馮云貴，張建沖，覃檢，潘勝才，陳余波，秦建權

(貴州大學農(nóng)學院，貴州 貴陽 550025)

除了品種的遺傳特性外，生態(tài)環(huán)境和栽培措施也對水稻產(chǎn)量潛力發(fā)揮和品質(zhì)形成具有重要影響[1-2]。生態(tài)條件通過非生物因子和生物因子對水稻的生長發(fā)育和光合產(chǎn)物的積累及其分配產(chǎn)生影響，最終影響水稻產(chǎn)量和品質(zhì)[3]。光照過強或不足均會影響水稻的產(chǎn)量，尤其灌漿結(jié)實期光照不足會影響光合產(chǎn)物的合成與轉(zhuǎn)運，造成籽粒不充實，顯著降低精米率、整精米率和直鏈淀粉含量，提高堊白粒率[4]。高溫會阻礙雜交水稻授粉受精，降低結(jié)實率和產(chǎn)量。而溫度過高或過低都會使整精米率變差，堊白粒率增加[5-6]。但隨著種植海拔的上升，稻米整精米率明顯上升，堊白粒率則明顯下降[7]。也有研究表明，稻米品質(zhì)與種植海拔的關系因品種不同而異[8]。

水稻產(chǎn)量和品質(zhì)受光照、溫度、水分等環(huán)境因素影響，種植密度對水稻發(fā)育及群體構(gòu)成也具有重要的調(diào)控作用[9-11]。適宜的栽插密度能夠保證水稻充分利用光溫資源，使產(chǎn)量構(gòu)成因素協(xié)調(diào)發(fā)展以達到增產(chǎn)目的[12-13]。適當降低密度能有效增加成穗數(shù)和穗粒數(shù)，使個體與群體協(xié)調(diào)發(fā)展而提高水稻產(chǎn)量[14-15]。翟超群[16]研究表明，隨著種植密度增加，稻米碾磨品質(zhì)先提高后降低，堊白度先降后升。董士琦等[17]研究發(fā)現(xiàn)，增加密度，稻米營養(yǎng)品質(zhì)提高，加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)和蒸煮食味品質(zhì)降低。孫興榮等[18]研究表明，隨著密度增加，蛋白質(zhì)含量呈先增后減的變化趨勢。這些研究大多集中在地勢較平坦的地區(qū)，而喀斯特山區(qū)的相關研究則鮮有報道。本研究以3 個不同穗型的雜交水稻品種為材料，分析喀斯特山區(qū)不同生態(tài)條件和種植密度對雜交水稻產(chǎn)量和品質(zhì)形成的影響，以期為喀斯特山區(qū)雜交水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地情況

大田試驗在貴陽市烏當區(qū)新堡鄉(xiāng)大寨村和凱里市麻江縣杏山鎮(zhèn)濫壩村進行，水稻全生育期試驗地的氣象條件見表1。

表1 烏當和麻江水稻全生育期的氣象資料Table 1 Meteorological data during the whole growth period of rice in Wudang and Majiang

1.2 試驗材料

供試水稻品種3 個:Ⅱ優(yōu)838(V1)，分蘗力中上，有效穗數(shù)275.4 萬/hm2，每穗總粒數(shù)150～180，千粒質(zhì)量29 g，屬于穗粒兼顧型品種；準兩優(yōu)527(V2)，秈型兩系雜交水稻，有效穗數(shù)258.0 萬/hm2，每穗總粒數(shù)134.1，千粒質(zhì)量31.9 g，屬多穗型品種；Y 兩優(yōu)900(V3)，秈型兩系雜交水稻，有效穗數(shù)223.5 萬/hm2，每穗總粒數(shù)238.2，千粒質(zhì)量24.4 g，屬大穗型品種。

1.3 試驗設計

采用裂區(qū)設計，以品種為主區(qū)，密度為副區(qū)。設置2 個密度處理:D1(20 cm×20 cm)和D2(20 cm×30 cm)。主區(qū)面積90 m2，副區(qū)面積30 m2，3 次重復，共24 個小區(qū)。施肥量為純氮180 kg/hm2、磷肥(P2O5)96 kg/hm2、鉀肥(K2O)135 kg/hm2，其中氮肥按基肥∶分蘗肥∶穗肥＝5 ∶2 ∶3施用，磷肥全部作基肥，鉀肥按基肥∶穗肥＝5 ∶5施用。其它大田管理和病蟲害防治均按當?shù)馗弋a(chǎn)栽培方案進行。

