甬優(yōu)系列秈粳雜交稻生產(chǎn)力優(yōu)勢與相關(guān)生理生態(tài)特征研究.pdf

1、本研究于2012-2013年在長江下游地區(qū)稻-麥兩熟制地區(qū)（常熟、揚(yáng)州市），以甬優(yōu)系列秈粳稻雜交稻(A)為研究對象，當(dāng)?shù)爻墸ǔ弋a(chǎn)）雜交粳稻(B)、常規(guī)粳稻(C)與雜交秈稻(D)為對照，采用不同輕簡化機(jī)械化種植方式（缽苗擺栽、毯苗機(jī)插、缽苗機(jī)插），根據(jù)各類型品種特性和高產(chǎn)栽培理論設(shè)置高產(chǎn)潛力能夠充分發(fā)揮的配套栽培管理措施，對不同類型品種群體生產(chǎn)力與相關(guān)生理生態(tài)特征進(jìn)行系統(tǒng)比較分析，闡明甬優(yōu)系列秈粳雜交稻生產(chǎn)力機(jī)制，明確超級秈粳亞種間雜

2、交稻增產(chǎn)與調(diào)控途徑，以期為超級稻超高產(chǎn)育種與栽培提供理論與實(shí)踐參考依據(jù)。主要結(jié)果如下:
　　1、不同年份、地點(diǎn)間產(chǎn)量構(gòu)成因素形成特征存在差異（毯苗機(jī)插），(1)產(chǎn)量均呈A＞B＞C＞D趨勢，A類品種平均收獲產(chǎn)量為12189.63kghm-2，分別較B、C和D增產(chǎn)8.98％、11.86％和20.06％， A類品種增產(chǎn)的主要原因為每穗粒數(shù)極顯著高于B、C、D。(2)產(chǎn)量構(gòu)成因素對產(chǎn)量的凈貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為總穎花量＞結(jié)實(shí)率＞千粒重，對總穎花量的

3、凈貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為每穗粒數(shù)大于有效穗數(shù)，說明大穗依然是水稻高產(chǎn)的主要途徑。(3)不同類型水稻品種拔節(jié)期莖蘗數(shù)表現(xiàn)為C＞D＞B＞A，主莖和一級分蘗貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為A＞D＞C＞B，二級分蘗貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為B＞C＞D＞A;蠟熟期莖蘗組成特點(diǎn)與拔節(jié)期規(guī)律一致;不同類型水稻品種成穗率表現(xiàn)為C最大(75.76％)，B其次(72.87％)，A再次(66.80％)，D最低(63.24％)。(4)不同類型水稻品種穗長表現(xiàn)為D＞A＞B＞C，著粒密度、每穗粒數(shù)和單穗重均

4、表現(xiàn)為A＞B＞D＞C;一次枝梗數(shù)、二次枝梗數(shù)、一次枝?？偭?shù)和二次枝?？偭?shù)均表現(xiàn)為A＞B＞C＞D，一次枝梗粒數(shù)對總粒的貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為C最大(41.00％)，B其次(33.50％)，A再次(31.83％)，D最低(29.92％)，二次枝?？偭γ克肓?shù)的貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為D最大(70.08％)，A其次(68.17％)，B再次(66.50％)，C最小(59.00％)。(5)不同類型水稻品種終極生長量Wo呈C＞B＞D＞A趨勢，最大灌漿速率Vmax表

5、現(xiàn)為C＞D＞B＞A，到達(dá)最大灌漿速率的時間Tmax表現(xiàn)為B＞A＞C＞D，平均灌漿速率Vmean表現(xiàn)為D＞C＞B＞A，有效灌漿時間T99表現(xiàn)為A＞B＞C＞D;階段性灌漿特征方面，灌漿量在漸增期、快增期和緩增期均表現(xiàn)為C＞B＞D＞A;灌漿時間在漸增期表現(xiàn)為B＞C＞A＞D，在快增期和緩增期均表現(xiàn)為A＞B＞C＞D;灌漿速率在漸增期表現(xiàn)為D＞A＞C＞B，在快增期和緩增期表現(xiàn)為C＞D＞B＞A。秈粳雜交稻較雜交粳稻、常規(guī)粳稻和雜交秈稻有明顯的產(chǎn)量優(yōu)勢

6、，“穗大粒多”是其優(yōu)勢形成的基礎(chǔ)。
　　2、A與B、C、D超高產(chǎn)物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)特征（毯苗機(jī)插）存在差異。(1)不同類型水稻品種拔節(jié)至抽穗期、抽穗至成熟期、成熟期群體干物重均與產(chǎn)量呈極顯著的正向直線關(guān)系，抽穗期群體干物重均與產(chǎn)量呈極顯著的開口向下的拋物線關(guān)系。(2)秈粳雜交稻主要生育期單莖葉面積和單莖干物重均高于其它三類品種，且隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)差異不斷擴(kuò)大;秈粳雜交稻的生物學(xué)產(chǎn)量高于其它三類品種，而經(jīng)濟(jì)系數(shù)呈相反趨勢。(3)在生育

