江淮下游地区籼粳超级稻生育期与温光资源利用特征的差异研究.docx
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江淮下游地区籼粳超级稻生育期与温光资源利用特征的差异研究
江淮下游地区籼粳超级稻生育期与温光资源利用特征的差异
研究
龚金龙 邢志鹏 胡雅杰 张洪程∗ 戴其根 霍中洋 许轲 魏海燕 高辉
（扬州大学农业部长江流域稻作技术创新中心/江苏省作物遗传生理重点实验室,江苏扬州２２５００９;∗通讯联系人,EＧmail:
hczhang
＠yzu．edu．cn）
DifferenceinGrowthDurationandUtilizationofTemperatureandSolar
RadiationBetweenindicaandjaponicaSuperRiceintheLowerYangtzeand
HuaiheRiverValley
GONGJinＧlong,XINGZhiＧpeng,HUYaＧjie,ZHANGHongＧcheng∗,DAIQiＧgen,HUOZhongＧyang,XUKe,WEI
HaiＧyan,GAOHui
（InnovationCenterofRiceCultivationTechnologyintheYangtzeRiverValley,MinistryofAgriculture/KeyLaboratoryofCrop
GeneticsandPhysiologyofJiangsuProvince,YangzhouUniversity,Yangzhou２２５００９,China;∗Correspondingauthor,EＧmail:
hczhang＠yzu．edu．cn）
GONGJinlong,XINGZhipeng,HUYajie,etal．Differenceingrowthdurationandutilizationoftemperatureandsolar
radiationbetweenindicaandjaponicasuperriceinthelowerYangtzeandHuaiheRiverValley．ChinJRiceSci,２０１４,
２８（３）:
２６７Ｇ２７６．
Abstract:
Inordertorevealthedifferenceingrowthdurationandutilizationoftemperatureandsolarradiationbetween
indicaandjaponicasuperrice,afieldexperimentwasconductedwithfivemainrepresentativesuperhybridindica
combinationsandfiveconventionaljaponicasuperricevarietiesasmaterialsinthericeＧwheatcroppingareas．Themain
growthstages,drymatteraccumulation,effectiveaccumulatedtemperature,productionefficiencyoftemperature,
photosyntheticallyactiveradiationandsolarenergyutilizationwereanalyzedsystematically．Resultsshowedthat,the
growthprocessesofjaponicariceinthefieldwerelaterthanindicarice,１６．２dayslaterforricematurityandharvest
time．Grainfillingstageofjaponicaricewassignificantlylongerthanthatofindicarice,withanincreasingrateof
２５８２％．Comparedwithindicarice,japonicaricehadstrongadaptabilitytolowtemperature,whichwasbeneficialfor
prolongingheadingandgrainfillingappropriately,lengtheninggrainfillingandgrowthduration,andincreasingthe
utilizationoftemperatureandsolarradiationinlateautumn．Japonicaricehadsignificantlyhighergrainyield,biological
yield,grainyieldperday,andgrowthduration,effectiveaccumulatedtemperature,photosyntheticallyactiveradiation
andsolarenergyutilizationofthewholegrowthduration,andNo．ofdays,effectiveaccumulatedtemperatureand
photosyntheticallyactiveradiationofthemajorgrowthduration,andproductionefficiencyoftemperaturefromheading
tomaturity,anddrymatteraccumulationandsolarenergyutilizationfromjointingtomaturity,whilegrainfillingrate
andproductionefficiencyoftemperatureofthecriticalperiodfromsowingtoheadingandthewholegrowthstages,and
drymatteraccumulationandsolarenergyutilizationfromsowingtojointingfollowedanoppositetendencyaccordingly．
Correlationanalysisshowedthat,grainyieldofricewasfoundtobesignificantlypositivelyassociatedwithgrowth
duration,grainyieldperdayandgrainfillingstage,whilesignificantlynegativelyrelatedtograinfillingrate．
Moreover,biologicalyieldwashighlysignificantlycorrelatedwitheffectiveaccumulatedtemperature,
photosyntheticallyactiveradiationandsolarenergyutilizationofthewholegrowthduration．Howevertherewasa
insignificantlynegativecorrelationbetweenbiologicalyieldandproductionefficiencyoftemperatureofthewholegrowth
duration．Therefore,basedonstabilizingandraisingtheutilizationoftemperatureandsolarradiation,grainyieldper
dayandgrainfillingrate,theincrementofeffectiveaccumulatedtemperatureandphotosyntheticallyactiveradiation
throughlengtheninggrowthduration,especiallyforgrainfilling,couldincreaseperiodicdrymatteraccumulationand
biologicalyield,whichwasoneofimportantapproachesandcharacteristicsofhighproductivityofjaponicarice．
Keywords:
superrice;indicarice;japonicarice;growthduration;utilizationoftemperatureandsolarradiation
收稿日期:
２０１３Ｇ０７Ｇ１７;修改稿收到日期:
２０１３Ｇ０９Ｇ１６.
