喀斯特山区不同生态条件和栽培密度对杂交水稻产量和品质的影响

冯云贵，张建冲，覃检，潘胜才，陈余波，秦建权

(贵州大学农学院，贵州 贵阳 550025)

除了品种的遗传特性外，生态环境和栽培措施也对水稻产量潜力发挥和品质形成具有重要影响[1-2]。生态条件通过非生物因子和生物因子对水稻的生长发育和光合产物的积累及其分配产生影响，最终影响水稻产量和品质[3]。光照过强或不足均会影响水稻的产量，尤其灌浆结实期光照不足会影响光合产物的合成与转运，造成籽粒不充实，显著降低精米率、整精米率和直链淀粉含量，提高垩白粒率[4]。高温会阻碍杂交水稻授粉受精，降低结实率和产量。而温度过高或过低都会使整精米率变差，垩白粒率增加[5-6]。但随着种植海拔的上升，稻米整精米率明显上升，垩白粒率则明显下降[7]。也有研究表明，稻米品质与种植海拔的关系因品种不同而异[8]。

水稻产量和品质受光照、温度、水分等环境因素影响，种植密度对水稻发育及群体构成也具有重要的调控作用[9-11]。适宜的栽插密度能够保证水稻充分利用光温资源，使产量构成因素协调发展以达到增产目的[12-13]。适当降低密度能有效增加成穗数和穗粒数，使个体与群体协调发展而提高水稻产量[14-15]。翟超群[16]研究表明，随着种植密度增加，稻米碾磨品质先提高后降低，垩白度先降后升。董士琦等[17]研究发现，增加密度，稻米营养品质提高，加工品质、外观品质和蒸煮食味品质降低。孙兴荣等[18]研究表明，随着密度增加，蛋白质含量呈先增后减的变化趋势。这些研究大多集中在地势较平坦的地区，而喀斯特山区的相关研究则鲜有报道。本研究以3 个不同穗型的杂交水稻品种为材料，分析喀斯特山区不同生态条件和种植密度对杂交水稻产量和品质形成的影响，以期为喀斯特山区杂交水稻高产稳产栽培提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地情况

大田试验在贵阳市乌当区新堡乡大寨村和凯里市麻江县杏山镇滥坝村进行，水稻全生育期试验地的气象条件见表1。

表1 乌当和麻江水稻全生育期的气象资料Table 1 Meteorological data during the whole growth period of rice in Wudang and Majiang

1.2 试验材料

供试水稻品种3 个:Ⅱ优838(V1)，分蘖力中上，有效穗数275.4 万/hm2，每穗总粒数150～180，千粒质量29 g，属于穗粒兼顾型品种；准两优527(V2)，籼型两系杂交水稻，有效穗数258.0 万/hm2，每穗总粒数134.1，千粒质量31.9 g，属多穗型品种；Y 两优900(V3)，籼型两系杂交水稻，有效穗数223.5 万/hm2，每穗总粒数238.2，千粒质量24.4 g，属大穗型品种。

1.3 试验设计

采用裂区设计，以品种为主区，密度为副区。设置2 个密度处理:D1(20 cm×20 cm)和D2(20 cm×30 cm)。主区面积90 m2，副区面积30 m2，3 次重复，共24 个小区。施肥量为纯氮180 kg/hm2、磷肥(P2O5)96 kg/hm2、钾肥(K2O)135 kg/hm2，其中氮肥按基肥∶分蘖肥∶穗肥＝5 ∶2 ∶3施用，磷肥全部作基肥，钾肥按基肥∶穗肥＝5 ∶5施用。其它大田管理和病虫害防治均按当地高产栽培方案进行。

1.4 测定项目与方法

产量与产量构成因素。在水稻生理成熟期，每小区取中心区(10 行×10 蔸)作为测产小区和考种区域，按平均穗数取样10 蔸带回室内考种，考察各产量构成因子；其余90 蔸人工脱粒，晒干风选称重，按13.5%的水分含量折算单位面积稻谷产量。

