沿江雙季稻北緣區(qū)機(jī)插早稻的超高產(chǎn)群體特征

朱鐵忠，柯健，姚波，陳婷婷，何海兵，尤翠翠，朱德泉，武立權(quán)，2?

1安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，合肥 230036；2江蘇省現(xiàn)代作物生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210095

0 引言

【研究意義】雙季稻是我國(guó)南方典型的水稻種植模式，較單季稻可實(shí)現(xiàn)周年水稻增產(chǎn)59%左右，在當(dāng)前可耕地面積急劇下降的背景下，是保證我國(guó)糧食安全的重要稻作方式[1-2]。安徽沿江地區(qū)是我國(guó)雙季稻主要種植區(qū)域，年播種面積20×104hm2，但由于地處雙季稻北緣，生長(zhǎng)季節(jié)短、溫光資源緊張[3]，早季稻倒春寒現(xiàn)象發(fā)生普遍，加之推行“早秈晚粳”品種搭配模式進(jìn)一步壓縮了早稻生育進(jìn)程，導(dǎo)致早稻產(chǎn)量一般較晚稻低1 t·hm-2以上，極大地影響了沿江地區(qū)雙季稻周年產(chǎn)量的提高[4-6]。近年來(lái)，隨著農(nóng)機(jī)農(nóng)藝技術(shù)的改進(jìn)、集中育秧及專業(yè)合作社的發(fā)展，機(jī)插逐漸成為雙季稻主要的種植方式，極大地提高了種植效率、降低了勞動(dòng)力成本，促進(jìn)水稻高產(chǎn)群體構(gòu)建，有利于水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)[7-9]。但這種方式在一定程度上較傳統(tǒng)手栽、拋栽方式縮短了水稻生育進(jìn)程，尤其不利于沿江雙季稻北緣區(qū)生育期限制下的早稻產(chǎn)量提高[10-11]。因此，在適宜生育期下，選用高效利用溫光資源的機(jī)插高產(chǎn)品種是當(dāng)前提高沿江雙季稻北緣區(qū)早稻產(chǎn)量的重要思路，對(duì)穩(wěn)定和發(fā)展我國(guó)雙季稻生產(chǎn)具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】當(dāng)前關(guān)于南方雙季早稻機(jī)插高產(chǎn)品種篩選及其群體特征已有大量研究[12-15]。曾勇軍等[13]認(rèn)為高產(chǎn)類型早稻生育期110—115 d，穗型結(jié)構(gòu)為每穗粒數(shù)100—130，千粒重27—29 g，單穗干重2.5 g以上。呂偉生等[14]和WU等[15]進(jìn)一步闡明，機(jī)插高產(chǎn)類型早稻品種具有分蘗力中等、成穗率較高、全生育期特別是中后期干物質(zhì)積累量大、中后期葉面積指數(shù)高和穗大粒多等基本特征。然而，隨著育種技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)水稻產(chǎn)量水平的期望已由傳統(tǒng)的高產(chǎn)逐漸向更高產(chǎn)和超高產(chǎn)轉(zhuǎn)變，且近年來(lái)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝農(nóng)信技術(shù)的不斷融合，也為水稻產(chǎn)量的進(jìn)一步提升帶來(lái)了契機(jī)。目前，基于單季中稻的機(jī)插超高產(chǎn)群體形成機(jī)制已基本明確，且基本認(rèn)為建立高光效群體、培育大穗、平衡源庫(kù)關(guān)系、穩(wěn)定結(jié)實(shí)率是機(jī)插中稻超高產(chǎn)的核心栽培技術(shù)[16-17]。【本研究切入點(diǎn)】考慮到不同季節(jié)溫光特征和品種特性對(duì)水稻產(chǎn)量形成具有顯著的互作效應(yīng)[18-19]，機(jī)插模式下雙季早稻超高產(chǎn)群體形成特征與已有的常規(guī)中稻機(jī)插超高產(chǎn)栽培方式或可能存在差異，但相關(guān)研究并不系統(tǒng)?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究采用前期篩選獲得的 9個(gè)早稻高產(chǎn)品種為供試材料，分析機(jī)插下不同品種的產(chǎn)量及構(gòu)成、干物質(zhì)積累、葉面積指數(shù)和群體光截獲的差異，系統(tǒng)研究溫光資源高效利用超高產(chǎn)品種的群體共性特征，以期為沿江雙季稻北緣區(qū)機(jī)插超高產(chǎn)早稻品種的選育與精確定量栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及材料

