双季晚粳生产力及相关生态生理特征
[张洪程1 
, 许轲1 , 张军1 , 李国业1 , 董啸波1 , 花劲1 , 周培建2 , 程飞虎2 , 黄大山1, 2 , 陈忠平2 , 陈国梁3 , 方明珍4 , 戴其根1 , 霍中洋1 , 魏海燕1 , 高辉1 ]
, 许轲引用本文
张洪程, 许轲, 张军, 李国业, 董啸波, 花劲, 周培建, 程飞虎, 黄大山, 陈忠平, 陈国梁, 方明珍, 戴其根, 霍中洋, 魏海燕, 高辉. 双季晚粳生产力及相关生态生理特征. 作物学报, 2014, 40(2): 283-300[ZHANG Hong-Cheng, XU Ke, ZHANG Jun, LI Guo-Ye, DONG Xiao-Bo, HUA Jin, ZHOU Pei-Jian, CHENG Fei-Hu, HUANG Da-Shan, CHEN Zhong-Ping, CHEN Guo-Liang, FANG Ming-Zhen, DAI Qi-Gen, HUO Zhong-Yang, WEI Hai-Yan, GAO Hui. Productivity and Eco-physiological Characteristics of LateJaponica Rice in Double-Cropping System . 作物学报, 2014, 40(2): 283-300] 
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双季晚粳生产力及相关生态生理特征
摘要
于江西鄱阳、上高县, 选用代表性晚粳稻品种(武运粳24、南粳44、镇稻11、常优1号、常优5号、甬优8号), 在高产栽培条件下以当地代表性晚籼稻品种为对照, 系统比较了粳、籼稻间产量、品质和效益的差异, 初步阐明了双季晚粳生产力优势, 并从温光利用、株型、光合物质生产等方面探讨了其优势形成的生态生理特征。结果表明, 3年晚粳平均产量分别为9.6、8.3、9.9 t hm-2(2011年上高县甬优8号最高产量田块达10.6 t hm-2), 极显著高于晚籼, 而其产量高的主要原因是每穗粒数、结实率显著或极显著高于籼稻; 晚粳加工品质、食味品质优于晚籼(晚粳出糙率、精米率、整精米率显著或极显著高; 籽粒直链淀粉、蛋白质含量显著或极显著低, 胶稠度显著或极显著长), 外观品质逊于晚籼(粳稻的垩白率、垩白大小、垩白度均显著或极显著高于籼稻); 晚粳效益高于晚籼(3年晚粳的纯收益分别为11 890.6、10 252.1、16 565.9元 hm-2, 分别高23.8%、23.6%、26.7%)。双季晚粳生产力优势形成的相关生理生态特征为, 较籼稻全生育期特别是结实期明显延长, 抽穗结实期较籼稻适应凉爽气候, 增加对温光资源利用, 能正常成熟; 后期有较高光合生产能力, 增大了群体光合物质生产积累量, 源库协调性好, 库容总充实量高; 生育后期在偏低温气候下不早衰, 维持较强根系和较大茎鞘强度, 具有较强群体抗倒伏能力。
关键词:
南方双季稻区; 生产力; 生态生理特征
Productivity and Eco-physiological Characteristics of LateJaponica Rice in Double-Cropping System
ZHANG Hong-Cheng1 , XU Ke1 , ZHANG Jun1 , LI Guo-Ye1 , DONG Xiao-Bo1 , HUA Jin1 , ZHOU Pei-Jian2 , CHENG Fei-Hu2 , HUANG Da-Shan1 , CHEN Zhong-Ping2 , CHEN Guo-Liang4 , FANG Ming-Zhen4 , DAI Qi-Gen1 , HUO Zhong-Yang1 , WEI Hai-Yan1 , GAO Hui1
, XU Ke
Abstract
In the condition of high yield cultivation, a field experiment was conducted with representative