1.4 測定項目與方法

產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素。在水稻生理成熟期，每小區(qū)取中心區(qū)(10 行×10 蔸)作為測產(chǎn)小區(qū)和考種區(qū)域，按平均穗數(shù)取樣10 蔸帶回室內(nèi)考種，考察各產(chǎn)量構(gòu)成因子；其余90 蔸人工脫粒，曬干風選稱重，按13.5%的水分含量折算單位面積稻谷產(chǎn)量。

外觀品質(zhì)。粒長、粒寬、長寬比、堊白度、堊白粒率采用萬深SC-E 型大米外觀品質(zhì)檢測分析儀測定。

加工品質(zhì)。糙米率、精米率、整精米率的測定參照農(nóng)業(yè)部部頒標準NY147-88 米質(zhì)測定方法進行，設3 次重復。

蒸煮食味品質(zhì)。直鏈淀粉含量、膠稠度、糊化溫度的測定參照農(nóng)業(yè)部部頒標準NY147-88 米質(zhì)測定方法進行。

營養(yǎng)品質(zhì)。采用H2SO4—H2O2消煮法測定蛋白質(zhì)含量，采用SKD—200 凱氏定氮儀測定氮含量。

1.5 數(shù)據(jù)整理與分析

采用Statistix 9.0 數(shù)據(jù)處理軟件進行統(tǒng)計分析，采用LSD 法進行顯著性測驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜交水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素分析

由表2 可知，不同生態(tài)條件下水稻產(chǎn)量差異顯著(P＜0.05)，品種間、密度間、品種與密度及兩者與生態(tài)點互作條件下產(chǎn)量差異均極顯著(P＜0.01)，生態(tài)點、密度和品種三者互作條件下水稻產(chǎn)量差異不顯著。除V1 品種的D1 密度處理外，3 個供試品種在濫壩村的產(chǎn)量均顯著高于大寨村(P＜0.05)。在大寨村，3 個供試品種D1 處理的產(chǎn)量均顯著高于D2(P＜0.05)，3 個品種的D1 處理分別較D2 處理提高31.59%、8.81%、14.64%；在濫壩村，則3 個品種均為D1 處理顯著低于D2 處理(P＜0.05)，與D2處理相比，V1、V2、V3 產(chǎn)量降低了7.96%、19.71%、27.49%。

表2 不同處理下雜交水稻的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素Table 2 The yield and yield components of hybrid rice under different treatments

續(xù)表2

不同生態(tài)條件下單位面積穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率差異極顯著，不同品種間各產(chǎn)量構(gòu)成因素差異極顯著，密度間及其與生態(tài)點互作條件下單位面積穗數(shù)、每穗粒數(shù)差異極顯著(P＜0.01)，品種與生態(tài)點互作條件下有效穗數(shù)、結(jié)實率、千粒質(zhì)量差異顯著(P＜0.05)，品種與密度互作條件下單位面積穗數(shù)差異顯著(P＜0.05)。3 個品種的單位面積穗數(shù)均為大寨村顯著高于濫壩村(P＜0.05)。大寨村V1、V2、V3 的D1 處理有效穗數(shù)均顯著高于D2(P＜0.05)，分別較D2 高17.10%、13.78%、19.72%；濫壩村則相反，V1、V2、V3 的D1 處理分別較D2 處理低4.28%、14.15%、10.03%，其中V2 品種2 個密度處理間差異顯著(P＜0.05)。3 個供試品種的每穗粒數(shù)均以大寨村顯著低于濫壩村，且都隨著密度的增加而有所降低。在濫壩村，V1、V2、V3 品種D1 處理的穗粒數(shù)分別較D2 處理降低了11.71%、8.26%、8.30%，其中V1、V2 品種密度處理間的差異達到顯著水平(P＜0.05)。3 個品種的結(jié)實率均以濫壩村高于大寨村，千粒質(zhì)量均以大寨村高于濫壩村，且密度處理間差異均不顯著。

2.2 不同生態(tài)條件下雜交水稻加工品質(zhì)

