新疆稻區(qū)優(yōu)質豐產水稻品種篩選與評價

布哈麗且木·阿不力孜，袁 杰，朱小霞，張燕紅，陳長青，趙志強，賈春平，文孝榮，康民泰，唐福森，王奉斌,4

(1.新疆農業(yè)科學院核技術生物技術研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆金豐源種業(yè)有限公司，新疆溫宿 843100；3.新疆農業(yè)科學院溫宿水稻試驗站，新疆溫宿, 843100；4.新疆農業(yè)科學院糧食作物研究所，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】水稻(OryzasativaL. )是全球最重要的糧食作物之一，有60%以上人口以稻米為主食，預計到2035年全球稻米需求量將增至8.52×108t[1-2]。稻米需求已由數量型向質量型轉變[3-4]。目前新疆水稻種植面積每年穩(wěn)定在8×104hm2左右，產量約為7×104t，但新疆稻區(qū)水稻品種多雜、優(yōu)質豐產品種少等突出問題亟待解決[5-7]。篩選與評價新疆稻區(qū)優(yōu)質豐產水稻品種，對新疆水稻產業(yè)高質量持續(xù)健康發(fā)展具有理論指導和實踐意義?！厩叭搜芯窟M展】王遠征等[8]明確了不同稻區(qū)產量與品質性狀現(xiàn)狀及其相互關系，為水稻育種工作提供了參考依據。黃農榮等[9]對華南雙季稻區(qū)主栽品種的光能利用效率進行聚類分析，將華南雙季稻品種劃分為低、中和高光效型3個類群，并篩選出早季和晚季高光效型品種。潘俊峰等[10]研究了不同栽培模式對新疆水稻產量和肥料利用率的影響，發(fā)現(xiàn)高產高效栽培模式較當地習慣栽培增產節(jié)水效果明顯，產量提高30.7%，灌溉次數減少6次，氮磷鉀肥偏生產力提高 94.3%～257.9%。布哈麗且木·阿不力孜等[11]研究氮肥運籌對不同類型水稻產量和氮素吸收的影響，發(fā)現(xiàn)增加穗肥施用比例對水稻地上部生長量、氮素吸收量及產量均具有促進作用。文孝榮等[12]研究控制灌溉對南疆水稻品種生長及產量的影響，表明控制灌溉可以節(jié)水23.5%，有效分蘗數及成穗率高，增產4.42%～4.93%。銀永安等[13]研究施磷對膜下滴灌水稻生長發(fā)育及產量的影響，顯示以施磷量130 kg/hm2處理的有效分蘗數、有效穗數、穗長、主莖實粒數、分蘗實粒數、千粒重和產量最高。【本研究切入點】新疆水稻目前研究主要集中在栽培模式、灌溉方式、氮磷用量對水稻生長、水氮利用效率及產量等方面，對不同水稻品種生育期、產量和品種性狀綜合研究較少。研究篩選出適宜新疆稻區(qū)種植的優(yōu)質豐產水稻品種?！緮M解決的關鍵問題】以新疆稻區(qū)主栽水稻品種為研究對象，調查不同水稻品種的生育期，記錄主要生育期株高和葉綠素相對含量(SPAD值)變化，測定不同水稻品種產量與品質指標，并進行相關性分析評價，篩選出適宜新疆稻區(qū)種植的優(yōu)質豐產水稻品種，為新疆水稻優(yōu)質豐產品種選育和推廣提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2019年在新疆農業(yè)科學院溫宿水稻試驗站進行(41°16′N，80°12′E)。供試水稻品種16份(新稻47號、02-16、新粳3號、旱稻502號、新稻36號、新稻11號、農林315、新農粳伊4號、新稻58號、新粳4號、新稻57號、09-57、02-11、新粳2號、新粳1號和新稻44號)，由新疆農業(yè)科學院核技術生物技術研究所收集保存。試驗田土壤基礎理化性質為：含鹽量7.4 g/kg，pH值8.0，堿解氮119.4 mg/kg，速效磷48.8 mg/kg，速效鉀220.0 mg/kg，有機質17.7 g/kg。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗采用單因素隨機區(qū)組設計，小區(qū)面積為45 m2，行距25 cm，株距10 cm，3個重復，每個品種種植面積為1.8 m2(75株、單株插秧)。試驗地基施尿素150 kg/hm2，重過磷酸鈣225 kg/hm2，農用硫酸鉀75 kg/hm2，4月6日育秧，5月6日移栽，分蘗期施尿素3次，合計270 kg/hm2。

