北方杂草稻的育苗与出苗率及秧苗素质的关系

北方杂草稻的育苗与出苗率及秧苗素质的关系

欧洲和美国、亚洲和国外的水稻产业正在迅速发展。尽管受到国内水稻栽培的高度重视，但很难推广的问题仍然是阻碍播种水平发展的三个问题之一。在实际生产中,深土直播可使水稻扎根深,抗倒伏能力提高,还有利于根系吸收深土层水分,在水资源较缺乏的地区可提高品种抗旱性,但同时也增大了出苗的难度,许多栽培稻品种在覆土深播条件下出苗率偏低、秧苗素质差。因此,研究深土直播条件下稻种的出苗动力及出苗特性,对提高直播稻出苗率、实现直播稻高产稳产具有重要的指导意义。有研究表明,中胚轴伸长与大田直播水稻出苗率密切相关,而目前许多半矮秆栽培稻品种中胚轴伸长能力差,在浅土覆盖播种下,顶土出苗能力较好,在旱地直播或深土直播条件下,中胚轴短,出苗速度慢,出苗率下降,严重影响了直播稻的秧苗素质。现有的水稻推广品种及直播稻品种中,具有较强中胚轴伸长特性的品种较少,虽然国内外也筛选出了少量中胚轴伸长较明显的材料,但品种资源仍十分匮乏。杂草稻常被称作杂草型稻或杂草种系,多表现为与野生稻相似的特性,如颖壳黑色、种子休眠期长、落粒性强,且能田间自生,因其种皮为红色又被称为红稻。其遗传变异类型丰富,适应性和抗逆性都较强[14,15,16,17,18,19],在水稻改良特别是抗性育种上是优良的稻种资源。FRANCESCO等研究表明,红稻在饱和水分的0～5cm覆土条件下,其出苗率为92%～45%,覆土10cm仍能出苗。我国作为主要的水稻生产国,对杂草稻的研究还相对较少,而迄今对于杂草稻的耐深播特性的研究还未见报道,栽培稻在深土直播出苗问题上的研究也较少。本研究以北方杂草稻为材料,对其深覆土条件下的出苗特性进行初步研究,旨在了解与鉴定杂草稻的耐深播特性及其出苗动力,为研究利用杂草稻的特异基因、进行直播稻品种的遗传改良提供一些理论支持。1材料和方法1.1稻秋光对水稻的影响以收集到的43份北方杂草稻资源为试材,以栽培稻秋光为对照。杂草稻主要来源于沈阳、盘锦、大石桥、彰武、新民、开原、辽中、铁岭、海城等辽宁水稻主产区。1.2种子覆盖与保湿试验于2005年在沈阳农业大学水稻研究所进行。播种盆直径16cm,高18cm,每盆装疏松的砂壤土2.5kg,做成苗床并浇水湿润。随机选取饱满、清水浸泡24h的种子,每份20粒,播于盆内,分别覆盖3cm、5cm细土,用力压实,各处理2次重复。播种3d后每隔1d补充水分,均匀喷水,保持土壤湿润。20d后调查出苗率,用水小心冲洗,取出幼苗,测定中胚轴长(指幼苗根部节间到芽鞘节之间的长度)、芽鞘节间长、苗鲜重等,用烘干法测得苗干重。2结果与分析2.1覆土时杂草稻的出苗率从表1可以看出,43份杂草稻在覆土3cm条件下均出苗,且多数出苗率较高,其中32份出苗率在60%以上,占供试材料的74.4%,出苗率低于40%的只有5份。而覆土5cm条件下,杂草稻出苗率明显降低,平均出苗率由覆土3cm时的70.4%下降到了30.4%,出苗率低于40.0%的材料共31份,占72.1%,其中,3份材料未能出苗,出苗率高于60.0%的有10份。对照栽培稻秋光在2种覆土条件下均未能出苗。初步研究结果表明,杂草稻具有较强的耐深播特性。2.2覆土深度对出苗率、单株干重的影响在同一覆土深度下,不同杂草稻的秧苗素质有一定的差异;在不同覆土深度下,杂草稻秧苗素质的差异也很明显。2种覆土深度下,单株鲜重、单株干重的变幅范围都很宽,变异系数均较大;随着覆土深度的增加,两指标的平均值随之下降,变异系数变大,试材间秧苗素质的差异加大(表2)。覆土3cm时出苗率与单株鲜重呈显著正相关(r=0.365*,r0.05,38=0.312),与单株干重相关不显著(r=0.243)。覆土5cm时出苗率与单株鲜重、单株干重均呈极显著正相关,相关系数分别为0.563**、0.662**(r0.01,38=0.403)。