對不同處理雜交水稻的稻米加工品質(zhì)進行方差分析，結(jié)果見表3。不同生態(tài)條件下，糙米率、精米率、整精米率差異極顯著(P＜0.01)；不同品種間精米率、整精米率差異極顯著(P＜0.01)，糙米率差異顯著(P＜0.05)；不同密度處理的整精米率差異極顯著(P＜0.01)；生態(tài)點與品種互作條件下精米率、整精米率差異極顯著(P＜0.01)；生態(tài)點與密度互作條件下糙米率差異顯著(P＜0.05)；品種與密度互作條件下，整精米率差異極顯著(P＜0.01)；生態(tài)點、密度、品種三者互作條件下整精米率差異顯著(P＜0.05)。3 個品種的糙米率、精米率均表現(xiàn)為濫壩村顯著高于大寨村(P＜0.05)，密度處理間差異均不顯著。不同生態(tài)點、不同密度處理的整精米率的差異因品種不同而異；V1 和V2 的整精米率為大寨村顯著高于濫壩村，且均隨著密度增加有所增加，且濫壩村不同密度處理間差異達到顯著水平(P＜0.05)；V3 則為濫壩村顯著高于大寨村(P＜0.05)，并且隨著密度增加有所降低。

表3 不同處理下各雜交水稻品種的加工品質(zhì)Table 3 Processing quality of hybrid rice varieties under different ecological treatments %

2.3 不同生態(tài)條件下雜交水稻外觀品質(zhì)

對不同處理雜交水稻的外觀品質(zhì)進行方差分析，結(jié)果見表4。不同生態(tài)條件下，粒長和堊白粒率差異顯著(P＜0.05)，粒寬、長寬比和堊白度差異極顯著(P＜0.01)；品種間、品種與生態(tài)點互作條件下的外觀品質(zhì)指標差異均極顯著(P＜0.01)；不同密度處理間堊白粒率差異極顯著(P＜0.01)；生態(tài)點與品種、生態(tài)點與密度互作及生態(tài)點、品種、密度三者互作條件下堊白粒率、堊白度差異極顯著(P＜0.01)。大寨村供試水稻品種的粒長、粒寬較濫壩村高，而長寬比則為濫壩村較高，且密度處理間差異均不顯著。堊白粒率和堊白度為濫壩村高于大寨村；3 個品種的堊白粒率和堊白度均為D1 處理高于D2 處理；不同密度處理下，大寨村V2 和V3 品種的堊白粒率差異顯著(P＜0.05)，濫壩村V3 品種的堊白粒率和堊白度均差異顯著(P＜0.05)。

表4 不同處理下各雜交水稻品種的外觀品質(zhì)Table 4 Appearance quality of hybrid rice varieties under different treatments

2.4 不同生態(tài)條件下雜交水稻的食味品質(zhì)

對不同處理雜交水稻食味品質(zhì)進行方差分析，結(jié)果見表5。糊化溫度、膠稠度、直鏈淀粉含量在不同生態(tài)條件和不同品種間差異顯著(P＜0.05)或極顯著(P＜0.01)；不同密度處理間糊化溫度、膠稠度差異極顯著(P＜0.01)；生態(tài)條件與品種、密度互作條件下，糊化溫度、直鏈淀粉含量差異極顯著(P＜0.01)；品種與密度互作條件下，糊化溫度、膠稠度差異極顯著(P＜0.01)；生態(tài)點、密度、品種三者互作條件下糊化溫度差異顯著(P＜0.05)。除V1 在D2種植密度下的直鏈淀粉含量外，3 個供試品種的糊化溫度、膠稠度、直鏈淀粉含量均為大寨村高于濫壩村。糊化溫度隨著種植密度的增加有所增加，且大寨村的V1、V2 品種、濫壩村的V3 品種不同密度處理間差異顯著(P＜0.05)。3 個品種的膠稠度隨著密度增加顯著降低(P＜0.05)，與D2 處理相比，大寨村V1、V2、V3 品種的D1 處理降低了15.53%、28.81%、8.32%，濫壩村則分別降低了28.26%、21.81%、16.75%。大寨村D1 處理的直鏈淀粉含量高于D2 處理，3 個品種D1 處理分別較D2 處理高7.65%、4.04%、2.91%，其中V1、V2 品種密度處理間的差異達到顯著水平(P＜0.05)；濫壩村則相反，表現(xiàn)為D1 處理的直鏈淀粉含量低于D2 處理，3 個品種的D1 處理分別較D2 處理降低了4.76%、3.77%、4.46%，其中V3 品種密度處理間差異達到顯著水平(P＜0.05)。

表5 不同處理下雜交水稻品種的食味品質(zhì)Table 5 Eating quality of hybrid rice varieties under different treatments

