不同播量下杂交籼稻品种的机播育秧秧苗素质差异及与种子性状的关系

端木笑盈，王 冉，邱 天，王旭东，黎嘉玉，何连华，任万军

（四川农业大学农学院/作物生理生态与栽培四川省重点实验室，成都 611130）

水稻是我国最为主要的粮食作物，国内有约2/3的人口以稻米为主食[1]。进入21世纪以来，随我国农业种植结构的调整和农村劳动力向城镇转移，从事稻作生产的劳动力短缺现象日趋明显[2]。在这种情况下，实现水稻全程机械化生产显得尤为重要，是未来稻作发展的方向[3-4]。 机械化播栽是实现水稻全程机械化生产的难点和热点问题[5]。 近年来，我国水稻机械化播栽迅速发展[6-7]，已成为水稻种植的主要方式。机播质量的提高需要农机与农艺技术的互相融合[8]。在农机方面，国内外农业机械发展迅速，一系列育秧、插秧机械已经投入使用[9-10]。 农艺方面也在开展一系列匹配农机的技术研究[11-12]。目前生产上水稻品种繁多，但是关于品种机播适应性的研究却鲜有报道。为此，我们收集了一些优质杂交籼稻品种开展此项研究，以探究杂交籼稻种子性状与机械化播种质量之间的关系，为育种家根据粒形选育适宜机播的品种提供参考，并对供试品种在试验所设播种密度下适宜机播的情况给出评价，从中筛选出适合机械化育秧的品种以指导农业生产。

1 材料和方法

1.1 供试品种

以近年来长江中上游选育的27 个优质杂交籼稻品种为供试材料。 参试水稻品种名称如表1。

表1 供试水稻品种Table 1 Rice varieties used in the experiment

1.2 试验设计

试验于2017年4—7月在四川省成都市大邑县安仁镇进行，田间育秧部分采用品种、播种量两因素裂区试验设计（品种为主区、播种量为副区），对参试品种采取机械流水线的播种方式进行播种。 试验统一育秧，采用标准的机插秧秧盘，秧盘规格为长58.0 cm、宽28.0 cm、高2.5 cm。 用旱育秧方式育秧，1.5 m 开厢，秧沟宽0.3～0.4 m。 播种日期为2017年4月23日，播种量设定为每个品种播60、70、80、90 g/盘，重复3 次。 测量参试品种在各个播种量下的秧苗均匀度和秧苗素质，调查均匀度日期为2017年5月1日，测定秧苗素质日期为2017年5月31日，秧龄为38 d。 按一般旱育秧标准进行秧田管理。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 种子特性指标

①粒型：随机选取10 粒种子从头到尾排成一排，用直尺测量10 粒种子的长度，用同样的方法测定种子的宽度，同时用游标卡尺测定所选种子的厚度，3 次重复；

②种子千粒重：常规测定；

③种子空粒率：随机取100 粒种子，数出其中空粒种子的数目，3 次重复，计算空粒率；

④种子裂颖率：试验前对各品种进行裂颖率测定。 采用朱伟等[13]方法，通过5 倍手提放大镜观察，凡稻谷内颖边缘外露、不为外颖所盖者称为裂颖粒。每品种随意观察100 粒，然后计算各品种的裂颖率，3 次重复；

⑤种子发芽率：采用标准法测定种子发芽率。各品种种子浸种48 h 后，取出沥净水分，放置于培养箱中让其发芽。培养条件模拟田间种子发芽情况，设置培养箱培养条件：白天：温度25 ℃，有光；夜晚：温度15 ℃，无光。自培养之日起每天按时浇水3 次，培养第2 天开始观察出芽情况，每隔12 h 观察记载1次，7 d 后统计发芽情况，计算发芽率。

发芽率=已发芽的种子数/种子总数×100%。

1.3.2 秧苗素质

①秧苗生长情况调查：秧苗密度及秧苗均匀度考察：播种7 d 后，随机选3 个盘秧，采用五点取样法用大小相等的圆框在每个秧盘中框直径为7.6 cm 的5 个圆。考察圆内的秧苗株数，计算秧苗密度（株/cm2），并按照均匀度公式计算其秧苗均匀度UP。

