氮高效型優質常規稻品種篩選

吳子帥　羅翠萍　李虎　羅群昌　陳傳華　朱其南　周新明　吳佳桔　劉廣林

摘要：【目的】開展氮高效型優質常規稻品種篩選，為生產上氮高效型優質常規稻品種選用及改良提供親本材料?！痉椒ā恳?8個廣西和46個廣東歷年通過審定的優質常規稻品種為材料，依據不同供試品種在不施氮（N0）和施氮（N1）下的產量，將供試品種分為4種氮效率類型，進一步分析其中雙高效型品種的產量、氮肥偏生產力和相對產量，篩選出氮高效型水稻品種?！窘Y果】104個供試品種產量、氮肥農學利用率、氮肥偏生產力和相對產量間均存在極顯著的變異（P<0.01，下同）。在N0處理下供試品種產量間的變異系數為18.83%，在N1處理下供試品種產量、氮肥農學利用率和氮肥偏生產力間的變異系數分別為11.01%、34.96%和11.01%，供試品種相對產量間的變異系數為17.16%。分別以供試品種在N0和N1處理下的產量平均值為橫、縱坐標，將供試品種分雙高效型品種27個、高氮高效型品種34個、雙低效型品種30個和低氮高效型品種13個。27個雙高效型品種中，有11個品種在N0或N1處理下的產量與平均值差異不顯著（P>0.05，下同），其余16個品種在2種氮處理下產量和氮肥偏生產力均顯著（P<0.05，下同）或極顯著高于供試品種平均值，其中除茉豐占1號、南桂占和華航38號外，其余13個品種的相對產量均超過0.70?！窘Y論】桂育9號、桂育8號、桂育11號和黃華占等16個品種為氮高效型品種，可在推進水稻生產化肥減施增效和遺傳改良培育氮高效品種中應用。

關鍵詞： 水稻;品種;優質常規稻;氮高效;氮肥農學利用率;氮肥偏生產力;相對產量;篩選

中圖分類號： S511? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼： A 文章編號：2095-1191（2021）01-0063-07

Abstract：【Objective】To screen nitrogen-efficient high-quality conventional rice varieties. It provided parent mate-rials for the improvement of high-quality nitrogen-efficient rice varieties for production. 【Method】The test materials were 58 high-quality conventional rice varieties that have been approved in Guangxi and 46 in Guangdong. The test varieties were divided into four types of nitrogen efficiency according to the yield level of each test variety under the treatment of no nitrogen application（N0） or nitrogen application（N1）. Analyzed the yield， partial factor productivity and relative yield of the efficient-efficient varieties among the test materials to obtain nitrogen efficiency rice varieties. 【Result】There were extremely significant variation in yield， agronomic efficiency of nitrogen fertilizer， partial factor productivity and relative yield among the test varieties（P<0.01， the same below）. The coefficient of variation of test varieties yield was 18.83% under N0. The coefficients of variation for yield， agronomic efficiency and partial factor productivity of test varieties were 11.01%， 34.96% and 11.01% under N1. The coefficient of variation for relative yield of test varieties was 17.16%. The average yield of the tested varieties under N0 and N1 treatments was taken as the vertical coordinate，? the test varieties were divided into 27 efficient-efficient varieties， 34 inefficient-efficient varieties， 30 inefficient-inefficient varieties and 13 inefficient-efficient varieties. Among the 27 efficient-efficient varieties， the yield of 11 efficient-efficient varieties was not significant differences? compared with the average under N0 treatment or N1 treatment（P>0.05， the same below）. The yield and partial factor productivity of the rest 16 varieties were significantly（P<0.05， the same below） or extremely significant higher than the average of the test varieties.? In these 16 varieties， the relative yield of other 13 varieties were exceeding 0.70. 【Conclusion】Sixteen varieties including Guiyu 9， Guiyu 8， Guiyu 11 and Huanghuazhan are nitrogen-efficient varieties. They can be used in promoting rice production to reduce fertilizer application and increase efficiency and genetic improvement to breed nitrogen-efficient varieties.

