超级杂交稻在长江流域的产量稳定性研究

超级杂交稻在长江流域的产量稳定性研究

中国的食品安全问题已经成为国内外的研究主题。解决中国粮食安全问题的唯一途径是提高粮食单位面积产量。为此，我国在推广低水稻优良品种后，制定了水稻优良品种计划，并成功选择了杂交水稻。目前超级稻已进入大面积推广应用阶段,产生了巨大的经济社会效益。到2008年止,在中国主推超级稻新品种中,超级杂交稻组合占70%以上,快速发展超级杂交稻是中国农业发展的需要。但是同一超级杂交稻组合在不同的生态和稻作条件下表现不一,在某一区域增产显著深受农民欢迎,在另一区域则表现较差,甚至减产;有的组合在低海拔高产区表现较好,而在海拔较高的山区表现较差;有的地方适宜于大穗型组合推广,而有的区域则适宜于多穗型组合种植。说明不同的生态稻作区需要不同类型的超级杂交稻组合。因此,开展长江流域超级杂交稻生态适应性研究,培育和推广产量潜力更高、稳产性更强、适应区域更广的广适型超级杂交稻新组合,对于进一步提高中国水稻的平均单产,确保国家粮食安全具有重要意义。1材料和方法1.1杂交稻种源和供种情况本研究选用以下超级杂交稻组合为试验材料:两优培九(超级杂交稻对照)、准两优527、Ⅱ优明86、Y两优1号、协优9308和国稻1号为农业部认定的超级杂交稻,两优293、C两优87和红莲优6号为省级主推超级杂交稻,P88S/747和GD-1S/RB207为超级杂交稻苗头组合,汕优63为普通高产杂交稻对照。其中协优9308和国稻1号由中国水稻所供种,C两优87由湖南农业大学供种,Ⅱ优明86由福建省农科院供种,红莲优6号由武汉大学供种,其它均由国家杂交水稻工程技术研究中心供种。所有试验材料都为一季中籼品种。1.2测试方法1.2.1试验地点的选择选择了长江上、中、下游稻区共7个生态试验点,分别为江苏南京、安徽安庆、江西南昌、湖南长沙、湖南桂东、湖北武汉和重庆北碚。1.2.2试验设计及栽植2006—2007年连续2a试验,各生态点根据当地一季中稻播种时间播种,按照当地种植习惯育秧,随机区组试验设计,3次重复,每小区300株,插单本(1粒谷秧),移栽规格19cm×26cm。按超高产栽培管理,每公顷施纯N225kg、P2O5120kg、K2O240kg(具体施肥量根据当地施肥水平酌情调整),其中N、P以基肥为主,田间肥水管理、病虫害防治和栽培技术与超级杂交稻大田栽培相同。1.2.3考证与区划每小区取20株调查有效穗数,并取平均有效穗数的单株5株室内考种,考查单株平均结实率。成熟期每小区取中间50株单收单晒,称重测产。1.3高稳系数法试验资料以Excel2003数据分析工具和DPSV3.01专业版数据处理系统进行分析。采用温振民等提出的高稳系数法计算各组合产量和结实率的高稳系数(HSC):HSCi=[(Xi-Si)/(1.10×XCK)]×100%。式中,HSCi为第i个参试组合性状的高稳系数,其值越大,表明该性状稳定性越好;Xi为第i个参试组合的多点性状平均值,Si为第i个参试组合性状变异的标准差,XCK为对照汕优63性状平均值。2结果与分析2.1不同生态区域对产量的影响对长江流域7个生态试验点12个组合在2006—2007年试验中的产量表现进行方差分析,结果表明,供试组合产量在不同年份、不同生态点间的差异及其互作均达到显著或极显著水平,表明12个组合在不同年份、不同生态区域间的产量表现差异较大,可进一步分析评价超级杂交稻的生态适应性及其适宜种植的稻作区域。从供试超级杂交稻组合2006—2007年连续2a年在长江流域7个不同生态试验点的产量表现可以看出,与对照汕优63相比,增产幅度达到8%以上(超级稻区试增产标准)的组合有准两优527、红莲优6号、C两优87、Y两优1号和Ⅱ优明86,其增产幅度分别是13.6%,12.1%,11.9%,11.2%和8.1%,均达到极显著水平;与超级杂交稻对照两优培九相比,这5个组合的增产幅度也达到了极显著水平(表1)。从表1还可看出,超级杂交稻国稻1号产量与对照汕优63相当,协优9308比汕优63极显著减产。2.2稳定性分析2.2.1产业用纺织品hsc从表1可知,准两优527、红莲优6号、C两优87和Y两优1号4个组合的产量显著或极显著高于其它组合,从其高稳系数(HSC)可以看出,这4个组合在不同生态试验点的产量表现出较高的稳定性,与汕优63相比,这4个组合的HSC高出4～8个百分点,属于适宜种植区域较广的组合。两优293、Ⅱ优明86、两优培九、GD-1S/RB207和P88S/747的HSC也高于汕优63。在7个生态试验点产量稳定性表现较差的是汕优63和国稻1号,其HSC最小,属于适宜种植区域相对较窄的组合。就协优9308而言,尽管表现出很高的产量稳定性,但其产量却较低。2.2.2杂交稻的稳定性供试组合结实率的标准差、变异系数和高稳系数见表2。准两优527、Y两优1号平均结实率高,且其标准差、变异系数均比对照汕优63小,高稳系数比对照大,其结实率在不同生态区表现很稳定,表明这类超级杂交稻适应性广。