7、前期（移栽至拔節(jié)），秈粳雜交稻的干物質(zhì)凈積累量、積累比例、群體生長率、凈同化率均低于其它三類品種，光合勢介于粳、秈之間;生育中期（拔節(jié)至抽穗）干物質(zhì)凈積累量、積累比例、光合勢均高于其它三類品種，群體生長率、凈同化率介于粳、秈之間;生育后期（抽穗至成熟）干物質(zhì)積累量、積累比例、群體生長率、光合勢均高于其它三類品種，凈同化率與粳稻相近。(4)在抽穗期，秈粳雜交稻的葉、鞘比例高于雜交粳稻和常規(guī)粳稻，低于雜交秈稻，莖的比例低于雜交粳稻和常規(guī)粳稻

8、，高于雜交秈稻，穗的比例高于其它三類品種;乳熟期，葉、鞘的比例高于其它三類品種，莖的比例低于其它三類品種，穗的比例高于雜交粳稻和常規(guī)粳稻，低于雜交秈稻;成熟期，葉、鞘的比例低于雜交粳稻、常規(guī)粳稻，高于雜交秈稻，莖的比例高于其它三類品種，穗的比例低于其它三類品種。無論是抽穗期、乳熟期還是成熟期，秈粳雜交稻單莖葉、莖、鞘、穗的分配量均高于高于其它三類品種。(5)秈粳雜交稻葉、鞘的表觀輸出量高于雜交粳稻和常規(guī)粳稻，低于雜交秈稻，葉、鞘的輸出率

9、和轉(zhuǎn)化率均低于其它三類品種;莖的最大輸出量高于其它三類品種，輸出率、轉(zhuǎn)化率高于雜交秈稻，低于雜交粳稻和常規(guī)粳稻;莖的表觀輸出量、表觀輸出率和表觀轉(zhuǎn)化率均最低，單莖回升增重明顯高于其它三類品種。充分依靠個體優(yōu)勢，在生育前期穩(wěn)步形成有效的群體生長量基礎(chǔ)上，著重提高中、后期光合系統(tǒng)生產(chǎn)性能，保證光合產(chǎn)物持續(xù)產(chǎn)出并得到合理分配，同時在生育后期具有協(xié)調(diào)的物質(zhì)輸出與轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，最終形成高積累的生物學(xué)產(chǎn)量，這既是秈粳雜交稻經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量優(yōu)勢形成的關(guān)鍵原因也是

10、進(jìn)一步提高產(chǎn)量的重要途徑。
　　3、A與B、C、D不同粒位(上部一次枝梗U1，上部二次枝梗U2，中部一次枝梗M1，中部二次枝梗M2，下部一次枝梗M1，下部二次枝梗M2)群體灌漿、籽粒充實(shí)特性與相關(guān)生理生態(tài)學(xué)特征存在差異（缽苗機(jī)插）。(1)各類型品種共性規(guī)律為中位籽粒(U2，M1，M2，D1)群體灌漿與籽粒充實(shí)均屬于上下同步中位異步灌漿類型（U2和D1同步，M1和M2異步），各類型各中位籽粒的兩種灌漿峰位出現(xiàn)的先后順序依次為M1、U

11、2、D1、M2;群體灌漿量方面，總量呈A＞B＞C＞D趨勢，A類品種不同中位籽粒群體灌漿強(qiáng)度表現(xiàn)為U2＞M2＞MI＞D1，其U2、D1的群體灌漿強(qiáng)度和U2、M2灌漿量明顯高于B、C、D;籽粒灌漿充實(shí)方面，各粒位終極充實(shí)度介于粳、秈類型間，A類品種不同中位籽粒灌漿充實(shí)強(qiáng)度表現(xiàn)為MI＞UI＞D2＞M2，其中U1籽粒充實(shí)度A＞D＞C＞B而其強(qiáng)度表現(xiàn)為D＞A＞C＞B，D2籽粒充實(shí)度為C＞B＞A＞D而其強(qiáng)度亦表現(xiàn)為C＞B＞A＞D。(2)主要生理生態(tài)

