長江中游主要水稻歷史品種演替進程中產(chǎn)量表現(xiàn)及其生理基礎.pdf

1、在過去的多半個世紀，我國糧食生產(chǎn)保持了連續(xù)增產(chǎn)的趨勢。究其原因主要歸功于栽培技術的發(fā)展、植保技術的提高和品種的改良與演替，其中品種演替在糧食增產(chǎn)中起關鍵作用。水稻是全球的主要糧食作物，中國半數(shù)以上人口以水稻為主食，在糧食總產(chǎn)中水稻的貢獻率為33.5％，對確保糧食安全意義重大。水稻品種在演替進程中產(chǎn)量潛力顯著提升，主要是因為半矮化基因的導入和雜種優(yōu)勢的利用。關于水稻品種演替進程中產(chǎn)量變化的相關機理也展開了研究，然而關于長江中游單季稻與雙季

2、稻混作區(qū)水稻歷史品種的生長特性、表型特征、養(yǎng)分吸收與轉(zhuǎn)運、物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)化、光能攔截與利用、產(chǎn)量形成過程、倒伏性狀與抗倒伏能力、米質(zhì)隨品種演替如何變化方面的系統(tǒng)研究報道較少。關于品種演替進程中光能利用效率(Radiationuse efficiency, RUE)如何變化仍不清楚，RUE與生物量和產(chǎn)量的關系仍存在爭議;關于倒伏相關性狀與抗倒伏能力及各生育期SPAD值隨品種演替如何變化方面的研究關注較少。為此，本研究選取長江中游1936-2

3、005年近70年間育成的15個主推歷史品種為試驗材料，于2013和2014年進行大田中稻試驗，試驗采用完全隨機區(qū)組試驗設計，四次重復，小區(qū)面積5m×6m，系統(tǒng)探究在現(xiàn)代栽培管理條件下水稻歷史品種的產(chǎn)量表現(xiàn)，揭示產(chǎn)量形成過程、生理機制及限制因素，對掌握育種動態(tài)、超高產(chǎn)育種和改善栽培管理技術具有重要的指導作用。對實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、確保糧食安全具有重要的意義。
　　試驗結果顯示:(1)長江中游主要水稻品種在近70年的演替過程中，產(chǎn)量逐

4、步提高，兩年試驗中產(chǎn)量分別以61.9和75.3 kg ha-1year-1的速率增加，即年增長率分別為1.18％和1.15％;現(xiàn)代品種比70s前的品種產(chǎn)量兩年分別增加了24.6％和35.7％。新品種產(chǎn)量增加是因為在提高結實率，穩(wěn)定收獲指數(shù)和千粒重的基礎上，減少單位面積穗數(shù)，增加了每穗穎花數(shù)、總穎花數(shù)和生物量。隨育種進程，每穗穎花數(shù)、總穎花數(shù)、結實率和生物量顯著增加，單位面積穗數(shù)顯著降低、由多穗向大穗發(fā)展，收獲指數(shù)和千粒重變異較小。(2)

5、生物量的增加是通過延長生育期、改善株型、提高光能轉(zhuǎn)化效率，促進作物生長速率實現(xiàn)的?，F(xiàn)代品種的株型進一步優(yōu)化改善，光照攔截面積增大，葉片的厚度和披垂度得到改善，光照攔截和光合作用時間延長，光照透射量、光照攔截量和光能利用率顯著增加，干物質(zhì)積累量增多，粒葉比提高、源庫關系進一步協(xié)調(diào)、改善。(3)同時新品種提高了氮素吸收總量、氮素收獲指數(shù)，氮素籽粒生產(chǎn)效率以及氮肥偏生產(chǎn)力。從營養(yǎng)生長期至灌漿早期，現(xiàn)代品種的氮素吸收利用能力較強;在成熟期，現(xiàn)代

6、品種的氮素轉(zhuǎn)運能力較高。(4)此外，現(xiàn)代品種的抗倒伏能力和米質(zhì)也得到改善。遺傳改良顯著提高了新品種植株下部節(jié)間的直徑、鮮重和抗折力，從而降低了倒伏指數(shù)。稻米的加工品質(zhì)較為穩(wěn)定，而外觀品質(zhì)顯著提高。其中糙米率、精米率和整精米率均隨育種年份的改善不顯著;而堊白粒率和堊白度顯著降低，粒長增大、粒寬減小。
　　這些結果表明:(1)水稻歷史品種在演替進程中產(chǎn)量潛力逐步提高，主要歸因于每穗穎花數(shù)（大穗的形成）和干物質(zhì)積累的增加?，F(xiàn)代品種的結實

7、率仍徘徊在較低水平，有待進一步提升，因此未來育種仍需提高干物質(zhì)的積累與轉(zhuǎn)運效率。(2)RUE隨品種演替顯著提高，RUE的提高與生物量和產(chǎn)量的增加密切相關，推動了生物量的積累和產(chǎn)量的增加。由此可見品種改良繼續(xù)提升RUE是未來糧食增產(chǎn)最有效的途徑。(3)氮素吸收與利用效率隨品種演替顯著增加，然而現(xiàn)代品種的氮素利用率增速較小甚至出現(xiàn)徘徊，因此新品種的氮素吸收與利用效率有待進一步提高。(4)水稻歷史品種在演替進程中抗倒伏能力逐步增強，現(xiàn)代品種因