試驗(yàn)于 2018—2019年在安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)郭河試驗(yàn)基地（31°48′N，117°23′E）進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤為砂壤土，移栽前 0—20 cm 土壤主要理化參數(shù)為全氮2.03 g·kg-1，有機(jī)質(zhì) 32.36 g·kg-1，有效磷 24.80 mg·kg-1，速效鉀211.42 mg·kg-1，pH 5.11。試驗(yàn)期間的氣象數(shù)據(jù)由基地安裝的小型自動(dòng)氣象站（Watch Dog 2900ET，SPECTRUM，USA）提供，2年水稻生長(zhǎng)期太陽(yáng)輻射規(guī)律基本一致，2018年水稻生長(zhǎng)期平均溫度較2019年高0.7℃（圖1）。

本試驗(yàn)采用 9個(gè)高產(chǎn)抗倒伏品種為供試品種材料，包括 4個(gè)雜交秈稻品種，分別為株兩優(yōu) 2013（ZLY2013）、陸兩優(yōu) 35（LLY35）、株兩優(yōu) 829（ZLY829）、陵兩優(yōu)942（LLY942），5個(gè)常規(guī)秈稻品種，分別為浙輻203（ZF203）、洪優(yōu)早1號(hào)（HYZ1）、中嘉早17（ZJZ17）、湘早秈24號(hào)（XZX24）和中早35（ZZ35）。以上材料是由中國(guó)水稻所提供的 28個(gè)早稻品種在當(dāng)?shù)胤N植，根據(jù)產(chǎn)量、抗倒伏和抗病性綜合篩選的最優(yōu)品種類型。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，9個(gè)品種，3次重復(fù)，共27個(gè)小區(qū)，單個(gè)小區(qū)面積75 m2（3.75 m×20 m）。所有處理施氮量為150 kg·hm-2，基肥∶分蘗肥∶穗肥=4∶4∶2，所有處理磷、鉀施用量相同，分別為75 kg·hm-2和120 kg·hm-2，均一次性基施。分別于2018年3月28日和2019年3月25日播種，大棚軟盤旱育秧，每盤播種芽谷120 g，于2018年4月19日和2019年4月24日采用井關(guān)PZ80D-25高速插秧機(jī)機(jī)插，移栽行株距為25 cm×14 cm，常規(guī)稻每穴4—5苗，雜交稻每穴2—3苗。采用常規(guī)水分管理，返青后保持3—5 cm田面水層，夠苗期排水曬田，之后干濕交替灌溉，于成熟前一周排水自然落干。病、蟲(chóng)、草害防治同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)管理。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 生育期判定標(biāo)準(zhǔn) 參照 XU 等[12]標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合鏡檢的辦法，以小區(qū)中80%的植株幼穗長(zhǎng)0.5—1.0 mm為穗分化期，以50%的稻穗露出葉鞘為抽穗期，以每穗有90%籽粒黃熟，且稻穗基部青谷粒堅(jiān)硬為成熟期。

1.3.2 冠層 PAR參數(shù)和葉面積指數(shù) 分別于穗分化期和抽穗期，在典型晴天的 11：00—13：00，使用SunScan冠層分析儀（Delta，USA）測(cè)定冠層光合有效輻射（photosynthetically active radiation，PAR）。將探頭置于距冠層頂部30 cm處，垂直向上測(cè)量冠層頂部入射PAR（總光截獲，PAR0），垂直向下測(cè)量冠層反射PAR（PAR1），再將探頭置于冠層底部距土壤表面 5 cm處，垂直向上測(cè)量冠層底部入射 PAR（PAR2）[20]。每次測(cè)定PAR值后，各小區(qū)根據(jù)普查莖蘗數(shù)選取代表性植株3穴，使用Li-3000型自動(dòng)葉面積儀（LI-COR，USA）測(cè)定植株葉面積，并計(jì)算葉面積指數(shù)。