基金项目:
国家粮食丰产科技工程资助项目（２０１１BAD１６B０３）;农业部超级稻专项资助项目;江苏省普通高校研究生科研创新基金资
助项目（CXZZ１２_０９０３）.
７６２
中国水稻科学（ChinJRiceSci）,２０１４,２８（３）:
２６７－２７６
http:
//www．ricesci．cn
DOI:
１０．３９６９/j．issn．１００１Ｇ７２１６．２０１４．０３．００６
龚金龙,邢志鹏,胡雅杰,等．江淮下游地区籼粳超级稻生育期与温光资源利用特征的差异研究．中国水稻科学,
２０１４,２８（３）:
２６７Ｇ２７６．
摘 要:
为阐明籼粳超级稻生育期及温光资源利用特征的差异,以当地主体且具有代表性的５个超级杂交籼稻组合
和５个常规粳型超级稻品种为试验材料,在稻麦两熟制条件下对籼粳超级稻主要生育期、干物质积累量、有效积温、温
度生产效率、光合有效辐射、光能利用率等方面进行了系统比较.结果表明,大田生长阶段粳稻生育进程迟于籼稻,成
熟期粳稻较籼稻迟１６．２d,其中抽穗Ｇ成熟期较籼稻长２５．８２％,差异极显著.粳稻对低温具有较强的适应性,利于适
当推迟抽穗结实,延长灌浆结实期与全生育期,加强对秋末温光资源的利用.粳稻经济产量、生物产量、日产量、全生
育期天数、有效积温、光合有效辐射和光能利用率以及主要生育期、有效积温和光合有效辐射、抽穗Ｇ成熟期温度生产
效率、拔节Ｇ成熟期干物质积累量和光能利用率均高于籼稻;而灌浆速率、全生育期温度生产效率以及播种Ｇ抽穗期温
度生产效率、播种Ｇ拔节期干物质积累量和光能利用率均低于籼稻,差异显著或极显著.相关分析表明,水稻实收产量
与全生育期天数、日产量和灌浆结实期天数均呈极显著正相关,而与灌浆速率呈极显著负相关;生物产量与全生育期
有效积温、光合有效辐射和光能利用率均呈极显著正相关,而与全生育期温度生产效率负相关,且相关未达显著水平.
因此,在稳定提高温光资源利用率、日产量和灌浆速率的基础上,通过延长生育期,尤其是灌浆结实期,来提高有效积
温和光合有效辐射,进而提高干物质阶段积累量及生物学产量,是粳稻高生产力形成的重要途径与特征之一.
关键词:
超级稻;籼稻;粳稻;生育期;温光利用
中图分类号:
Q３２１＋．６;S５１１０３５１ 文献标识码:
A 文章编号:
１００１Ｇ７２１６（２０１４）０３Ｇ０２６７Ｇ１０
为稳定提高水稻产量,保障国家粮食生产安全
和促进经济社会科学发展,中国、日本、韩国以及菲
律宾等水稻生产大国先后提出了各自的超级稻育种
目标和途径,并取得了令人瞩目的进展[１Ｇ３].目前,
超级稻育种在国际上形成了中国、国际水稻研究所、
日本三个研究中心,其中,以中国的研究最为广泛和
活跃,已构成了南方籼稻（长江下游粳稻）、北方粳稻
的研究格局.至２０１３年,我国认定的超级稻品种已
达１０１个之多[４Ｇ５].其中,籼型超级稻以杂交稻为
主,粳型超级稻全部为常规稻,因此,开展高产栽培
条件下常规粳型超级稻与超级杂交籼稻综合生产力
和产量形成的生态生理特征的系统比较研究,具有
重要的理论意义与生产实践价值.众所周知,稻有
籼、粳之分,籼稻是基本型,粳稻是变异型,即稻作史
上先有籼后有粳,粳稻可能是自然和人工共同选择
的、适应冷凉气候的亚种[６],粳稻可能在某些形态生
理特征特性上具有一定的优势.在这一思想的指导
下,解放以后我国稻作界曾几度开展“北粳南移”的
探讨,但“北粳南移”几起几伏,粳稻种植面积和总产
一直稳步不前.随着国民经济的快速发展和人民生
活水平的不断提高,人们对粮食品质的要求越来越
高,优质粳米也越来越受到消费者的青睐.特别是
近年来,北方“面食改米食”和南方“籼米改粳米”趋
势非常明显[７Ｇ９].因此,新世纪以来当“籼改粳”再次
出现在人们视野当中时,又一次引起了全国范围内
稻作学家的大思考与大争论.温光资源利用是水稻
生长季节安排和种植区划与品种合理布局的重要依
据[１０],而“籼改粳”是否能实现稻季温光资源的深度
利用和品种生产潜力的充分开发,却是至今仍需系
统明确而亟待解决的重要问题.为此,本研究立足
苏中地区,在稻麦（油）两熟籼、粳同季兼作条件下,
选用当地大面积适宜推广种植的常规粳型超级稻品
种和超级杂交籼稻组合为试验材料,并配套高产栽
培管理措施,在此基础上,深入分析两种类型品种生
育期和温光资源利用特征的差异及其与产量形成的
关系,以期为“籼改粳”以及超级稻品种温光资源的
合理利用和增产潜力的挖掘提供参考.