2.5 不同生態(tài)條件下雜交水稻的蛋白質(zhì)含量

對不同處理雜交水稻蛋白質(zhì)含量進行方差分析，結(jié)果見表6。生態(tài)點、品種、密度及其兩兩互作條件下蛋白質(zhì)含量差異均為極顯著；生態(tài)點、密度、品種三者互作對蛋白質(zhì)含量的影響顯著。3 個品種的蛋白質(zhì)含量均以濫壩村顯著高于大寨村，D1 處理低于D2 處理；大寨村和濫壩村V1、V2、V3 品種D1處理分別較D2 處理降低了1.79%、3.13%、4.45%和5.54%、2.55%、8.75%，且V2、V3 在密度間的差異均達到顯著水平。

表6 不同處理下各雜交水稻品種的蛋白質(zhì)含量Table 6 Protein content of hybrid rice varieties under different treatments mg·g-1

3 討論

3.1 不同生態(tài)條件下雜交水稻的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成表現(xiàn)

水稻產(chǎn)量受多種因素的影響，其中生態(tài)環(huán)境顯著影響水稻產(chǎn)量[19]、有效穗數(shù)[20]、每穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量[21]。研究表明[22-23]，水稻產(chǎn)量與生產(chǎn)環(huán)境存在顯著的相關關系。李杰等[24]研究表明，不同品種在不同生態(tài)條件下對溫光的響應不同，適宜的溫光有利于水稻產(chǎn)量形成。鄧飛等[25]研究表明，在不同生態(tài)條件下實現(xiàn)高產(chǎn)的途徑不同，光溫充足時主要依靠有效穗數(shù)的提高；光溫適中環(huán)境下需保證適當有效穗數(shù)的同時提高每穗粒數(shù)；高濕寡照地區(qū)則需提高有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)。本研究發(fā)現(xiàn)，除V1 品種的D1 處理外，濫壩村的產(chǎn)量均顯著高于大寨村，雖然濫壩村的單位面積穗數(shù)顯著低于大寨村，但每穗粒數(shù)顯著高于大寨村，并且結(jié)實率較高。這可能是由于濫壩村的光照、溫差、降水量與積溫均大于大寨村，有利于水稻生產(chǎn)和產(chǎn)量提高。

種植密度是水稻群體結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量形成的重要調(diào)控因子，也是主要的人為調(diào)控手段。吳桂成等[26]研究指出，隨密度的增加，水稻產(chǎn)量呈先增后減的趨勢，每穗穎花數(shù)降低，結(jié)實率和千粒質(zhì)量則變化較小。朱聰聰?shù)萚27]研究表明，增密極顯著提高了常規(guī)粳稻有效穗數(shù)，每穗粒數(shù)則呈相反規(guī)律，大穗型雜交稻品種產(chǎn)量均以中密度最高。主要是由于雜交秈稻分蘗性強，群體過大會導致遮蔭嚴重，不利于通風透光，適宜密度則有利于協(xié)調(diào)個體與群體間的矛盾，優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮秈型水稻的優(yōu)勢，提高產(chǎn)量。滕飛等[28]研究表明，增密可提高大穗型和中小穗型水稻有效穗數(shù)，明顯提高產(chǎn)量，但其每穗粒數(shù)會顯著降低，導致個體產(chǎn)量下降。陳佳娜等[29]研究表明，多穗型品種通過增密保證足夠的有效穗數(shù)是獲得高產(chǎn)的基礎。本研究發(fā)現(xiàn)，不同生態(tài)條件下，密度對產(chǎn)量的影響具有差異。在大寨村，產(chǎn)量隨著密度增加顯著提高，而在濫壩村則顯著降低。因為大寨村屬于低溫寡照區(qū)，雖然每穗粒數(shù)和結(jié)實率隨著密度增加有所降低，但差異不顯著，增密顯著提高了單位面積穗數(shù)，從而實現(xiàn)增產(chǎn)。這與朱聰聰?shù)萚27]的研究結(jié)果一致。而濫壩村屬于較高溫高濕的地區(qū)，增密限制了個體的生長，降低了單位面積穗數(shù)和每穗粒數(shù)，從而導致產(chǎn)量顯著降低。綜合分析，在喀斯特山區(qū)的低溫寡照地區(qū)宜密植，通過擴大水稻群體保證產(chǎn)量，尤其是穗粒兼顧型品種；而在高溫高濕地區(qū)應稀植，促進個體的發(fā)育，從而使水稻群體與個體健康生長達到增產(chǎn)的目的，尤其是大穗型水稻品種。