1.3.3 干物質(zhì)積累 于穗分化期、抽穗期和成熟期，根據(jù)平均莖蘗數(shù)，各小區(qū)取代表性植株5穴。將樣品分為莖鞘、葉、穗（抽穗、成熟期），105℃殺青30 min，80℃烘干至恒重，測(cè)定各部分干物質(zhì)重。

1.3.4 抽穗期粒葉比 粒葉比包括穎花數(shù)/葉面積、實(shí)粒數(shù)/葉面積、粒重/葉面積，其中穎花數(shù)、實(shí)粒數(shù)、粒重分別指總穎花數(shù)、總實(shí)粒數(shù)，此處葉面積指抽穗期的葉面積[21]。

1.3.5 實(shí)際產(chǎn)量和產(chǎn)量結(jié)構(gòu)調(diào)查 于成熟期，各小區(qū)取代表性植株5穴考種，測(cè)定穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重[22]。在每個(gè)小區(qū)中心未采樣處實(shí)割100穴，晾干后測(cè)定谷物質(zhì)量和含水量，然后按含水量 13.5%折算實(shí)際產(chǎn)量。

1.4 計(jì)算方法

式中，CGR(crop growth rate）表示群體生長(zhǎng)速率，W1和W2為前后2次測(cè)定的干物質(zhì)重，t1和t2為前后2次測(cè)定的時(shí)間。

式中，IPAR（the intercepted photosynthetically active radiation，μmol·m-2·s-1）表示有效光截獲量，PAR0表示冠層頂部入射PAR，PAR1表示冠層反射PAR，PAR2表示冠層底部入射 PAR，I（the interception rate of photosynthetically active radiation，%）表示有效光截獲率，PUE（the photosynthetically active radiation use efficiency，g·MJ-1）表示光截獲利用率，TPAR（the total photosynthetically active radiation，MJ·m-2）表示某生育階段總光合輻射，DM（the dry biomass，g·m-2）表示某生育階段干物質(zhì)積累量。

1.5 分析與統(tǒng)計(jì)方法

應(yīng)用 Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入、整理，使用OriginPro 9.1進(jìn)行作圖，用SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果

2.1 水稻主要農(nóng)學(xué)參數(shù)的方差分析

年份間水稻實(shí)際產(chǎn)量和日產(chǎn)量差異顯著（表1），這可能與2年水稻生長(zhǎng)季平均溫度不同有關(guān)（圖1）。品種間水稻實(shí)產(chǎn)、日產(chǎn)量、成熟期干物質(zhì)積累量和抽穗期葉面積指數(shù)有顯著差異。品種對(duì)相關(guān)農(nóng)學(xué)指標(biāo)的影響整體高于年份，且年份與品種對(duì)水稻主要農(nóng)學(xué)指標(biāo)的影響無(wú)互作效應(yīng)，因此本研究采用2年數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行下列分析。

表1 水稻主要農(nóng)學(xué)參數(shù)的方差分析Table 1 Analysis of variance of main agronomic parameters of rice

2.2 水稻產(chǎn)量及構(gòu)成因素

采用歐氏距離法對(duì)不同品種的實(shí)際產(chǎn)量進(jìn)行系統(tǒng)聚類（圖 2），根據(jù)聚類結(jié)果將不同品種分為超高產(chǎn)（9.1—9.5 t·hm-2）、更高產(chǎn)（8.1—8.6 t·hm-2）和高產(chǎn)（7.6—7.8 t·hm-2）3種產(chǎn)量類型。其中超高產(chǎn)類型品種為株兩優(yōu)2013、陸兩優(yōu)35、浙輻203和株兩優(yōu)829，更高產(chǎn)類型品種為洪優(yōu)早1號(hào)、陵兩優(yōu)942和中嘉早17，高產(chǎn)類型品種為湘早秈24號(hào)和中早35。

