粳稻新丰6号的产量结构分析及高产栽培措施

王桃,张梅霞,王坦,陈荣江,王桂风

粳稻新丰6号的产量结构分析及高产栽培措施

王桃1,张梅霞2,王坦1,陈荣江1,王桂风2

（1.河南科技学院数学科学学院,河南新乡453003；2.河南丰源种子有限公司,河南新乡453700）

运用相关、回归及通径分析等方法对粳稻新丰6号在2014、2015两年黄淮流域粳稻区试资料进行分析,探讨其产量结构特征及高产栽培措施,为明确成产的关键因素并充分挖掘其高产潜能提供理论依据.结果表明：新丰6号的产量与结实率、千粒质量呈显著正相关,与有效穗呈较强正相关,但与穗总粒数呈微弱负相关；回归分析得出各产量因素对产量影响的大小依次为：结实率（0.598 0）＞千粒质量（0.545 0）＞有效穗（0.528 2）＞穗总粒数（0.405 7）＞穗长（0.114 8）；最终效应为：千粒质量（0.524 4）＞结实率（0.518 1）＞有效穗（0.310 7）＞穗总粒数（-0.196 4）＞穗长（0.101 0）.该品种的理想产量结构为：穗长16.835 cm,有效穗315.714万/hm2,穗总粒数152.524粒,结实率81.571%,千粒质量26.191 g,期望产量可达10 707.310 kg/hm2.在栽培实践中,应确保在有效穗达到320万/hm2的基础上,加强中后期水、肥、化控管理,促成大穗,提高结实率和千粒质量,使它们在高水平上协调优化,实现该品种的高产目标.

新丰6号；产量结构；模拟；通径分析；回归分析

水稻的基因控制着水稻的穗长、株高、有效穗、结实率、千粒质量等性状,为提高产量,需从不同角度和深度研究水稻育种及栽培的产量因素.粳稻产量性状间关系研究的报道已有不少,路洪彪等[1]曾对北方粳稻新品种（组合）产量性状及稳定性进行研究,聂守军[2]研究了黑龙江省水稻主栽品种农艺性状与产量的相关性,也有关于粳稻新品种性状组间的相关及新品种综合评价的研究[3-7].这些针对不同生境下粳稻的研究结果一致表明农艺性状与产量存在密切的关系,结论却不尽相同.相关、通径及回归等统计方法还被广泛用于对小麦[8]、玉米[9]、大豆[10]等作物的研究.粳稻的性状表征既受遗传基因的控制,又受生态环境的影响.粳稻新丰6号是在黄河流域生态环境下育成的新品种,对其特征特性、产量结构及其配套栽培措施的研究未见报道.本文运用相关、回归等方法对该品种在2014—2015两年黄淮流域粳稻区试的资料进行分析,以期明确产量因素的内在联系及成产效应,同时为其制定配套的栽培措施,为充分发挥其高产潜能提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 分析材料

分析材料为粳稻新丰6号在2014—2015两年黄淮流域粳稻区试的资料.试验安排在4个省份的11个试点：河南省的郑州、新乡、信阳,山东省的济南、临沂、郯城,江苏省的宿迁、连云港、徐州,安徽省的宿州、凤台县.考察全生育（x1/d）、株高（x2/cm）、穗长（x3/cm）、有效穗（x4/（万/hm2））、穗总粒数（x5/（粒/穗））、结实率（x6/%）、千粒质量（x7/g）及公顷产量（y/（kg/hm2））,共8个分析性状.

1.2 分析方法

对各产量因素进行描述性统计和相关分析；建立以产量为被预测变量、产量因素为预测变量的回归方程,并做显著性检验；将产量因素对产量进行通径分析,以明确各产量因素对产量的效应及其形成机制；建立产量对产量因素及其交互效应的二次多项式回归模型,在此基础上,通过模拟得到一定产量目标下的理想产量结构.

2 分析模型

2.1 相关分析

第i个性状与第j个性状之间的相关系数为

通过检验统计量

进行显著性检验.

2.2 通径分析

通径分析旨在将自变量对因变量的影响剖析为直接效应与间接效应.其分析步骤为：

第一步,建立产量y对产量因素x1、x2、k、xp的标准回归方程xi（i=1,2,L,p）的标准化变量.

第二步,计算产量因素x1、x2、k、xp之间的相关系数矩阵Rx.

