江苏中籼水稻品种演进过程中根系形态生理性状的变化及其与产量的关系

以江苏省近60年来各阶段具有代表性的13个中熟籼稻品种(含杂交稻组合)为材料,依据品种种植年代结合株型特点将其分为早期高秆(ET)、矮秆(DC)、半矮秆 (SDC)和超级稻(SR) 4个类型,研究了中籼水稻品种演进过程中根系形态生理性状的变化及其与产量的关系。结果表明,在各主要生育期,根干重、根重密度、根长、根长密度和根直径随品种演进增加或显著增加。自抽穗期,地上部干物重随品种演进显著增加。在分蘖中期和穗分化始期,超级稻品种的根冠比显著大于其他类型品种,在生育进程中,各类型间无显著差异。在分蘖中期,随品种演进,比根长显著降低,但在生育进程中,各类型间无显著差异。在生长早期和中期,根系氧化力、叶片光合速率、根系总吸收表面积和活跃吸收表面积以及根系伤流液中细胞分裂素(玉米素+玉米素核苷)浓度随品种演进增加或显著增加。随着品种演进产量逐步提高,其原因主要是每穗粒数的增多导致总颖花量的增加。回归分析表明,根干重、根长、根直径、根系氧化力、根系总吸收表面积和根系活跃吸收表面积与产量呈极显著线性正相关关系。说明改善的根系和地上部的生长,促进了现代品种特别是超级稻品种产量的提高。     

超级稻根系形态生理特征及其与产量形成的关系

2011年与2012年于水培池种植超级稻品种两优培九(两系杂交籼稻)和扬粳4038 (粳稻)及常规高产品种扬稻6号(籼稻)和扬辐粳8号(粳稻),观察各生育期根系形态生理特征及其与产量形成的关系。结果表明,与常规高产品种相比,超级稻品种具有强大的产量潜力,其高产潜力主要得益于较多的每穗颖花数与较大的总库容量(单位地面积颖花量)。超级稻品种在整个生育期较大的根量、生育早中期较高的单株根系氧化力、根系总吸收表面积与活跃吸收表面积及根系中较高的玉米素与玉米素核苷含量是其产量库容大和产量高的重要原因。超级稻存在着结实率较低的问题,这可能与其在灌浆期根系活性下降较快有关。提高超级稻灌浆期根系活性,是提高其结实率、促进其产量进一步提高的重要途径。     

籼、粳超级稻品种根系形态及若干生理特征的差异

为阐明籼、粳超级稻根系干物质积累与分布特征和主要形态生理性状指标的差异及其与产量形成的关系,以当地主体且具有代表性的2个超级杂交籼稻组合和2个常规粳型超级稻品种为试验材料,对麦稻两熟制条件下籼、粳超级稻单茎和群体根干重、总根长、根数、根体积、根系吸收面积、发根力、抽穗后根系伤流强度及根冠比、每条根长、根直径、根密度、颖花根流量、抽穗期根系在土层中的分布和产量构成等方面进行了系统的比较研究。结果表明：(1)整个生育期,粳稻的根冠比、每条根长、发根数、发根体积、发根干重及颖花根流量、穗数、群体颖花量、结实率和实收产量均高于籼稻,而根直径、每穗粒数和千粒重低于籼稻,其中根冠比、每条根长、颖花根流量、穗数、每穗粒数、结实率和实收产量差异达显著或极显著水平;(2)粳稻抽穗前(含抽穗期)单茎根干重、总根长、根数、根体积和根系总吸收表面积及根密度均低于籼稻,但差异不显著,而成熟期这6个指标粳稻均显著或极显著高于籼稻;(3)粳稻拔节前单茎活跃吸收表面积和活跃吸收表面积比均小于籼稻,而拔节后(含拔节期)两者差异趋势与之相反,差异显著或极显著;(4)除拔节期群体根干重、拔节期和抽穗期群体根数外,其他群体形态生理特征指标粳稻均显著或极显著高于籼稻;(5)无论是单茎还是群体,粳稻抽穗后0~35 d根系伤流量均显著或极显著高于籼稻;(6)粳稻0~10 cm土层根系干重所占比例极显著低于籼稻,10 cm以下土层根系干重占根系总干重的比例极显著高于籼稻,粳稻扎根更深,进一步强化了植株抗倒防早衰能力。与超级杂交籼稻相比,常规粳型超级稻抽穗后根系生长优势不断加大,特别是群体生长优势,成熟期粳稻所有根系形态生理特征指标均优于籼稻,是粳稻高产形成的重要原因和保障。     