不同產(chǎn)量類型間的水稻實(shí)際產(chǎn)量存在顯著差異（表2），與更高產(chǎn)和高產(chǎn)類型品種相比，超高產(chǎn)類型品種實(shí)際產(chǎn)量分別高 12.0%和 20.8%。對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，不同產(chǎn)量類型間的水稻有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率無(wú)顯著差異。與更高產(chǎn)與高產(chǎn)類型品種相比，超高產(chǎn)類型品種顯著提高了每穗粒數(shù)、總穎花量和千粒重。由此可見(jiàn)，在保證有效穗數(shù)充足和結(jié)實(shí)率穩(wěn)定的前提下，通過(guò)提高每穗粒數(shù)來(lái)增加總穎花量，同時(shí)提高千粒重，是機(jī)插早稻品種超高產(chǎn)產(chǎn)量形成的主要原因。

表2 不同類型水稻品種產(chǎn)量及構(gòu)成因素Table 2 Grain yield and its components of different yield types of rice

2.3 水稻主要生育時(shí)期和日產(chǎn)量

不同產(chǎn)量類型間的水稻生育進(jìn)程無(wú)顯著差異（表3），其中移栽—穗分化期的天數(shù)為31—33 d，穗分化—抽穗期為25—28 d，抽穗—成熟期為22—25 d，移栽—成熟期的天數(shù)為81—83 d。結(jié)果表明，不同產(chǎn)量類型的水稻產(chǎn)量差異并不是由生育期造成的，而可能與生產(chǎn)效率有關(guān)。進(jìn)一步比較日產(chǎn)量發(fā)現(xiàn)，不同產(chǎn)量類型間的水稻日產(chǎn)量存在顯著差異，且表現(xiàn)超高產(chǎn)類型品種（82.4 kg·hm-2·d-1）顯著高于更高產(chǎn)（74.7 kg·hm-2·d-1）和高產(chǎn)類型品種（68.8 kg·hm-2·d-1）。與更高產(chǎn)和高產(chǎn)類型品種相比，超高產(chǎn)類型品種日產(chǎn)量分別高出 10.2%和 19.8%。因此，除生育期以外，日產(chǎn)量是機(jī)插超高產(chǎn)早稻品種的重要篩選指標(biāo)。

表3 水稻主要生育時(shí)期天數(shù)及日產(chǎn)量Table 3 The days of main growth duration and daily grain yield of rice

2.4 水稻干物質(zhì)生產(chǎn)特性

不同產(chǎn)量類型間的水稻（階段）干物質(zhì)積累量和（階段）群體生長(zhǎng)速率具有顯著差異（表 4）。超高產(chǎn)類型品種總干物質(zhì)積累量為 16.6 t·hm-2，較更高產(chǎn)和高產(chǎn)類型品種分別高出11.4%和14.5%，差異顯著，這主要是由于更高的中后期干物質(zhì)階段積累。與高產(chǎn)類型品種相比，超高產(chǎn)類型品種分別增加水稻穗分化—抽穗期和抽穗—成熟期階段干物質(zhì)積累量 15.1%和27.1%，差異顯著；與更高產(chǎn)類型品種相比，超高產(chǎn)類型品種顯著增加了水稻抽穗—成熟期階段干物質(zhì)積累量 41.5%。然而值得注意的是，與更高產(chǎn)與高產(chǎn)類型品種相比，超高產(chǎn)類型品種均顯著降低了水稻移栽—穗分化期階段干物質(zhì)積累量。

表4 不同產(chǎn)量類型品種水稻干物質(zhì)生產(chǎn)特性Table 4 Dry matter production characteristics of different yield types of rice

不同產(chǎn)量類型間的水稻群體和階段生長(zhǎng)速率與對(duì)應(yīng)的干物質(zhì)積累規(guī)律基本一致，這與不同類型間無(wú)明顯差別的生育進(jìn)程有關(guān)。另外，不同產(chǎn)量類型間的水稻收獲指數(shù)為46.5%—46.9%，無(wú)顯著差異，表明干物質(zhì)積累是影響不同類型水稻產(chǎn)量差異的主要原因。