2.3 二次回归模型

当建立因变量对自变量的线性回归效果不理想时,若某些自变量间存在交互效应,需要建立二次回归模型

3 结果与分析

3.1 新丰6号的特征表现

2014年新丰6号在河南、山东、安徽和江苏4个省份11个试点的平均产量为9 616.80 kg/hm2,比对照徐稻3增产5.86%,达极显著水平；2015年仍在上年相同的11个试点续试,均产达10 383.45 kg/hm2,比对照徐稻3增产8.4%,达极显著水平.两年区试的均产为10 000.13 kg/hm2,比对照徐稻3增产7.13%,增产点比例为100%.全生育期平均为153.73 d,比对照徐稻3早熟3.3 d.主要农艺性状的两年平均值分别为：有效穗数321.34万/hm2,株高103.46 cm,穗长16.91 cm,穗总粒数150.17粒/穗,结实率86.82%,千粒质量25.66 g.两年的抗性综合表现为：稻瘟病综合抗性指数为5,穗颈瘟损失率最高级为5级,条纹枯病抗性等级为5级.主要米质指标的两年综合表现为：整精米率68.4%,垩白粒率24.7%,垩白度6.6%,直链淀粉质量分数17%,胶稠度81 mm.

3.2 新丰6号的性状统计

新丰6号的农艺及产量性状统计见表1.

表1 新丰6号的农艺及产量性状Tab.1 Simple statistics on the agronomic and yield characters of Xinfeng 6

由表1可知,新丰6号的平均产量达10 000.17 kg/hm2,标准差为873.54 kg/hm2,变幅为8 197.50～11 695.05 kg/hm2,有效穗321.34万/hm2,穗总粒数150.17粒/穗,结实率86.82%,千粒质量为25.66 g,穗长16.91 cm.各性状的变异系数大小依次为：穗总粒数（12.72%）＞结实率（9.21%）＞有效穗（8.99%）＞产量（8.74%）,表明这些性状受生态环境因素的影响比较大；而千粒质量（7.03%）、株高（5.60%）和穗长（5.01%）的变异系数相对较小.说明通过优化栽培管理,穗总粒数、有效穗和结实率仍有一定的提升空间,从而使产量进一步提高.

3.3 产量因素的相关分析

新丰6号产量性状及产量间的相关系数见表2.

表2 产量性状及产量间的相关系数Tab.2 The correlation coefficientbetween yield traits and yield ofXinfeng 6

由表2性状间的相关系数可知,产量与穗长（0.101 0）、有效穗（0.310 7）、结实率（0.518 1*）、千粒质量（0.524 4*）均呈正相关.其中,结实率、千粒质量与产量均呈显著正相关,表明它们对产量具有较大的促进作用,但穗总粒数（-0.196 4）与产量呈微弱负相关.穗长与有效穗（-0.618 6**）呈极显著负相关,与穗总粒数（0.586 4**）呈极显著正相关.有效穗和穗总粒数（-0.457 2*）呈显著负相关.穗总粒数与千粒质量（-0.490 9*）呈显著负相关.以上分析结果表明,在栽培实践中,加强中后期田间管理,适时适量防治病虫害,补施灌浆肥,提高结实率、千粒质量和有效穗,有利于提高产量.

3.4 产量性状对产量的回归分析

为明确粳稻新丰6号的主要产量因素对产量的影响,以公顷产量（y）为因变量,以穗长（x3）、有效穗（x4）、穗总粒数（x5）、结实率（x6）及千粒质量（x7）为因变量进行回归分析.

3.4.1 产量对产量因素的回归模型依据试验资料,在SAS环境下进行线性回归计算.回归模型的方差分析见表3.

表3 回归模型的方差分析Tab.3 Analysis ofvariance in regression model

由表3可知,回归方程的显著性检验F=7.18,P=0.001 1,R2=0.691 6,回归方程极显著,能解释产量变异的近70%,说明该模型对试验结果的拟合效果较好.

回归模型的参数估计、显著性检验见表4.

表4 产量对产量性状的回归参数估计Tab.4 Estimation ofregression parameters for yield to yield traits

由表4得回归方程及标准回归方程分别为

由回归方程（1）可知：在保持其他性状一定的前提下,穗长每增加1 cm,增产118.403 kg/hm2；有效穗每增加1万/hm2,增产15.975 kg/hm2；总粒数每增加1粒/穗,增产18.549 kg/hm2；结实率每升高1%,增产62.289 kg/hm2；千粒质量每提高1 g,增产263.869 kg/hm2.