与之相反，自由贸易园区并不是两个或多个国家的贸易投资协定，而是一国在自己的国境之内划定一个与其他区域相隔离的特殊区域，在区内实施比区外更为优惠的关税水平、外汇管制和外资准入等，其本质是一国或独立关区在特定区域内主动、单方面的开放承诺与实践，例如中国(上海)自由贸易试验区等。显然，广西申请建设的中国(广西)自由贸易试验区属于自由贸易园区的范畴。

均匀度计算公式：

②秧苗形态指标：于秧龄38 d 各处理中切取（10×10）cm2的秧块3 个，分别从中选取有代表性秧苗20 株，测定株高（发根节至最长叶片的顶端）、叶龄、绿叶数、叶面积（采用长宽系数法）、茎基部粗度（离秧苗发根节1 cm 的苗宽）。

1.4 数据计算和统计分析

相关数据采用Microsoft Excel 2010 进行数据处理和绘图，运用SPSS 17.0 软件进行相关统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同杂交籼稻品种的种子特性

2.1.1 千粒重

由表2可知，27 个优质杂交籼稻品种的千粒重变异范围为18.47～31.94 g，变异幅度较大，各品种间千粒重差异明显。千粒重大于30 g 的品种仅有一个为德优4923，千粒重小于20 g 的品种也仅有一个为Y 两优1 号，其余品种的千粒重集中分布在20～30 g，其中，20.00～21.75 g 之间有6 个品种，22.66～24.42 g 之间有7 个品种，25.49～27.03 g 有8 个品种。 整体分布类似于正态分布。

2.1.2 空粒率和裂颖率

由表2可看出，27 个优质杂交籼稻品种的空粒率变异幅度为0～3.33%，其中绿优4923、宜香3728等多个优质杂交籼稻的空粒率很低，甚至在调查样本中空粒率为零。总体看来，大多数三系杂交籼稻的空粒率都比较低（≤0.67%），仅C 两优华占和Y 两优585 这两个品种的空粒率较大，空瘪籽粒较多。空粒率整体上呈偏正太分布。裂颖率的波动幅度较大，为0～6.33%。 其中多数品种的裂颖率都小于3.00%，仅绿优4923 和宜香优2168 的裂颖率较大，分别为4.67%和6.33%，裂颖率整体上也呈偏正态分布。

2.1.3 长宽比和粒厚

27 个优质杂交籼稻品种的长宽比变异幅度为2.76～4.13，变异幅度较大，各品种间长宽比差异明显。 长宽比小于3.00 的品种仅有一个为德优4923，长宽比大于3.90 的品种也仅有川优8377、中9 优2号和丰优香占3 个品种。 其余品种的长宽比集中分布在3.10～3.80 之间，其中在3.34～3.61 之间的品种最多，有10 个品种。 3.16～3.30 之间有7 个品种，3.68～3.80 之间有6 个品种。整体分布类似于正态分布。27 个优质杂交籼稻品种的粒厚变异幅度为1.76～2.61 mm，小于1.80 的品种仅有Y 两优585 和Y 两优1 号两个品种，大于2.10 mm 的品种也仅有德优4923 和隆两优1146 两个品种，其余品种的粒厚集中分布在1.85～2.03 mm 之间，整体上也呈正态分布。

2.1.4 发芽率

由表2可看出，27 个优质杂交籼稻品种的发芽率变异幅度为72%～95%，变异幅度较大，各品种间发芽率差异明显。 发芽率小于80%的品种有中9 优2 号、蓉18 优2348、渝优7109、天优华占和宜香优1108 等5 个品种，发芽率大于92%的品种有晶两优534、晶两优华占等5 个品种，其余品种的发芽率集中分布在84%～91%之间，其中，84%～87%之间有9个品种，89%～91%之间有7 个品种，整体上呈现正态分布。

2.1.5 种子特性总体表现

由表2可见，水稻千粒重、空粒率、裂颖率等种子特性以及粒长、粒宽、粒厚等种子形态特征在不同品种间的差异均达极显著水平。 说明水稻种子的特征受自身遗传特性的影响明显，不同品种间有显著差异。

2.2 品种与播种量对机播育秧秧苗素质的影响

2.2.1 品种对机播育秧秧苗素质的影响

①品种的千粒重特性对机播育秧秧苗素质的影响：参试品种的千粒重变异范围较大，根据试验目的采用聚类分析法，依据千粒重将27 个杂交籼稻品种分为6 种类型。 具体分类标准如表3。

