海日汗 田淑華 丁海彬 徐興健 溫 麗 孫烏日娜 王曉晶 韓 磊 張子慧 陳海江 梁 爽 薛海楠 劉季驄 梁 依 白 璐
(1 興安盟農(nóng)牧科學(xué)研究所/內(nèi)蒙古自治區(qū)北方寒地水稻育種創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,內(nèi)蒙古烏蘭浩特 137400;2 內(nèi)蒙古興安盟農(nóng)牧技術(shù)推廣中心,烏蘭浩特 137400;3 扎賚特旗佰東農(nóng)業(yè)科技有限公司,內(nèi)蒙古扎賚特旗 137600)
蒙東地區(qū)處于寒地稻作區(qū),地處松花江上游流域,水資源豐富,夏季炎熱,立秋后晝夜溫差大,非常適合優(yōu)質(zhì)、高端稻米產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)和發(fā)展[1]。近年來,隨著內(nèi)蒙古自治區(qū)和當(dāng)?shù)卣块T扶持政策的出臺(tái)和眾多企事業(yè)單位對(duì)品種選育及推廣工作的重視和推進(jìn),蒙東地區(qū)自主選育的品種逐漸嶄露頭角,市場(chǎng)占有率穩(wěn)步提升。其中興粳6 號(hào)、興粳8 號(hào)、烏蘭105、哲稻1 號(hào)、興育13A04 等品種深受農(nóng)戶的青睞。
興粳8 號(hào)是扎賚特旗佰東農(nóng)業(yè)科技有限公司在2009 年以優(yōu)質(zhì)長(zhǎng)粒主栽品種龍洋16 為母本,黑龍江省苗氏種業(yè)有限責(zé)任公司自主創(chuàng)制的多抗型資源材料07-93 為父本進(jìn)行雜交后,通過單株傳遞混合選種圃的方式培育的品種,其豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性和適應(yīng)性均達(dá)到大面積有效推廣的基本要求。2014 年F5材料在育成品系間產(chǎn)量表現(xiàn)突出。2015-2016 年于興安盟農(nóng)牧科學(xué)研究所進(jìn)行品種比較試驗(yàn),表現(xiàn)出良好的豐產(chǎn)性和抗逆性。2017-2018 年參加內(nèi)蒙古自治區(qū)水稻品種異地生態(tài)適應(yīng)性鑒定試驗(yàn)。2019-2020 年參加內(nèi)蒙古自治區(qū)水稻品種區(qū)域試驗(yàn)。2021年參加內(nèi)蒙古自治區(qū)水稻品種生產(chǎn)試驗(yàn)。2022 年通過內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定(審定編號(hào):蒙審稻2022009 號(hào))。興粳8 號(hào)全生育期137d左右,具有苗期耐寒性強(qiáng)、插秧后返青快、分蘗水平中上、株型緊湊、抗倒伏能力強(qiáng)、結(jié)實(shí)率高、穗部較長(zhǎng)、穗粒數(shù)較多和抗稻瘟病能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
本研究以內(nèi)蒙古自治區(qū)水稻品種中熟組區(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用方差分析(ANOVA)、高穩(wěn)系數(shù)法(HSC)、變異系數(shù)(CV)等分析方法,對(duì)興粳8 號(hào)的豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性、適應(yīng)性、產(chǎn)量及相關(guān)農(nóng)藝性狀進(jìn)行了研究,討論了其重要的栽培技術(shù)和增產(chǎn)途徑,旨在為興粳8 號(hào)在生產(chǎn)上的推廣應(yīng)用提供有效的理論依據(jù)。
1.1 試驗(yàn)材料試驗(yàn)材料為參試品種興粳8 號(hào)和對(duì)照品種綏粳18。試驗(yàn)數(shù)據(jù)為2019-2020 年內(nèi)蒙古自治區(qū)水稻品種區(qū)域試驗(yàn)(簡(jiǎn)稱2019 年、2020年區(qū)域試驗(yàn))和2021 年內(nèi)蒙古自治區(qū)水稻品種生產(chǎn)試驗(yàn)(簡(jiǎn)稱2021 年生產(chǎn)試驗(yàn))的匯總原始數(shù)據(jù)。