不同杂交籼型水稻品种长江流域麦茬直播的适宜性分析与评价

李兴华，王 欢，蔡星星，张 盛，周 强，吕锐玲，周 楠

(黄冈市农业科学院,湖北 黄冈 438000)

水稻是世界主要粮食作物之一，是全球近50%人口的主要食物来源[1]，我国作为全球人口大国，是水稻需求量最大的国家，其需求量占全球总需求量的40%以上[2]。我国水稻种植主要分布于东北三省、长江流域地区以及东部和南部的沿海地带，其中，长江流域地区水稻生产的集中度、稻田的基础地力均高于其他主产区，是我国最大的水稻生产区和重要的商品粮基地，其种植面积和产量均占到全国50%以上[3]，但近50年来，该地区的中稻和一季晚稻的播种面积显著增加，双季稻的播种面积呈下降趋势[4]。

据长期的生产实践来看，大规模、集约化种植水稻，育秧移栽的生产方式暴露出用工多、劳动强度大、生产效率低等缺陷[5]，新型种植合作社、家庭农场及种粮大户更青睐于轻简化、机械化的水稻种植方式[6]。直播则以其省时、省工、节本、利于机械化种植等优点而越来越受到人们的重视。目前，全球23%的水稻采用直播的方式进行[7]。水稻直播是不进行育秧、拔秧、移栽等繁琐环节而直接将种子播于大田的一种栽培方式[8]，它改变了育秧移栽的育秧、拔秧和插秧等繁重工作。与育秧移栽相比直播水稻可节约15.3%水资源[9]。Farooq等研究发现，麦茬直播水稻营养生长期缩短，全生育期较育秧移栽缩短7～10 d[10]，这不仅减轻了籼型晚稻后期遭遇低温、干旱等的危害，也利于冬季作物的种植，特别是小麦的提早播种[11]。通常麦茬直播水稻由于杂草多、倒伏等原因，产量低于育秧移栽[12]；但也有研究表明，在管理良好的条件下，直播水稻的产量高于育秧移栽，主要是因为直播水稻有较多的单位面积有效穗数、较高的千粒重和结实率[13]。此外，陶诗顺[14]研究发现，麦茬直播有利于提高杂交水稻的稻米品质。

近年来，随着农村经济的发展，农村劳动力不足，促进了我国水稻直播的应用与发展。但我国水稻种植长期以来一直以育秧移栽为主，在品种选育上基本按育秧移栽的需求进行品种选育工作[15]。目前我国真正可用作直播栽培的杂交稻品种基本没有，当前用于直播的杂交稻品种多数是从移栽品种中筛选出来的[16]。金千瑜等[17]指出，作为直播稻品种应满足发芽较好、根系活力强、根入土深、茎秆半矮、粗壮等。为此，本研究以12个杂交籼型晚稻品种为材料，分析了不同品种长江流域麦茬直播的生育期、产量和稻米外观等差异，通过主成分分析和逐步回归方法分析该地区麦茬直播水稻品种的主要要求性状和产量的主要限制因素，再结合生产实际对供试品种该地区麦茬直播的适宜性进行评价，以期为长江流域麦茬直播水稻适宜品种选育、筛选及其高产栽培提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试点概况

试验于2018年6～9月在黄冈市农科院梅家墩农场(30°27′ N，114°5′ E)进行，气候为典型的亚热带大陆性季风气候。试验地前茬种植小麦，土壤为砂壤土，地势平坦，排灌方便。0～20 cm耕层土壤含有机质26.2 g/kg、总氮0.48 g/kg、全磷0.63 g/kg、全钾4.84 g/kg、碱解氮88.9 mg/kg、速效磷(Olsen-P)14.4 mg/kg、有效钾91.5 mg/kg、pH值7.3(水∶土=2.5∶1)。试验期间日平均气温28.2 ℃(24.5～33.1 ℃)，平均日降水量2.75 mm。

1.2 材料

选用杂交籼型晚稻品种33优447、133优651、133优650、33优442、51优447、金优207、133优168、133优447、33优441、133优442、巨风优441和133优169为材料，均由黄冈市农业科学院水稻所中稻室提供。

1.3 试验设计与方法

采用小区试验法，在当地习惯种植模式下，以不同杂交水稻品种为试验因素，共设12个处理。随机区组排列，3次重复，小区面积18 m2(3 m×6 m)。

各品种于2018年6月8日播种(干谷)，播种量为37.5 kg/hm2。播种前1 d，施水稻专用复合肥(15% N、7% P2O5、8% K2O)750 kg/hm2作底肥，之后，将田块分成18 m2(3 m×6 m)的小块36块，每个小块之间开挖宽30 cm的浅沟，并用农具将小区内土壤拌匀、刮平。播种时人工将种子(67 g/区)均匀的撒在小区内，播种后用农具轻轻的将种子压入泥土中，之后田面灌水3 cm，24 h后排干田面明水。之后水分管理按照芽期(1.1叶期前)保持土壤充分湿润，幼苗期(1.1～3.1叶期)露田与浅灌相结合，浅水分蘖，够苗晒田，足水保胎，薄水壮籽，干湿交替灌浆的管理原则进行。播后第6天(6月13日)打封闭草药防治杂草，第12天(6月20日)追施尿素(含N量46%)90 kg/hm2，第15天(6月23日)打药防治稻蓟马，第30天(7月7日)追施复合肥(16% N、16% P2O5、16% K2O)375 kg/hm2。种植期间治虫不治病，其余管理措施按照常规高产栽培方式进行。