Key words： rice; variety; high-quality conventional rice; nitrogen-efficient; agronomic efficiency of nitrogen ferti-lizer; partial factor productivity; relative yield; screening

Foundation item：National Key Research and Development Program of China（2018YFD0200302）;Key Research Project and Development of Guangxi（Guike AB1850041）;Science and Technology Development Project of Central Gui-ding Local（Guike ZY19183020）

0 引言

【研究意義】氮是水稻植株多種重要化合物的組成元素，生產中大量氮肥投入對水稻產量的增長發揮重要作用（張福鎖等，2008）。我國稻田氮肥投入量較大，施入田間的氮肥主要通過氨揮發、反硝化、淋洗和徑流等方式流失，導致我國稻田氮肥利用率不足40%，過量施氮在增加農業投入成本的同時，也帶來環境污染和病蟲害加劇等一系列問題（孫志廣等，2019）。隨著水稻種植結構的調整及消費市場需求的多樣化，綠色環保、外觀品質和食味品質俱佳且產量高的優質常規稻品種備受市場青睞，導致其種植面積逐步擴大（李虎等，2017）。因此，開展氮高效型優質常規稻品種的篩選對水稻化肥減施增效生產及遺傳改良培育氮高效品種具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】根據水稻品種在不同氮處理下的產量，可分為雙高效型、高氮高效型、低氮高效型和雙低效型（張亞麗等，2008）。通過對雙高效型水稻品種的進一步鑒定，可獲得氮高效型品種。氮高效型水稻指在不同供氮水平下均有較高的產量，即不論低氮還是高氮均表現出氮高效利用的特性，不論介質供氮水平如何，水稻產量均高于平均產量。國際水稻研究所從20世紀90年代初開始篩選低氮高效型種質并將其用于育種（Wu and Tao，1995）。南京農業大學和安徽農業科學院等多個科研單位從高世代育種材料中進行氮高效型品種選育研究（羅志祥等，2010）。江立庚等（2003）研究發現，南方秈型水稻中各基因型水稻氮吸收與利用效率存在顯著或極顯著差異。黃農榮等（2006）將48份不同水稻基因型材料劃分為以上4種類型，并從中篩選出氮高效型種質長倫占。黃永蘭等（2015）根據45份水稻種質在不同氮處理下的產量，從中篩選出10份雙高效型材料，進一步分析其氮吸收與利用等相關性狀，最終獲得青馬早和陸財早2份氮高效型種質。翟榮榮等（2016）從14個浙江省常規晚粳稻品種中篩選出3個耐低氮特性的品種。張玉屏等（2019）依據試驗材料在不同氮處理下產量，從12個生產上常用的早稻品種中篩選出3個氮高效型品種?！颈狙芯壳腥朦c】盡管前人對氮高效型水稻篩選已有研究，但目前針對廣西和廣東審定的優質常規水稻品種進行氮高效型篩選評定的研究鮮見報道?！緮M解決的關鍵問題】以廣西和廣東審定的優質常規稻品種為材料，根據供試品種在不同氮處理下的產量將其分為雙高效型、高氮高效型、低氮高效型和雙低效型4種類型，進一步分析雙高效型水稻的產量、氮肥偏生產力和相對產量，以篩選獲得氮高效型水稻品種，為氮高效型優質稻品種選育及改良提供提供親本材料。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

供試品種為本課題組收集保存的104個廣西和廣東地區歷年通過審定的優質常規水稻品種，其中V1～V58為2000年至今廣西通過審定的品種，V59～ V104為1999年至今廣東通過審定的品種（表1）。供試氮肥為尿素（總N含量以46.2%計，重慶建峰化工股份有限公司），磷肥為過磷酸鈣（有效P含量以16.0%計，云南金星化工有限公司），鉀肥為氯化鉀（K2O含量以60.0%計，中化化肥有限公司）。

1. 2 試驗方法

1. 2. 1 試驗地點 試驗于2020年晚稻在廣西合浦縣黨江鎮進行，試驗田塊多年來一直種植水稻，基本理化性質：有機質35.3 g/kg，全氮1.81 g/kg，水解性氮81.0 mg/kg，有效磷7.5 mg/kg，速效鉀185.0 mg/kg，pH 5.0。

1. 2. 2 試驗設計 試驗采用裂區設計，主區為氮處理，裂區為品種，主區內不同品種種植順序隨機，設3次重復。主區外圍用塑膠擋板插入泥土中（垂直深埋30 cm），并用塑料薄膜包裹，防止串水串肥;裂區內以行區設置，每個品種種植3行，每行10株，株距20.0 cm×13.0 cm，單苗插秧。設2個氮處理：N0（施純氮0 kg/ha）和N1（施純氮150.0 kg/ha），各處理磷肥施用量均為P2O5 67.5 kg/ha，鉀肥施用量均為K2O 157.5 kg/ha。磷肥作基肥一次性施入，鉀肥于移栽后12和40 d分別按60%和40%施入，氮肥于移栽后第5、12和40 d分別按30%、45%和25%施入，其他田間管理措施同一般大田。