其中2019 年區(qū)域試驗(yàn)為4 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn),2020 年區(qū)域試驗(yàn)為5 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn),2021 年生產(chǎn)試驗(yàn)為5 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。區(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)分布于蒙東地區(qū),從南向北為赤峰、通遼、保安召、好力保、烏蘭浩特,覆蓋蒙東地區(qū)赤峰、通遼、興安盟3 個(gè)盟市。對(duì)3 年3 組試驗(yàn)共計(jì)14 個(gè)點(diǎn)次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了匯總,并對(duì)其產(chǎn)量和相關(guān)農(nóng)藝性狀進(jìn)行了分析。
1.2 試驗(yàn)方法各試驗(yàn)點(diǎn)均按照內(nèi)蒙古自治區(qū)水稻品種試驗(yàn)方案統(tǒng)一實(shí)施,按要求進(jìn)行整地、播種、插秧、防蟲和水肥管理,對(duì)試驗(yàn)材料適時(shí)收獲、脫粒、考種。其中區(qū)域試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列方式進(jìn)行,2 次重復(fù),小區(qū)面積20m2,試驗(yàn)各點(diǎn)均為小區(qū)全部收獲后進(jìn)行測(cè)產(chǎn);生產(chǎn)試驗(yàn)采用隨機(jī)排列方式進(jìn)行,不設(shè)重復(fù)點(diǎn)位,種植面積為300m2,試驗(yàn)點(diǎn)均為隨機(jī)3 點(diǎn)進(jìn)行收獲測(cè)產(chǎn),每個(gè)點(diǎn)面積為20m2。采用人工插秧的方式進(jìn)行移栽,插秧密度為行距×穴距:30cm×13.3cm,每穴3~5 株3.5 葉期秧齡幼苗。為避免邊際效應(yīng)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響,應(yīng)選擇參試品種中間行,并從池埂邊順著行向內(nèi)依次數(shù)3 穴后,固定10 穴進(jìn)行調(diào)查及取樣考種,考種性狀為基本苗、最高苗、分蘗率、有效穗數(shù)、成穗率、每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重。
1.3 分析方法豐產(chǎn)性分析采用了陳杰等[2]的方法對(duì)試驗(yàn)材料按各試點(diǎn)每年度的小區(qū)折合產(chǎn)量進(jìn)行方差分析。若參試品種的產(chǎn)量水平顯著高于對(duì)照品種的產(chǎn)量水平(P<0.05),則被看作其豐產(chǎn)性好。穩(wěn)產(chǎn)性分析采用了高穩(wěn)系數(shù)法(HSC)[3]和變異系數(shù)法進(jìn)行分析和參考。若參試品種的產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)值越大,則被看作穩(wěn)產(chǎn)性越好,變異系數(shù)越低,穩(wěn)產(chǎn)性也越好。適應(yīng)性分析采用了適應(yīng)度、增產(chǎn)點(diǎn)率和回歸系數(shù)法。適應(yīng)度參照了曹燕燕等[4]的方法進(jìn)行了分析,適應(yīng)度數(shù)值越高,表明參試品種適應(yīng)性越好。增產(chǎn)點(diǎn)率參照了陳杰等[2]的方法,按照每年參試品種比對(duì)照品種增產(chǎn)的點(diǎn)次占試驗(yàn)點(diǎn)次的百分率計(jì)算。回歸系數(shù)參照了周鳳云等[5]的方法,以在各試驗(yàn)點(diǎn)的參試品種材料的平均產(chǎn)量為自變量,各參試點(diǎn)所有供試品種材料的平均產(chǎn)量為因變量進(jìn)行回歸分析。以回歸系數(shù)值(bi)的高低來評(píng)價(jià)參試品種的適應(yīng)性,評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為當(dāng)bi>1 時(shí)低于平均產(chǎn)量穩(wěn)定性水平值,bi=1 時(shí)等于平均產(chǎn)量穩(wěn)定性水平值,bi<1時(shí)高于平均產(chǎn)量穩(wěn)定性水平值,回歸系數(shù)和變異系數(shù)越小,參試品種適應(yīng)性越好,面對(duì)不同環(huán)境的穩(wěn)定性越強(qiáng)。對(duì)產(chǎn)量及相關(guān)農(nóng)藝性狀的分析采用了變異系數(shù)及相關(guān)性分析[4]。