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 生育期

全生育期是從育秧日期到成熟期的天數，調查并記錄各水稻品種育秧、移栽、最高分蘗期、齊穗期(80%以上植株的穗頂露出葉鞘時)及成熟期(95%以上植株達到成熟時)的日期。

1.2.2.2 株高和葉綠素相對含量(SPAD值)

在分蘗期至齊穗期，每品種剔除邊行后定點掛牌標記選取10株，每12 d用卷尺調查株高，并用葉綠素儀(型號：SPAD-502)測定各品種水稻植株全展葉的SPAD值。每個品種每次測定10個葉片，每片葉測定上、中、下3個部位，取平均值。收獲期采用相同方法測定株高和SPAD值。

1.2.2.3 產量及構成因子

成熟期各水稻品種全部收獲考種，測定單株有效穗數、穗粒數、千粒重和產量。

1.2.2.4 稻米品質

采用日本佐竹米粒食味計(型號：RCTA11A)測定精米率、整精米率、食味值、直鏈淀粉含量和蛋白質含量。

1.3 數據處理

采用Microsoft Excel 2010進行數據處理，GraphPad Prism 7.0軟件進行繪圖，SPSS 17.0軟件進行相關性和主成分分析。

2 結果與分析

2.1 不同水稻品種生育期

研究表明，不同水稻品種的生育期存在顯著差異。供試16份水稻品種全生育期在163～173 d，其中新稻58號和新粳1號生育期最短，均為163 d，新稻47號、02-16、新稻36號、農林315、新粳4號、新粳4號、新稻57號和09-57生育期均為170 d，新粳3號、旱稻502號、新稻11號和新農粳伊4號生育期均為171 d，02-11、新粳2號和新稻44號生育期最長，均為173 d。進一步從主要生育階段來看，在育秧和移栽時間相同情況下，新稻58號和新粳1號最高分蘗期在6月19日，其余水稻品種在6月23～25日；各水稻品種齊穗期差異較大，其中新稻36號在8月7日最早達到齊穗期，而02-11在8月15日才達到齊穗期；新稻58號和新粳1號在9月16日最早達到成熟期，而02-11、新粳2號和新稻44號在9月26日最晚達到成熟期，其他水稻品種均在9月23日～9月24日達到成熟期；新稻58號從齊穗期到成熟期歷時最短，約37 d，而新稻36號和新農粳伊4號從齊穗期到成熟期歷時較長，約46 d。表1

表1 供試16份水稻品種生育期Table 1 Growth period investigation of the tested sixteen rice varieties

2.2 不同水稻品種主要生育期株高和SPAD值變化

研究表明，不同水稻品種的株高隨生育進程均呈增長趨勢，齊穗期株高達到最大值，在85.97～101.30 cm，成熟期株高略微減小，在85.63～100.63 cm，其中新粳4號生長發(fā)育最緩慢，分蘗期時株高僅為24.70 cm，而農林315成熟期株高最低，僅為86.80 cm。

在水稻分蘗前期，不同水稻品種的葉綠素SPAD值在37.53～49.10，其中新農粳伊4號葉綠素SPAD值最大，02-11葉綠素SPAD值最??；隨著時間的推移，葉綠素SPAD值呈現(xiàn)上升趨勢，02-16、旱稻502號、新稻36號、新稻11號、農林315、新農粳伊4號、新稻58號、新粳4號、新稻57號、09-57和新粳2號在最高分蘗期時葉綠素SPAD值達到最大值，其中02-16葉綠素SPAD值最大，為55.07，農林315葉綠素SPAD值最小，為48.60，而新粳3號、02-11、新粳1號和新稻44號在7月6日左右葉綠素SPAD值達到最大值，其中新粳3號葉綠素SPAD值最大為49.70，02-11葉綠素SPAD值最小為47.93，新稻47號在8月12日達到最大值，為52.73。齊穗期(8月12日)時不同水稻品種葉綠素SPAD值均開始大幅度下降，新粳1號葉綠素SPAD值最小為16.17，新粳3號葉綠素SPAD值最大為36.50，其中02-16葉綠素SPAD值降幅最大為65.65%，新粳3號降幅最小為29.03%。圖1