2.5 水稻群體光合生產(chǎn)特性

2.5.1 葉面積指數(shù)和光截獲的特征 超高產(chǎn)類型品種具有更高的穗分化期和抽穗期葉面積指數(shù)、有效光截獲量（圖 3）。與更高產(chǎn)和高產(chǎn)類型品種相比，超高產(chǎn)類型品種分別提高水稻穗分化期葉面積指數(shù)9.4%和18.4%，提高抽穗期葉面積指數(shù)12.5%和7.5%。同時(shí)，超高產(chǎn)類型品種分別提高水稻穗分化期有效光截獲量0.6%和4.6%，提高抽穗期有效光截獲量12.1%和15.2%。另外，水稻穗分化期和抽穗期的葉面積指數(shù)與有效光截獲量均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。由此可見(jiàn)，超高產(chǎn)類型品種在水稻穗分化期與抽穗期具有更高的光截獲能力，與其在這2個(gè)時(shí)期較高的葉面積指數(shù)有關(guān)。

2.5.2 階段光截獲利用效率 不同產(chǎn)量類型間的水稻穗分化—抽穗期和抽穗期—成熟期階段光截獲利用率（PUE）均具有顯著差異（圖 4）。與高產(chǎn)類型品種相比，超高產(chǎn)類型品種分別顯著增加了穗分化—抽穗期和抽穗—成熟期階段PUE 23.7%和39.8%；與更高產(chǎn)類型品種相比，超高產(chǎn)類型品種顯著增加了水稻抽穗—成熟期階段PUE 50%。超高產(chǎn)類型品種不僅表現(xiàn)了更高的光截獲效率，同時(shí)具有更高的光截獲利用率。

2.5.3 光截獲與每穗粒數(shù)及千粒重的關(guān)系 水稻穗分化期有效光截獲量與每穗粒數(shù)，以及抽穗期有效光截獲量與千粒重，均呈顯著的正相關(guān)關(guān)系（圖 5）。因此，超高產(chǎn)類型品種最高的產(chǎn)量成因與穗分化期和抽穗期更高的有效光截獲量有關(guān)。另外，不同產(chǎn)量類型水稻的每穗粒數(shù)和千粒重對(duì)階段有效光截獲量的響應(yīng)效率（方程斜率）并不一致。從每穗粒數(shù)來(lái)看，超高產(chǎn)和更高產(chǎn)類型品種具有更高的有效光截獲量響應(yīng)效率；從千粒重來(lái)看，超高產(chǎn)類型品種表現(xiàn)最高的有效光截獲量響應(yīng)效率。另外，上述不同產(chǎn)量類型間的水稻每穗粒數(shù)和千粒重光截獲量響應(yīng)效率與其階段PUE規(guī)律基本一致。因此，在有效光截獲量對(duì)品種穗型的影響過(guò)程中，品種的光截獲利用率可能還存在一定的正向調(diào)節(jié)效應(yīng)。

2.6 水稻抽穗期粒葉比

不同產(chǎn)量類型間的水稻粒葉比（穎花/葉、實(shí)粒/葉和總粒重/葉）具有顯著差異（表 5）。超高產(chǎn)類型品種的穎花/葉、實(shí)粒/葉和總粒重/葉分別為0.69 cm-2、0.52 cm-2和18.06 mg·cm-2，均顯著高于高產(chǎn)類型品種。與更高產(chǎn)類型品種相比，超高產(chǎn)類型品種顯著提高了總粒重/葉的比值。另外，水稻穗分化—成熟期PUE與總粒重/葉呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（圖6）。由此可見(jiàn)，提高水稻穗分化—成熟期的光截獲利用率有利于平衡水稻源庫(kù)關(guān)系。

表5 不同產(chǎn)量類型水稻品種的抽穗期粒葉比Table 5 Grain-leaf area ratio of different types of rice at heading stage

