霍二偉 扶 定 王青林 馬漢云 沈光輝 陳應(yīng)霞 郭桂英 徐士庫

摘要:以中國種植面積最大的水稻良種汕優(yōu)63為材料,利用相關(guān)分析和通徑分析相結(jié)合的方法,分析了其在信陽15年的產(chǎn)量表現(xiàn)及穗粒結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,穗實(shí)粒數(shù)、有效穗、千粒質(zhì)量與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)分別為0.742 3、0.336 1、0.295 8,且穗實(shí)粒數(shù)與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān) (P<0.01);穗實(shí)粒數(shù)、有效穗對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)分別為0.759 6和0.359 6,均達(dá)到極顯著水平,而千粒質(zhì)量僅為0.173 8。從產(chǎn)量構(gòu)成因素對(duì)產(chǎn)量回歸方程的貢獻(xiàn)來看,有效穗數(shù)為0.120 9,穗實(shí)粒數(shù)為0.563 9,千粒質(zhì)量為0.051 4,有效穗數(shù)和穗實(shí)粒數(shù)明顯高于千粒質(zhì)量。因此,穗實(shí)粒數(shù)和有效穗是影響汕優(yōu)63產(chǎn)量的主要因子,千粒質(zhì)量為次要因子。在生產(chǎn)上,要充分挖掘汕優(yōu)63在信陽的生產(chǎn)潛力,關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)大穗和足穗,提高結(jié)實(shí)率。

關(guān)鍵詞:汕優(yōu)63;產(chǎn)量表現(xiàn);穗粒結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào):S511.2+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:ADOI編碼: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

水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量的關(guān)系一直是水稻生產(chǎn)與研究的熱點(diǎn),并已取得了大量的科研成果。但前人對(duì)供試材料的選取,可謂是品種品系皆可,純系雜交種都行,數(shù)量多少不一,以致研究結(jié)論往往個(gè)性較多,共性較少,針對(duì)性較強(qiáng),普遍性較差,對(duì)指導(dǎo)水稻生產(chǎn)有很大的局限性。為此,筆者選用20世紀(jì)中國乃至世界雜交水稻良種的杰出代表——汕優(yōu)63[1]作為試驗(yàn)材料,對(duì)其穗粒結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析研究,明確這些性狀間以及與產(chǎn)量的關(guān)系,以期為挖掘信陽水稻的高產(chǎn)潛力提供科學(xué)依據(jù)。

1材料和方法

以國內(nèi)曾經(jīng)大面積種植的雜交水稻汕優(yōu)63為試驗(yàn)材料,利用1989—2003年國家南方稻區(qū)長江中下游中秈遲熟組水稻區(qū)域試驗(yàn),及河南省南部稻區(qū)水稻區(qū)域試驗(yàn)信陽試點(diǎn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)。土質(zhì)為白散土,土壤肥力中上等,采用育苗移栽,4月下旬播種,5月下旬移栽,隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),每小區(qū)13.3 m²,10行區(qū),共 400穴,3次重復(fù)。田間管理和記載標(biāo)準(zhǔn)按國家區(qū)域試驗(yàn)要求實(shí)施,成熟期取有代表性的10個(gè)單株進(jìn)行考種,并稱小區(qū)實(shí)際產(chǎn)量。

參照崔黨群的矩陣算法[2],并使用Excel 2003 和SPSS 10.0軟件對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2結(jié)果與分析

2.1信陽的地理位置及其光、熱、水氣候資源

信陽地處東經(jīng)113°45′～115°55′、北緯30°23′～32°27′之間,位于我國北亞熱帶和暖溫帶的地理分界線(秦嶺—淮河)上,屬亞熱帶向暖溫帶過渡區(qū)。信陽稻區(qū)分屬我國南方稻區(qū),又是中國南、北稻區(qū)的中間地帶。1989年9月在遼寧召開的北方雜粳發(fā)展討論會(huì),把黃淮流域稻區(qū)稱作“秈粳交叉地帶”。按全國13個(gè)水稻氣候生態(tài)型劃分,信陽稻區(qū)既屬于“華南、華中中秈型”,又屬于“華北、華中中粳型”,是典型的“秈粳交叉地帶”,宜秈宜粳[3]。