圖1 不同水稻品種主要生育期株高和SPAD值變化Fig.1 Changes of plant height and SPAD value of different rice varieties during the main growth period

2.3 不同水稻品種產量及品質指標差異表現(xiàn)

研究表明，16個水稻品種有效穗數、穗粒數、產量、整精米率及直鏈淀粉含量的變異系數均大于10.00%，其中，變異系數最大的為有效穗數(新稻11號有效穗數最大，新粳2號有效穗數最小)，其次為產量(新農粳伊4號產量最大，09-57產量最小)，分別達到18.66%和17.23%；千粒重、精米率、蛋白質含量及食味值的變異系數均小于10.00%，其中精米率的變異系數僅為3.93%(新稻44號精米率最大，09-57精米率最小)。表2

表2 不同水稻品種產量與品質性狀指標變異統(tǒng)計Table 2 Statistics on variation of yield and quality of different rice varieties

2.4 不同水稻品種產量與品質性狀的相關性研究

研究表明，水稻各產量與品質性狀間存在著較多的相關性，其中水稻有效穗粒數與產量呈極顯著正相關，相關系數為0.538，與每穗實粒數呈極顯著負相關，相關系數為-0.436，且與千粒重呈顯著負相關，相關系數為-0.357，與品質性狀相關關系不顯著；每穗實粒數與整精米率呈極顯著正相關，相關系數為0.385，與其他指標無相關；千粒重與其他指標間無相關關系；產量與整精米率、食味值呈極顯著正相關，相關系數分別為0.502和0.534，與精米率呈顯著正相關，相關系數為0.304，與直鏈淀粉含量呈顯著負相關，相關系數為-0.338，與蛋白質含量相關關系不顯著；精米率與整精米率、食味值呈極顯著正相關，相關系數分別為0.823和0.760，與直鏈淀粉含量呈極顯著負相關，相關系數為-0.799，與蛋白質含量相關關系不顯著；整精米率與食味值呈極顯著正相關，相關系數為0.672，與直鏈淀粉含量呈極顯著負相關，相關系數為-0.641，與蛋白質含量相關關系不顯著；直鏈淀粉含量與食味值呈極顯著負相關，相關系數為-0.868，與蛋白質含量相關關系不顯著；蛋白質含量與食味值呈極顯著負相關，相關系數為-0.369。表3

表3 不同水稻品種產量與品質性狀相關性Table 3 Correlation analysis of yield and quality traits among different rice varieties

2.5 不同水稻品種產量和品質性狀指標主成分

研究表明，第1～第4主成分的特征值分別為3.692、1.787、1.424和1.041，貢獻率分別為41.027%、19.854%、15.825%和11.567%，累積貢獻率為88.273%，能夠反映大部分的信息，其余貢獻率均很小，可以忽略不計，提取前4個主成分作綜合評價。表4

表4 主成分特征值Table 4 Principal component eigenvalues

2.6 不同水稻品種主成分綜合得分和排序

研究表明，11個水稻品種綜合得分大于0，占比68.75%，5個水稻品種綜合得分小于0，占比31.25%，其中新農粳伊4號綜合得分最高為1.060 9，2～5名分別是新稻36號、新稻57號、02-11和新稻47號，09-57綜合得分最低為-2.680 5，新農粳伊4號豐產優(yōu)質性最好，其次是新稻36號、新稻57號、02-11和新稻47號，而09-57最差。表5

表5 不同水稻品種主成分綜合得分和排序Table 5 Composite score of principal component and order of different rice varieties