可见,随着覆土深度的增加,出苗率高的材料,其秧苗素质也较好。2.3种覆土实行中胚轴伸长和芽剑节长试验从表3结果看出,覆土3cm时43份杂草稻的出苗动力均来自中胚轴的伸长,中胚轴长度的变幅为0.28～0.87cm,平均值为0.51cm,而芽鞘节间只有个别材料的极少数苗出现伸长现象。覆土5cm时所有杂草稻(40份)仍出现中胚轴伸长的现象,但试材间差异加大,变幅为0.20～1.17cm,平均值为0.59cm;其中34份试材的芽鞘节间也发生了伸长,变幅为0.04～1.54cm,平均值为0.36cm,伸长能力的差异较中胚轴更大。覆土5cm时大多数杂草稻的出苗动力来自中胚轴和芽鞘节间的共同伸长,也有少数杂草稻的出苗动力仅为中胚轴的伸长;中胚轴长与芽鞘节间长的相关系数仅为0.023。2种覆土条件下,供试杂草稻中胚轴都明显伸长,且各试材的伸长株率几乎均达100.0%(表3);只有一部分杂草稻(34份)的芽鞘节间在覆土达到一定深度(5cm)时才伸长,试材间伸长株率差异也大(10.0%～100.0%),平均伸长株率为59.6%,仅有7份材料的伸长株率达100.0%。2.4覆土实行中胚轴、芽剑节长与出苗、出苗的关系相关分析的结果表明(表4),覆土3cm条件下中胚轴长与出苗率、秧苗素质(单株鲜重、单株干重)的相关均不显著,相关系数分别为0.124、0.169、0.093。覆土5cm条件下中胚轴长与出苗率呈极显著正相关,与单株干重呈显著正相关,相关系数分别为0.469**、0.386*,与单株鲜重相关不显著(r=0.289);芽鞘节间长与出苗率呈极显著正相关(r=0.518**),但与单株鲜干重相关均不显著(r=0.174、0.266)。本研究结果说明,覆土5cm条件下杂草稻的中胚轴、芽鞘节间越长,出苗动力越强,出苗率也越高,中胚轴长与秧苗素质的相关性要明显好于芽鞘节间长;随着覆土深度的增加,中胚轴伸长和芽鞘节间伸长对提高出苗率有明显的作用,中胚轴长与秧苗素质的相关性加大。3深覆土条件下杂草稻出苗动力特性有研究表明,水稻种子在深播发芽时,出苗动力除芽鞘节间伸长外,中胚轴的伸长对种子顶土出苗起关键作用,同时也影响种质的出苗质量。高桥清等将水稻材料按出苗主要动力分为中胚轴、第1节间、第2节间伸长3种类型,研究也得出深播条件下中胚轴伸长型材料的出苗能力最强。周德超在粳稻旱直播播深3cm时,观察到了中胚轴、芽鞘节间以及基部的1～2个节间都有伸长现象。本试验也观察到了杂草稻中胚轴、芽鞘节间伸长的现象,但与周德超、高桥清的结论有所不同,未发现基部节间的伸长,这可能是采用的试材不同而致。无论哪种深覆土条件,杂草稻中胚轴的伸长都是出苗动力所必需的,笔者看到覆土3cm时芽鞘节间基本未伸长,而在覆土5cm时才出现伸长,这可能是中胚轴已不能完全提供出苗动力,进而需要芽鞘节间伸长来补充的缘故。但此时有些杂草稻芽鞘节间未伸长或伸长能力弱,也不能弥补出苗动力的不足时,存在不出苗的可能性就大。而芽鞘节间并非所有杂草稻秧苗个体都出现伸长,且试材间伸长株率差异极大的现象还有待于进一步研究。关于深覆土条件下杂草稻出苗动力的来源,可能因试材特性不同而异,这也有待于深入研究。本研究结果表明,杂草稻出苗动力试材间虽有差异,但在相对较浅的覆土深度下(3cm)这种差异并不明显,即表现出相似的出苗能力,大多数杂草稻的出苗率都较高,这可能是覆土3cm条件下出苗动力(中胚轴)与出苗率及秧苗素质相关性较小的原因。而覆土5cm时才可较好的区分材料的耐深播性,杂草稻出苗能力有了较大差异,此时中胚轴长、芽鞘节间长与出苗率均呈极显著正相关,中胚轴长与秧苗素质的相关性也明显加大,并好于芽鞘节间长与之的相关,且其伸长的稳定性也较芽鞘节间好,因此中胚轴的伸长对提高种质深土直播条件下的出苗能力及秧苗素质有着更重要的作用