1. 2. 3 測定項目及方法 成熟期各小區按實際收獲株數計小區產量，換算成公頃產量（按3.75×105 株/ha計）。相對產量=無氮區水稻產量/施氮區水稻產量。氮肥農學利用率（Agronomic efficiency，AE），即單位施氮量所增加的水稻籽粒產量，計算公式：AE=（施氮區水稻產量-無氮區水稻產量）/氮施用量。氮肥偏生產力（Partial factor productivity，PFP），即單位施氮量所能生產的水稻籽粒產量，計算公式：PFP=施氮區水稻產量/氮施用量。

1. 3 統計分析

試驗數據采用Excel 2010進行整理，以DPS v9.01進行統計分析，采用LSD法檢測差異顯著性。

2 結果與分析

2. 1 產量、氮肥農學利用率、氮肥偏生產力和相對產量差異分析

由表2可知，104個供試品種產量、氮肥農學利用率、氮肥偏生產力和相對產量間均存在極顯著的變異（P<0.01，下同），在N0處理下品種產量間的變異系數為18.83%，在N1處理下品種產量、氮肥農學利用率和氮肥偏生產力間的變異系數分別為11.01%、34.96%和11.01%;品種相對產量間的變異系數為17.16%，表明供試品種間的氮效率類型存在較明顯的差異。

2. 2 供試品種氮效率類型的評定結果

以104個供試品種在N0處理下的產量平均值為橫坐標、其在N1處理下的產量平均值為縱坐標，將供試品種分為4種氮效率類型（圖1）。（1）雙高效型，該類型水稻在低氮和高氮水平下的產量均高于平均值，位于圖中的Ⅰ區，包括96占、桂育9號等12個廣西品種和黃華占、華航33號等15個廣東品種;（2）高氮高效型，該類型水稻在低氮水平下的產量低于平均值，高氮水平下產量均高于平均值，位于圖中的Ⅱ區，包括玉晚占、柳沙油占202等23個廣西品種和巴太香占、金農絲苗等11個廣東品種;（3）雙低效型，該類型水稻在低氮和高氮水平下的產量均低于平均值，位于圖中的Ⅲ區，包括聞香占、桂豐2號等18個廣西品種和綠黃占、新銀占等12個廣東品種;（4）低氮高效型，該類型水稻在低氮水平下的產量高于平均值，高氮水平下的產量低于平均值，位于圖中的Ⅳ區，包括田東香、桂農占2號等5個廣西品種和玉香油占、美香占2號等8個廣東品種。

由表3可知，在N0處理下4種類型水稻的產量排序為雙高效型>低氮高效型>高氮高效型>雙低效型，且雙高效型和低氮高效型水稻的產量均極顯著高于高氮高效型和雙低效型;在N1處理下，4種類型水稻的產量和氮肥偏生產力排序均為雙高效型>高氮高效型>低氮高效型>雙低效型，且雙高效型和高氮高效型均極顯著大于雙低效型和低氮高效型;低氮高效型水稻的相對產量極顯著高于另外3個類型，其氮肥農學利用率極顯著低于另外3種類型，表明施用氮肥對低氮高效型水稻的影響小，產量增幅最低，判定是耐低氮的品種，但從生產的角度考慮，該類型在正常氮或高氮處理下產量偏低;高氮高效型水稻的氮肥農學利用率極顯著高于另外3種類型，表明施用氮肥對該類型水稻產量增幅最明顯，但該類型水稻在低氮下產量較低，不耐貧瘠。

2. 3 不同地區供試品種產量及氮效率類型的比較

由表4可知，在N0和N1處理下廣西品種平均產量均低于廣東品種平均產量，且N0處理下差異顯著（P<0.05，下同），表明廣東品種較廣西品種更耐低氮。分別以58個廣西品種和46個廣東品種在N0和N1處理下的產量平均值為橫、縱坐標，比較不同地區品種的氮效率類型，其中廣西品種中雙高效型包括96占、桂農占2號、桂育9號、桂育8號和桂育11號等18個品種（圖2-A），廣東品種中雙高效型包括黃華占和七番占等8個品種（圖2-B）。該結果與利用104個供試品種分析結果（圖1）不完全一致，表明因供試樣本不同，氮效率類型評定結果不盡相同，供試樣本的數量越大、覆蓋面越廣，對供試樣本的氮效率類型評定才更準確。