3 討 論

生育期是水稻品種的遺傳特性，主要由品種自身特性決定，但還受到水肥、光照、溫度、輻射及降水等外部環(huán)境因素的影響[14]。王毅等[15]研究發(fā)現(xiàn)，35份水稻品種(系)在6月16日移栽時全生育期平均為110.6 d，而6月28日移栽時全生育期平均為119.4 d，播期對水稻生育期有極大影響。孟翔燕等[16]研究表明，3種灌溉模式下水稻株高從分蘗期到抽穗期逐漸增大，并在抽穗期達到最大值，并且葉片SPAD值從分蘗期到抽穗期略有波動，并在乳熟期呈下降的趨勢。郭相平等[17]研究發(fā)現(xiàn)，從抽穗期到乳熟期水稻葉片的SPAD值因葉片衰老而不斷降低。試驗發(fā)現(xiàn)，供試16份水稻品種全生育期在163～173 d，新稻58號全生育期163 d，最先達到最高分蘗期和成熟期，且新稻58號從齊穗期到成熟期歷時最短，而新稻36號和新農粳伊4號從齊穗期到成熟期歷時較長，約46 d，說明生育期長的品種灌漿期長。此外，研究發(fā)現(xiàn)，不同水稻品種株高隨生育進程均呈增長趨勢，齊穗期株高達到最大值，成熟期株高略微減小。在水稻分蘗前期，不同水稻品種的葉綠素SPAD值在37.53～49.10，隨著時間推移，葉綠素SPAD值呈現(xiàn)上升趨勢，但不同品種到達最大值的時間不相同，在齊穗期時不同水稻品種葉綠素SPAD值均開始大幅度下降，郭相平等[17]在水稻上的研究也得到了相似的結果。

王遠征等[8]研究證實了稻米產量和品質性狀間存在難以調和的遺傳相關，同時存在著較多的相關性。試驗發(fā)現(xiàn)，水稻產量與整精米率、食味值呈極顯著正相關，相關系數分別為0.502和0.534，與精米率呈顯著正相關，相關系數為0.304，與直鏈淀粉含量呈顯著負相關，相關系數為0.338，而與蛋白質含量相關關系不顯著。此外，研究發(fā)現(xiàn)食味值與產量、精米率、整精米率、直鏈淀粉含量及蛋白質含量均由極顯著相關關系，這與王曉玲等[18]、李賢勇等[19]研究結果較一致。

在觀測指標較多的研究中，由于變量個數太多且彼此間存在一定相關性，使所觀測的指標數值有一定的重疊，不能準確解釋試驗結果，而主成分分析是將原來數量較多的單項指標轉換成新的彼此獨立且個數較少的綜合指標，來解釋原指標里所包含的信息，主成分分析綜合評價全面客觀、結果可靠[20]。已有研究證明，利用主成分分析可以篩選出了產量和品質相關性狀優(yōu)良的親本材料[21-23]。研究利用主成分分析法對新疆稻區(qū)16個主栽品種9個產量和品質指標進行主成分分析得到主成分特征值，并提取前4個主成分作綜合評價。統(tǒng)計結果顯示，新農粳伊4號綜合得分最高為1.060 9，09-57綜合得分最低為-2.680 5，說明新農粳伊4號豐產優(yōu)質性最好，其次是新稻36號、新稻57號、02-11和新稻47號，而09-57最差，生產中建議選用新農粳伊4號、新稻36號和新稻57號等品種。

4 結 論

供試16個水稻品種的灌漿期時長與其生育期和產量存在正相關關系，其中新稻36號和新農粳伊4號從齊穗期到成熟期歷時最長。不同水稻品種株高隨生育進程呈增長趨勢，最高達到101.30 cm，從分蘗前期到齊穗期時葉綠素SPAD值呈現(xiàn)上升趨勢，最高值為49.10，齊穗期到成熟期時葉綠素SPAD值大幅度下降，下降幅度在29.03%～65.65%，新農粳伊4號灌漿期時長和SPAD值優(yōu)于其他品種。各品種水稻產量與整精米率、食味值、精米率、直鏈淀粉含量均存在相關關系，相關系數在0.304～0.534，且主成分分析得出新農粳伊4號綜合得分最高為1.060 9，優(yōu)質豐產性最好，其次是新稻36號和新稻57號。