超級雜交稻在長江流域的產(chǎn)量穩(wěn)定性研究

超級雜交稻在長江流域的產(chǎn)量穩(wěn)定性研究

中國的食品安全問題已經(jīng)成為國內(nèi)外的研究主題。解決中國糧食安全問題的唯一途徑是提高糧食單位面積產(chǎn)量。為此，我國在推廣低水稻優(yōu)良品種后，制定了水稻優(yōu)良品種計劃，并成功選擇了雜交水稻。目前超級稻已進入大面積推廣應(yīng)用階段,產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟社會效益。到2008年止,在中國主推超級稻新品種中,超級雜交稻組合占70%以上,快速發(fā)展超級雜交稻是中國農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。但是同一超級雜交稻組合在不同的生態(tài)和稻作條件下表現(xiàn)不一,在某一區(qū)域增產(chǎn)顯著深受農(nóng)民歡迎,在另一區(qū)域則表現(xiàn)較差,甚至減產(chǎn);有的組合在低海拔高產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)較好,而在海拔較高的山區(qū)表現(xiàn)較差;有的地方適宜于大穗型組合推廣,而有的區(qū)域則適宜于多穗型組合種植。說明不同的生態(tài)稻作區(qū)需要不同類型的超級雜交稻組合。因此,開展長江流域超級雜交稻生態(tài)適應(yīng)性研究,培育和推廣產(chǎn)量潛力更高、穩(wěn)產(chǎn)性更強、適應(yīng)區(qū)域更廣的廣適型超級雜交稻新組合,對于進一步提高中國水稻的平均單產(chǎn),確保國家糧食安全具有重要意義。1材料和方法1.1雜交稻種源和供種情況本研究選用以下超級雜交稻組合為試驗材料:兩優(yōu)培九(超級雜交稻對照)、準兩優(yōu)527、Ⅱ優(yōu)明86、Y兩優(yōu)1號、協(xié)優(yōu)9308和國稻1號為農(nóng)業(yè)部認定的超級雜交稻,兩優(yōu)293、C兩優(yōu)87和紅蓮優(yōu)6號為省級主推超級雜交稻,P88S/747和GD-1S/RB207為超級雜交稻苗頭組合,汕優(yōu)63為普通高產(chǎn)雜交稻對照。其中協(xié)優(yōu)9308和國稻1號由中國水稻所供種,C兩優(yōu)87由湖南農(nóng)業(yè)大學供種,Ⅱ優(yōu)明86由福建省農(nóng)科院供種,紅蓮優(yōu)6號由武漢大學供種,其它均由國家雜交水稻工程技術(shù)研究中心供種。所有試驗材料都為一季中秈品種。1.2測試方法1.2.1試驗地點的選擇選擇了長江上、中、下游稻區(qū)共7個生態(tài)試驗點,分別為江蘇南京、安徽安慶、江西南昌、湖南長沙、湖南桂東、湖北武漢和重慶北碚。1.2.2試驗設(shè)計及栽植2006—2007年連續(xù)2a試驗,各生態(tài)點根據(jù)當?shù)匾患局械静シN時間播種,按照當?shù)胤N植習慣育秧,隨機區(qū)組試驗設(shè)計,3次重復(fù),每小區(qū)300株,插單本(1粒谷秧),移栽規(guī)格19cm×26cm。按超高產(chǎn)栽培管理,每公頃施純N225kg、P2O5120kg、K2O240kg(具體施肥量根據(jù)當?shù)厥┓仕阶们檎{(diào)整),其中N、P以基肥為主,田間肥水管理、病蟲害防治和栽培技術(shù)與超級雜交稻大田栽培相同。1.2.3考證與區(qū)劃每小區(qū)取20株調(diào)查有效穗數(shù),并取平均有效穗數(shù)的單株5株室內(nèi)考種,考查單株平均結(jié)實率。成熟期每小區(qū)取中間50株單收單曬,稱重測產(chǎn)。