Keyword:
Southern double-cropping rice area; Productivity; Eco-physiological characteristics
粳米品质优、口感好, 很受中国大众喜爱[ 1, 2, 3, 4]。以前东北、京津沪、江浙一带食用粳米, 现在广东、海南等地也食用粳米, 南方已成为较大的粳米消费区[ 5, 6, 7, 8]。近年来, 粳稻价格持续走高, 需求量越来越大, 适度发展粳稻生产关乎我国粮食安全。为此, 一方面应依靠提高单产, 增加粳稻总产, 另一方面也要探索增加粳稻种植的有效途径。众所周知, 中国现有耕地十分紧张, 除有限地实行“旱改水”或海涂洗盐种稻以扩种粳稻外, 在南方水稻主产区探清适粳范围, 适度实施“籼改粳”, 亦是发展我国粳稻生产的切实方案。江苏省在1986—1995年期间, 中晚熟粳稻北移成功之后[ 9], 粳稻显示出较为明显生产力优势, 现全省粳稻面积约占水稻总面积的90%; 近些年, 皖、浙、赣、鄂、豫、渝、两广等稻区, 陆续开展“籼改粳”的探索或研究示范。有些研究结果表明粳稻产量高于籼稻, 有些则是籼稻高于粳稻。随着更多粳稻新类型品种的育成[ 10, 11, 12], 尤其晚粳在花期抗高温性[ 13, 14, 15]、后期抗低温性[ 16, 17]和抗病性[ 18, 19]等方面的能力得到显著提高, 粳稻在双季稻区取得高产优质亦可成为现实。但纵观以往双季晚稻“籼改粳”方面的研究, 大多集中在品种选择与地区适宜性上, 其研究多为品种比较试验, 缺乏系统性与深入性, 而关于双季晚粳产量形成及其生理生态特征的研究则尚未见系统性报道。本研究选择在单季稻地区生产力高的晚粳品种(武运粳24、南粳44、镇稻11、常优1号、常优5号、甬优8号)与当地典型籼稻品种同时同地进行高产栽培试验, 系统比较籼粳稻间产量、品质和效益的差异, 试图探明双季晚粳生产力及其优势, 并从温光利用、株型、光合生产等方面探讨其生产力形成特征, 以期为双季晚稻“籼改粳”提供理论依据和技术支撑。
1 材料与方法
1.1 供试材料
依据本课题组在双季稻区多年的晚粳品种生态适应性研究结果, 筛选出产量潜力大、适应性较好的粳稻品种, 同时选择试验地当家籼稻品种为对照(表1)。
 | 表1 供试品种及其类型 Table 1 Tested rice cultivars and their type (2009-2011) |
1.2 试验设计
2009年, 于江西省鄱阳县鸦鹊湖农场(29°06′ N, 116°32′ E, 年日照2120.2 h, 年均温17.2℃, 年降雨量1608.4 mm)。试验田前茬为早稻, 土壤类型为沙壤土, 地力中上等(前茬早稻产量为6.85 t hm-2), 土壤含有机质18.23 g kg-1、速效氮69.21 mg kg-1、速效磷25.34 mg kg-1、速效钾65.39 mg kg-1。6月23日播种, 7月23日移栽, 栽插规格为26.4 cm × 13.2 cm, 常规粳稻每穴3~4苗, 杂交粳稻每穴2~3苗, 常规籼稻每穴2~3苗, 杂交籼稻每穴1~2苗。
2010—2011年, 于江西省上高县泗溪镇(28°31′ N, 115°09′ E, 年日照1700 h, 年均温17.5℃, 降雨量1650 mm)。试验田前茬为早稻, 土壤类型属于沙壤土, 地力中上等(前茬早稻产量为7.18 t hm-2), 土壤含有机质21.15 g kg-1、速效氮73.26 mg kg-1、速效磷27.52 mg kg-1、速效钾69.82 mg kg-1。2010年6月25日播种, 7月27日移栽; 2011年6月26日播种, 7月23日移栽, 栽插规格同上。
籼稻施氮量均为2050 kg hm-2, 粳稻施氮量均为2550 kg hm-2, 基肥∶分蘖肥∶穗肥按4∶3∶3比例施用, 分蘖肥于移栽后7 d一次施用, 穗肥于倒四叶期和倒二叶期分2次等量施入; 氮∶磷∶钾比例为1.0∶0.5∶0.5, 磷肥一次性基施, 钾肥分别于耕翻前和拔节期等量施入。