據(jù)氣候資料統(tǒng)計(jì),太陽總輻射年平均4 700～5 100 MJ/m²,光合有效輻射量為230~247 KJ/cm²,日照總時(shí)數(shù)累年平均2 068 h,日照百分率年平均45%。年日均氣溫15.2 ℃,日平均氣溫穩(wěn)定通過10 ℃的活動(dòng)積溫在4 900～5 200 ℃之間,持續(xù)時(shí)間為230～270 d,為河南省熱量資源最為豐富的地區(qū)。累年降雨量平均1 100 mm,其中80%分布在4—10月份,雨量充沛,光溫適宜,加之以淮河為骨干的大小13條河流縱橫交錯(cuò),塘湖堰壩星羅棋布,自然形成了以水稻為主的綜合農(nóng)業(yè)種植區(qū)。信陽各月平均降水量和平均氣溫如表1,數(shù)據(jù)顯示,信陽一年內(nèi)的氣溫、降水量呈偏正態(tài)分布,其夏季的平均溫度基本在25℃以上,降水量主要集中在6、7月份,雨熱同季,表明該地區(qū)夏季的氣候生產(chǎn)潛力值在一年中占很大比例,夏季的氣候變化對(duì)全年的氣候生產(chǎn)潛力影響非常大[4]。

2.2汕優(yōu)63的產(chǎn)量構(gòu)成要素和產(chǎn)量及其變異情況

由表2可以看出,在信陽生態(tài)資源條件下,汕優(yōu)63平均產(chǎn)量為9 387.26 kg/hm²,最高產(chǎn)量2001年達(dá)到12 247.5 kg/hm²,變異系數(shù)超過20%,表明產(chǎn)量變化幅度較大,穩(wěn)產(chǎn)性較差。從產(chǎn)量構(gòu)成要素看,千粒質(zhì)量最穩(wěn)定,其變異系數(shù)小于5%;穗實(shí)粒數(shù)變化幅度為52.5～116.3粒,其變異系數(shù)達(dá)19.17%;有效穗波動(dòng)相對(duì)較小,變異系數(shù)小于10%。這表明雜交稻良種汕優(yōu)63的產(chǎn)量高低主要決定于穗實(shí)粒數(shù),其次為有效穗,千粒質(zhì)量影響最小。以上分析結(jié)果說明奪取汕優(yōu)63高產(chǎn),關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)大穗和足穗,提高結(jié)實(shí)率。

2.3汕優(yōu)63的產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的相關(guān)性

對(duì)汕優(yōu)63的產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的相關(guān)分析表明(表3),除有效穗與穗實(shí)粒數(shù)間表現(xiàn)負(fù)相關(guān)外,其余兩兩性狀之間均表現(xiàn)正相關(guān)。在產(chǎn)量構(gòu)成要素中,與產(chǎn)量的相關(guān)性大小順序依次為穗實(shí)粒數(shù)(0.742 3)、有效穗(0.336 1)和千粒質(zhì)量(0.295 8),且產(chǎn)量與穗實(shí)粒數(shù)的相關(guān)性達(dá)極顯著水平(P<0.01),與有效穗和千粒質(zhì)量相關(guān)性不顯著。表明穗實(shí)粒數(shù)和有效穗對(duì)產(chǎn)量影響較大,千粒質(zhì)量較小,但各因素之間互相制約(如有效穗與穗實(shí)粒數(shù)間表現(xiàn)負(fù)相關(guān))、互相補(bǔ)充,奪取汕優(yōu)63高產(chǎn)必須協(xié)調(diào)好各因素之間的關(guān)系,不能顧此失彼。

2.4汕優(yōu)63產(chǎn)量構(gòu)成要素的通徑分析

從汕優(yōu)63產(chǎn)量構(gòu)成的三要素通徑分析結(jié)果可以看出(表4),其剩余因子的通徑系數(shù)為0.513 7,決定系數(shù)為0.263 9,表明剩余因子對(duì)產(chǎn)量的影響大約有51.37%,用有效穗、穗實(shí)粒數(shù)和千粒質(zhì)量來估測(cè)產(chǎn)量,可靠程度達(dá)73.61%,說明有效穗、穗實(shí)粒數(shù)和千粒質(zhì)量確實(shí)是汕優(yōu)63產(chǎn)量的主要構(gòu)成因子,分析結(jié)果可表達(dá)各性狀間的真實(shí)關(guān)系。由表4還可看出,各因素對(duì)產(chǎn)量的直接作用大小順序?yàn)?穗實(shí)粒數(shù)>有效穗>千粒質(zhì)量,穗實(shí)粒數(shù)和有效穗的直接作用顯著大于千粒質(zhì)量,且穗實(shí)粒數(shù)和有效穗的直接通徑系數(shù)達(dá)到極顯著水平(P<0.01),表明有效穗和穗實(shí)粒數(shù)是影響產(chǎn)量的主要因子,千粒質(zhì)量為次要因子。從間接作用來看,有效穗通過穗實(shí)粒數(shù)和千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量的間接作用之和為-0.023 5,雖為負(fù)值,但絕對(duì)值小于直接作用,不難看出穗實(shí)粒數(shù)也有類似特性,表明有效穗和穗實(shí)粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的影響主要為直接作用,而千粒質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量的影響是直接作用和間接作用各占一半。從各因素對(duì)回歸方程估測(cè)可靠程度R2的總貢獻(xiàn)來看,有效穗數(shù)為0.120 9,穗實(shí)粒數(shù)為0.563 9,千粒質(zhì)量為0.051 4,有效穗數(shù)和穗實(shí)粒數(shù)明顯高于千粒質(zhì)量,這進(jìn)一步說明了有效穗數(shù)和穗實(shí)粒數(shù)是影響產(chǎn)量的主要因子。

