黑龙江省水稻主栽品种（系）节水抗旱栽培下的抗倒性研究

陈书强 薛菁芳 杜晓东 周通 杨丽敏 赵海新 蔡永盛

（黑龙江省农业科学院水稻研究所/农业农村部寒地粳稻冷害科学观测实验站，黑龙江 佳木斯154026；第一作者：chenshuqiang@163.com）

水稻是我国主要粮食作物之一，其种植面积占全国粮食种植面积的1/3 左右，而其耗水量占了全国农业用水量的65%以上[1]。传统淹灌不仅限制了水稻高产潜力的发挥，而且还会加剧农业用水的紧张程度[2]。因此，选择适宜的节水灌溉模式对于保证我国粮食安全及农业可持续发展意义重大。植株倒伏在水稻生产中普遍发生，是水稻内在因素和外界环境综合作用的结果，内因指水稻品种自身的抗倒伏性，其与植株高度、茎秆组织机械强度、茎秆韧性以及地上部各节间的长度密切相关；外因主要指栽培条件，如氮肥施用过多、种植过密、长期深水灌溉等。倒伏一般发生在抽穗后谷粒灌浆期。据李文熙等[3]测算，水稻乳熟期发生倒伏会减产34%，蜡熟期与黄熟期发生倒伏则分别会减产21%和20%，严重甚至绝收[4-6]。倒伏还使稻米的蛋白质和直链淀粉含量升高，品质和食味变差。选用抗倒性强的水稻品种是防止水稻倒伏的基础[7]。本文通过对黑龙江省各积温带主栽水稻品种（系）的抗倒伏性的研究，以期为水稻节水抗旱栽培及抗倒品种选育提供一些理论依据，对实现水稻高产、稳产、优质有着极为重要的意义。

1 材料与方法

1.1 试验地点基本情况

试验于2017 年在黑龙江省各积温带试验区进行，第一积温区在哈尔滨，第二积温区在庆安，第三、四、五积温区地点在佳木斯水稻所。哈尔滨和庆安点每个品种种植25 m2，佳木斯点每个品种种植40 m2。除不同灌水处理外，其它管理措施同大田生产。

1.2 供试材料

第一积温区品种9 个：龙稻13、龙稻16、龙稻20、龙稻23、龙稻24、龙稻25、松粳3 号、五优稻4 号、龙洋16。第二积温区品种（系）15 个：绥粳4 号、绥粳17、绥粳18、北稻7 号、龙粳21、龙粳55、稼禾813、寒粳香、绥育5586、绥育9146、绥11151、绥锦089290、龙交07134、龙粳3767、龙粳2204。第三积温区品种（系）25个：龙粳20、龙粳25、龙粳26、龙粳29、龙粳31、龙粳39、龙粳43、龙粳46、龙粳50、龙粳51、龙粳52、龙粳56、龙粳57、龙粳58、龙粳59、龙粳60、绥粳15、龙生04021、龙生03010、龙交08119、龙丰12500、龙粳3047、龙粳1491、龙粳3100、龙粳1424。第四积温区品种（系）15 个：龙粳24、龙粳47、龙粳48、龙粳61、龙育06087、龙交13S6、龙丰12393、龙粳4298、龙粳3033、龙粳4556、龙粳3007、龙粳2401、龙粳1437、龙粳1525、龙粳2403。第五积温区品系2 个：龙粳1504、龙粳4344。

表1 节水抗旱处理对倒伏指数及茎秆物理性状的影响（第一积温带）

1.3 试验方法

设验设2 个处理：常规灌溉和节水抗旱处理（插秧后无水层管理），以常规灌溉作为对照（CK），节水抗旱处理参照黑龙江省灌溉标准，当土壤水分达到灌水下限即灌水。整个生育期内一共灌水18 次，常规灌溉全生育期总灌水量为540.27 m3，节水抗旱处理全生育期总灌水量为280.14 m3。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 抗倒伏性状及其相关性状

抽穗后20 d 左右，每个品种取样5 株，测定每个茎秆株高、倒2 节间基部至穗顶的高度及鲜质量、穗长及穗质量、倒2 节间粗度（带叶鞘）、长度、茎壁厚度及带叶鞘时茎秆的抗折力。鉴于水稻倒伏的主要形式是茎秆的基部倒伏[8]，故选取基部第2 节间（倒2 节间）作为测试样本。抗折力的测定方法是将茎秆（含叶鞘）水平放在测定仪支架上使其中点与测定仪中点对齐，支点间距为5 cm，向节间中点慢慢施力导致其折断，折断瞬间的力为该节间的抗折力。弯曲力矩=节间基部至穗顶长度（cm）×该节间基部至穗顶鲜质量（g）；倒伏指数=弯曲力矩/抗折力×100。以上测定参考瀬古秀生[9]的方法计算。

