汕优63的产量表现及其高产潜力分析

霍二伟 扶 定 王青林 马汉云 沈光辉 陈应霞 郭桂英 徐士库

摘要:以中国种植面积最大的水稻良种汕优63为材料,利用相关分析和通径分析相结合的方法,分析了其在信阳15年的产量表现及穗粒结构。结果表明,穗实粒数、有效穗、千粒质量与产量的相关系数分别为0.742 3、0.336 1、0.295 8,且穗实粒数与产量呈极显著正相关 (P<0.01);穗实粒数、有效穗对产量的直接通径系数分别为0.759 6和0.359 6,均达到极显著水平,而千粒质量仅为0.173 8。从产量构成因素对产量回归方程的贡献来看,有效穗数为0.120 9,穗实粒数为0.563 9,千粒质量为0.051 4,有效穗数和穗实粒数明显高于千粒质量。因此,穗实粒数和有效穗是影响汕优63产量的主要因子,千粒质量为次要因子。在生产上,要充分挖掘汕优63在信阳的生产潜力,关键在于实现大穗和足穗,提高结实率。

关键词:汕优63;产量表现;穗粒结构

中图分类号:S511.2+1文献标识码:ADOI编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2009.06.010

Analysis of High Yield Potential and Yield Performance of Shanyou 63

HUO Er-wei, FU Ding, WANG Qing-lin, MA Han-yun, SHEN Guang-hui, CHEN Ying-xia, GUO Gui-ying, XU Shi-ku

(Xinyang Institute of Agricultural Sciences, Xinyang,Henan464000, China)

Abstract:Correlation analysis and path analysis were utilized to research Shanyou 63—the variety with the largest cultivated area in China, its yield performance and spike & grain structure for fifteen years in Xinyang was analyzed. The results showed that the coefficient of correlation between filled grain number per ear, effective ear, 1 000-grain weight and yield were 0.742 3, 0.336 1, 0.295 8, respectively. And filled grain number per ear had very significantly positive correlation with yield; the directness path coefficients of filled grain number per ear and effective ear to grain yield were 0.759 6 and 0.359 6, respectively. And their differences reached the extremely significant level, whereas that of 1 000-grain weight was only 0.173 8. From contribution to constitutive factors of yield on yield regression equation, effective ear, filled grain number per were and 1 000-grain weight were 0.120 9, 0.563 9, 0.051 4, respectively. Effective ear and filled grain number per ear were higher than 1 000-grain weight. Therefore, Effective ear and filled grain number per ear were the chief factors which influenced yield of Shanyou 63, and 1 000-grain weight was secondary factor. The key to fully tap the potential of Shanyou 63 in Xinyang lie in realizing big and adequate spikes, improving the rate of seed setting in productivity.

Key words: Shanyou 63; yield performance; panicle-grain structure

水稻产量构成因素与产量的关系一直是水稻生产与研究的热点,并已取得了大量的科研成果。但前人对供试材料的选取,可谓是品种品系皆可,纯系杂交种都行,数量多少不一,以致研究结论往往个性较多,共性较少,针对性较强,普遍性较差,对指导水稻生产有很大的局限性。为此,笔者选用20世纪中国乃至世界杂交水稻良种的杰出代表——汕优63[1]作为试验材料,对其穗粒结构进行了分析研究,明确这些性状间以及与产量的关系,以期为挖掘信阳水稻的高产潜力提供科学依据。

1材料和方法

以国内曾经大面积种植的杂交水稻汕优63为试验材料,利用1989—2003年国家南方稻区长江中下游中籼迟熟组水稻区域试验,及河南省南部稻区水稻区域试验信阳试点的试验数据。试验地点设在信阳市农业科学研究所试验农场。土质为白散土,土壤肥力中上等,采用育苗移栽,4月下旬播种,5月下旬移栽,随机区组设计,每小区13.3 m²,10行区,共 400穴,3次重复。田间管理和记载标准按国家区域试验要求实施,成熟期取有代表性的10个单株进行考种,并称小区实际产量。

参照崔党群的矩阵算法[2],并使用Excel 2003 和SPSS 10.0软件对有关数据进行分析。

2结果与分析

2.1信阳的地理位置及其光、热、水气候资源

信阳地处东经113°45′～115°55′、北纬30°23′～32°27′之间,位于我国北亚热带和暖温带的地理分界线(秦岭—淮河)上,属亚热带向暖温带过渡区。信阳稻区分属我国南方稻区,又是中国南、北稻区的中间地带。1989年9月在辽宁召开的北方杂粳发展讨论会,把黄淮流域稻区称作“籼粳交叉地带”。按全国13个水稻气候生态型划分,信阳稻区既属于“华南、华中中籼型”,又属于“华北、华中中粳型”,是典型的“籼粳交叉地带”,宜籼宜粳[3]。