试验小区面积为20 m2, 重复3次, 随机区组排列, 区间筑埂、包膜、挖沟, 独立排灌。水分管理及病虫草害防治等相关的栽培措施均按照高产要求实施。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 叶面积 在移栽期、有效分蘖临界叶龄期、拔节期、孕穗期、抽穗期、乳熟期(抽穗后20 d)、蜡熟期(抽穗后35 d)和成熟期测定LAI, 并在抽穗期测定有效叶面积(有效茎蘖的叶面积)和高效叶面积(有效茎蘖顶三叶的叶面积)。
1.3.2 干物质 在拔节期、抽穗期和成熟期取每处理代表性3穴为1个样本, 分叶、茎、鞘和穗(抽穗后)测定单株与群体的干物质量。并于拔节期、抽穗期和成熟期挖取根土(长30 cm、宽10 cm、深20 cm), 于40目尼龙网袋中用流水洗去杂质, 烘干根系后称重。
1.3.3 株型 以代表性晚粳品种武运粳24、甬优8号和代表性籼稻品种黄华占、天优华占为对象, 于抽穗期选取不同处理群体代表性的15穴, 测定剑叶、倒二叶、倒三叶的长与叶基角(叶片基部与茎秆的夹角)、叶开角(叶尖与叶枕连成的直线与茎秆之间的夹角)、披垂度(叶开角与叶基角的差值)。
1.3.4 叶片SPAD值 分别于齐穗后10、20、30、40 d, 选取20个单茎上剑叶的相同部位(每张叶片的中部及上下3 cm处共测3点, 取其平均值), 用日式叶绿素仪SPAD-502测定。
1.3.5 倒伏特性 参照濑古秀生等[ 20]和李杰等[ 21]的方法测定与计算不同品种水稻基部节间的弯曲力矩(BM)、抗折力(BR)和倒伏指数(LI)。
1.3.6 产量 于成熟期每小区对角线调查100穴, 计算有效穗数, 按普查结果取代表性5穴测定每穗粒数、结实率和千粒重, 计算理论产量, 并实收核产。
1.3.7 稻米品质 收获稻谷后, 室内贮藏3个月, 参照国标《GB/T17891-1999优质稻谷》测定糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率、垩白大小、垩白度、胶稠度等。采用瑞典FOSS TECATOR公司生产的近红外谷物分析仪(Infrared 1241 grain analyzer)测定精米的蛋白质含量和直链淀粉含量。
1.3.8 温光资源利用 观测并记录各小区水稻拔节、抽穗、成熟等主要生育期对应的准确日期。生育期间逐日气温和日照时数等当年气象资料取自试验点所在县气象站。
1.3.9 计算与统计方法 光合势(×104 m2 d hm-2) = 1/2( L1+ L2)×( t2- t1), 式中, L1和 L2为前后2次测定的叶面积(m2 hm-2), t1和 t2为前后2次测定的时间(d);
叶面积衰减率(LAI d-1) = ( LAI2- LAI1)/( t2- t1), 式中 LAI1和 LAI2为前后2次测定的叶面积指数, t1和 t2为前后测定的时间(d);
表观输出率(%) = (抽穗期单茎茎鞘重-成熟期单茎茎鞘重)/抽穗期单茎茎鞘重×100;
最大输出率(%) = (抽穗期单茎茎鞘重-齐穗后15 d单茎茎鞘重)/抽穗期单茎茎鞘重×100;
运用Microsoft Excel软件进行数据的录入、计算与作图, 运用DPS软件统计分析。
2 结果与分析
2.1 晚粳稻产量、品质综合生产力的差异
2.1.1 产量及其结构特征 由表2可见, 2009— 2011年粳稻平均产量分别为9.6、8.3、9.9 t hm-2(2010年粳稻平均产量未达到9.0 t hm-2, 主要是由于“寒露风”不利天气的影响), 较籼稻分别高24.5%、27.5%和22.2%, 差异极显著, 其中2011年上高县基点甬优8号攻关田产量高达10.6 t hm-2。从产量构成因素来看, 较之籼稻, 粳稻的每穗粒数、结实率、千粒重均显著或极显著高(例如2011年, 粳稻每穗粒数146.5, 结实率90.6%, 千粒重26.6 g, 分别较籼稻高11.2%、11.8%、7.5%); 单位面积穗数略低, 群体颖花量稍高(2011年, 粳稻有效穗294.8 × 104 hm-2, 群体颖花量42 605.4 × 104 hm-2, 分别较籼稻低8.1%和高1.4%), 但差异均不显著。可见, 粳稻产量之所以高在于足穗基础上形成大穗, 并保持较高结实率和千粒重。