表2 不同基因型水稻的种子性状Table 2 Seed traits of different genotypes rice

由表4可知，6 种类型的水稻机播育秧秧苗素质差异显著，株高、 叶龄和出苗均匀度达极显著水平。 千粒重不同的品种对机播秧苗素质和出苗均匀度的作用不同。 随着千粒重的增加株高呈现先降低后增高的趋势； 叶龄整体上也呈先增高后降低的趋势；出苗均匀度整体上呈降低的趋势。 综合来看，千粒重较低的品种机播秧苗素质和出苗均匀度较好。

②品种的长宽比特性对机播育秧秧苗素质的影响：参试品种的长宽比变异范围较大，根据试验目的采用聚类分析法，依据长宽比将27 个杂交籼稻品种分为5 种类型。 具体分类标准如表5。

由表6可知，5 种类型的水稻机播育秧秧苗素质差异显著，株高、叶龄、发根数和出苗均匀度达极显著水平。 长宽比不同的品种对机播秧苗素质和出苗均匀度的作用不同。 随着长宽比的增加株高呈现先降低后增高的趋势； 叶龄也呈先降低后增高的趋势；发根数整体上呈逐渐增加的趋势；出苗均匀度整体上呈降低的趋势。综合来看，长宽比较小的品种机播秧苗素质和出苗均匀度好，即相对扁圆的水稻种子更适宜机播，但过度扁圆的水稻种子机播秧苗素质较差，不适宜机播。

表3 千粒重聚类分析表Table 3 Thousand grain weight cluster analysis

表4 品种的千粒重特性对机播育秧秧苗素质的影响Table 4 Effect of 1 000-grain weight on seedling quality of mechanical seeding

表5 长宽比聚类分析表Table 5 Aspect ratio cluster analysis

表6 品种的长宽比特性对机播育秧秧苗素质的影响Table 6 Effect of the aspect ratio of variety on seedling quality of seedling raising seedlings

2.2.2 播种量对机播育秧秧苗素质的影响

由表7可知，不同播种量水平下，机播育秧的秧苗素质差异显著。其中株高、叶龄、绿叶数差异达极显著水平； 茎基粗和出苗均匀度差异达显著水平。 随着播种量的增加，株高呈现先增高后降低的趋势；叶龄也呈现先增高后降低的趋势；绿叶数整体上呈增加的趋势； 茎基粗整体上呈降低的趋势；出苗均匀度也呈先降低后增加的趋势。说明播种量对机播育秧的秧苗素质有显著的影响，不同播种量下的秧苗素质不同。 整体来看随着播量的增加，秧苗素质变劣。 秧龄38 d 左右时播种量以60 g/盘左右为宜。

表7 播种量对机播育秧秧苗素质的影响Table 7 Effect of seeding quantity on seedling quality of mechanical seeding

2.3 秧苗生长质量与种子特性的关系

对27 个优质杂交籼稻品种的秧苗生长质量与种子特性进行相关分析表明（见表8），千粒重与株高和叶面积呈显著正相关关系，说明品种千粒重大小主要影响机播秧苗地上部的生长； 秧苗均匀度与千粒重、粒长、长宽比呈负相关关系，而与粒宽、粒厚、发芽率呈正相关关系，表明千粒重较轻，相对扁圆、发芽率高的的水稻品种更适宜机播。