由标准回归方程（2）可知,各产量因素对产量的影响依次为：结实率（0.598 0）＞千粒质量（0.545 0）＞有效穗（0.528 2）＞穗总粒数（0.405 7）＞穗长（0.114 8）.结实率每增（减）1个标准单位（8%）,将增（减）产0.598 0个标准单位,折合522.38 kg/hm2（0.598 0×873.54）；千粒质量每增（减）1个标准单位（1.80 g）,将增（减）产0.545 0个标准单位,折合476.08 kg/hm2（0.545 0×873.54）；有效穗每增（减）1个标准单位（28.88万/hm2）,将增（减）产0.528 2个标准单位,折合461.40 kg/hm2（0.528 2×873.54）；总粒数每增（减）1个标准单位（19.11粒/穗）,将增（减）产0.405 7个标准单位,折合354.40 kg/hm2（0.405 7× 873.54）；穗长增（减）1个标准单位（0.85 cm）,将增（减）产0.114 8个标准单位,折合100.28 kg/hm2（0.114 8× 873.54）.此信息表明,千粒质量、结实率是影响新丰6号产量的主要因素,在高产栽培实践中应给予特别关注.

3.4.2 产量对产量因素的二次回归模型由表3、表4可以看出,拟合优度（0.691 6）不是很高,且穗长（x3）的回归系数不显著.为更精确地度量产量因素与产量的量化关系,现考虑因素间的交互效应,建立以产量（y）为预报变量,以穗长（x3）、有效穗（x4）、穗总粒数（x5）、结实率（x6）及千粒质量（x7）为预测变量的5元二次回归模型.产量对产量因素的二次多项式回归参数估计见表5.

表5 产量对产量因素的二次多项式回归参数估计Tab.5 Quadratic polynomialregression parameter estimation ofyield to yield factors

由表5可知,一次项除千粒质量（x）7,二次项除有效穗（）和千粒质量（）,交互项除结实率与有效穗（x6x4）和结实率与穗总粒数（x6x5）外,其余各项的回归系数均达0.05或0.1的显著水平,决定系数R2=0.71,表明该模型较理想地拟合了试验数据.

为探讨该品种的高产产量结构,基于所得的二次回归模型进行模拟.设优化产量目标y≥9 750 kg/hm2,根据表1中各性状的观测值范围,设定约束条件为：穗长15 cm≤x3≤19 cm,增量△x3=0.8 cm；有效穗270万/hm2≤x4≤370万/hm2,△x4=20万/hm2；穗总粒数110粒≤x5≤200粒,△x5=18粒；结实率65%≤x6≤95%,△x6=6%；千粒质量22.5 g≤x7≤30.5 g,△x7=1.6 g.模拟结果见表6.

表6 产量y≥9 750 kg/hm2的模拟产量结构Tab.6 Simulation yield structure foryield more than 9 750 kg/hm2

由表6可知,在上述所有可能的组合中,满足产量目标要求的有378个.对这些组合进行统计可得出,穗长16.835 cm、有效穗315.714万/hm2、总粒数152.524粒/穗、结实率81.571%、千粒质量26.191 g时,相应该群体的产量可达10 707.310 kg/hm2,其置信度为95%的置信区间为10 649.280～10 765.340 kg/hm2.此组合可作为该品种的理想产量结构.

3.5 通径分析

穗长（x3）、有效穗（x4）、穗总粒数（x5）、结实率（x6）及千粒质量（x7）是影响产量（y）的最直接的因素,为进一步明确它们对产量的效应大小及其形成机制,需进行通径分析[11-12].计算结果见表7.

表7 产量性状对产量的通径分析Tab.7 Path analysis ofyield traits to yield

由表7可知,按直接通径系数大小排序为：结实率（0.598 0）＞千粒质量（0.545 0）＞有效穗（0.528 2）＞穗总粒数（0.405 7）＞穗长（0.114 8）,可知结实率对产量的直接效应最大,其次是千粒质量和有效穗.穗长通过有效穗（-0.326 7）、穗总粒（0.237 9）的间接效应较强,但负向间接效应（-0.418 7）略强于正向间接效应（0.405 0）,其最终效应微降至0.101 0；有效穗仅通过千粒质量（0.123 4）的间接效应为正,其最终效应（0.310 7）较直接效应（0.545 0）降幅明显；穗总粒数除通过穗长（0.067 3）的间接效应微正外,通过其他各性状的间接负效应均较强,致其最终效应骤降为负（-0.196 4）；由于结实率通过穗总粒数（-0.108 8）的间接负效应稍强,其最终效应（0.518 1）位居第二；千粒质量通过有效穗（0.119 6）与每穗总粒（-0.199 2）的间接效应均很强,其最终效应（0.524 4）最高.这些信息提示我们,在栽培实践中,应注重后期管理,创设有利生长环境,如注意病虫防治,适当补施叶面肥,以促成结实率、千粒质量的提高,增加有效穗,注重协调穗总粒数与有效穗和千粒质量的矛盾,使它们在高水平上得以协调聚合,该品种的高产潜能才能得到充分发挥.

