的研究表明，總生物量越多，產(chǎn)量越高，而各生育階段干物質(zhì)積累量、HI與產(chǎn)量的關(guān)系則因區(qū)域、品種類型和栽培方式而異[26-28]。本研究表明，直播稻產(chǎn)量與總生物量、HI均呈顯著或極顯著正相關(guān)，但與各生育階段的物質(zhì)積累量無顯著相關(guān)性。說明直播條件下，不同品種有各自的物質(zhì)積累特點，不管各階段干物質(zhì)積累如何，只要增加總干物質(zhì)積累量以及向籽粒中的分配，便有利于水稻在直播條件下獲得高產(chǎn)?？偵锪颗cHI協(xié)同提高，是直播高產(chǎn)品種的重要特征，早季和晚季表現(xiàn)一致。

本試驗條件下，產(chǎn)量與總吸氮量、NUE均呈高度正相關(guān)，與董桂春等[29-30]在水培條件下的研究結(jié)果一致。此外，本研究還表明，直播稻產(chǎn)量與NHI極顯著正相關(guān)，說明氮素向籽粒中的轉(zhuǎn)運效率越高，直播稻產(chǎn)量隨之提高。這與FAGERIA[31]對移栽稻的研究結(jié)論相符合。從氮素吸收利用的角度來看，水稻產(chǎn)量可表示為總吸氮量和NUE的乘積。不論是總吸氮量多，還是NUE和NHI高，均是氮素利用效率高的表現(xiàn)。因此，氮素利用效率高也是直播高產(chǎn)品種的重要特征。