2.1 興粳8 號(hào)豐產(chǎn)性分析根據(jù)2019-2021 年內(nèi)蒙古自治區(qū)水稻品種區(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)產(chǎn)量匯總原始數(shù)據(jù)分析可知(表1),2019 年區(qū)域試驗(yàn)中興粳8 號(hào)折合平均產(chǎn)量為606.9kg/667m2,產(chǎn)量顯著高于對(duì)照品種綏粳18,增產(chǎn)幅度為13.6%;2020 年區(qū)域試驗(yàn)中興粳8 號(hào)折合平均產(chǎn)量為532.2kg/667m2,產(chǎn)量顯著高于對(duì)照品種綏粳18,增產(chǎn)幅度為8.5%;2021 年生產(chǎn)試驗(yàn)中興粳8 號(hào)折合平均產(chǎn)量為555.2kg/667m2,產(chǎn)量顯著高于對(duì)照品種綏粳18,增產(chǎn)幅度為10.0%??梢钥闯雠d粳8 號(hào)在各年度產(chǎn)量水平均顯著高于對(duì)照綏粳18,表現(xiàn)出良好的豐產(chǎn)性。
表1 興粳8 號(hào)在區(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)中的產(chǎn)量表現(xiàn)
2.2 興粳8 號(hào)穩(wěn)產(chǎn)性分析從表2 可以看出,2019年區(qū)域試驗(yàn)中,興粳8 號(hào)和綏粳18 的產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)為93.2%和83.1%,興粳8 號(hào)產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)比對(duì)照綏粳18 高10.1 個(gè)百分點(diǎn);2020 年區(qū)域試驗(yàn)中,興粳8 號(hào)和綏粳18 的產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)為80.1%和73.3%,興粳8 號(hào)產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)比對(duì)照綏粳18 高6.8個(gè)百分點(diǎn);2021 年生產(chǎn)試驗(yàn)中,興粳8 號(hào)和綏粳18 的產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)為87.3%和78.2%,興粳8 號(hào)產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)比對(duì)照綏粳18 高9.1 個(gè)百分點(diǎn)。興粳8號(hào)在各年度中的產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)均高于對(duì)照綏粳18,其變異系數(shù)較低(<20%),表現(xiàn)出良好的穩(wěn)產(chǎn)性。
表2 興粳8 號(hào)穩(wěn)產(chǎn)性相關(guān)指標(biāo)分析結(jié)果
2.3 興粳8 號(hào)適應(yīng)性分析由表3 可以看出,2019年區(qū)域試驗(yàn)中興粳8 號(hào)在4 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)比對(duì)照綏粳18 增產(chǎn),增產(chǎn)點(diǎn)率為100%,適應(yīng)度為100%,回歸系數(shù)bi=0.808<1;2020 年區(qū)域試驗(yàn)興粳8 號(hào)在4 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)比對(duì)照綏粳18 增產(chǎn),1 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)減產(chǎn),增產(chǎn)點(diǎn)率為80%,適應(yīng)度為80%,回歸系數(shù)bi=0.960<1;2021 年生產(chǎn)試驗(yàn)興粳8 號(hào)在5 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)比對(duì)照綏粳18 增產(chǎn),增產(chǎn)點(diǎn)率為100%,適應(yīng)度為100%,回歸系數(shù)bi=0.826<1。以上結(jié)果說明興粳8 號(hào)在各年度參試的試驗(yàn)點(diǎn)具有良好的適應(yīng)性,在不同環(huán)境下適應(yīng)性強(qiáng)。
