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

1、在過(guò)去的多半個(gè)世紀(jì)，我國(guó)糧食生產(chǎn)保持了連續(xù)增產(chǎn)的趨勢(shì)。究其原因主要?dú)w功于栽培技術(shù)的發(fā)展、植保技術(shù)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(guān)鍵作用。水稻是全球的主要糧食作物，中國(guó)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(xiàn)率為33.5％，對(duì)確保糧食安全意義重大。水稻品種在演替進(jìn)程中產(chǎn)量潛力顯著提升，主要是因?yàn)榘氚虻膶?dǎo)入和雜種優(yōu)勢(shì)的利用。關(guān)于水稻品種演替進(jìn)程中產(chǎn)量變化的相關(guān)機(jī)理也展開(kāi)了研究，然而關(guān)于長(zhǎng)江中游單季稻與雙季

2、稻混作區(qū)水稻歷史品種的生長(zhǎng)特性、表型特征、養(yǎng)分吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)、物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)化、光能攔截與利用、產(chǎn)量形成過(guò)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(bào)道較少。關(guān)于品種演替進(jìn)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(guān)系仍存在爭(zhēng)議;關(guān)于倒伏相關(guān)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(guān)注較少。為此，本研究選取長(zhǎng)江中游1936-2

3、005年近70年間育成的15個(gè)主推歷史品種為試驗(yàn)材料，于2013和2014年進(jìn)行大田中稻試驗(yàn)，試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，四次重復(fù)，小區(qū)面積5m×6m，系統(tǒng)探究在現(xiàn)代栽培管理?xiàng)l件下水稻歷史品種的產(chǎn)量表現(xiàn)，揭示產(chǎn)量形成過(guò)程、生理機(jī)制及限制因素，對(duì)掌握育種動(dòng)態(tài)、超高產(chǎn)育種和改善栽培管理技術(shù)具有重要的指導(dǎo)作用。對(duì)實(shí)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(yàn)結(jié)果顯示:(1)長(zhǎng)江中游主要水稻品種在近70年的演替過(guò)程中，產(chǎn)量逐

4、步提高，兩年試驗(yàn)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(zhǎng)率分別為1.18％和1.15％;現(xiàn)代品種比70s前的品種產(chǎn)量?jī)赡攴謩e增加了24.6％和35.7％。新品種產(chǎn)量增加是因?yàn)樵谔岣呓Y(jié)實(shí)率，穩(wěn)定收獲指數(shù)和千粒重的基礎(chǔ)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(jìn)程，每穗穎花數(shù)、總穎花數(shù)、結(jié)實(shí)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(guò)延長(zhǎng)生育期、改善株型、提高光能轉(zhuǎn)化效率，促進(jìn)作物生長(zhǎng)速率實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)代品種的株型進(jìn)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(shí)間延長(zhǎng)，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(kù)關(guān)系進(jìn)一步協(xié)調(diào)、改善。(3)同時(shí)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(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期至灌漿早期，現(xiàn)代品種的氮素吸收利用能力較強(qiáng);在成熟期，現(xiàn)代

6、品種的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)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(zhǎng)增大、粒寬減小。
　　這些結(jié)果表明:(1)水稻歷史品種在演替進(jìn)程中產(chǎn)量潛力逐步提高，主要?dú)w因于每穗穎花數(shù)（大穗的形成）和干物質(zhì)積累的增加。現(xiàn)代品種的結(jié)實(shí)

7、率仍徘徊在較低水平，有待進(jìn)一步提升，因此未來(lái)育種仍需提高干物質(zhì)的積累與轉(zhuǎn)運(yùn)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(guān)，推動(dòng)了生物量的積累和產(chǎn)量的增加。由此可見(jiàn)品種改良繼續(xù)提升RUE是未來(lái)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(jìn)一步提高。(4)水稻歷史品種在演替進(jìn)程中抗倒伏能力逐步增強(qiáng)，現(xiàn)代品種因