2. 4 雙高效型品種產量、氮肥偏生產力和相對產量分析結果

由表5可知，27個雙高效型供試品種中，有11個品種在N0或N1處理下的產量與供試品種平均值差異不顯著（P>0.05，下同），其余16個品種在不同氮處理下產量和氮肥偏生產力均顯著或極顯著高于供試品種平均值，分別為96占、桂華占、桂育9號、桂育8號、桂野豐、桂育11號、桂育12、廣糧香2號、桂香18、黃華占、粵農絲苗、粵美絲苗、茉豐占1號、華航33號、南桂占和華航38號，其中除茉豐占1號、南桂占和華航38號外，其他13個品種的相對產量均超過0.70;茉豐占1號、南桂占和華航38號3個品種雖然N0處理下產量均顯著或極顯著高于供試品種平均值，但其在N1處理下產量也較高，從而導致相對產量較低。結合不同地區供試品種氮效率類型評定的結果（圖2）可知，上述16個品種屬于雙高效型中的氮高效型品種。

3 討論

3. 1 水稻氮高效型品種篩選

氮肥利用率受土壤、氣候等環境因子、田間肥水管理和遺傳因素共同影響（Liu et al.，2018），適宜的施肥量、施肥時間及施肥方法，能有效提高氮肥利用率（孫永健等，2014）。彭少兵等（2002）指出，早期雜交水稻的選育以追求多分蘗、大穗等性狀為目標，選育的品種往往在高氮水平下有較高的產量，農戶在種植這類水稻時偏向重施氮肥，是造成我國稻田氮肥利用率低的重要原因。篩選并推廣氮高效型品種，充分發揮水稻本身利用氮肥的潛能，才是提高氮肥利用率最經濟有效的方式。馮洋等（2014）以低氮下產量/高氮下產量為主要指標，分析34個我國南方地區主推水稻品種的氮效率，確定廣兩優35為氮高效型品種。劉廣林等（2020）對桂育9號、桂育8號和桂育11號等6個廣西主栽或主推優質常規稻品種進行氮肥利用率及產量研究，結果發現這6個品種在生產上推廣種植時可適當減施氮肥。在資源材料間開展差異顯著的優良性狀篩選，為營養高效、耐冷等優良性狀水稻品種選育提供親本材料（劉廣林等，2017），開展水稻氮高效品種的篩選，為遺傳改良氮高效品種打下基礎。本研究供試品種為廣西和廣東歷年通過審定的優質常規稻品種，雖然部分品種已停止推廣，但因其良好的生態適應性和優良品質，被廣泛用作廣西優質稻品種選育的骨干親本;部分品種仍在生產上主栽或主推，如桂育9號、桂育8號、桂育11號、桂育12和桂香18等，基于本研究結果建議這些品種在生產中可適當減施氮肥。

3. 2 水稻品種氮效率類型的評定方法

氮效率類型的評定是一個復雜的問題，不同的氮肥利用率評價指標從不同側面反映氮吸收與利用能力（徐富賢等，2009;劉廣林等，2020）。張亞麗等（2008）、江琳琳等（2019）研究認為，完整科學地評價水稻的氮效率應同時考慮靜態指標和動態指標，其中靜態指標是指介質供氮量較低時水稻的氮利用效率或產量，動態指標是指介質供氮量增加時水稻的氮利用效率或產量，包含在動態的供氮水平下水稻產量的變化。本研究將供試水稻品種分為4種氮效率類型：雙高效型、高氮高效型、雙低效型和低氮高效型，并進一步分析其中27個雙高效型品種的產量、氮肥偏生產力和相對產量，結果發現有11個品種在不施氮或施氮下的產量與供試品種平均值差異不顯著，說明這11個品種不能認為是氮高效型品種。本研究還發現，在供試品種數量或類別不同時，部分品種的氮效率類型評定結果不盡相同。因此，本研究認為供試品種數量越大、覆蓋面越廣，對供試品種的氮效率類型評定才更準確。此外，與供試品種產量均值差異不顯著或氮效率類型評定不穩定的品種，不能評定為氮高效型品種。

4 結論

桂育9號、桂育8號、桂育11號和黃華占等16個品種在施氮或不施氮處理下產量均顯著或極顯著高于供試品種平均值，為氮高效型品種，可在推進水稻生產化肥減施增效和遺傳改良培育氮高效品種中應用。

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（責任編輯 陳 燕）