3結(jié)語與討論

汕優(yōu)63是中國水稻種植面積最大、種植時(shí)間最長、適應(yīng)性最廣、稻瘟病抗性最持久的良種,它的選育成功是遺傳育種、植物病理、土壤農(nóng)化等多學(xué)科、多專業(yè)、多部門的科技工作者智慧的結(jié)晶。為將這一研究成果最快和最大限度地應(yīng)用于生產(chǎn),發(fā)揮其最大潛力,并為今后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更多的利用價(jià)值,眾多學(xué)者從遺傳分析、生育特性、光溫反應(yīng)特性、光合生產(chǎn)特性、劍葉光合特性、光能利用率、氮素營養(yǎng)特性、豐產(chǎn)栽培模式、稻米品質(zhì)、物質(zhì)積累與產(chǎn)量結(jié)構(gòu)分析等方面開展了廣泛而深入的研究,有力地促進(jìn)了該品種的推廣利用和中國雜交水稻生產(chǎn)的發(fā)展。如該品種采用同步四重(豐產(chǎn)性、抗病性、適應(yīng)性、恢復(fù)力)篩選,具有累積適應(yīng)性廣的微效基因,稻瘟病的廣譜抗性[5];光補(bǔ)償點(diǎn)較低(900 lx)、飽和點(diǎn)較高(39 000 lx);劍葉凈光合率[3.81 g/(m²·d)]較高,分別比汕優(yōu)2號(hào)和鹽粳2號(hào)提高3.53%和11.08%[1];耐低磷、低鉀,耐鹽堿和耐蔭的特性,苗期耐寒,抽穗期耐高溫,吸鉀力強(qiáng)和再生能力強(qiáng);較強(qiáng)的感光性和感溫性,但弱的基本營養(yǎng)生長性;群體光能利用率[1.827 g/(m²·d)]及其轉(zhuǎn)化率(2.03%)較高,比秈稻(揚(yáng)稻2號(hào))和粳稻(鹽粳2號(hào))提高28.2%～31.8%;米飯柔軟適口,1986年被農(nóng)業(yè)部評(píng)為優(yōu)質(zhì)米稻種[6]。