据气候资料统计,太阳总辐射年平均4 700～5 100 MJ/m²,光合有效辐射量为230~247 KJ/cm²,日照总时数累年平均2 068 h,日照百分率年平均45%。年日均气温15.2 ℃,日平均气温稳定通过10 ℃的活动积温在4 900～5 200 ℃之间,持续时间为230～270 d,为河南省热量资源最为丰富的地区。累年降雨量平均1 100 mm,其中80%分布在4—10月份,雨量充沛,光温适宜,加之以淮河为骨干的大小13条河流纵横交错,塘湖堰坝星罗棋布,自然形成了以水稻为主的综合农业种植区。信阳各月平均降水量和平均气温如表1,数据显示,信阳一年内的气温、降水量呈偏正态分布,其夏季的平均温度基本在25℃以上,降水量主要集中在6、7月份,雨热同季,表明该地区夏季的气候生产潜力值在一年中占很大比例,夏季的气候变化对全年的气候生产潜力影响非常大[4]。

2.2汕优63的产量构成要素和产量及其变异情况

由表2可以看出,在信阳生态资源条件下,汕优63平均产量为9 387.26 kg/hm²,最高产量2001年达到12 247.5 kg/hm²,变异系数超过20%,表明产量变化幅度较大,稳产性较差。从产量构成要素看,千粒质量最稳定,其变异系数小于5%;穗实粒数变化幅度为52.5～116.3粒,其变异系数达19.17%;有效穗波动相对较小,变异系数小于10%。这表明杂交稻良种汕优63的产量高低主要决定于穗实粒数,其次为有效穗,千粒质量影响最小。以上分析结果说明夺取汕优63高产,关键在于实现大穗和足穗,提高结实率。

2.3汕优63的产量及其构成要素的相关性

对汕优63的产量及其构成要素的相关分析表明(表3),除有效穗与穗实粒数间表现负相关外,其余两两性状之间均表现正相关。在产量构成要素中,与产量的相关性大小顺序依次为穗实粒数(0.742 3)、有效穗(0.336 1)和千粒质量(0.295 8),且产量与穗实粒数的相关性达极显著水平(P<0.01),与有效穗和千粒质量相关性不显著。表明穗实粒数和有效穗对产量影响较大,千粒质量较小,但各因素之间互相制约(如有效穗与穗实粒数间表现负相关)、互相补充,夺取汕优63高产必须协调好各因素之间的关系,不能顾此失彼。

2.4汕优63产量构成要素的通径分析

从汕优63产量构成的三要素通径分析结果可以看出(表4),其剩余因子的通径系数为0.513 7,决定系数为0.263 9,表明剩余因子对产量的影响大约有51.37%,用有效穗、穗实粒数和千粒质量来估测产量,可靠程度达73.61%,说明有效穗、穗实粒数和千粒质量确实是汕优63产量的主要构成因子,分析结果可表达各性状间的真实关系。由表4还可看出,各因素对产量的直接作用大小顺序为:穗实粒数>有效穗>千粒质量,穗实粒数和有效穗的直接作用显著大于千粒质量,且穗实粒数和有效穗的直接通径系数达到极显著水平(P<0.01),表明有效穗和穗实粒数是影响产量的主要因子,千粒质量为次要因子。从间接作用来看,有效穗通过穗实粒数和千粒质量对产量的间接作用之和为-0.023 5,虽为负值,但绝对值小于直接作用,不难看出穗实粒数也有类似特性,表明有效穗和穗实粒数对产量的影响主要为直接作用,而千粒质量对产量的影响是直接作用和间接作用各占一半。从各因素对回归方程估测可靠程度R2的总贡献来看,有效穗数为0.120 9,穗实粒数为0.563 9,千粒质量为0.051 4,有效穗数和穗实粒数明显高于千粒质量,这进一步说明了有效穗数和穗实粒数是影响产量的主要因子。