1.4.2 品种的抗旱性评价

品种耐旱性的鉴定方法采用周毓衍等[10]提出的水稻综合抗旱力指数K 值，其计算公式为：K=[（H×G）/C]×100%。相对出穗日数（C）：旱种时的出穗日数÷水栽时的抽穗日数×100%。相对株高（H）：旱种时株高÷水栽时株高×100%。相对结实率（G）：旱种时的结实率÷水栽时的结实率×100%。

1.5 数据处理

采用Excel 2003 和DPS 7.05 软件进行数据整理及相关性分析。

2 结果与分析

2.1 节水抗旱处理对倒伏指数及茎秆物理性状的影响

由表1 可知，节水抗旱处理使第一积温带9 个品种的倒伏指数全部减小，倒2 节带鞘抗折力增加，多数品种的节间干质量增加，节间横切面积减少，茎壁增厚。

由表2 可知，节水抗旱处理使第二积温带品种（系）8 个审定推广品种中3 个品种的倒伏指数减小，4个品种的倒2 节带鞘抗折力增加，部分品种的节间干质量增加、节间横切面积减少、茎壁增厚。节水抗旱处理使第二积温带5 个生产试验品系中2 个品系的倒伏指数减小，1 个品系的倒2 节带鞘抗折力增加。节水抗旱处理使第二积温带2 个二年区试品系的倒2 节带鞘抗折力减小。

表2 节水抗旱处理对倒伏指数及茎秆物理性状的影响（第二积温带）

由表3 可知，节水抗旱处理使第三积温带17 个审定推广品种中8 个品种的倒伏指数减小，8 个品种的倒2 节带鞘抗折力增加，部分品种的节间干质量增加、节间横切面积减少、茎壁增厚。节水抗旱处理使第三积温带4 个生产试验品系倒伏指数增大，1 个品系的倒2节带鞘抗折力增加。节水抗旱处理使第三积温带4 个二年区试品系中3 个品系的倒伏指数减小，3 个品系的倒2 节带鞘抗折力减小。

由表4 可知，节水抗旱处理使第三积温带4 个审定推广品种中3 个品种的倒伏指数减小，2 个品种的倒2 节带鞘抗折力增加，部分品种的节间干质量增加、节间横切面积减少、茎壁增厚。节水抗旱处理使第四积温带3 个生产试验品系的倒伏指数全部增大，1 个品种的倒2 节带鞘抗折力增加。节水抗旱处理使第四积温带8 个二年区试品系中3 个品系的倒伏指数减小，2个品系的倒2 节带鞘抗折力增加。节水抗旱处理使第五积温带2 个二年区试品系1 个品系的倒伏指数减小，2 个品系的倒2 节带鞘抗折力减小。

2.2 节水抗旱处理的综合抗旱力指数分析

综合抗旱力指数反映了品种各性状的综合抗旱力，其值越大，品种的综合抗旱力水平越高。由表5 可知，各积温带水稻品种（系）间综合抗旱力指数差异较大，其中第一积温带有6 个品种综合抗旱力指数超过100%，分别为龙稻24、龙稻25、松粳3 号、龙稻20、五优稻4 号、龙稻16，相对实测产量有2 个品种表现较好，分别是龙稻16 和龙稻24；第二积温带有6 个品种（系）综合抗旱力指数超过100%，分别为绥锦089290、绥粳18、北稻7 号、龙粳21、绥粳17、绥粳4 号，相对实测产量有4 个品种（系）大于100%，分别是绥粳4 号、龙粳55、绥粳18、龙交07134；第三积温带有12 个品种（系）综合抗旱力指数超过100%，分别为龙粳51、绥粳15、龙粳56、龙粳20、龙粳26、龙粳43、龙粳58、龙粳25、龙交08119、龙丰12500、龙粳3100 和龙粳1424，相对实测产量有13 个品种（系）大于100%，分别是龙粳50、绥粳15、龙粳59、龙粳46、龙粳51、龙粳52、龙粳60、龙粳20、龙粳26、龙交08119、龙丰12500、龙粳1424 和龙粳3047；第四积温带有8 个品种（系）综合抗旱力指数超过100%，分别为龙粳4298、龙粳2401、龙粳1525、龙粳24、龙粳1437、龙粳4556、龙交13S6、龙粳61，相对实测产量有8 个品种（系）大于100%，分别是龙粳48、龙粳47、龙粳61、龙交13S6、龙育06087、龙粳2403、龙粳4556 和龙粳1525；第五积温带试验的2个品系龙粳1504 和龙粳4344 的综合抗旱力指数都超过100%，龙粳1504 的相对实测产量超过100%。