3 討論

3.1 機(jī)插超高產(chǎn)早稻的產(chǎn)量及構(gòu)成因素

鄒應(yīng)斌等[23]提出高產(chǎn)雙季早稻產(chǎn)量可達(dá)8.1 t·hm-2，這與呂偉生等[14]認(rèn)為早稻高產(chǎn)水平為 8.3 t·hm-2的結(jié)果基本一致。LOBELL等[24]通過(guò)對(duì)高產(chǎn)栽培條件下早晚稻產(chǎn)量潛力的評(píng)估，認(rèn)為我國(guó)雙季早、晚稻的高產(chǎn)潛力相近，均約為9.5—9.8 t·hm-2。然而，沿江雙季稻北緣區(qū)由于受水稻品種和溫光資源的限制，傳統(tǒng)種植模式下早稻產(chǎn)量?jī)H為5.5—6.4 t·hm-2左右[25]。本研究中的9個(gè)早稻品種產(chǎn)量區(qū)間為7.6—9.5 t·hm-2，通過(guò)系統(tǒng)聚類分析進(jìn)一步分為 9.1—9.5 t·hm-2、8.1—8.6 t·hm-2和7.6—7.8 t·hm-23個(gè)產(chǎn)量等級(jí)，均達(dá)到了本區(qū)域高產(chǎn)水平，且第一類基本達(dá)到了文獻(xiàn)報(bào)道的早稻產(chǎn)量潛力。因此，我們將3類產(chǎn)量水平分別定義為超高產(chǎn)、更高產(chǎn)和高產(chǎn)水平。

研究表明，適當(dāng)減少分蘗，增加成穗率，以培育結(jié)實(shí)期高光效群體；同時(shí)增加每穗粒數(shù)，擴(kuò)大庫(kù)容，促進(jìn)源庫(kù)平衡，是當(dāng)前超高產(chǎn)栽培的基本理論[26-27]。因此，在常規(guī)中稻種植中，選用大穗型品種，配合缽苗擺栽的群體優(yōu)化栽植技術(shù)，可不斷提高產(chǎn)量水平[7,28]。然而由于早稻營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期較低的溫度限制，以及較短的生殖生長(zhǎng)期，影響水稻分蘗發(fā)生和大穗形成，在過(guò)去很長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)基于“穗大粒多”的早稻超高產(chǎn)栽培理論難以實(shí)現(xiàn)。目前關(guān)于早稻高產(chǎn)栽培的理論還仍以提高有效穗數(shù)為主。WU等[15]通過(guò)比較早稻和晚稻產(chǎn)量形成差異，認(rèn)為早稻產(chǎn)量顯著低于晚稻的主要原因是顯著低的有效穗數(shù)，并提出培育分蘗能力強(qiáng)的早稻品種是未來(lái)育種的重要發(fā)展方向。呂偉生等[11]認(rèn)為機(jī)插早稻取得超高產(chǎn)的關(guān)鍵是在足穗的前提下提高每穗粒數(shù)并保證較高的結(jié)實(shí)率，提出超高產(chǎn)群體需保證有效穗數(shù)345 m-2以上。隨著超級(jí)稻理想株型構(gòu)建與超高產(chǎn)育種理論的應(yīng)用，從品種自身出發(fā)，選用“穗大粒多”的品種為實(shí)現(xiàn)早稻超高產(chǎn)攻關(guān)創(chuàng)造了可能。本研究中，超高產(chǎn)類型水稻平均產(chǎn)量為9.3 t·hm-2，分別較更高產(chǎn)和高產(chǎn)增產(chǎn) 12.0%和 20.8%，主要由于顯著增加了每穗粒數(shù)、總穎花量和千粒重。這與當(dāng)前單季中稻和雙季晚稻超高產(chǎn)形成規(guī)律基本是一致的[16-17]，是基于品種優(yōu)化的超高產(chǎn)理論在早稻季的一次重要驗(yàn)證。此外，適當(dāng)提高千粒重是早稻品種獲得超高產(chǎn)的重要指標(biāo)，這在通常的高產(chǎn)栽培研究中往往是較容易忽視的。