而其它超级杂交稻组合结实率的标准差、变异系数均比对照汕优63大,高稳系数比对照小,其结实率在不同生态区的稳定性较差。2.3湖北及北药点总产量和基础保护金两优表现,样品2.2006—2007年12个供试组合在长江流域各生态试验点的具体产量表现见表3,每个生态试验点组合间产量差异均达显著或极显著水平。江苏南京点产量表现最好的是C两优87、准两优527和Ⅱ优明86,分别比对照汕优63增产12.9%,12.4%和10.1%,比两优培九增产14.6%,14.1%和11.7%,均达极显著水平。其次是国稻1号、两优293和Y两优1号,分别比对照汕优63增产5.3%,5.3%和4.2%,比两优培九增产6.9%,6.9%和5.8%。表现较差的为红莲优6号和P88S/747,分别比汕优63减产4.8%和4.3%。安徽安庆点产量最高的为红莲优6号,比汕优63增产31.8%,比两优培九增产11.7%,均达极显著水平;P88S/747、两优293、Ⅱ优明86、两优培九、C两优87和准两优527产量较高,分别比对照汕优63增产24.7%,22.3%,18.5%,18.1%,15.2%和15.2%,均达极显著水平;汕优63产量最低。湖北武汉点产量表现最佳的为Ⅱ优明86、P88S/747,分别比汕优63增产8.9%和7.4%,比两优培九增产14.2%和12.7%;其次为国稻1号、红莲优6号和Y两优1号,分别比对照两优培九增产10.2%,2.9%和2.0%;C两优87和两优293产量较低,分别比汕优63减产9.7%和9.3%,比两优培九减产5.3%和4.9%。重庆北碚点C两优87、红莲优6号、准两优527和Y两优1号产量表现较好,分别比对照汕优63增产26.5%,24.1%,23.7%和22.1%,比两优培九增产20.1%,17.8%,17.4%和15.9%,均达极显著水平。协优9308、国稻1号表现较差,分别比汕优63减产19.6%和18.4%,比两优培九减产23.7%和22.5%。江西南昌点Y两优1号、准两优527产量表现较好,分别比汕优63增产16.6%和14.3%,达极显著水平,比两优培九增产6.4%和4.4%。两优培九、红莲优6号和两优293次之,分别比汕优63增产9.5%,9.5%和9.0%;国稻1号、GD-1S/RB207和汕优63产量最低,分别比两优培九减产15.5%,9.2%和8.7%。湖南长沙点协优9308产量最高,比汕优63增产29.0%,比两优培九增产12.6%,均达极显著水平。其次是红莲优6号、准两优527和Y两优1号,分别比汕优63增产25.7%,25.7%和21.2%,均达极显著水平;比两优培九增产9.7%,9.7%和5.7%,达显著水平。汕优63、Ⅱ优明86、P88S/747和国稻1号产量表现较差,分别比两优培九减产12.7%,8.1%,6.3%和5.7%。湖南桂东点产量表现好的准两优527和C两优87,分别比汕优63增产14.7%和13.0%,比两优培九增产11.0%和9.4%,均达极显著水平;Y两优1号、国稻1号、红莲优6号、两优培九、Ⅱ优明86和GD-1S/RB207的产量较好,分别比汕优63增产6.9%,4.9%,3.3%,3.3%,2.9%和2.5%。产量表现较差的协优9308比汕优63减产16.6%,比两优培九减产19.2%。3产量与结构特征长江流域超级杂交稻的生态适应性主要表现为抽穗扬花期对夏季异常高温的耐受性,其次是抗病性和灌浆结实后期的耐低温能力,其最直接的指标就是结实率。据报道,2003年湖北种植的两优培九由于在抽穗扬花期受到高温影响,空壳率在53.1%～73.3%之间,平均达到67.8%。本研究中,供试组合在7个生态试验点之间结实率的标准差、变异系数和高稳系数均存在差异,超级杂交稻国稻1号和两优培九的结实率低于80%,变异系数较大,结实率稳定性相对较差,可能因其抽穗扬花期在多数试验点受到高温影响导致灌浆结实不良而结实率下降。对7个生态试验点的产量分析结果表明,12个组合在不同的生态条件下产量各异,如C两优87在重庆、南京点产量排第1位,而在武汉点则为末位;协优9308在长沙点产量最高,而在桂东、重庆点则最低;表明不同组合对不同生态稻作区的适应能力存在明显的差异。本研究中,农业部认定的6个超级杂交稻中,准两优527、Y两优1号生态适应范围较广,国稻1号的生态适应区域较狭窄,Ⅱ优明86、两优培九的生态适应性则为中等,协优9308虽然在各试点间产量表现稳定(高稳系数大),但产量偏低,极显著低于对照汕优63。因此,在超级杂交稻大面积推广时,在考虑超高产的前提下,有必要对其生态适应性进行科学的评价,以确定其适宜推广种植的区域。根据超级杂交稻在各生态试验点的产量表现、产量和结实率的稳定性,本研究将超级杂交稻分为两种类型:一种是能适应不同生态环境的广适型超级杂交稻,这是当前超级杂交稻育种面临的重要课题,也是难点、热点问题。这类超级杂交稻,在区试产量比对照增产8%的基础上,在不同的生态稻作区均表现高而稳定的结实