外观品质。粒长、粒宽、长宽比、垩白度、垩白粒率采用万深SC-E 型大米外观品质检测分析仪测定。

加工品质。糙米率、精米率、整精米率的测定参照农业部部颁标准NY147-88 米质测定方法进行，设3 次重复。

蒸煮食味品质。直链淀粉含量、胶稠度、糊化温度的测定参照农业部部颁标准NY147-88 米质测定方法进行。

营养品质。采用H2SO4—H2O2消煮法测定蛋白质含量，采用SKD—200 凯氏定氮仪测定氮含量。

1.5 数据整理与分析

采用Statistix 9.0 数据处理软件进行统计分析，采用LSD 法进行显著性测验。

2 结果与分析

2.1 杂交水稻产量及产量构成因素分析

由表2 可知，不同生态条件下水稻产量差异显著(P＜0.05)，品种间、密度间、品种与密度及两者与生态点互作条件下产量差异均极显著(P＜0.01)，生态点、密度和品种三者互作条件下水稻产量差异不显著。除V1 品种的D1 密度处理外，3 个供试品种在滥坝村的产量均显著高于大寨村(P＜0.05)。在大寨村，3 个供试品种D1 处理的产量均显著高于D2(P＜0.05)，3 个品种的D1 处理分别较D2 处理提高31.59%、8.81%、14.64%；在滥坝村，则3 个品种均为D1 处理显著低于D2 处理(P＜0.05)，与D2处理相比，V1、V2、V3 产量降低了7.96%、19.71%、27.49%。

表2 不同处理下杂交水稻的产量及产量构成因素Table 2 The yield and yield components of hybrid rice under different treatments

续表2

不同生态条件下单位面积穗数、每穗粒数、结实率差异极显著，不同品种间各产量构成因素差异极显著，密度间及其与生态点互作条件下单位面积穗数、每穗粒数差异极显著(P＜0.01)，品种与生态点互作条件下有效穗数、结实率、千粒质量差异显著(P＜0.05)，品种与密度互作条件下单位面积穗数差异显著(P＜0.05)。3 个品种的单位面积穗数均为大寨村显著高于滥坝村(P＜0.05)。大寨村V1、V2、V3 的D1 处理有效穗数均显著高于D2(P＜0.05)，分别较D2 高17.10%、13.78%、19.72%；滥坝村则相反，V1、V2、V3 的D1 处理分别较D2 处理低4.28%、14.15%、10.03%，其中V2 品种2 个密度处理间差异显著(P＜0.05)。3 个供试品种的每穗粒数均以大寨村显著低于滥坝村，且都随着密度的增加而有所降低。在滥坝村，V1、V2、V3 品种D1 处理的穗粒数分别较D2 处理降低了11.71%、8.26%、8.30%，其中V1、V2 品种密度处理间的差异达到显著水平(P＜0.05)。3 个品种的结实率均以滥坝村高于大寨村，千粒质量均以大寨村高于滥坝村，且密度处理间差异均不显著。

2.2 不同生态条件下杂交水稻加工品质

对不同处理杂交水稻的稻米加工品质进行方差分析，结果见表3。不同生态条件下，糙米率、精米率、整精米率差异极显著(P＜0.01)；不同品种间精米率、整精米率差异极显著(P＜0.01)，糙米率差异显著(P＜0.05)；不同密度处理的整精米率差异极显著(P＜0.01)；生态点与品种互作条件下精米率、整精米率差异极显著(P＜0.01)；生态点与密度互作条件下糙米率差异显著(P＜0.05)；品种与密度互作条件下，整精米率差异极显著(P＜0.01)；生态点、密度、品种三者互作条件下整精米率差异显著(P＜0.05)。3 个品种的糙米率、精米率均表现为滥坝村显著高于大寨村(P＜0.05)，密度处理间差异均不显著。不同生态点、不同密度处理的整精米率的差异因品种不同而异；V1 和V2 的整精米率为大寨村显著高于滥坝村，且均随着密度增加有所增加，且滥坝村不同密度处理间差异达到显著水平(P＜0.05)；V3 则为滥坝村显著高于大寨村(P＜0.05)，并且随着密度增加有所降低。

表3 不同处理下各杂交水稻品种的加工品质Table 3 Processing quality of hybrid rice varieties under different ecological treatments %

2.3 不同生态条件下杂交水稻外观品质

对不同处理杂交水稻的外观品质进行方差分析，结果见表4。不同生态条件下，粒长和垩白粒率差异显著(P＜0.05)，粒宽、长宽比和垩白度差异极显著(P＜0.01)；品种间、品种与生态点互作条件下的外观品质指标差异均极显著(P＜0.01)；不同密度处理间垩白粒率差异极显著(P＜0.01)；生态点与品种、生态点与密度互作及生态点、品种、密度三者互作条件下垩白粒率、垩白度差异极显著(P＜0.01)。大寨村供试水稻品种的粒长、粒宽较滥坝村高，而长宽比则为滥坝村较高，且密度处理间差异均不显著。垩白粒率和垩白度为滥坝村高于大寨村；3 个品种的垩白粒率和垩白度均为D1 处理高于D2 处理；不同密度处理下，大寨村V2 和V3 品种的垩白粒率差异显著(P＜0.05)，滥坝村V3 品种的垩白粒率和垩白度均差异显著(P＜0.05)。