《中國稻作學(xué)》指出,“在水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素中,千粒質(zhì)量比較穩(wěn)定。產(chǎn)量的高低主要決定于每畝穗數(shù)、每穗總粒數(shù)和結(jié)實(shí)率的乘積”。對(duì)于類似莖葉繁茂的穗重型組合汕優(yōu)63來說,結(jié)實(shí)率是比較穩(wěn)定的,都在87%以上。9~10.5 t/hm²的產(chǎn)量水平,有效穗不宜超過300 萬/hm²[7]。在杭州試驗(yàn)條件下,由有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、千粒質(zhì)量和結(jié)實(shí)率組成的回歸方程可以解釋單株產(chǎn)量的88.7%表型變異,單株產(chǎn)量與幾個(gè)主要產(chǎn)量要素的相關(guān)順序?yàn)? 每穗實(shí)粒數(shù)>結(jié)實(shí)率>單株有效穗數(shù)>千粒質(zhì)量>每穗總粒數(shù),且有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù)和千粒質(zhì)量對(duì)單株產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)和直接通徑系數(shù)均達(dá)到顯著水平[8]。在云南省永勝縣和賓川縣等地, 產(chǎn)量<12 t/hm²時(shí)決定產(chǎn)量的主要因子是每穗總粒數(shù),而>12 t/hm²時(shí)進(jìn)一步提高產(chǎn)量則必須提高穗數(shù);單位面積穎花數(shù)<5.5萬個(gè)/m²時(shí)主要由穗總粒數(shù)高低所決定,而>5.5萬個(gè)/m²時(shí)則主要由單位面積穗數(shù)所決定[9]。當(dāng)作雙季晚稻種植,有效穗和千粒質(zhì)量與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為0.491 8和0.428 3),有效穗數(shù)的增加是其增產(chǎn)的重要途徑[10]。在產(chǎn)量構(gòu)成要素中,以穗實(shí)粒數(shù)、穗總粒數(shù)、有效穗的變異程度較大,分別達(dá)16.4%、15.1%和12.05%,千粒質(zhì)量變異最小(僅為4.54%)。進(jìn)一步分析表明,穗實(shí)粒數(shù)、穗總粒數(shù)、有效穗和結(jié)實(shí)率對(duì)產(chǎn)量影響較大(相關(guān)系數(shù)分別為0.638 9**,0.467 0*,0.386 9*,0.414 9*),千粒質(zhì)量影響較小[11]。從不同產(chǎn)量水平分析表明,穗實(shí)粒數(shù)和有效穗是產(chǎn)量構(gòu)成中變異較大的因素[12]。研究結(jié)果表明,信陽的光、熱、溫、水氣候資源完全能夠滿足水稻生長發(fā)育的要求,并且具有生產(chǎn)水稻高產(chǎn)和超高產(chǎn)的氣候生產(chǎn)潛力?？孪笠确治稣J(rèn)為,春稻的產(chǎn)量潛力為13.5~15.75 t/hm²,麥茬稻的潛在產(chǎn)量為11.55~13.5 t/hm²[13]。相關(guān)分析和通徑分析結(jié)果表明,穗實(shí)粒數(shù)、有效穗、千粒質(zhì)量與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)分別為0.742 3、0.336 1、0.295 8,且穗實(shí)粒數(shù)與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān) (P<0.01);穗實(shí)粒數(shù)、有效穗對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)分別為0.759 6和0.359 6,且均達(dá)到極顯著水平,而千粒質(zhì)量僅為0.173 8。同樣,從各因素對(duì)回歸方程估測(cè)可靠程度R2的總貢獻(xiàn)來看,有效穗數(shù)為0.120 9,穗實(shí)粒數(shù)為0.563 9,千粒質(zhì)量為0.051 4,有效穗數(shù)和穗實(shí)粒數(shù)明顯高于千粒質(zhì)量。因此,穗實(shí)粒數(shù)和有效穗數(shù)是影響汕優(yōu)63產(chǎn)量的主要因子,千粒質(zhì)量是次要因子。在生產(chǎn)上,要充分挖掘汕優(yōu)63在信陽的生產(chǎn)潛力,關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)大穗和足穗,提高結(jié)實(shí)率。

需要指出的是,本研究的分析結(jié)論是建立在省級(jí)和國家級(jí)水稻區(qū)域試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,小區(qū)面積較小(僅為13.33 m²), 產(chǎn)量構(gòu)成要素是按照區(qū)域試驗(yàn)的要求選取代表株進(jìn)行室內(nèi)考種所得到的,且小區(qū)產(chǎn)量為實(shí)測(cè)產(chǎn)量。因此,由于邊際效應(yīng)的影響可能會(huì)出現(xiàn)實(shí)際產(chǎn)量高于理論產(chǎn)量的情況。在大面積生產(chǎn)過程中,對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)大穗和足穗,并協(xié)調(diào)好二者的關(guān)系,最大限度地挖掘其生產(chǎn)潛力。尚需進(jìn)行深入地探討和研究。

水稻產(chǎn)量既是由品種的遺傳特性決定的,同時(shí)又受外界環(huán)境條件(肥料、播期、灌溉、溫度、日照等)的影響。根據(jù)本研究通徑分析的結(jié)論,用有效穗、穗實(shí)粒數(shù)和千粒質(zhì)量來估測(cè)產(chǎn)量,可靠程度為73.61%,其余26.39%是靠其他因素來估測(cè)產(chǎn)量。剩余因子的通徑系數(shù)為0.513 7,說明剩余因子對(duì)產(chǎn)量的影響大約有51.37%。因此,為了使汕優(yōu)63獲得盡可能高的產(chǎn)量,諸如環(huán)境等剩余因子對(duì)產(chǎn)量的影響,還有待進(jìn)一步研究。

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