| 表2 不同类型品种水稻产量及其构成因素 Table 2 Grain yield and its components in different types of cultivar |
| 表3 不同类型品种水稻稻米品质的差异 Table 3 Difference of rice quality in different types of cultivars |
2.1.2 品质特征 由表3可见, 2009—2011年粳稻糙米率分别为84.4%、81.9%和84.3%, 较籼稻分别高8.1%、12.5%和8.4%, 差异极显著, 其精米率亦高于籼稻; 其整精米率分别为66.0%、64.0%和66.3%, 较籼稻分别高22.6%、22.3%和21.9%, 差异极显著。可见粳稻加工品质明显优于籼稻。
从外观品质看, 3年粳稻垩白率、垩白大小、垩白度均显著或极显著高于籼稻(粳稻的垩白率分别为19.3%、19.9%和21.9%, 比籼稻高58.3%、80.3%和85.3%; 垩白大小分别为15.9%、13.6%和14.8%, 较籼稻高9.0%、7.3%和12.9%; 垩白度分别为3.1%、2.7%和3.2%, 较籼稻高71.8%、134.8%和216.7%)。显然粳稻外观品质逊于籼稻。
从蒸煮食味品质看, 3年粳稻直链淀粉含量、蛋白质含量均显著或极显著低于籼稻(粳稻直链淀粉含量分别为15.9%、16.9%和16.6%, 较籼稻低13.4%、8.7%和9.6%; 粳稻蛋白质含量分别为8.0%、8.1%和8.2%, 较籼稻低10.1%、11.8%和11.7%); 而粳稻的胶稠度则极显著长于籼稻。
综上可见, 粳稻的加工品质、蒸煮食味品质优于籼稻, 其外观品质略逊于籼稻。从综合指标来看, 双季晚粳稻米品质达到了国标优质食用粳米标准。
2.1.3 生产效益 从表4可见, 2009-2011年粳稻平均产值分别为21 788.7、20 338.7和27 259.4元 hm-2, 分别较籼稻高25.9%、27.8%和30.7%, 而其产值高的主要原因是粳稻产量显著高于籼稻。
粳稻3年的生产成本(由物质性费用、用工费用构成, 其中物质性费用包括种子、农药、肥料、灌溉费用, 用工费用包括人工、机械作业费用)高于籼稻(分别为9898.1、10 086.6、10 693.5元 hm-2, 较籼稻高28.6%、32.4%和37.4%)。粳稻的用工费用与籼稻相当(3年分别为4492.1、4783.4、5165.3元 hm-2, 较籼稻高11.4%、14.2%、18.5%), 其生产总成本高主要由于物质性费用高(粳稻3年分别为5406.0、5303.3、5528.3元 hm-2, 较籼稻高47.4%、54.8%、61.4%), 而其物质性费用高主要来源于种子、肥料、农药。其中用种量常规粳稻为0.135 t hm-2左右, 杂交粳稻为0.0675 t hm-2左右, 均较籼稻高, 3年粳稻种子费用较籼稻分别高73.6%、63.5%、73.0%; 粳稻高产需要的氮肥量高于籼稻, 所以肥料成本也高于籼稻, 3年粳稻肥料成本较籼稻分别高37.8%、42.2%、52.1%。粳稻3年的农药成本分别为1418.3、1432.5、1435.5元 hm-2, 分别较籼稻高36.9%、65.8%、63.7%, 粳稻农药成本高的原因是用于防治纹枯病和稻曲病的投入较籼稻高。
3年粳稻的净产值(产值与物质性费用之差)分别为16 382.7、15 035.4、21 731.2元 hm-2, 较籼稻高20.1%、20.4%、24.6%; 纯收益(净产值扣除人工和机械作业费用)分别为11 890.6、10 252.1、16 565.9元 hm-2, 较籼稻高23.8%、23.6%、26.7%。
总之, 由于粳稻产值较高, 生产成本虽高, 但最终净产值与纯收益仍明显高于籼稻。
2.2 晚粳稻生产力优势形成的主要生态生理特征
由于3年试验结果趋势基本一致, 为方便, 下文主要分析2011年上高县试验数据。