表3 興粳8 號(hào)適應(yīng)性相關(guān)指標(biāo)分析結(jié)果
2.4 興粳8 號(hào)產(chǎn)量及相關(guān)農(nóng)藝性狀分析
2.4.1 產(chǎn)量及相關(guān)農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)分析由表4 可知,3 年試驗(yàn)中,興粳8 號(hào)產(chǎn)量及相關(guān)農(nóng)藝性狀變異系數(shù)排名前3 位的是有效穗數(shù)、分蘗率和成穗率,排名最后3 位的是千粒重、結(jié)實(shí)率、基本苗。有效穗數(shù)、分蘗率、成穗率、最高苗在不同環(huán)境中的變化大(18.52%~63.42%),易受栽培條件等外部環(huán)境的影響,栽培環(huán)節(jié)當(dāng)中應(yīng)盡量使其成為可控因素,規(guī)避其對(duì)產(chǎn)量的負(fù)面影響;每穗總粒數(shù)、折合產(chǎn)量、每穗實(shí)粒數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率變異系數(shù)較小,說明這5 個(gè)性狀比較穩(wěn)定,為提升興粳8 號(hào)的增產(chǎn)潛力,可通過改變當(dāng)前栽培技術(shù)手段,提升其對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)。
表4 興粳8 號(hào)產(chǎn)量及相關(guān)農(nóng)藝性狀變異系數(shù)
2.4.2 產(chǎn)量及相關(guān)農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析內(nèi)蒙古東部地區(qū)由于積溫的限制,供水稻分蘗的時(shí)間非常有限。當(dāng)?shù)囟鄶?shù)栽培稻品種穗粒數(shù)在75~95 粒之間。但興粳8 號(hào)穗部較長(zhǎng),著粒點(diǎn)較稀疏,每穗平均粒數(shù)110 粒,較當(dāng)?shù)仄贩N屬于大穗型品種。由表5 可以看出,興粳8 號(hào)產(chǎn)量與各因素相關(guān)系數(shù)由大到小依次為結(jié)實(shí)率>分蘗率>最高苗>千粒重>每穗實(shí)粒數(shù)>有效穗數(shù)>基本苗>成穗率>每穗總粒數(shù)。其中產(chǎn)量三要素(有效穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、千粒重)都與產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系。大穗型水稻品種在保證分蘗的有效成穗數(shù)和結(jié)實(shí)率是產(chǎn)量形成的關(guān)鍵[6]。由表5 可以看出興粳8 號(hào)除了成穗率和每穗總粒數(shù),各因素均與產(chǎn)量呈正相關(guān),只有結(jié)實(shí)率與產(chǎn)量達(dá)到顯著相關(guān),說明在現(xiàn)有栽培水平下,結(jié)實(shí)率是制約興粳8 號(hào)產(chǎn)量最主要的因素。
表5 興粳8 號(hào)產(chǎn)量及相關(guān)農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析
由表5 可以看出興粳8 號(hào)分蘗率與有效穗數(shù)、最高苗呈顯著、極顯著正相關(guān)關(guān)系,與成穗率和每穗總粒數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。根據(jù)葉片與分蘗發(fā)生的同伸關(guān)系(n-3 理論),水稻4 葉期發(fā)生第一個(gè)分蘗節(jié)位[7]。所以4 葉期前插秧,可以保證興粳8 號(hào)分蘗率提高,從而提高有效穗數(shù)。興粳8 號(hào)每穗實(shí)粒數(shù)與成穗率、每穗總粒數(shù)呈顯著、極顯著正相關(guān)關(guān)系,與有效穗數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。從水稻栽培學(xué)理論可知,提早曬田控蘗可以減少分蘗率,提高成穗率,減少高節(jié)位分蘗產(chǎn)生的短穗,降低成穗數(shù)。所以,提早曬田控蘗可以提高興粳8 號(hào)的大穗成穗率和每穗總粒數(shù)。興粳8 號(hào)有效穗數(shù)和每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。所以通過提早曬田控蘗可以降低有效穗數(shù),從而提高興粳8 號(hào)的每穗總粒數(shù)和實(shí)粒數(shù)。另外,結(jié)實(shí)率是實(shí)粒數(shù)和總粒數(shù)的商值。所以,曬田控蘗時(shí)間的掌握對(duì)興粳8 號(hào)結(jié)實(shí)率高低的影響非常大。