江苏省中籼水稻品种演进过程中米质的变化

以江苏省近60年来各阶段具有代表性的13个中熟籼稻品种(含杂交稻组合)为材料,依据品种种植年代结合株型特点将其分为早期高秆(ET)、矮秆(DC)、半矮秆常规稻(SDC)、半矮秆杂交稻(SDH)和超级稻(SR) 5个类型,研究了品种演进过程中米质的变化。结果表明,稻米的碾磨品质(糙米率、精米率和整精米率)在同一类品种间有较大差异,在品种演进过程中无明显变化。与早期品种相比,现代品种(半矮秆杂交稻和超级稻)稻米的垩白度显著降低,崩解值变大,消减值变小,稻米中的清蛋白、谷蛋白、赖氨酸、甘氨酸和精氨酸含量显著增加,醇溶蛋白含量显著降低。随着品种演进,产量逐步提高,其原因主要是总颖花量的增加及每穗粒数的显著增多。说明中籼稻品种演进过程中,米质和产量协同提高。     

江苏省粳稻品种产量构成因素及抗病性与产量的相关分析

旨在为江苏省粳稻高产抗病品种选育和大田高产栽培提供参考,本研究对2012—2021年江苏省审定的164个粳稻品种的产量构成因素及抗病性与产量进行相关分析。结果表明,产量构成因素的变异系数为穗粒数>穗数>千粒重;产量构成因素与产量的相关程度为穗粒数>千粒重>穗数;直接通径系数表现为穗粒数>千粒重>穗数,间接通径系数显示产量构成因素之间存在明显的相互制约关系,这其中穗粒数与千粒重相互制约作用尤为显著;抗病性与产量相关性分析结果显示相关程度为稻瘟病>纹枯病>条纹叶枯病>白叶枯病。根据分析结果,在江苏省粳稻的高产抗病育种与高产栽培中,应注意保持合理的穗数群体,同时注重增加穗粒数、提高千粒重,并强化对多种病害尤其是对稻瘟病的抗性。     

施氮量对江苏不同年代中粳稻品种产量与群体质量的影响

以江苏省近60年来各阶段具有代表性的12个中粳稻品种(含超级稻)为材料。依据种植推广年代结合株型和基因型将其分为20世纪50年代、60年代、70年代、80年代、90年代和2000年以后6个类型,进行0N (不施氮,0N)、240 kg hm^-2 (中氮,MN)和360 kg hm^-2 (高氮,HN) 3种氮肥用量处理,并观察其对水稻产量和群体质量的影响。结果表明, 产量随品种改良逐步提高,在0N、MN和HN三种施氮量条件下,由20世纪50年代早期品种到2000年以后的超级稻品种,产量增幅分别为4.45~4.64 t hm^-2、5.89~5.93 t hm^-2和8.45~8.62 t hm^-2。2000年以前的中粳稻品种产量表现为MN>HN>0N; 2000年以后的超级稻品种则表现为HN>MN>0N。2000年以前的中粳稻品种在中氮处理下具有较高群体质量指标(茎蘖成穗率、抽穗至成熟期的干物质积累、有效叶面积和高效叶面积指数、粒叶比、着粒密度、剑叶光合速率和根系氧化力),2000年以后的超级稻品种则在高氮处理下具有较高的群体质量指标。这些结果表明, 早期品种对氮肥响应较现代超级稻品种敏感,超级稻品种则在高氮水平下具有更高的产量。群体质量的改善是品种改良增加产量以及超级稻品种在高氮水平下物质生产和产量提高的重要原因。     

穗肥(N)用量对粳稻形态性状及产量的影响

以豫粳6号为试验材料,研究了黄淮流域沿黄地区生态条件下不同穗肥(N)用量下粳稻产量、株型和子粒形态的变化规律。结果表明:粳稻穗肥不同用量对产量有明显的影响,本地区穗肥最佳施用量为尿素175kg/hm²。适宜的穗肥用量能缓解产量因素之间的矛盾,穗数、穗粒数、结实率和千粒重协同提高是增产的主要原因;穗肥对粳稻的株型和子粒形态也有一定的影响,随穗肥量的增加,株高呈上升趋势,对产量的提高有利;子粒形态随穗肥量的增加表现出M形变化规律,但子粒形态的变化与产量的关系不密切;过量的穗肥易造成水稻贪青晚熟,穗粒数减少,结实率下降,不利于产量的提高。     