12、指標(biāo)方面，抽穗期營養(yǎng)器官物質(zhì)積累量、抽穗至乳熟期營養(yǎng)器官物質(zhì)輸出量表現(xiàn)為A＞B＞C＞D，從乳熟期開始至蠟熟期為止觀察到營養(yǎng)器官中營養(yǎng)物質(zhì)逐漸低于對照類型，蠟熟期和成熟期凈光合速率表現(xiàn)為A＞B＞C＞D，抽穗至成熟期光合勢與前期物質(zhì)輸出和后期光合速率趨勢一致;灌漿中期光-光合速率起始響應(yīng)參數(shù)、二氧化碳-光合速率起始響應(yīng)參數(shù)、群體根尖數(shù)均表現(xiàn)為A＞B＞C＞D，根尖數(shù)依根徑分布的峰位根徑表現(xiàn)為DABC，灌漿前期和灌漿后期根系密度表現(xiàn)為C＞B＞A

13、＞D;拔節(jié)至抽穗期和抽穗至成熟期暗周期與溫差平均累積速率和累積量均表現(xiàn)為A＞B＞C＞D。說明缽苗機(jī)插高產(chǎn)栽培條件下，不同類型超級（超高產(chǎn)）稻各粒位同屬于“上下同步中位異步”的灌漿類型，本研究中甬優(yōu)系列秈粳雜交稻顯示出“群體灌漿總量大、籽粒灌漿充實(shí)好”基本灌漿特征，文章闡明了生育中期群體營養(yǎng)器官中貯存足量灌漿原料并于灌漿前期與庫有效對接、暢通輸出，生育后期群體光合系統(tǒng)性能穩(wěn)定持久，根系與葉系保持高活性生理機(jī)能以及生育中后期具有充分高效爭用

14、時空資源的特性是甬優(yōu)系列秈粳雜交稻獲取較群體灌漿量和良好籽粒充實(shí)的主要生理生態(tài)機(jī)制。
　　4、A與B、C、D冠層結(jié)構(gòu)與光合特性存在差異（毯苗機(jī)插）。(1)上3張葉片的長度、寬度表現(xiàn)為A＞B＞D＞C，葉基角表現(xiàn)為D＞A＞B＞C，披垂度表現(xiàn)為D＞B＞C＞A。冠層上部葉面積密度表現(xiàn)為D＞A＞B＞C，冠層下部葉面積密度表現(xiàn)為C＞B＞A＞D，最大葉面積密度表現(xiàn)為A＞D＞B＞C，最大葉面積密度出現(xiàn)的相對高度表現(xiàn)為D＞A＞B＞C。冠層上部相對光

15、照表現(xiàn)為A＞B＞C＞D，冠層下部相對光照表現(xiàn)為B＞A＞C＞D，冠層平均相對光照表現(xiàn)為B＞A＞C＞D，冠層消光系數(shù)表現(xiàn)為C＞D＞B＞A。(2)抽穗期群體葉面積指數(shù)、高效葉面積率均呈D＞A＞B＞C趨勢，有效葉面積率呈A＞B＞C＞D趨勢;穎花/葉和實(shí)粒/葉均表現(xiàn)為A＞B＞C＞D。經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、生物產(chǎn)量均表現(xiàn)為A＞B＞C＞D，經(jīng)濟(jì)系數(shù)呈D＞C＞B＞A趨勢;蠟熟期和成熟期劍葉的葉綠素含量、類胡蘿卜素含量、PSⅡ的光化學(xué)效率及凈光合速率呈A＞B＞C＞D

16、趨勢;抽穗至成熟期劍葉的MAD含量呈D＞C＞B＞A趨勢，SOD、POD、CAT酶活性呈A＞B＞C＞D趨勢。與其他3種類型水稻相比，甬優(yōu)系列秈粳雜交稻的冠層結(jié)構(gòu)與光合特性具有顯著優(yōu)勢，這是甬優(yōu)系列雜交稻產(chǎn)量潛力正常發(fā)揮的生態(tài)生理基礎(chǔ)，也是進(jìn)一步提高亞種間雜交稻群體生產(chǎn)力的重要途徑。
　　5、A與B、C、D超高產(chǎn)根系形態(tài)生理特征存在差異（毯苗機(jī)插）。(1)在生育中、后期，A的根系干重、地上部干重、根尖數(shù)、根系長度、根系表面積、根系體積

17、及根冠比均顯著高于B、C和D。(2)抽穗期不定根(根徑＞0.3 mm)的根尖數(shù)、根系長度、根系表面積和根系體積占總根的比例表現(xiàn)為A大于B和C，小于D;細(xì)分支(根徑≤0.1 mm)與粗分支(0.1 mm＜根徑≤0.3 mm)的根尖數(shù)、根系長度、根系表面積和根系體積占總根的比例均表現(xiàn)為A大于D，小于B和C。抽穗期土層0～5 cm、5～10 cm和10～15 cm范圍根干重占根系總干重的比例表現(xiàn)為A大于B和C，小于D;土層15～25 cm、2