2.4 适合机械化播种的品种初步筛选

前人研究发现，机插秧由于盘根成毯的需要，播种密度很大，秧苗生长空间小、个体间竞争强度大，而且机插植伤严重，栽后至恢复正常生长需要经历较长的“滞长期”[14]。 综上所述，茎基宽扁、出苗均匀度大的秧苗机插后返青成活快，更加适宜机插。根据茎基粗和出苗均匀度，可将27 个品种分为4 个类型（见图1）：①苗细均匀型：此类品种在各播量水平下茎基粗窄于其他品种的平均值，出苗均匀度大于其他品种的平均值，位于图中的Ⅰ区。 ②苗粗均匀型：此类品种在各播量水平下茎基粗宽于其他品种的平均值，出苗均匀度大于其他品种的平均值，位于图中的Ⅱ区。③苗细不均匀型：此类品种在各播量水平下茎基粗窄于其他品种的平均值，出苗均匀度小于其他品种的平均值，位于图中的Ⅲ区。 ④苗粗不均匀型：此类品种在各播量水平下茎基粗宽于其他品种的平均值，出苗均匀度小于其他品种的平均值，位于图中的Ⅳ区。 总体上来看，以茎基宽扁、出苗均匀度大的秧苗为适宜机播的品种，其秧苗健壮，在机插后返青成活快，更易获得高产。在本次试验中位于Ⅱ区的品种为适宜机播的品种，包括：绿优4923、F 优498、隆两优1146、晶两优1377、丰优香占、蓉18 优2348、花香优1618、晶两优华占、宜香优2168、宜香优1108 这10 个品种。

表8 秧苗生长质量与种子特性的相关分析Table 8 Correlation analysis between seedling growth quality and seed characteristics

图1 适合机械化播种的品种初步筛选Figure 1 Preliminary selection of varieties suitable for mechanized sowing

3 讨论与结论

3.1 讨论

3.1.1 不同杂交籼稻品种机播育秧的秧苗素质及对播种量的响应

机播育秧的秧苗素质直接影响到栽插质量进而影响产量[15-17]。 因此为了达到高产的目的，必须以培育高素质的秧苗为基础。本试验表明，由于不同品种的遗传基础不同，种子形态指标差异明显，进而影响对于机播的适应性。在38 d 秧龄下，千粒重较低、长宽比较小的水稻品种机播后秧苗素质较好，均匀度较高，适宜机播。 这可能是因为籽粒轻、相对扁圆的种子机播时阻力小，谷粒分散均匀。 另外，粒轻的种子营养物质储存相较于粒重的种子少，早期秧苗生长较慢，株高矮，叶龄小，秧龄弹性大。目前国内外尚无这方面的系统研究。

秧苗成毯性是机播育秧的基本要求，而秧苗成毯各项指标均与秧盘播种量密切相关。 前人对此进行了多项研究，滕飞等[18]研究认为在播种量较低时（＜50 g/盘），秧苗素质及秧苗生长整齐度均较优，但秧盘内秧苗地上部稀疏、地下部松散，成毯性差。 而较高播种量条件下（＞110 g/盘），秧苗素质显著降低，秧苗整齐度也受到影响，但成毯性好。杨春等[19]认为播种量较低时，秧苗个体性状优势明显，但盘根性差，不利于起秧机插，而播量过高时，秧苗素质弱，不利于机插后的返青活棵。本研究以培育壮秧为核心，分析播量对秧苗素质的影响，探讨机插秧苗适宜播种量，结果表明机播的秧苗素质随播量的增加而趋劣，主要体现在苗高变矮，苗茎宽变细，这与前人的研究结果一致。在前人的研究中，不同学者针对不同材料得出的最适播种量不尽相同，最佳播量从65 g/盘到180 g/盘之间变异[20-23]，差异显著。 本研究表明，秧龄在38 d 左右时杂交籼稻播种量以60 g/盘左右为宜。

3.1.2 提高杂交籼稻品种机播育秧质量的技术途径探讨

①筛选适宜机播的品种：品种的遗传特性是影响机播育秧秧苗素质的关键因素。 筛选出适宜机播的品种是实现水稻机播的关键一步。 这一目标的实现一方面可以对现有品种进行机播适应性筛选。 如杨仁翠等[24]以水稻品种冈优725、新优3 号、金优431、金优207 和Ⅱ优838 为试材进行适宜机插秧栽培的水稻品种筛选研究，筛选出了适宜贵州省都匀市种植的机插秧水稻品种Ⅱ优838、 金优431 和冈优725。 本研究根据机播秧苗的茎基粗和出苗均匀度初步筛选出适宜机播的绿优4923、F 优498、隆两优1146 等10 个品种； 另一方面可以针对机播的种子形态特点进行新品种的培育或改良。 如四川得月科技种业有限公司选育的杂交水稻品种内5 优979（2014年通过四川省农作物品种审定委员会审定，审定编号为川审稻2014008），具有抗病抗倒、优质含香味、 生育期短且丰产的特点，完全适合机插机收，满足农业产业及品种结构调整的需要[25]。本试验结果表明，选育千粒重较低、粒形相对扁圆的水稻品种有利于机播育秧质量的提高。