中籼水稻品种产量与株型演进特征研究

以江苏省近60年生产上应用的16个代表性中籼品种(含杂交稻组合)为材料,依品种应用时期结合株型和基因型,将供试品种分为早期高秆（ET）、改良高秆（IT）、矮秆（DC）、半矮秆常规品种（SDC）、半矮秆杂交稻（SDH）和超级稻（SR）6个类型,研究其产量、源库关系和株型变化特性。结果表明,随着品种改良,籽粒产量逐步提高。这主要是由于总颖花量的增加,其关键在于每穗粒数的增多;结实率以DC最高,SR最低,千粒重变化不大。由ET到DC,植株高度降低,生物产量与收获指数同步提高,收获指数的提高更为明显。由DC到SR,植株高度略有增加,生物产量明显提高,抽穗后增加的量尤为显著,收获指数变化较小。品种改良明显减小了顶部3叶的着生角度,增加了抽穗期的叶面积,但颖花量的增加超过叶面积的增加,导致粒叶比（颖花数与叶面积之比）提高。随品种的演进,抽穗期根重以及根冠比提高,但根系伤流液量减少。抽穗至成熟根系伤流液和叶片中玉米素＋玉米素核苷浓度下降的速度表现为SR>SDH>SDC。依据品种演进特征,对进一步提高产量的途径进行了讨论。     

北方粳稻品种生育特性与产量关系的研究

北方稻区的粳稻品种都具有很强的感温性，中早熟品种的感温性更为明显。同一品种在同一区域用同一栽培方式种植，其生育日数、叶片数量和经济产量是相对稳定的。而同一品种在不同区域种植或在同一区域采用不同播期方式栽培种植，其生育日数会出现长与短的变化，叶片数量可出现多与少的变化，经济产量也表现出很大差异。本文就此问题进行了分析与研究。     

水稻产量对氮肥响应的品种间差异及其与根系形态生理的关系

以籼稻天优华占、两优培九和粳稻陵香优18、宁粳1号为材料,研究了水稻产量对氮肥的响应。结果表明,水稻产量对施氮量的反应存在明显的品种间差异。上述4个水稻品种在获得最高产量(10.1~10.3 t hm^-2)时,天优华占和陵香优18所需施氮量为242.5~255.5 kg hm^-2,明显低于两优培九和宁粳1号的327.3~328.0 kg hm^-2。天优华占和陵香优18的氮肥农学利用率和氮肥偏生产力均明显高于两优培九和宁粳1号,表明天优华占和陵香优18产量对氮肥的反应较两优培九和宁粳1号敏感。在高产(10.5~10.9 t hm^-2)条件下,天优华占和陵香优18主要生育期根系的重量、长度和总吸收表面积低于两优培九和宁粳1号,而根系活跃吸收表面积及其占总吸收表面积的比例、根系伤流量以及根系活力则显著高于两优培九和宁粳1号。上述结果表明,通过栽培措施调控或选用根系活跃吸收表面积、根系伤流量和根系活力高的水稻品种将更有利于降低水稻施氮量和提高产量及氮肥利用效率。     

超级稻叶片光合特性和根系生理性状与产量的关系

为阐明超级稻产量形成机理, 以4个超级稻品种[两优培九和II优084 (杂交籼稻)、淮稻9号和武粳15 (粳稻)]为材料, 2个高产品种[汕优63 (杂交籼稻)和扬辐粳8号(粳稻)]为对照, 观测了不同生育时期叶片光合性状和根系生理性状的变化特点。结果表明, 4个超级稻品种的平均总颖花量和产量较两个对照品种分别高出43.5%和16.1%, 但超级稻的结实率较对照品种低15.3个百分点。超级稻品种在生育前期叶片中叶绿素a含量、叶绿素b含量、总叶绿素含量、类胡萝卜素含量、光合速率、蒸腾速率、气孔导度和根系中单位干重根系活力、每株根系活力、总根系吸收面积、活跃吸收面积和比表面积均高于对照品种, 而在生育后期以上性状下降速率大于各自对照品种, 直至齐穗后20 d前以上性状指标均小于各自对照品种。说明超级稻强大的产量库容与其生育前中期较强的叶片光合能力和较好的根系生理性状密切相关, 生育后期叶片光合能力和根系生理活性下降快导致其结实率下降, 从而限制了其产量潜力的发挥。提高生育后期特别是结实后期根系生理活性是进一步提高超级稻产量的重要途径。     