3.2 不同生態(tài)條件下雜交水稻的品質(zhì)表現(xiàn)

生態(tài)條件與稻米品質(zhì)密切相關[30]，對水稻碾米品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)有一定的影響[31]。王云霞等[32]研究表明，溫度過高會降低整精米率，增加堊白粒率。田青蘭等[30]研究表明，稻米品質(zhì)受氣溫的影響較大，灌漿成熟期的高溫會增加堊白粒率和堊白度，降低蛋白質(zhì)含量。齊春艷等[31]和李書先等[33]研究表明，除水稻直鏈淀粉受環(huán)境影響較小外，其它品質(zhì)指標易受環(huán)境影響。張志斌等[34]在貴州從江縣242～857 m 海拔范圍內(nèi)開展的研究發(fā)現(xiàn)，隨海拔的增加，蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量顯著降低。本研究發(fā)現(xiàn)，在兩個生態(tài)點中，除V1 品種D2 處理的直鏈淀粉含量外，各供試品種的粒長、粒寬、糊化溫度、膠稠度、直鏈淀粉含量均以大寨村高于濫壩村；堊白粒率和堊白度則以濫壩村顯著高于大寨村。表明高溫高濕地區(qū)不利于水稻外觀品質(zhì)的形成。本研究中，整精米率在生態(tài)點間的差異因品種不同而異，V1 和V2 為大寨村顯著高于濫壩村，V3 則為濫壩村顯著高于大寨村。表明大穗型品種在高溫高濕地區(qū)整精米率優(yōu)于低溫寡照區(qū)，而多穗型和穗粒兼顧型品種則相反。

不同生態(tài)條件下，密度對雜交稻產(chǎn)量形成的影響不同[35]。董嘯波[36]研究表明，糙米率、精米率、整精米率隨密度的增加均呈下降趨勢。孟維韌等[37]研究表明，密度對糙米率、精米率、整精米率無顯著性影響，對稻米直鏈淀粉含量、糊化溫度影響較小，對膠稠度影響較大。殷春淵等[38]研究表明，密度過高和過低均不利于外觀品質(zhì)的提高，而適宜密度下，稻米的堊白粒率、堊白度降低。翟超群等[16]認為，密度對膠稠度、糊化溫度、直鏈淀粉含量均無明顯影響。孫興榮等[18]研究表明，稻米蛋白質(zhì)含量隨著密度增加而降低。本研究結(jié)果表明，糙米率、精米率在不同密度條件下的差異不顯著，與孟維韌等[37]研究結(jié)果一致；整精米率在不同密度間的差異因品種不同而異，V1 和V2 隨密度的增加有所增加，V3 隨密度的增加顯著降低，表明稀植可提高大穗型品種的整精米率。粒長、粒寬和長寬比在密度間的差異均不顯著，堊白粒率和堊白度均隨密度的增加而增加，表明增密降低了稻米的外觀品質(zhì)。尤其是V3，在兩個生態(tài)點的堊白粒率和堊白度均隨著密度增加顯著提高，表明大穗型水稻品種增密后會顯著降低外觀品質(zhì)。糊化溫度隨著密度的增加有所升高，而膠稠度隨著密度的增加顯著降低，不同密度處理間直鏈淀粉含量的差異在不同生態(tài)點的表現(xiàn)不同。在大寨村，直鏈淀粉含量隨著密度的增加有所降低，而濫壩村均隨著密度增加而增加。蛋白質(zhì)含量隨著密度增加有所降低，可能是由于密度增加降低了單株營養(yǎng)吸收面積，減少了植株對氮素的吸收，從而降低了稻米蛋白質(zhì)含量。

4 結(jié)論

在實際生產(chǎn)中，應根據(jù)品種特性和不同地區(qū)生態(tài)環(huán)境條件確定適宜的水稻群體，實現(xiàn)水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目的。本試驗條件下，在貴州喀斯特山區(qū)低溫寡照的大寨村，3 個品種均宜密植，可在擴大水稻群體的基礎上協(xié)調(diào)產(chǎn)量構(gòu)成因素間的關系，達到增產(chǎn)目的(特別是穗粒兼顧型品種)，但會增加堊白粒率和堊白度，導致品質(zhì)下降；在高溫高濕的濫壩村，3個品種均宜稀植，充分發(fā)揮個體生長優(yōu)勢，通過“小群體，壯個體”的途徑實現(xiàn)增產(chǎn)和增質(zhì)的目的，尤其是大穗型水稻品種。