因此栽培措施中,大穗型水稻品種興粳8 號(hào)保證早期低節(jié)位分蘗,并適時(shí)提早曬田控蘗是保證高產(chǎn)的關(guān)鍵。
蒙東地區(qū)處于寒地稻作區(qū),地處東北松花江上游流域,水資源豐富,夏季炎熱,立秋后晝夜溫差大,非常適合優(yōu)質(zhì)稻米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。近年來,隨著政府政策的大力支持,當(dāng)?shù)刈灾餮邪l(fā)品種市場(chǎng)占有份額逐年提高。但是優(yōu)質(zhì)水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí),土地地租也逐年提高,種植戶為了提高效益對(duì)優(yōu)質(zhì)水稻品種的產(chǎn)量要求變得非常苛刻。單位面積提高產(chǎn)量首先考慮的因素是分蘗率、成穗率、千粒重和穗粒數(shù)。興安盟地區(qū)氣候條件可供水稻分蘗的時(shí)間有限,育種上高分蘗品種后期成穗率不能得到保障,所以提高千粒重和選育穗粒數(shù)較多的大穗型品種成為了該地區(qū)當(dāng)前育種目標(biāo)。但是,適合當(dāng)?shù)胤N植的大穗型品種少之又少,可供種植戶選擇的余地非常有限。針對(duì)這一市場(chǎng)需求,興安盟農(nóng)牧科學(xué)研究所和扎賚特旗佰東農(nóng)業(yè)科技有限公司聯(lián)合制定育種目標(biāo),加大了對(duì)大穗型材料的選育工作。通過多年的努力,水稻品種興粳8 號(hào)的選育提高了當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)上大穗型品種的多樣性。由以上結(jié)論和分析可知,興粳8 號(hào)在內(nèi)蒙古自治區(qū)水稻品種區(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)當(dāng)中,產(chǎn)量表現(xiàn)突出,具有良好的豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性,適應(yīng)性較強(qiáng),推廣意義和前景較大。
興粳8 號(hào)為大穗型水稻品種,灌漿時(shí)間較長(zhǎng)。低節(jié)位分蘗成穗是保障其產(chǎn)量的關(guān)鍵因素,而高節(jié)位分蘗成穗會(huì)導(dǎo)致灌漿不充分,千粒重降低,影響產(chǎn)量。所以,栽培技術(shù)上建議保證每穴基本苗5 株以上,適時(shí)提早曬田控蘗,保證低節(jié)位分蘗成穗數(shù),降低高節(jié)位分蘗成穗數(shù)。另外,大穗型水稻品種結(jié)實(shí)率是影響其產(chǎn)量的另一個(gè)關(guān)鍵因素。在拔節(jié)孕穗期通過天氣預(yù)報(bào)預(yù)知低溫天氣(<17℃)時(shí),建議提前灌溉。保證水層在15cm 以上,防止突發(fā)性低溫冷害導(dǎo)致空殼率上升。
近年來,隨著蒙東地區(qū)水稻產(chǎn)業(yè)鏈的逐步完善,長(zhǎng)粒型水稻主要作為高端米原料進(jìn)行生產(chǎn)。當(dāng)?shù)貐⑴c育種的企事業(yè)單位認(rèn)識(shí)到稻米加工對(duì)香稻品種的需求漸漸提高。稻米香味主要由編碼甜菜堿醛脫氫酶基因Badh2控制,該基因功能突變能夠?qū)е碌久紫銡獬煞?-乙酰-1-吡咯啉(2AP)的積累[8]。隨著水稻功能基因組學(xué)的發(fā)展,香稻資源中Badh2基因單倍型的挖掘工作已經(jīng)有了初步的成果。未來將高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的大穗型水稻品種興粳8 號(hào)改良為香稻品種是非常值得去嘗試的一項(xiàng)工作,分子標(biāo)記技術(shù)和基因編輯技術(shù)的日益完善和普及也會(huì)大大加速香稻育種的進(jìn)程。