1.3高穩(wěn)系數(shù)法試驗資料以Excel2003數(shù)據(jù)分析工具和DPSV3.01專業(yè)版數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行分析。采用溫振民等提出的高穩(wěn)系數(shù)法計算各組合產(chǎn)量和結(jié)實率的高穩(wěn)系數(shù)(HSC):HSCi=[(Xi-Si)/(1.10×XCK)]×100%。式中,HSCi為第i個參試組合性狀的高穩(wěn)系數(shù),其值越大,表明該性狀穩(wěn)定性越好;Xi為第i個參試組合的多點性狀平均值,Si為第i個參試組合性狀變異的標準差,XCK為對照汕優(yōu)63性狀平均值。2結(jié)果與分析2.1不同生態(tài)區(qū)域?qū)Ξa(chǎn)量的影響對長江流域7個生態(tài)試驗點12個組合在2006—2007年試驗中的產(chǎn)量表現(xiàn)進行方差分析,結(jié)果表明,供試組合產(chǎn)量在不同年份、不同生態(tài)點間的差異及其互作均達到顯著或極顯著水平,表明12個組合在不同年份、不同生態(tài)區(qū)域間的產(chǎn)量表現(xiàn)差異較大,可進一步分析評價超級雜交稻的生態(tài)適應(yīng)性及其適宜種植的稻作區(qū)域。從供試超級雜交稻組合2006—2007年連續(xù)2a年在長江流域7個不同生態(tài)試驗點的產(chǎn)量表現(xiàn)可以看出,與對照汕優(yōu)63相比,增產(chǎn)幅度達到8%以上(超級稻區(qū)試增產(chǎn)標準)的組合有準兩優(yōu)527、紅蓮優(yōu)6號、C兩優(yōu)87、Y兩優(yōu)1號和Ⅱ優(yōu)明86,其增產(chǎn)幅度分別是13.6%,12.1%,11.9%,11.2%和8.1%,均達到極顯著水平;與超級雜交稻對照兩優(yōu)培九相比,這5個組合的增產(chǎn)幅度也達到了極顯著水平(表1)。從表1還可看出,超級雜交稻國稻1號產(chǎn)量與對照汕優(yōu)63相當,協(xié)優(yōu)9308比汕優(yōu)63極顯著減產(chǎn)。2.2穩(wěn)定性分析2.2.1產(chǎn)業(yè)用紡織品hsc從表1可知,準兩優(yōu)527、紅蓮優(yōu)6號、C兩優(yōu)87和Y兩優(yōu)1號4個組合的產(chǎn)量顯著或極顯著高于其它組合,從其高穩(wěn)系數(shù)(HSC)可以看出,這4個組合在不同生態(tài)試驗點的產(chǎn)量表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性,與汕優(yōu)63相比,這4個組合的HSC高出4～8個百分點,屬于適宜種植區(qū)域較廣的組合。兩優(yōu)293、Ⅱ優(yōu)明86、兩優(yōu)培九、GD-1S/RB207和P88S/747的HSC也高于汕優(yōu)63。在7個生態(tài)試驗點產(chǎn)量穩(wěn)定性表現(xiàn)較差的是汕優(yōu)63和國稻1號,其HSC最小,屬于適宜種植區(qū)域相對較窄的組合。就協(xié)優(yōu)9308而言,盡管表現(xiàn)出很高的產(chǎn)量穩(wěn)定性,但其產(chǎn)量卻較低。2.2.2雜交稻的穩(wěn)定性供試組合結(jié)實率的標準差、變異系數(shù)和高穩(wěn)系數(shù)見表2。準兩優(yōu)527、Y兩優(yōu)1號平均結(jié)實率高,且其標準差、變異系數(shù)均比對照汕優(yōu)63小,高穩(wěn)系數(shù)比對照大,其結(jié)實率在不同生態(tài)區(qū)表現(xiàn)很穩(wěn)定,表明這類超級雜交稻適應(yīng)性廣。