表3 节水抗旱处理对倒伏指数及茎秆物理性状的影响（第三积温带）

表4 节水抗旱处理对倒伏指数及茎秆物理性状的影响（第四、五积温带）

2.3 倒伏指数、茎秆物理性状和综合抗旱力指数的相关分析

由表6 和表7 可知，在常规灌溉处理下，倒2 节带鞘抗折力除了与倒伏指数呈极显著负相关，与综合抗旱力指数呈正相关外，与其他各指标均呈极显著正相关；弯曲力矩与倒伏指数、茎璧质量呈正相关，与综合抗旱力指数呈显著正相关，与其他指标呈极显著正相关；倒伏指数与综合抗旱力指数呈显著正相关；倒2 节茎粗与节间干质量、节间横切面积呈极显著正相关；节间干质量与节间横切面积、茎璧质量呈极显著正相关，与综合抗旱力指数呈显著正相关；节间横切面积与茎璧质量、综合抗旱力指数呈负相关；茎璧质量与综合抗旱力指数呈显著正相关。在节水抗旱处理下，倒2 节带鞘抗折力与倒伏指数呈极显著负相关，与倒2 节茎粗、节间横切面积、综合抗旱力指数呈正相关，与其他各指标均呈极显著正相关；弯曲力矩与倒伏指数呈负相关，与茎璧质量、综合抗旱力指数呈正相关，与其他指标呈显著或极显著正相关；倒伏指数与各指标呈负相关或极显著负相关；倒2 节茎粗与节间横切面积呈极显著正相关；节间干质量与节茎璧质量呈极显著正相关，与综合抗旱力指数呈正相关；节间横切面积与茎璧质量呈极显著负相关，与综合抗旱力指数呈负相关；茎璧质量与综合抗旱力指数呈正相关。

表5 农艺性状指标的相对值及综合抗旱力指数 （单位：%）

续表5

表6 常灌处理下倒伏指数、茎秆物理性状和综合抗旱力指数的相关分析

表7 节水抗旱处理下倒伏指数、茎秆物理性状和综合抗旱力指数的相关分析

3 讨论

倒伏一直是水稻大田生产不可回避的问题，加强水稻抗倒伏性研究，对于提高水稻抗倒伏能力，保证水稻高产稳产具有重要意义。水稻茎秆的抗倒伏能力与株高、茎粗、茎壁质量以及节间横截面积等物理性状密切相关，普遍认为水稻株高降低，茎粗、茎秆干质量、茎壁质量、节间横截面积等指标增加，可提高水稻茎秆抗倒伏性能[11-12]。孙旭初[13]研究表明，水稻茎秆高、弯曲力矩大、秆壁薄、抗折力较低，倒伏指数就高，植株抗倒伏性较弱。段传人等[14]研究也表明，水稻大小维管束数目、茎粗、茎壁厚度与其强度极限均存在极显著正相关，说明水稻茎秆的抗倒伏性主要是由茎粗、茎壁厚、大小维管束数目决定。赵建明等[15]研究表明，株高、基部节间长、相对重心、鲜质量和茎秆长度等对水稻茎秆的抗倒伏性有较大的负效应，而弯曲应力数和断面模数对水稻茎秆的抗倒伏性则有较大的正效应。而在节水抗旱灌溉模式下，水稻生育期大部分时间根层土壤含水率处于未饱和状态，从而可能形成干旱胁迫，干旱胁迫具有提高水稻抗倒伏能力的作用，利用其拮抗效应，能够补偿淹水胁迫导致的抗倒伏能力下降。董明辉等[16]研究表明，不同粳稻品种间倒伏指数存在显著性差异（F=2.139，P＜0.01）。本试验研究发现，节水抗旱处理使各积温带部分品种（系）的倒2 节带鞘抗折力增加，节间干质量增加，节间横切面积减小，茎壁增厚，水稻茎秆抗倒伏能力得到明显提升，同时倒2 节带鞘抗折力、弯曲力矩、节间干质量和茎璧质量均与综合抗旱力指数呈正相关，与前人的研究结果一致。通过对黑龙江省各积温带主栽水稻品种（系）的抗倒伏性的研究，可为水稻节水抗旱栽培及抗倒品种选育与遗传研究提供一些理论依据。

4 结论

结合抗倒性、相对实测产量和综合抗旱力指数等指标均表现较高的品种（系）第一积温带有：龙稻16、龙稻24；第二积温带有：绥粳4 号、绥粳17、绥粳18、北稻7 号、绥锦089290；第三积温带有：绥粳15、龙粳56、龙粳51、龙粳58、龙粳20、龙交08119、龙丰12500、龙粳3100、龙粳1424；第四积温带有：龙粳24、龙粳1525、龙交13S6；第五积温带有：龙粳4344。