量质协同水稻品种农学表现及其机理研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dqylovezf1314
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我国有超过半数的人口以大米为主食,提高水稻总产对保障国家粮食安全至关重要。同时,生活水平的提高促使人们对优质稻米的需求不断增加。尽管我国目前基本实现稻米自给自足,但优质稻米的占比相对较低,优质稻米产量难以满足日益增长的市场需求。在此背景下,协同提高水稻产量和品质以实现“量质协同”成为提升优质稻米产能和满足未来市场需求的关键。然而,实现水稻“量质协同”的有效途径及其内在机理尚不清楚。因此,本研究于2020年和2021年以生产上广泛种植的优质常规稻品种玉针香、美香占2号、黄科香1号、虾稻1号、鄂丰丝苗、鄂中5号、黄华占(对照)和优质杂交稻品种荃优鄂丰丝苗、晶两优534、隆两优华占、全两优鄂丰丝苗、扬两优6号(对照)为供试材料,比较了不同优质常规稻和杂交稻品种的产量、品质、倒伏抗性和氮素利用效率表现,旨在明确实现“量质协同”的适宜品种并探明实现优质稻品种“量质协同”的内在机制,为高产优质稻品种的选育和栽培提供理论依据。试验的主要结果如下:(1)在常规稻中,鄂丰丝苗的产量最高,平均为9.07 t ha-1,比对照品种黄华占高10.9%;在杂交稻中,晶两优534的产量最高,平均为8.77 t ha-1,比对照品种扬两优6号高11.0%。与对照品种相比,鄂丰丝苗和晶两优534产量的增加主要是因为单位面积颖花数的提高,其单位面积颖花数分别比对照品种高16.4%和33.0%。较高的每穗颖花数和单位面积穗数分别是鄂丰丝苗和晶两优534单位面积颖花数较高的主要原因。此外,鄂丰丝苗和晶两优534的地上部总干重(TDW)和收获指数(HI)均高于对照品种。相关分析表明,产量与库容、TDW和HI均呈显著正相关关系,提高单位面积颖花数、库容、TDW和HI是提高优质稻产量的有效措施。(2)与对照品种相比,鄂丰丝苗和晶两优534成熟期TDW的增加主要得益于花后干物质积累量的增加,这主要是因为其具有较高的花后作物生长速率(CGR)。相关性分析表明优质稻的产量与其花后CGR呈显著正相关关系。此外,产量与齐穗期的叶面积指数(LAI)呈显著的二次相关关系。在适宜范围内产量随LAI增加而增加,但LAI过高反而会导致一定程度的减产。因此,适宜的齐穗期LAI可能是维持较高的花后CGR,进而促进植株花后干物质积累,提高成熟期TDW和产量的关键。(3)鄂丰丝苗和晶两优534的倒伏指数(LI)分别为88.4%和94.1%,显著低于或与对照品种相当(83.7%和135.5%),二者较低的LI分别归因于抗折力的提高和弯曲力矩的下降。此外,鄂丰丝苗和晶两优534的N4节间长度均低于对照品种,这也是二者LI较低的主要原因。相关性分析发现LI与N4节间长度和杆长呈显著正相关关系,这表明降低N4节间长度和杆长有利于提高植株倒伏抗性。此外,尽管杂交稻的抗折力显著高于常规稻,但二者的倒伏指数没有显著差异,这主要是因为杂交稻的弯曲力矩均显著高于常规稻。(4)在常规稻中,鄂丰丝苗的整精米率高于对照品种黄华占且粗蛋白含量显著降低;在杂交稻中,晶两优534的整精米率高于对照品种扬两优6号且垩白粒率、垩白度、直链淀粉含量和粗蛋白含量均显著降低。根据优质食用稻米标准,鄂丰丝苗和晶两优534的各项稻米品质指标均达到了优质3级或以上,其稻米品质表现优于其它品种。此外,杂交稻的加工品质优于常规稻,但外观品质劣于常规稻,二者的蒸煮营养品质差异较小。(5)与对照品种相比,鄂丰丝苗和晶两优534的氮素籽粒生产效率(NUEg)分别提高14.2%-14.9%和11.7%-17.1%,差异显著,但二者的氮素吸收总量和氮素收获指数和对照品种无显著差异。相关性分析表明,产量与NUEg呈显著二次相关关系,整精米率与NUEg呈显著正相关关系,直链淀粉含量、粗蛋白含量与NUEg呈显著负相关关系,这表明NUEg可以作为评估水稻“量质协同”能力的合适指标。进一步分析发现,实现优质稻“量质协同”的适宜NUEg为41.2 kg kg-1-47.7 kg kg-1。本研究中,鄂丰丝苗和晶两优534是实现“量质协同”的适宜品种,其NUEg均符合上述研究结果。综上所述,鄂丰丝苗和晶两优534在产量、倒伏抗性以及品质方面表现较好,是实现“量质协同”的适宜品种。优质稻品种的产量和米质表现与NUEg密切相关,NUEg可以作为评估水稻“量质协同”能力的有效指标。适当提高优质稻品种的NUEg有利于提高水稻的“量质协同”能力。
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