2.2.1 生育期及温光利用 由表5可见, 粳稻的拔节、抽穗、成熟期较籼稻分别推迟4~6 d、2 d左右、5~8 d, 最终全生育期延长了12~15 d。通过近几年晚粳品种示范发现, 少数粳稻品种全生育期较籼稻长15 d以上, 最终也能正常成熟, 并且获得高产, 如本研究中的甬优8号, 较岳优9113迟熟20 d左右。
由表6可知, 由于粳稻与籼稻生育进程不同, 对温光资源利用也不同。全生育期积温和光照时数均表现粳稻>籼稻的趋势(粳稻全生育期积温和光照时数分别为3594.7℃、642.7 h, 较籼稻高10.2%和6.9%)。由于粳稻与籼稻营养生长期天数差异不大, 播种至拔节期、拔节至抽穗期对温光资源利用基本相当, 而生殖生长期差异较大(抽穗至成熟期积温和光照时数分别为1342.2℃、282.9 h, 较籼稻高12.9%和12.4%)。以当地双季晚稻最早播种期6月15日至最晚收割期11月15日期间的积温和光照时数利用率100%计, 粳稻全生育期积温和光照时数利用率分别为95.5%、88.7%, 较籼稻分别高10.2%、9.3%。
 | 表4 不同类型品质水稻的种植效益Table. 4 Planting Benefit of different types of cultivar |
| 表5 不同类型品种水稻主要生育期及生育阶段天数 Table 5 Days of main growth stage and duration of different types of cultivar |
综上可见, 粳稻较当地籼稻适当推迟抽穗结实, 延长了结实灌浆期与全生育期; 粳稻积温和光照时数及其利用率高于籼稻。
2.2.2 群体茎蘖动态及成穗率 籼、粳稻在培育壮秧、合理栽插基本苗的基础上(表7), 两者均于有效分蘖临界叶龄期(N-n)准时够苗(N-n期, 粳稻的平均茎蘖数为300.7×104 hm-2, 较成熟期穗数多2.0%, 籼稻茎蘖数为337.1×104 hm-2, 较成熟期穗数多5.1%)。两者均于拔节期达高峰苗, 而粳稻高峰苗数极显著低于籼稻(粳稻高峰苗数393.0×104 hm-2, 较籼稻少16.6%), 而成熟期粳稻有效穗数较籼稻仅少8.1%, 粳稻的成穗率较籼稻高(粳稻成穗率为75.2%, 较籼稻高10.4%)。综上表明, 粳稻的整个生育进程中茎蘖消长平稳, 穗数足, 成穗率高, 而籼稻的茎蘖动态却呈现前期快增多增的“大起”, 中期则呈“大落”的态势, 虽然拔节期茎蘖数较多, 但穗数较少, 最终成穗率低。
| 表6 不同类型品种水稻温光利用的差异(2011, 江西上高) Table 6 Difference of utilization of temperature and solar radiation in different types of cultivar (2011, Shanggao, Jiangxi) |
| 表7 不同类型品种水稻群体茎蘖动态的差异 Table 7 Difference of number of stems and tillers in different types of cultivar (×104 hm-2) |
2.2.3 叶系若干特征 分析图1可知, 粳稻前、中期(移栽、N-n、拔节、孕穗、抽穗期)叶面积指数小于或相当于籼稻, 最大叶面积指数(LAI为7.7)极均高于籼稻, 尤其成熟期粳稻叶面积指数(LAI为3.5)极显著高于籼稻(LAI为2.9)。前期(移栽至N-n显著小于籼稻(LAI为8.4), 可见粳稻前中期叶面积增长逊于籼稻, 而后期(乳熟期、蜡熟期、成熟期)期、N-n期至拔节期)和中期(拔节至抽穗期)粳稻光合势小于或相当于籼稻, 而后期显著或极显著高于籼稻, 尤其蜡熟至成熟期较明显。