1.4 数据收集

播后第35天(7月12日)对各品种出苗情况进行统计，每小区2次重复，每重复统计1 m2。田间记录每个品种的始穗期、齐穗期和成熟期。收获前1 d，每小区选取代表性植株15蔸，对株高进行测量，之后取5蔸分穗进行考种，包括穗总粒数、实粒数和千粒重等，并计算结实率。收获时，各小区单收单打，晒干后称取稻谷产量，折算得到单位面积产量。

1.5 数据分析

应用SPSS 20.0软件对试验数据进行方差分析，采用Duncans多重比较检验处理间差异显著性，数据均以平均值±标准误表示；应用SAS 8.0软件进行逐步回归和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 不同杂交籼型水稻品种长江流域麦茬直播的田间表现

2.1.1 出苗数 供试12个杂交籼型晚稻品种长江流域麦茬直播的出苗数之间差异显著(F11,35=3.694,P=0.004)(图1)。其中，R9(33优441)最高，R5(51优447)、R11(巨风优441)和R12(133优169)较高，4个品种之间的差异不显著，而均显著高于R4(33优442)和R10(133优442)；其余品种之间差异不显著(图1)。

品种代号R1～R12分别代表品种33优447、133优651、133优650、33优442、51优447、金优207、133优168、133优447、33优441、133优442、巨风优441和133优169。不同小写字母表示品种间差异显著(P<0.05)。下同。

2.1.2 生育期 供试12个杂交籼型晚稻品种长江流域麦茬直播的始穗期和成熟期分别集中在8月中旬和9月中下旬(表1)。巨风优441的全生育期最长，达到110 d，其余各品种全生育期均在105 d左右(表1)。

表1 不同杂交籼型水稻品种长江流域麦茬直播的生育期

2.1.3 株高 供试12个杂交籼型晚稻品种长江流域麦茬直播成熟期株高之间差异显著(F11,35=9.607,P<0.001)(图2)。其中，R6(金优207)最高，显著高于除R7(133优168)、R8(133优447)和R12(133优169)之外的其余各品种；R1(33优447)最低，与R2(133优651)之间差异不显著，而显著低于其他各品种(图2)。

2.1.4 产量构成与产量 成熟期考种结果表明，供试12个品种的单位面积有效穗数、结实率、千粒重和产量之间差异显著(P<0.01)，而穗长和单穗总粒数之间差异不显著(P>0.05)(表2)。133优651和33优441的单位面积有效穗数较多，显著高于33优447、33优442、133优447和133优442；33优447、51优447、金优207、133优442和巨风优441的结实率之间差异不显著，且均在80%以上，显著高于其余各品种；133优168的千粒重显著高于其他各品种，而金优207和33优447较小(表2)。133优651、133优650、51优447和巨风优441的产量较高，显著高于除133优168和133优169之外的其余各品种(表2)。

以穗长、单位面积有效穗数、单穗总粒数、结实率和千粒重为自变量，产量为因变量进行逐步回归分析，得到了具有统计学意义的产量预测方程：Y=13.48X1+55.62X2+213.94X3-5426.21(R2=0.812,P=0.003)，其中，Y为产量(kg/hm2)，X1、X2和X3分别为单位面积有效穗数(个/m2)、结实率(%)和千粒重(g)。通过预测方程可以看出，杂交籼型晚稻品种长江流域麦茬直播的产量主要由单位面积有效穗数、结实率和千粒重决定。

2.1.5 外观品质 供试12个杂交籼型晚稻品种长江流域麦茬直播稻米的垩白粒率和直链淀粉含量之间都存在显著差异(P<0.001)(图3)。其中，R5(51优447)和R6(金优207)的垩白粒率和直链淀粉含量都显著高于其他品种(图3)。R2(133优651)、R3(133优650)、R8(133优447)和R12(133优169)的垩白粒率都在10%以下，且显著低于R1(33优447)、R5(51优447)、R6(金优207)和R11(巨风优441)；R3(133优650)的直链淀粉含量最低，显著低于除R10(133优442)和R11(巨风优441)以外的其他各品种(图3)。