4 栽培技术要点

粳稻新品种新丰6号在本试验涉及的中晚熟稻作区,应采用稀播育秧,5月初播种,播量以450～600 kg/hm2为宜,6月中旬插秧,插秧密度为30 cm×13 cm,每穴4～5苗,做到浅插、匀插,确保基本苗,促早发.采用氮、磷、钾配方施肥,施纯氮195～225 kg/hm2,按底、蘖及穗肥5∶3∶2的质量比分期施入；纯磷75～90 kg/hm2作底肥一次性施入；纯钾90～120 kg/hm2分2次施入,底施50%,另外50%拔节期追施.水分管理采取“浅水插秧活棵、薄水分蘖、保水抽穗扬花、干湿交替灌浆”方式.移栽后30 d达到高峰苗,应立即脱水搁田,控制无效分蘖生长,最终成穗数320万/hm2左右.7月20日前后注意对稻飞虱、稻纵卷叶螟、二化螟进行防治,在破口期需用瘟克星等药剂防治稻瘟病1～2次,兼顾防治稻曲病的发生,同时喷施磷酸二氢钾或喷施宝,能有效提高结实率、千粒质量,增产增收显著.

5 结论和讨论

新丰6号是由河南丰源种子有限公司育成的集高产、优质、抗倒特征于一体的粳稻新品种.本研究结果表明,新丰6号各产量因素性状与产量的相关程度依次为千粒质量（0.524 4*）＞结实率（0.518 1*）＞有效穗（0.310 7）＞穗总粒数（-0.196 4）＞穗长（0.101 0）,有效穗与穗长（-0.618 6**）、穗总粒数和有效穗（-0.457 2*）呈显著负相关,穗总粒数与千粒质量（-0.490 9*）的相关性亦然.从标准回归系数可见,各因素对产量的影响大小为结实率（0.598 0）＞千粒质量（0.545 0）＞有效穗（0.528 2）＞穗总粒数（0.405 7）＞穗长（0.114 8）,前3个因素对产量尤为重要.所考察因素对产量的最终效应为千粒质量（0.524 4）＞结实率（0.518 1）＞有效穗（0.310 7）＞穗总粒数（-0.196 4）＞穗长（0.101 0）.从产量对产量因素的二次回归模型模拟得出该品种的产量结构为：穗长16.835 cm,有效穗315.714万/hm2,总粒数152.524粒/穗,结实率81.57%,千粒质量26.19 g,该群体稻谷产量的95%的置信区间为10 649.280～10 765.340 kg/hm2.

本研究结果得出的产量因素与产量的相关分析结果以及对产量的通径分析,与其他水稻品种采用相同方法的研究结果在量值和方向上不尽相同.如郭福泰[13]研究得出4个产量构成因素对产量的贡献大小依次为有效穗＞每穗总粒数＞结实率＞千粒质量,与本研究结果的次序不同；4个产量因素对产量的相关性方面,除有效穗、结实率、千粒质量与产量在相关程度上有差别外,每穗总粒数与产量的相关方向也不同.与刘庸庆[14]每穗总粒数与产量的相关方向也不同.这可能是由于品种的特性不同或生态环境不同所致.结实率对新丰6号的产量贡献最大,其次是千粒质量和有效穗.有效穗与穗总粒数和结实率存在着矛盾关系.因此,在本品种栽培实践中,以合理密植为前提,在保证有效穗达到320万/hm2的基础上,加强中后期管理,控制无效分蘖,并在齐穗期喷施叶面肥,提高叶片光合能力,防早衰,促大穗,提高千粒质量、结实率,方能充分发挥本品种的高产潜能.

[1]路洪彪,刘志刚,刘明海.北方粳稻新品种（组合）产量性状及稳定性分析[J].垦殖与稻作,2006（5）：2-6.