 | 图1 不同类型品种水稻群体叶面积指数和光合势动态T: 移栽期; N-n: 有效分蘖临界叶龄期; J: 拔节期; B: 孕穗期; H: 抽穗期; MK: 乳熟期; W: 腊熟期; M: 成熟期。JCR: 常规粳稻; JHR: 杂交粳稻; ICR: 常规籼稻; IHR: 杂交籼稻。Fig. 1 Dynamic changes of population leaf area index and photosynthetic potential in different types of cultivarT: transplanting; N-n: critical stage of productive tillering; J: jointing; B: booting; H: heading; MK: milky satge; W: waxy stage; M: maturity.JCR: japonicaconventional rice; JHR: japonica hybrid rice; ICR: indicaconventional rice; IHR: indica hybrid rice。 |
| 表8 不同类型品种水稻抽穗期植株上三叶叶姿 Table 8 Characteristic of the top three leaves at heading in different types of cultivar |
2.2.4 光合物质积累与源库协调特征
(1) 后期干物质积累与运转 分析表9, 粳稻不仅生育前中期具有与籼稻相似或略强的物质生产力, 而且在后期群体也维持较旺盛的光合生
产力, 积累较多的光合产物(抽穗至成熟期的物质积累量为6.48 t hm-2), 同时粳稻在抽穗期至乳熟期群体单茎茎鞘最大输出率与最大输出物质转运率均极显著高于籼稻(分别为30.44%、15.52%, 较籼稻高6.9%、16.1%), 可见粳稻后期群体光合生产能力更强, 物质转运能力也优于籼稻, 使粳稻在乳熟至成熟期茎鞘仍有较强的二次增重能力, 最终表观输出率极显著低于籼稻(粳稻为18.1%, 较籼稻低16.7%)。
| 表9 不同类型品种水稻抽穗后光合物质积累与转运 Table 9 Production and translocation of dry matter after heading in different types of cultivar |
(2) 源库协调性好, 经济系数高 由表10可知, 抽穗期粳稻叶面积指数虽极显著小于籼稻(粳稻LAI为7.7, 较籼稻小4.7%), 而其有效叶面积率、高效叶面积率均极显著高于籼稻(粳稻分别为96.4%、75.1%, 分别较籼稻高5.9%、8.3%); 从而使单位叶面积所承载的颖花量、实粒数、粒重[颖化/叶(cm2)、实粒/叶(cm2)、粒重/叶(cm2)]较籼稻极显著高(粳稻为0.563、0.510、13.15, 较籼稻分别高13.6%、27.5%、37.2%), 最终粳稻的经济系数极显著高于籼稻(粳稻经济系数为0.478, 较籼稻高9.9%)。
(3) 库充实 分析表11可知, 粳稻与籼稻最大库容量差异不明显, 而粳稻籽粒灌浆充实度极显著高于籼稻(粳稻为85.6%, 较籼稻高11.5%), 最终库实际充实量极显著高于籼稻(粳稻为9.9 t hm-2, 较籼稻高22.2%)。综上表明, 粳稻后期具有较强光合生产能力, 既能增加光合物质积累量, 又能协调群体茎鞘物质输出与运转, 以强源畅流, 促成群体籽粒充实度高, 最终籽粒产量较高。
2.2.5 生育后期不早衰特征及抗倒伏性 双季稻区晚籼稻抽穗扬花期常遇“寒露风”气候, 或因常出现的早衰现象, 造成籽粒结实与灌浆充实不良, 而本研究中的晚粳稻耐低温, 即使遇“寒露风”仍能保持高效光合系统不受害或受害较轻。从表12可知, 成熟期粳稻根系干重、根冠比显著或极显著高于籼稻(粳稻分别为12.87 g 穴-1、0.142, 分别较籼稻高24.7%、20.7%); 齐穗后40 d内粳稻剑叶叶绿素降解速率均低于籼稻, 尤其在齐穗后20~30 d, 粳稻较籼稻极显著低, 说明籼稻功能叶较粳稻早衰, 粳稻后期光合系统效率较为正常, 这从叶面积衰减率也得到佐证, 抽穗后粳稻叶面积衰减率极显著低于籼稻(粳稻为0.066, 较籼稻低32.5%), 可见粳稻较籼稻更能适应低温气候, 光合系统不早衰, 利于维持粳稻较大库容的安全充实。