表4 不同处理下各杂交水稻品种的外观品质Table 4 Appearance quality of hybrid rice varieties under different treatments

2.4 不同生态条件下杂交水稻的食味品质

对不同处理杂交水稻食味品质进行方差分析，结果见表5。糊化温度、胶稠度、直链淀粉含量在不同生态条件和不同品种间差异显著(P＜0.05)或极显著(P＜0.01)；不同密度处理间糊化温度、胶稠度差异极显著(P＜0.01)；生态条件与品种、密度互作条件下，糊化温度、直链淀粉含量差异极显著(P＜0.01)；品种与密度互作条件下，糊化温度、胶稠度差异极显著(P＜0.01)；生态点、密度、品种三者互作条件下糊化温度差异显著(P＜0.05)。除V1 在D2种植密度下的直链淀粉含量外，3 个供试品种的糊化温度、胶稠度、直链淀粉含量均为大寨村高于滥坝村。糊化温度随着种植密度的增加有所增加，且大寨村的V1、V2 品种、滥坝村的V3 品种不同密度处理间差异显著(P＜0.05)。3 个品种的胶稠度随着密度增加显著降低(P＜0.05)，与D2 处理相比，大寨村V1、V2、V3 品种的D1 处理降低了15.53%、28.81%、8.32%，滥坝村则分别降低了28.26%、21.81%、16.75%。大寨村D1 处理的直链淀粉含量高于D2 处理，3 个品种D1 处理分别较D2 处理高7.65%、4.04%、2.91%，其中V1、V2 品种密度处理间的差异达到显著水平(P＜0.05)；滥坝村则相反，表现为D1 处理的直链淀粉含量低于D2 处理，3 个品种的D1 处理分别较D2 处理降低了4.76%、3.77%、4.46%，其中V3 品种密度处理间差异达到显著水平(P＜0.05)。

表5 不同处理下杂交水稻品种的食味品质Table 5 Eating quality of hybrid rice varieties under different treatments

2.5 不同生态条件下杂交水稻的蛋白质含量

对不同处理杂交水稻蛋白质含量进行方差分析，结果见表6。生态点、品种、密度及其两两互作条件下蛋白质含量差异均为极显著；生态点、密度、品种三者互作对蛋白质含量的影响显著。3 个品种的蛋白质含量均以滥坝村显著高于大寨村，D1 处理低于D2 处理；大寨村和滥坝村V1、V2、V3 品种D1处理分别较D2 处理降低了1.79%、3.13%、4.45%和5.54%、2.55%、8.75%，且V2、V3 在密度间的差异均达到显著水平。

表6 不同处理下各杂交水稻品种的蛋白质含量Table 6 Protein content of hybrid rice varieties under different treatments mg·g-1

3 讨论

3.1 不同生态条件下杂交水稻的产量及产量构成表现

水稻产量受多种因素的影响，其中生态环境显著影响水稻产量[19]、有效穗数[20]、每穗粒数和千粒质量[21]。研究表明[22-23]，水稻产量与生产环境存在显著的相关关系。李杰等[24]研究表明，不同品种在不同生态条件下对温光的响应不同，适宜的温光有利于水稻产量形成。邓飞等[25]研究表明，在不同生态条件下实现高产的途径不同，光温充足时主要依靠有效穗数的提高；光温适中环境下需保证适当有效穗数的同时提高每穗粒数；高湿寡照地区则需提高有效穗数和每穗粒数。本研究发现，除V1 品种的D1 处理外，滥坝村的产量均显著高于大寨村，虽然滥坝村的单位面积穗数显著低于大寨村，但每穗粒数显著高于大寨村，并且结实率较高。这可能是由于滥坝村的光照、温差、降水量与积温均大于大寨村，有利于水稻生产和产量提高。