②合适的播种密度：机播育秧质量除受遗传因素控制外，还受播种量的影响。 前人研究表明，播种量较低或较高都会降低育秧质量[18-19]。 本研究发现，机播秧苗质量随着播种量的增加而变劣。鉴于此，国内外学者都在积极寻找合适的播种密度，但目前尚无统一结果[18]，今后需要在确定适宜机播品种的基础上进一步探讨合适的播种量。在本试验条件下，播种量以60 g/盘左右为宜。

③适期播种、及时移栽：机插秧对播种期安排较为严格，要求适期播种，根据大田茬口、大田耕整、沉实时间以及按照秧龄15～20 d 推算播种期[26]。 适期播种能让水稻的各个生育时期都处于最佳的环境条件下，或早或晚都会对产量造成极大的影响。钟晓媛等[27]研究表明，随着播栽期推迟，水稻产量呈降低趋势。机插秧对于秧龄的要求较为严格，移栽秧龄小是其主要特点。 在小苗移栽时各生育阶段的群体茎蘖数、分蘖成穗率、叶面积指数、抽穗后剑叶光合、群体透光、抽穗期的有效叶面积、高效叶面积、有效叶面积率以及高效叶面积率优于长秧龄机插稻[28]。 贾现文等[29]研究表明，产量会随着机插秧龄的延长而降低；吴一梅等[30]研究发现秧龄短的要比秧龄长的产量高。由于机插稻具有较严格的秧龄弹性，生产上一定要注意及时移栽。

④合理的育秧方式和育秧环境：机播育秧的方式多种多样，近年来发展起来的机播育秧方式主要有营养土旱育秧、营养土湿润育秧和淤泥水育秧。

前人研究表明，营养土旱育秧有利于秧苗综合素质的提高，栽后活棵快、早发性好、早够苗、成穗多，且有利于大穗形成，是生产上优先推荐的育秧方式；营养土湿润育秧因苗期采用湿润管理，苗床期生长不受水分胁迫的限制，在成苗和秧苗早期生长上有一定优势，在保证适龄栽插前提下也可以作为推荐的育秧方式；淤泥水育秧的成苗率较低、秧苗高而瘦弱、盘根差，生产上不建议采用[31]。 良好的育秧基质及秧田管理措施是提高杂交籼稻品种机播育秧质量的重要保障。林育炯等[32]以营养土为对照，以2 种代表性的基质类型（混合基质和轻型无土基质）进行研究，结果表明轻型无土基质与混合基质理化属性优于对照处理，培育秧苗与机插技术兼容性强，利于工厂化育秧。邵文奇等[33]使用草木灰作为育苗基质，育出适宜机插的壮苗。 合理的肥水运筹是培育机插健壮秧苗的重要措施[34]，育秧时应同时注意及时揭膜、盖膜，防止高温烧苗、低温冻害，防治秧田病虫害，及时拔出杂草等。

3.2 结论

27 个杂交籼稻品种的种子形态特征受自身遗传特性的影响明显，不同品种在千粒重、长宽比、裂颖率、发芽率等各方面差异显著。采用机械流水线播种方式播种后，所育水稻秧苗受品种和播种量的影响显著，秧田生长状况差异明显。 千粒重较低、长宽比相对较小的品种机播育秧秧苗素质和出苗均匀度较好，低播量水平下秧苗素质和出苗均匀度较好。千粒重与株高和叶面积呈显著正相关关系，秧苗均匀度与千粒重、粒长、长宽比呈负相关关系，而与粒宽、粒厚、发芽率呈正相关关系。不同品种对于机播育秧的适应性不同，根据茎基粗和出苗均匀度可初步筛选出绿优4923、F 优498、 隆两优1146 等适宜机播的10 个品种。 综上，不同播量下杂交籼稻品种的机播育秧秧苗素质差异明显，低播量下（60 g/盘）秧苗素质较好，选用千粒重较低，长宽比相对较小的种子有利于机播。 目前，四川地区可选用绿优4923、F 优498、隆两优1146 等品种用于机播。