而其它超級雜交稻組合結(jié)實率的標準差、變異系數(shù)均比對照汕優(yōu)63大,高穩(wěn)系數(shù)比對照小,其結(jié)實率在不同生態(tài)區(qū)的穩(wěn)定性較差。2.3湖北及北藥點總產(chǎn)量和基礎(chǔ)保護金兩優(yōu)表現(xiàn),樣品2.2006—2007年12個供試組合在長江流域各生態(tài)試驗點的具體產(chǎn)量表現(xiàn)見表3,每個生態(tài)試驗點組合間產(chǎn)量差異均達顯著或極顯著水平。江蘇南京點產(chǎn)量表現(xiàn)最好的是C兩優(yōu)87、準兩優(yōu)527和Ⅱ優(yōu)明86,分別比對照汕優(yōu)63增產(chǎn)12.9%,12.4%和10.1%,比兩優(yōu)培九增產(chǎn)14.6%,14.1%和11.7%,均達極顯著水平。其次是國稻1號、兩優(yōu)293和Y兩優(yōu)1號,分別比對照汕優(yōu)63增產(chǎn)5.3%,5.3%和4.2%,比兩優(yōu)培九增產(chǎn)6.9%,6.9%和5.8%。表現(xiàn)較差的為紅蓮優(yōu)6號和P88S/747,分別比汕優(yōu)63減產(chǎn)4.8%和4.3%。安徽安慶點產(chǎn)量最高的為紅蓮優(yōu)6號,比汕優(yōu)63增產(chǎn)31.8%,比兩優(yōu)培九增產(chǎn)11.7%,均達極顯著水平;P88S/747、兩優(yōu)293、Ⅱ優(yōu)明86、兩優(yōu)培九、C兩優(yōu)87和準兩優(yōu)527產(chǎn)量較高,分別比對照汕優(yōu)63增產(chǎn)24.7%,22.3%,18.5%,18.1%,15.2%和15.2%,均達極顯著水平;汕優(yōu)63產(chǎn)量最低。湖北武漢點產(chǎn)量表現(xiàn)最佳的為Ⅱ優(yōu)明86、P88S/747,分別比汕優(yōu)63增產(chǎn)8.9%和7.4%,比兩優(yōu)培九增產(chǎn)14.2%和12.7%;其次為國稻1號、紅蓮優(yōu)6號和Y兩優(yōu)1號,分別比對照兩優(yōu)培九增產(chǎn)10.2%,2.9%和2.0%;C兩優(yōu)87和兩優(yōu)293產(chǎn)量較低,分別比汕優(yōu)63減產(chǎn)9.7%和9.3%,比兩優(yōu)培九減產(chǎn)5.3%和4.9%。重慶北碚點C兩優(yōu)87、紅蓮優(yōu)6號、準兩優(yōu)527和Y兩優(yōu)1號產(chǎn)量表現(xiàn)較好,分別比對照汕優(yōu)63增產(chǎn)26.5%,24.1%,23.7%和22.1%,比兩優(yōu)培九增產(chǎn)20.1%,17.8%,17.4%和15.9%,均達極顯著水平。協(xié)優(yōu)9308、國稻1號表現(xiàn)較差,分別比汕優(yōu)63減產(chǎn)19.6%和18.4%,比兩優(yōu)培九減產(chǎn)23.7%和22.5%。江西南昌點Y兩優(yōu)1號、準兩優(yōu)527產(chǎn)量表現(xiàn)較好,分別比汕優(yōu)63增產(chǎn)16.6%和14.3%,達極顯著水平,比兩優(yōu)培九增產(chǎn)6.4%和4.4%。兩優(yōu)培九、紅蓮優(yōu)6號和兩優(yōu)293次之,分別比汕優(yōu)63增產(chǎn)9.5%,9.5%和9.0%;國稻1號、GD-1S/RB207和汕優(yōu)63產(chǎn)量最低,分別比兩優(yōu)培九減產(chǎn)15.5%,9.2%和8.7%。湖南長沙點協(xié)優(yōu)9308產(chǎn)量最高,比汕優(yōu)63增產(chǎn)29.0%,比兩優(yōu)培九增產(chǎn)12.6%,均達極顯著水平。