图2 不同杂交籼型水稻品种长江流域麦茬直播的成熟期株高

表2 不同杂交籼型水稻品种长江流域麦茬直播的产量及其构成因素

图3 不同杂交籼型水稻品种长江流域麦茬直播稻米的垩白粒率和直链淀粉含量

2.2 不同杂交水稻品种长江流域麦茬直播主要性状的主成分分析

由主成分分析结果可知(表3)，前4个主成分的累积贡献百分率为85.42%，可保存和说明原有的全部信息，基本上能代表所有供试品种试验性状的数据信息。第1主成分的贡献百分率为47.25%，设定为稻米外观品质因子，荷载系数较大的垩白粒率和直链淀粉含量均为正向。第2和3主成分的贡献百分率分别为19.51%和11.20%，设定为产量因子，出苗数、单位面积有效穗数和千粒重具有较大的正荷载系数，而穗总粒数和结实率具有较大的负荷载系数。第4主成分的贡献百分率为7.45%，设定为全生育期与株高结合因子，全生育期和株高分别具有较大的正和负荷载系数。

表3 不同杂交水稻品种麦茬直播主要性状主成分特征向量值

3 讨论与结论

长江流域粮食主产区，稻麦两熟种植面积正在逐年扩大，2005年已达到8×106hm2，为此实现稻麦周年高产在保证我国粮食安全的决策中占有重要地位[18]。麦茬直播的优点和缺点都是显而易见的，大幅度节省生产用工、减轻劳动强度、提高生产率是明显的优点，而茬口衔接难、出苗差、易倒伏、产量不高等问题是明显的缺点[10-12,19]。郭晓艺等研究表明，不同水稻品种在耐高温、抗倒伏等方面存在明显差异[20]。因此，分析、评价不同水稻品种长江流域麦茬直播的适宜性，对该地区麦茬直播水稻生产至关重要。虽然本研究所涉及的品种数较少，仍具有一定的局限性，但可为后续的研究提供借鉴。

主成分分析法是将众多指标性状转化为少数综合指标的一种分析方法，将复杂问题通过降维方式变得简单直观[21]。本研究采用主成分分析方法分析了长江流域麦茬直播水稻品种的主要要求性状。前4个主成分的累积贡献百分率为85.42%，为稻米外观品质因子、产量因子和全生育期与株高结合因子。本研究通过逐步回归分析得到长江流域麦茬直播水稻产量的主要限制因素为单位面积有效穗数、千粒重和结实率，这与Sarkar等的研究结果一致[13]，而本研究主成分分析发现产量构成因素因子还应注重出苗数和穗总粒数；此外，还要注重全生育期、株高、稻米垩白粒率和直链淀粉含量等性状，这与生产上所注重性状一致。

热量资源限制和茬口时间紧张是影响麦后直播水稻生产的主要因素，作物生育期是影响茬口衔接的关键指标。姚义等研究认为，麦茬直播稻应尽量早播易取得高产，随着播期的推迟，每穗颖花数、结实率和产量显著下降[22]，这主要是因为水稻生育期过长，后期易遇到低温的影响，致使结实率下降[11]。马树庆等[23]研究发现在水稻幼穗形成期，低温持续5 d，期间平均气温每降低1 ℃，水稻空壳率上升4.3个百分点。为避免后期低温的危害，长江流域杂交晚稻的安全齐穗期应在9月10日之前[24]。此外，长江流域地区小麦一般在5月25～30日收获[6]。本研究发现，供试12个杂交籼型晚稻品种长江流域6月8日直播，齐穗期均在8月25日之前。可见，在该栽培条件下，供试各品种的生育期均适宜于长江流域麦茬直播。

麦茬直播水稻后期容易出现倒伏也是制约其进一步发展的主要因素之一[17]。林鸿宣等[25]研究表明：水稻株高与抗倒伏能力呈显著负相关，提高抗倒伏性最有效的措施是降低株高。本研究在成熟期对株高的测定发现，33优447和133优651的株高较矮，金优207、133优168、133优447和133优169的株高均高于126 cm，且据本研究田间观察发现，仅金优207有少量倒伏，其余各品种均未见倒伏(数据未列出)。可见，水稻抗倒伏能力除与株高有关外，也可能与茎秆粗度等有关，其相关机理仍需要进一步研究。就后期倒伏情况而言，在该栽培条件下，除金优207外，其他供试品种均适宜于长江流域麦茬直播。

产量和品质是水稻育种的两大重要目标，一直受到国内研究学者的关注与重视[26]。本研究发现，长江流域麦茬直播133优650、133优651、51优447、133优168、巨风优441和133优169的产量较高，均在8500 kg/hm2以上。据湖北省主要农作物品种审定标准要求，晚稻品种的结实率应大于70%[27]，而本研究发现133优650和133优651的结实率小于69%。稻米品质要求垩白粒率越低要好，而本研究表明：51优447和巨风优441的垩白粒率较高。综上所述，在该栽培条件下，12个供试杂交籼型晚稻品种中133优168和133优169为长江流域麦茬直播较适宜的品种。