| 表10 不同类型品种水稻抽穗期叶面积组成和粒叶比 Table 10 Components of population leaf area and grain-leaf ratio of heading in different types of cultivar |
| 表11 不同类型品种水稻群体库充实度与实际充实量 Table 11 Filling rate and actual filling amount of population sink in different types of cultivar |
| 表12 不同类型品种水稻抽穗后根系及叶的相关指标 Table 12 The index of roots and leaves after heading in different types of cultivar |
粳稻抽穗后期较籼稻不仅根系强, 绿叶多, 而且茎秆抗倒性较好。从表13可知, 粳稻第1至第4节间的倒伏指数均极显著小于籼稻, 说明粳稻抗倒伏能力强于籼稻; 进一步分析可以看出, 第1至第4节间的抗折力和弯曲力矩均极显著高于籼稻。联系表14可以看出, 粳稻各节间粗度及茎壁厚度均极显著高于籼稻, 表明粳稻具有抗倒的茎秆形态与解剖结构基础。
3 讨论
3.1 双季晚粳生产力特征及品种间差异
前人做了较多关于籼、粳稻综合生产力比较的研究, 但由于籼、粳稻所处生态环境及试验处理不同, 研究结果也大不相同。王晓玲等[ 22]认为, 粳稻较籼稻耐寒、耐弱光, 但不耐高温, 南方粳稻在稻米品质上不占优势; 邵世志等[ 23]通过不同氮肥水平下不同品种类型间产量比较指出, 杂交晚粳>常规晚籼, 且差异达极显著水平; 叶全宝等[ 24]研究结果表明, 不同生育期类型水稻籽粒产量表现为中熟晚粳>早熟晚粳>迟熟中籼>迟熟中粳>中熟中籼; 李旭毅等[ 25]研究认为, 成都双熟区大穗型粳稻品种辽星19在保证较高结实率前提下具备足够群体颖花量, 产量与同期播种当地籼稻产量相当, 粳稻品种在当地表现出较高产量潜力; 本课题组近几年从江苏、浙江引至江西的粳稻品种, 在双季晚稻中较籼稻表现出较高产量优势[ 26, 27]。本研究3年晚粳平均产量分别为9.6、8.3、9.9 t hm-2, 极显著高于晚籼, 其中2010年产量低是由于“寒露风”灾害天气影响, 但粳稻产量仍高出籼稻较多(高出20%以上), 同时晚粳加工品质、食味品质优于籼稻, 粳稻出米率较籼稻高10%以上, 粳米口感较籼稻更佳, 参照国标优质稻谷质量标准(GB/T 17891-1999), 当地双季晚粳稻稻米品质达到了国标2-3级。虽然双季晚粳成本高于同季晚籼, 主要是由于粳稻需肥、水、药多于籼稻, 但是扣除所有投入, 晚粳净产值及纯收益仍高出籼稻较多。
本研究是与2009—2011年近200个粳稻品种(系)的适应性试验及6.7 hm2连片晚粳高产示范同时进行的, 选择其中的武运粳24、南粳44、甬优8号等6个粳稻品种与当地代表性籼稻品种, 在江西鄱阳和上N1~N4分别表示从基部第1至第4节间。标以不同大小写字母的值分别在0.01和0.05水平上差异显著。
 | 表13 不同类型水稻基部各节间抗折力、弯曲力矩和倒伏指数Table. 13 BR, BM, and LI of each basal internode in different types of cultivar |
| Table 14 Culm diameter and culm wall thickness in different types of cultivar |
N1-N4: denote the first internode to the fourth internode upward from the base, respectively. Values followed by different letters are significantly different at 0.05 (lowercase) and 0.01 (capital) probability levels, respectively.