在南方亞熱帶氣候?qū)е碌乃旧谙拗茥l件下，日產(chǎn)量是品種溫光利用效率的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)[19,29]。因此，研究沿江雙季稻北緣區(qū)早稻品種的日產(chǎn)量特征，其意義更加突出。當(dāng)前基于高日產(chǎn)量的早稻品種篩選及其群體共性特征探討已有研究[12,13]，XU 等[12]提出日產(chǎn)量為 100 kg·hm-2·d-1是中國(guó)中部地區(qū)直播短生育期雙季早稻品種的理想數(shù)值。與直播相比，機(jī)插稻的生育期可適當(dāng)延長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)允許的適宜日產(chǎn)量必然有所不同或下降。呂偉生等[14]指出高產(chǎn)機(jī)插早稻適宜日產(chǎn)量為 75.0—78.3 kg·hm-2·d-1。本研究發(fā)現(xiàn)，高產(chǎn)類型水稻品種日產(chǎn)量為 73.0—76.9 kg·hm-2·d-1，與之前研究基本一致，此外本研究進(jìn)一步提出了超高產(chǎn)類型水稻品種日產(chǎn)量為 80.8—83.7 kg·hm-2·d-1。另外，本研究中超高產(chǎn)類型水稻品種的全生育期為110.7—115.3 d，是本區(qū)域“早秈晚粳”茬口銜接的早稻安全生育期[30]，因此提出的超高產(chǎn)類型水稻品種日產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)具有重要的生產(chǎn)指導(dǎo)意義。

3.2 機(jī)插超高產(chǎn)早稻的群體形成特征

提高收獲指數(shù)和群體干物質(zhì)積累量是增加水稻產(chǎn)量的主要途徑。然而，從品種角度而言，通過(guò)提高當(dāng)前半矮桿品種的收獲指數(shù)來(lái)增產(chǎn)是難以實(shí)現(xiàn)的[31]，本研究中不同品種的收獲指數(shù)（46.5%—46.9%）無(wú)顯著差異，也很好地證實(shí)了這一點(diǎn)，這與XIONG等[32]在早稻上的研究結(jié)果基本一致。因此，增加群體干物質(zhì)積累量被廣泛認(rèn)為是提高水稻產(chǎn)量形成的主要方向。本研究表明，3種產(chǎn)量類型水稻成熟期的干物質(zhì)積累量為超高產(chǎn)＞再高產(chǎn)＞高產(chǎn)，與產(chǎn)量規(guī)律一致。超高產(chǎn)類型品種更高的干物質(zhì)積累主要是顯著增加了中后期群體生長(zhǎng)速率，進(jìn)而增加了中后期干物質(zhì)積累量。然而，與之相反的是，本研究中超高產(chǎn)類型水稻品種移栽—穗分化期干物質(zhì)生產(chǎn)速率和階段積累量顯著低于其他2種產(chǎn)量水平，這可能是由于該類品種較低的分蘗能力有關(guān)，其顯著低的有效穗數(shù)也很好地證明了這一點(diǎn)。這與楊惠杰等[33]研究的水稻超高產(chǎn)干物質(zhì)積累規(guī)律基本一致。因此，本研究認(rèn)為，進(jìn)一步提高中后期，尤其是灌漿期的干物質(zhì)積累量和群體生長(zhǎng)速率，是機(jī)插早稻由高產(chǎn)向超高產(chǎn)攻關(guān)的主要群體形成生理機(jī)制。這與XU等[12]在直播方式上的研究結(jié)果基本一致。