种植密度是水稻群体结构和产量形成的重要调控因子，也是主要的人为调控手段。吴桂成等[26]研究指出，随密度的增加，水稻产量呈先增后减的趋势，每穗颖花数降低，结实率和千粒质量则变化较小。朱聪聪等[27]研究表明，增密极显著提高了常规粳稻有效穗数，每穗粒数则呈相反规律，大穗型杂交稻品种产量均以中密度最高。主要是由于杂交籼稻分蘖性强，群体过大会导致遮荫严重，不利于通风透光，适宜密度则有利于协调个体与群体间的矛盾，优化群体结构，充分发挥籼型水稻的优势，提高产量。滕飞等[28]研究表明，增密可提高大穗型和中小穗型水稻有效穗数，明显提高产量，但其每穗粒数会显著降低，导致个体产量下降。陈佳娜等[29]研究表明，多穗型品种通过增密保证足够的有效穗数是获得高产的基础。本研究发现，不同生态条件下，密度对产量的影响具有差异。在大寨村，产量随着密度增加显著提高，而在滥坝村则显著降低。因为大寨村属于低温寡照区，虽然每穗粒数和结实率随着密度增加有所降低，但差异不显著，增密显著提高了单位面积穗数，从而实现增产。这与朱聪聪等[27]的研究结果一致。而滥坝村属于较高温高湿的地区，增密限制了个体的生长，降低了单位面积穗数和每穗粒数，从而导致产量显著降低。综合分析，在喀斯特山区的低温寡照地区宜密植，通过扩大水稻群体保证产量，尤其是穗粒兼顾型品种；而在高温高湿地区应稀植，促进个体的发育，从而使水稻群体与个体健康生长达到增产的目的，尤其是大穗型水稻品种。

3.2 不同生态条件下杂交水稻的品质表现

生态条件与稻米品质密切相关[30]，对水稻碾米品质、外观品质、蒸煮品质有一定的影响[31]。王云霞等[32]研究表明，温度过高会降低整精米率，增加垩白粒率。田青兰等[30]研究表明，稻米品质受气温的影响较大，灌浆成熟期的高温会增加垩白粒率和垩白度，降低蛋白质含量。齐春艳等[31]和李书先等[33]研究表明，除水稻直链淀粉受环境影响较小外，其它品质指标易受环境影响。张志斌等[34]在贵州从江县242～857 m 海拔范围内开展的研究发现，随海拔的增加，蛋白质和直链淀粉含量显著降低。本研究发现，在两个生态点中，除V1 品种D2 处理的直链淀粉含量外，各供试品种的粒长、粒宽、糊化温度、胶稠度、直链淀粉含量均以大寨村高于滥坝村；垩白粒率和垩白度则以滥坝村显著高于大寨村。表明高温高湿地区不利于水稻外观品质的形成。本研究中，整精米率在生态点间的差异因品种不同而异，V1 和V2 为大寨村显著高于滥坝村，V3 则为滥坝村显著高于大寨村。表明大穗型品种在高温高湿地区整精米率优于低温寡照区，而多穗型和穗粒兼顾型品种则相反。

不同生态条件下，密度对杂交稻产量形成的影响不同[35]。董啸波[36]研究表明，糙米率、精米率、整精米率随密度的增加均呈下降趋势。孟维韧等[37]研究表明，密度对糙米率、精米率、整精米率无显著性影响，对稻米直链淀粉含量、糊化温度影响较小，对胶稠度影响较大。殷春渊等[38]研究表明，密度过高和过低均不利于外观品质的提高，而适宜密度下，稻米的垩白粒率、垩白度降低。翟超群等[16]认为，密度对胶稠度、糊化温度、直链淀粉含量均无明显影响。孙兴荣等[18]研究表明，稻米蛋白质含量随着密度增加而降低。本研究结果表明，糙米率、精米率在不同密度条件下的差异不显著，与孟维韧等[37]研究结果一致；整精米率在不同密度间的差异因品种不同而异，V1 和V2 随密度的增加有所增加，V3 随密度的增加显著降低，表明稀植可提高大穗型品种的整精米率。粒长、粒宽和长宽比在密度间的差异均不显著，垩白粒率和垩白度均随密度的增加而增加，表明增密降低了稻米的外观品质。尤其是V3，在两个生态点的垩白粒率和垩白度均随着密度增加显著提高，表明大穗型水稻品种增密后会显著降低外观品质。糊化温度随着密度的增加有所升高，而胶稠度随着密度的增加显著降低，不同密度处理间直链淀粉含量的差异在不同生态点的表现不同。在大寨村，直链淀粉含量随着密度的增加有所降低，而滥坝村均随着密度增加而增加。蛋白质含量随着密度增加有所降低，可能是由于密度增加降低了单株营养吸收面积，减少了植株对氮素的吸收，从而降低了稻米蛋白质含量。

4 结论

在实际生产中，应根据品种特性和不同地区生态环境条件确定适宜的水稻群体，实现水稻高产优质的目的。本试验条件下，在贵州喀斯特山区低温寡照的大寨村，3 个品种均宜密植，可在扩大水稻群体的基础上协调产量构成因素间的关系，达到增产目的(特别是穗粒兼顾型品种)，但会增加垩白粒率和垩白度，导致品质下降；在高温高湿的滥坝村，3个品种均宜稀植，充分发挥个体生长优势，通过“小群体，壮个体”的途径实现增产和增质的目的，尤其是大穗型水稻品种。