高相继连续进行的综合生产力比较试验, 其中产量最高的粳稻品种为甬优8号, 最低的为武运粳24, 表明杂交粳稻在双季稻区种植较常规粳稻产量上有一定优势。同时, 近几年粳稻品种专题试验中, 部分粳稻品种产量达10.0 t hm-2以上, 其中2011年引进的甬优系列品系在上高进行比较时, 品系A26/F9250产量高达11.6 t hm-2, 可见晚粳高产潜力巨大。综合看来, 粳稻综合生产力显著高于籼稻, 但同时在研究过程中也看到了晚粳不足之处, 如虽然粳稻加工品质等性状较优, 但外观品质逊于籼稻, 所以双季稻区籼、粳稻生产力及其适应性问题, 还需要深入加倍研究。
3.2 双季晚粳生产力形成的主要生态生理特征
以往已有较多研究报道了粳稻高产、稳产的相关生态生理特征[ 28, 29, 30], 但由于各地种植制度、栽培方式及水稻生长环境有较大差别, 得出结论不一。李旭毅等[ 25]认为粳稻品种每穗粒数多, 且其抽穗后干物质转运能力强, 籽粒灌浆好, 能实现较高的结实率, 因此晚粳在成都平原表现出较好的产量潜力; 黄山等[ 31]认为江西新建县引进的杂交晚粳较高的产量, 与其生育期长、生物量大及较大库容, 特别是较高的穗粒数有关; 笔者等[ 32]较系统研究总结了单季稻区轻简栽培条件下“籼改粳”生产优势及生态生理基础, 为新形势下江淮中下游单季稻区“籼改粳”提供了依据与支撑, 本文则通过在江西鄱阳、上高等地多年籼粳稻异地比较研究, 初步揭示了双季晚粳生产力及其相关的生理生态特征。
晚粳较当地晚籼适当推迟抽穗结实, 延长结实灌浆期与全生育期, 使双晚稻季的积温和光照利用率高于籼稻; 其群体茎蘖动态较籼稻平稳; 能适时够苗, 拔节期茎蘖数为最终穗数的1.4倍左右, 高峰苗后群体茎蘖下降平稳, 有效穗数较足, 最终成穗率高; 抽穗期晚粳稻株型较紧凑, 粒叶比高, 库源较协调。粳稻后期具有较强光合生产能力, 既能增加光合物质积累量, 又能协调茎鞘物质输出与运转, 以强源畅流, 促成群体籽粒充实度高, 最终籽粒产量较高; 晚粳能够适应相对较低气温, 不早衰, 同时群体抗倒伏能力较籼稻强, 故能维系支撑较大群体安全成熟。由于多种原因, 迄今对双季晚粳稻生产力及其形成的生态生理特征研究甚少, 本文报道的研究结果既可供同仁在实践中参考, 更期待引起更多方面对此加强研究与探讨。
3.3 提高双季晚粳生产力的技术途径及“籼改粳”原则
我国绝大多数双季稻地区, 由于常年种植籼稻, 推广普及的是籼稻丰产技术与经验, 一旦“籼改粳”则缺乏用于指导实践的晚粳高产栽培技术, 因此启动与加强晚粳高产优质高效技术的研究与示范迫在眉睫。近年来, 从本课题组在江西进行的双季晚粳试验示范实践来看, 水稻精确定量栽培技术比较适用[ 33]。例如, 2011年在江西上高县曾家村6.77公顷连片晚粳高产示范方上, 应用精确定量化栽培方案[ 34], 创造了我国晚稻高产纪录, 经专家验收平均产量达10.4 t hm-2, 最高产量10.8 t hm-2。据近几年的研究, 已初步总结出了双季晚粳定量化高产栽培技术, 其中包括筛选与当地安全抽穗期相吻合的高产优质多抗粳稻品种、适期培育壮秧与大田密肥水耦合等关键定量技术, 并在江西上高、南昌、都昌、吉安等多地示范。
但实践表明, 发展双季晚粳生产存在着大量的开拓性问题亟待研究。科学地拓展双季晚粳生产, 首先必须研明“籼改粳”的适宜条件与区域范围, 做到“宜籼则籼, 宜粳则粳”。某地若发展晚粳, 必须通过品种筛选、栽培方式、适宜播期、壮秧培育、群体肥水协同调控、病虫草害防治及机械化作业等方面的配套研究, 获得比当地籼稻显著高产、优质、高效的适用集成技术与经验, 并通过进一步充实完善, 制定本土化的精确定量简化技术规程, 才能推而广之, 取得如期的发展效果。
4 结论
在双季晚稻适宜种植粳稻地区, 晚粳较晚籼更能够充分高效地利用温光资源, 产量高、品质优、效益好, 综合生产力高。双季晚粳生产力形成的生理生态特征是, 较籼稻全生育期特别是结实期明显延长, 抽穗结实期能适应凉爽气候, 增加对温光资源利用, 能正常成熟; 后期有较强的光合生产能力, 增加了群体光合物质生产积累量, 源库协调性好, 库容总充实量高; 生育后期不早衰, 维持较强的根系和较大的茎鞘强度, 具有较好的群体抗倒伏能力。
The authors have declared that no competing interests exist.
作者已声明无竞争性利益关系。The authors have declared that no competing interests exist.
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