唐海明[34]、童平[35]、HUANG[36]、LAZA[37]等在中稻和晚稻上研究證實(shí)水稻穗分化—抽穗期以及抽穗—成熟期階段干物質(zhì)積累量分別與穗粒數(shù)以及千粒重呈顯著正相關(guān)。本研究表明，水稻穗分化期群體有效光截獲量與每穗粒數(shù)，以及抽穗期群體有效光截獲量與千粒重均呈明顯的正相關(guān)關(guān)系。因此，本研究中不同產(chǎn)量類型水稻每穗粒數(shù)和千粒重的差異，主要是由于群體有效光截獲量影響水稻對(duì)應(yīng)時(shí)期干物質(zhì)積累而引起的。另外，本研究表明，水稻穗分化期、抽穗期葉面積指數(shù)與群體有效光截獲量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，這與HOU等[20]研究結(jié)果基本一致。因此，本研究中超高產(chǎn)類型品種表現(xiàn)更高的每穗粒數(shù)和千粒重，可能是由于其更高的穗分化期和抽穗期葉面積指數(shù)，進(jìn)而增加了對(duì)應(yīng)階段的群體有效光截獲量，從而顯著增加了水稻中后期干物質(zhì)積累。然而，除冠層的有效光截獲量以外，作物的光截獲利用率對(duì)干物質(zhì)積累量同樣具有重要的影響。本研究中，不同產(chǎn)量類型間水稻中后期光截獲利用率表現(xiàn)超高產(chǎn)＞高產(chǎn)＞更高產(chǎn)。HORIE等[38]認(rèn)為品種的光截獲利用率與其源庫(kù)生產(chǎn)特性有關(guān)，庫(kù)限制性品種一般不利于光截獲利用率的提高。超高產(chǎn)品種更高的中后期光截獲利用率可能是由于其更高的庫(kù)容量（穗粒數(shù)）和庫(kù)活力（千粒重）。因此，由于光截獲利用率的正向調(diào)節(jié)效應(yīng)，超高產(chǎn)類型品種在單位有效光截獲量下，或表現(xiàn)更高的增產(chǎn)潛力。當(dāng)前，超高產(chǎn)類型品種的穗粒數(shù)和千粒重表現(xiàn)了更高的有效光截獲響應(yīng)效率，很好地證實(shí)了這一猜想。此外，我們注意到，水稻穗分化—成熟期的光截獲利用率與總粒重/葉呈極顯著正相關(guān)，這可能是由于提高了光截獲利用率，進(jìn)一步提高光能向水稻穗數(shù)和千粒重的轉(zhuǎn)化效率。綜上所述，本研究認(rèn)為，更高的光截獲和利用率，增加水稻穗分化—抽穗期以及抽穗—成熟期干物質(zhì)生產(chǎn)能力，提高水稻穗粒數(shù)和千粒重，促進(jìn)源庫(kù)平衡，是實(shí)現(xiàn)機(jī)插早稻超高產(chǎn)的重要光合生理機(jī)制。

3.3 機(jī)插超高產(chǎn)早稻品種的氮素管理探討

由于地處沿江雙季稻北緣區(qū)的特殊生產(chǎn)環(huán)境[3-6]，在早稻生產(chǎn)上為抵消營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期低溫對(duì)產(chǎn)量的損失，當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶習(xí)慣采用“重施基肥、早施攻蘗肥”的方式來(lái)提高早稻產(chǎn)量[39]。然而，這種依靠增加穗數(shù)來(lái)提高產(chǎn)量的方式，不僅增加了肥料、種子和機(jī)械投入，還帶來(lái)了一定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。本研究提出的超高產(chǎn)類型早稻品種較常規(guī)品種一定程度上降低了有效穗數(shù)的要求，在栽培技術(shù)上可適當(dāng)降低基蘗肥和栽植密度，具有重要的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。但值得注意的是，與常規(guī)品種相比，本研究中超高產(chǎn)類型水稻品種需要建立更高的穗分化期和抽穗期葉面積指數(shù)，以保證中期高光效群體的構(gòu)建和后期的灌漿結(jié)實(shí)。因此，改進(jìn)現(xiàn)有的施肥模式，減少基蘗肥用量，適當(dāng)調(diào)節(jié)穗肥氮素的施用時(shí)期和施用量，對(duì)進(jìn)一步提高機(jī)插超高產(chǎn)類型水稻品種產(chǎn)量具有重要意義。

4 結(jié)論

本研究初步明確機(jī)插超高產(chǎn)早稻品種的共性群體特征為日產(chǎn)量高（80.8—83.7 kg·hm-2·d-1），較高的每穗粒數(shù)（124—132）和總穎花量（45.2×103—47.9×103m-2），千粒重大（25.8—27.0 g），更高的穗分化期和抽穗期的葉面積指數(shù)（5.6—6.0，7.1—7.3），粒葉比高。并以此篩選適合沿江雙季稻北緣機(jī)插超高產(chǎn)早稻品種4種，分別為株兩優(yōu)2013、陸兩優(yōu)35、浙輻203、株兩優(yōu)829。