其次是紅蓮優(yōu)6號、準兩優(yōu)527和Y兩優(yōu)1號,分別比汕優(yōu)63增產(chǎn)25.7%,25.7%和21.2%,均達極顯著水平;比兩優(yōu)培九增產(chǎn)9.7%,9.7%和5.7%,達顯著水平。汕優(yōu)63、Ⅱ優(yōu)明86、P88S/747和國稻1號產(chǎn)量表現(xiàn)較差,分別比兩優(yōu)培九減產(chǎn)12.7%,8.1%,6.3%和5.7%。湖南桂東點產(chǎn)量表現(xiàn)好的準兩優(yōu)527和C兩優(yōu)87,分別比汕優(yōu)63增產(chǎn)14.7%和13.0%,比兩優(yōu)培九增產(chǎn)11.0%和9.4%,均達極顯著水平;Y兩優(yōu)1號、國稻1號、紅蓮優(yōu)6號、兩優(yōu)培九、Ⅱ優(yōu)明86和GD-1S/RB207的產(chǎn)量較好,分別比汕優(yōu)63增產(chǎn)6.9%,4.9%,3.3%,3.3%,2.9%和2.5%。產(chǎn)量表現(xiàn)較差的協(xié)優(yōu)9308比汕優(yōu)63減產(chǎn)16.6%,比兩優(yōu)培九減產(chǎn)19.2%。3產(chǎn)量與結(jié)構(gòu)特征長江流域超級雜交稻的生態(tài)適應(yīng)性主要表現(xiàn)為抽穗揚花期對夏季異常高溫的耐受性,其次是抗病性和灌漿結(jié)實后期的耐低溫能力,其最直接的指標就是結(jié)實率。據(jù)報道,2003年湖北種植的兩優(yōu)培九由于在抽穗揚花期受到高溫影響,空殼率在53.1%～73.3%之間,平均達到67.8%。本研究中,供試組合在7個生態(tài)試驗點之間結(jié)實率的標準差、變異系數(shù)和高穩(wěn)系數(shù)均存在差異,超級雜交稻國稻1號和兩優(yōu)培九的結(jié)實率低于80%,變異系數(shù)較大,結(jié)實率穩(wěn)定性相對較差,可能因其抽穗揚花期在多數(shù)試驗點受到高溫影響導致灌漿結(jié)實不良而結(jié)實率下降。對7個生態(tài)試驗點的產(chǎn)量分析結(jié)果表明,12個組合在不同的生態(tài)條件下產(chǎn)量各異,如C兩優(yōu)87在重慶、南京點產(chǎn)量排第1位,而在武漢點則為末位;協(xié)優(yōu)9308在長沙點產(chǎn)量最高,而在桂東、重慶點則最低;表明不同組合對不同生態(tài)稻作區(qū)的適應(yīng)能力存在明顯的差異。本研究中,農(nóng)業(yè)部認定的6個超級雜交稻中,準兩優(yōu)527、Y兩優(yōu)1號生態(tài)適應(yīng)范圍較廣,國稻1號的生態(tài)適應(yīng)區(qū)域較狹窄,Ⅱ優(yōu)明86、兩優(yōu)培九的生態(tài)適應(yīng)性則為中等,協(xié)優(yōu)9308雖然在各試點間產(chǎn)量表現(xiàn)穩(wěn)定(高穩(wěn)系數(shù)大),但產(chǎn)量偏低,極顯著低于對照汕優(yōu)63。因此,在超級雜交稻大面積推廣時,在考慮超高產(chǎn)的前提下,有必要對其生態(tài)適應(yīng)性進行科學的評價,以確定其適宜推廣種植的區(qū)域。根據(jù)超級雜交稻在各生態(tài)試驗點的產(chǎn)量表現(xiàn)、產(chǎn)量和結(jié)實率的穩(wěn)定性,本研究將超級雜交稻分為兩種類型:一種是能適應(yīng)不同生態(tài)環(huán)境的廣適型超級雜交稻,這是當前超級雜交稻育種面臨的重要課題,也是難點、熱點問題。這類超級雜交稻,在區(qū)試產(chǎn)量比對照增產(chǎn)8%的基礎(chǔ)上,在不同的生態(tài)稻作區(qū)均表現(xiàn)高而穩(wěn)定的結(jié)實