3结语与讨论

汕优63是中国水稻种植面积最大、种植时间最长、适应性最广、稻瘟病抗性最持久的良种,它的选育成功是遗传育种、植物病理、土壤农化等多学科、多专业、多部门的科技工作者智慧的结晶。为将这一研究成果最快和最大限度地应用于生产,发挥其最大潜力,并为今后的农业生产提供更多的利用价值,众多学者从遗传分析、生育特性、光温反应特性、光合生产特性、剑叶光合特性、光能利用率、氮素营养特性、丰产栽培模式、稻米品质、物质积累与产量结构分析等方面开展了广泛而深入的研究,有力地促进了该品种的推广利用和中国杂交水稻生产的发展。如该品种采用同步四重(丰产性、抗病性、适应性、恢复力)筛选,具有累积适应性广的微效基因,稻瘟病的广谱抗性[5];光补偿点较低(900 lx)、饱和点较高(39 000 lx);剑叶净光合率[3.81 g/(m²·d)]较高,分别比汕优2号和盐粳2号提高3.53%和11.08%[1];耐低磷、低钾,耐盐碱和耐荫的特性,苗期耐寒,抽穗期耐高温,吸钾力强和再生能力强;较强的感光性和感温性,但弱的基本营养生长性;群体光能利用率[1.827 g/(m²·d)]及其转化率(2.03%)较高,比籼稻(扬稻2号)和粳稻(盐粳2号)提高28.2%～31.8%;米饭柔软适口,1986年被农业部评为优质米稻种[6]。

《中国稻作学》指出,“在水稻产量构成因素中,千粒质量比较稳定。产量的高低主要决定于每亩穗数、每穗总粒数和结实率的乘积”。对于类似茎叶繁茂的穗重型组合汕优63来说,结实率是比较稳定的,都在87%以上。9~10.5 t/hm²的产量水平,有效穗不宜超过300 万/hm²[7]。在杭州试验条件下,由有效穗数、每穗总粒数、千粒质量和结实率组成的回归方程可以解释单株产量的88.7%表型变异,单株产量与几个主要产量要素的相关顺序为: 每穗实粒数>结实率>单株有效穗数>千粒质量>每穗总粒数,且有效穗数、每穗总粒数和千粒质量对单株产量的相关系数和直接通径系数均达到显著水平[8]。在云南省永胜县和宾川县等地, 产量<12 t/hm²时决定产量的主要因子是每穗总粒数,而>12 t/hm²时进一步提高产量则必须提高穗数;单位面积颖花数<5.5万个/m²时主要由穗总粒数高低所决定,而>5.5万个/m²时则主要由单位面积穗数所决定[9]。当作双季晚稻种植,有效穗和千粒质量与产量均呈极显著正相关(相关系数分别为0.491 8和0.428 3),有效穗数的增加是其增产的重要途径[10]。在产量构成要素中,以穗实粒数、穗总粒数、有效穗的变异程度较大,分别达16.4%、15.1%和12.05%,千粒质量变异最小(仅为4.54%)。进一步分析表明,穗实粒数、穗总粒数、有效穗和结实率对产量影响较大(相关系数分别为0.638 9**,0.467 0*,0.386 9*,0.414 9*),千粒质量影响较小[11]。从不同产量水平分析表明,穗实粒数和有效穗是产量构成中变异较大的因素[12]。研究结果表明,信阳的光、热、温、水气候资源完全能够满足水稻生长发育的要求,并且具有生产水稻高产和超高产的气候生产潜力。柯象寅等分析认为,春稻的产量潜力为13.5~15.75 t/hm²,麦茬稻的潜在产量为11.55~13.5 t/hm²[13]。相关分析和通径分析结果表明,穗实粒数、有效穗、千粒质量与产量的相关系数分别为0.742 3、0.336 1、0.295 8,且穗实粒数与产量呈极显著正相关 (P<0.01);穗实粒数、有效穗对产量的直接通径系数分别为0.759 6和0.359 6,且均达到极显著水平,而千粒质量仅为0.173 8。同样,从各因素对回归方程估测可靠程度R2的总贡献来看,有效穗数为0.120 9,穗实粒数为0.563 9,千粒质量为0.051 4,有效穗数和穗实粒数明显高于千粒质量。因此,穗实粒数和有效穗数是影响汕优63产量的主要因子,千粒质量是次要因子。在生产上,要充分挖掘汕优63在信阳的生产潜力,关键在于实现大穗和足穗,提高结实率。

需要指出的是,本研究的分析结论是建立在省级和国家级水稻区域试验的基础上,小区面积较小(仅为13.33 m²), 产量构成要素是按照区域试验的要求选取代表株进行室内考种所得到的,且小区产量为实测产量。因此,由于边际效应的影响可能会出现实际产量高于理论产量的情况。在大面积生产过程中,对于如何实现大穗和足穗,并协调好二者的关系,最大限度地挖掘其生产潜力。尚需进行深入地探讨和研究。

水稻产量既是由品种的遗传特性决定的,同时又受外界环境条件(肥料、播期、灌溉、温度、日照等)的影响。根据本研究通径分析的结论,用有效穗、穗实粒数和千粒质量来估测产量,可靠程度为73.61%,其余26.39%是靠其他因素来估测产量。剩余因子的通径系数为0.513 7,说明剩余因子对产量的影响大约有51.37%。因此,为了使汕优63获得尽可能高的产量,诸如环境等剩余因子对产量的影响,还有待进一步研究。

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