[2]聂守军.黑龙江省水稻主栽品种农艺性状与产量的相关性研究[J].中图农学通报,2005,21（12）：147-150.

[3]周鸿凯,曹珠平,叶昌辉,等.杂交水稻产量性状和品质性状的因子分析[J].热带作物学报,2009,30（2）：147-153.

[4]金峰,徐海,江奕君,等.生态环境对籼粳交后代株型特性和产量构成的影响[J].中国水稻科学,2013,27（1）：49-55.

[5]徐祥根,朱正斌.苏州市晚粳型水稻新品种综合评价研究[J].安徽农业科学,2013,41（12）：5255-5256,5282.

[6]曾宪平,何芳,吕建群.四川2001—2010年审定水稻品种农艺与米质性状的典型相关分析[J].西南农业学报,2011,24（5）：1631-1635.

[7]王昌华,张燕之,王辉,等.北方杂交粳稻产量性状与品质性状典型相关分析[J].西南农业学报,2012,25（3）：781-785.

[8]王勇,李斯深,李安飞,等.小麦种质抗倒性的评价和抗倒性状的相关与通径分析[J].西北植物学报,2000,20（1）：79-85.

[9]卓越.玉米杂交组合主要性状与产量的相关和通径分析[J].安徽农业科学,2015,43（7）：55-57.

[10]高凤菊,曹鹏鹏,王乐政,等.影响大豆产量的因子研究[J].耕作与栽培,2015（5）：11-12,30.

[11]陈荣江,赵磊,张祎芳,等.粳稻新品种产量与产量性状的逐步回归及通径分析[J].河南科技学院学报（自然科学版）, 2014,42（6）：1-5.

[12]田纪春,邓志英,胡瑞波,等.不同类型超级小麦产量构成因素及籽粒产量的通径分析[J].作物学报,2006,32（11）：1699-1705.

[13]郭福泰.优质高产杂交稻特优103产量构成因素分析与栽培技术探讨[J].江西农业学报,2010,22（2）：21-23.

[14]刘庸庆.抗病水稻新品种谷优627生物学特性及配套技术研究[J].福建农业学报,2014,29（10）：955-959.

（责任编辑：邓天福）

Study on yield structure and high yield cultivation of japonica rice Xinfeng 6

WANG Tao1,ZHANG Meixia2,WANG Tan1,CHEN Rongjiang1,WANG Guifeng2
（1.Schoolof Mathematics Science,Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang 453003,China；2.Henan Fengyuan Seeds Co.,LTD,Xinxiang 453700,China）

In order to provide the theoretical basis for clearing the key factors of forming yield and tapping its high yield potential plenty,the yield structure and high-yield cultivation measures of Xinfeng 6 were discussed.The correlation analysis,regression analysis and path analysis were used to analyze the regional trial data of japonica rice in Huang-Huai River Valley in 2014 and 2015.The results showed that the yield and seed setting rate,1 000-grain weight had significant positive correlation respectively,and effective spike had a stronger positive correlation but weak negatively correlated with the total grains per spike.Regression analysis showed that the yield factors had influence on yield as followed：the seed setting rate（0.598 0）＞1 000-grain weight（0.545 0）＞effective spike（0.528 2）＞the total grains per spike（0.405 7）＞spike length（0.114 8）；The final effects of yield factor on yield were：1 000 grain weight（0.510 4）＞the seed setting rate（0.518 1）＞effective spike（0.310 7）＞total grains per spike（-0.196 4）＞spike length（0.101 0）.The ideal yield structure of the variety was：spike length 16.835 cm,effective spike 3.157 14 million per hm2,per spike total grains 152.524,seed setting rate 81.571%,1 000-grain weight 26.191 g,and the yield expectation can reach 10 707.310 kg/hm2.In the cultivation practice,we should strengthen the middle and late term’s management in water,fertilizer and chemical control,bring about large spike,improve seed setting rate and 1 000-grain weight,so that they were coordinated optimization at a high level on the basis of effective spike to 3.2 million per hm2.In this way to achieve high yield target of the variety.

Xinfeng 6；yield structure；simulation；path analysis；regression analysis

S511.2+2

A

1008-7516（2017）02-0001-07

10.3969/j.issn.1008-7516.2017.02.001

2017-01-12

河南省重点科技攻关项目（162102110172）

王桃（1995―）,女,河南鹿邑人,本科生.

陈荣江（1962―）,男,河南辉县人,教授.主要从事应用统计教学与研究.