氮肥施用量对不同粳稻品种产量及生理特性的影响

为了研究水稻高产高效栽培,通过对水稻的生理指标的测定和水稻穗部性状及产量的调查,研究4个氮素水平对3个粳稻品种（‘沈农315’,‘沈稻7号’以及‘沈稻11’）产量及生理特性的影响。结果表明,随着施氮量的增加,各品种的叶面积指数均呈增加的趋势。高氮处理穗长较长,一次枝梗数和二次枝梗数较多。‘沈农315’和‘沈稻7号’在高氮肥处理下产量最高,分别达到9.78 t/hm2和9.65 t/hm2。其次为‘沈稻11’高氮、‘沈农315’中氮、‘沈稻11’中氮及‘沈稻7号’中氮处理,产量依次为9.21 t/hm2、9.11 t/hm2、8.60 t/hm2、8.49 t/hm2。     

北方粳稻不同品种产量及其与穗部性状相关性研究

研究北方超级稻沈农265和沈农6014的产量及其与穗部性状相关性的结果表明,沈农265和沈农6014产量水平较高.其中沈农265比对照品种辽粳294和辽粳371分别增产7.96%和14.16%,与二者的产量差异均达到了显著水平;沈农6014比对照品种辽粳294和辽粳371分别增产9.50%和15.80%,与它们的产量差异也达到了显著水平.虽然沈农265和沈农6014的千粒重和穗数较低,但可以通过保证较高的每穗粒数来获得高产.结实率与一次枝梗数、一次枝梗粒数、一次枝梗结实率、一次枝梗着粒密度、二次枝梗结实率、二次枝梗着粒密度呈显著或极显著的正相关.产量与着粒密度呈显著的正相关,而结实率与着粒密度的相关性不显著,表明遗传改良已经克服了着粒密度对结实性的不利影响,提高千粒重是超高产品种进一步高产的重要途径.     

施肥量和穴内插秧密度对寒地粳稻产量和品质性状的影响

以中熟超高产粳稻品种龙稻5号、晚熟超高产粳稻品种松粳9号和优质晚熟品种五优稻1号为试验材料,研究了施肥量和穴内插秧密度对寒地粳稻产量和品质的影响。结果表明,施氮量的增加可以提高高产品种的产量,但导致了优质品种贪青晚熟,降低了优质品种的产量;施氮量的增加可以显著提高蛋白质含量、糙米率和精米率,但也显著降低了稻米的直链淀粉含量和味度值。穴内插秧密度对产量的影响表现为先增加后降低趋势,对稻米品质的影响表现程度不一。施肥量和穴内插秧密度的互作对超高产粳稻品种的产量和品质有影响,对优质品种的蛋白质有影响。从高产和优质的协调考虑,龙稻5号以施纯氮194.90kg/hm²、2棵/穴为宜,松粳9号以施纯氮194.90kg/hm²、4棵/穴为宜,五优稻1号以施纯氮119.94kg/hm²、4棵/穴为宜。     

施硅量对甬优系列籼粳交超级稻产量及相关形态生理性状的影响

以籼粳交超级稻甬优12和甬优15为试材,比较研究了不同硅肥施用量(0、75、150、225、300 kg hm^-2)对甬优籼粳交超级稻产量及其形态生理特征的影响。结果表明: (1)甬优12和甬优15产量均随硅肥施用量的增加呈先增加后降低的趋势,且均以硅肥用量225 kg hm^-2处理的产量最高。产量构成因素穗数随硅肥施用量增加而递增,结实率和千粒重则随之递减。(2)甬优12和甬优15在拔节、抽穗和成熟期的茎蘖数均随硅肥施用量的增加而增加,茎蘖成穗率则呈先增加后降低的趋势,以225 kg hm^-2处理最高。(3)与对照(0 kg hm^-2)相比,施硅处理显著增加了拔节、抽穗和成熟期的干物重和叶面积指数,拔节至抽穗期、抽穗至成熟期的干物质积累量和光合势也随硅肥施用量增加而递增。(4)随硅肥施用量的增加,倒一、倒二、倒三叶的叶长和叶宽随之递增,倒一、倒二、倒三叶的叶基角和披垂度随之递减。此外,与对照(0 kg hm^-2)相比,施硅处理显著提高了茎、鞘干重及单位节间干重。文章还讨论了甬优籼粳交超级稻硅肥高效施用技术。     

超高产杂交粳稻育种研究与实践

阐述了超高产杂交粳稻育种的历史、生产应用现状和存在的问题,认为发掘与利用优异基因资源、进行杂种优势利用的技术创新是杂交粳稻取得突破的前提,提出了南方水稻主产区超高产杂交粳稻育种途径和株型模式,并育成产量潜力12t/hm2的超高产杂交粳稻组合。建议加强超高产杂交粳稻配套栽培技术研究和技术培训。