１ 材料与方法
１．１ 试验地点及供试材料
试验于２０１１—２０１２年在扬州大学农学院校外
试验基地江苏省兴化市钓鱼镇科研基地（１１９°５７′E,
３３°０５′N）进行.该区位于江淮之间,江苏里下河腹
地,属北亚热带湿润气候区,年平均温度１５℃左右,
年降水量１０２４．８mm左右,全年日照时数２３０５．６h
左右,无霜期２２７d左右.地势低洼,平均地面海拔
仅２．４m,境内湖泊众多,河流纵横,属水网圩区.
试验地前茬均为小麦（实收产量６．１t/hm２）.土壤
地力中等,勤泥土,质地黏性,有机质含量２２．３g/
kg,全氮１．５４g/kg,速效磷１４．５mg/kg,速效钾
１１１．９mg/kg,pH７．２,０－２０cm耕作层土壤容重
１２９g/cm３.
供试籼型超级杂交稻组合为中熟中籼稻扬两优
６号、两优培九、新两优６３８０、Ⅱ优０８４、丰两优１
号,全生育期１４５~１５０d;常规粳型超级稻品种为早
熟晚粳稻南粳４４、宁粳３号、扬粳４０３８、镇稻１１、武
运粳２４,全生育期１６０~１６５d.
１．２ 试验设计和栽培管理
在江淮下游稻Ｇ麦两熟制条件下,根据籼、粳稻
高产特征和要求,分别设置能充分发挥两种类型水
８６２中国水稻科学（ChinJRiceSci） 第２８卷第３期（２０１４年５月）
稻品种产量潜力的密、肥、水等高产栽培管理技术措
施.应用精确定量栽培原理设计,５月１５日将催好
芽的稻种用旱育保姆拌种后均匀撒播,旱育壮秧,６
月１５日移栽,株行距为１３．３cm×３０cm,常规粳稻
每穴２苗,杂交籼稻每穴１苗.杂交籼稻总施氮量
２２５kg/hm２,常规粳稻３００kg/hm２,氮肥运筹比例
均为m基蘖肥∶m穗肥＝５∶５,m基肥∶m分蘖肥＝６∶４,
mN∶mP２O５∶mK２O＝２∶１∶２.分蘖肥于移栽后１
叶龄一次性施入,穗肥于倒４叶和倒３叶分两次施
用,磷肥全部作基肥,钾肥分基肥和拔节肥等量施
用.在有效分蘖临界叶龄的前一个叶龄,当茎蘖数
达到预期穗数的８０％时,开始排水搁田,轻搁、多
搁;拔节至成熟期实行湿润灌溉,干干湿湿.其他栽
培管理措施均按照高产栽培要求实施.
试验重复３次,共３０个小区,随机区组排布,每
个小区３３．３m２.不同类型和品种间作埂隔离,并
用塑料薄膜覆盖埂体,各处理间设有间隔沟约０．５
m,试验区四周设有排灌沟约１m,保证各小区单独
排灌.
１．３ 测定内容与方法
１．３．１ 生育期及气象资料收集
观测并记载各供试水稻品种拔节、抽穗、成熟等
主要生育期对应的准确日期.逐日气温和日照时数
等当年气象资料取自江苏省兴化市气象站钓鱼观测
点.
１．３．２ 干物质量测定
移栽前１d,调查单位面积成苗数,并在秧床上
选择出苗均匀处切取秧块（１０cm×１０cm）３块,剔
除小苗（苗高在平均苗高１/２以下者）,洗去根部土
壤,剪去根系,计算苗数,置１０５℃下杀青３０min,
８０℃下烘至恒重,称取干物质量.并分别于拔节期、
抽穗期和成熟期等关键生育期按每小区茎蘖（穗）数
的平均值取代表性植株５穴,１０５℃下杀青３０min,
８０℃下烘至恒重,测定干物质量.
１．３．３ 割方测产
成熟期每小区收割１００穴,测定水分,去除杂
质,折算实产.
１．４ 数据计算与统计方法
１．４．１ 数据计算
根据籼稻生物学下限温度（又称生物学零度,
１２℃,粳稻１０℃）[１１],分别计算各供试水稻品种有效
积温:
EAT＝∑（T－T０）•GD１）
式中,EAT为有效积温（℃d）,T为日均温
（℃）,T０为生物学下限温度（℃）,GD为生育期天数
（d）.
温度生产效率[（kg/（hm２℃d）]＝单位面
积干物质阶段积累量/生育期间有效积温.
国内外大量研究表明[１２Ｇ１５],日总太阳辐射月均
值与天文辐射日总量月均值的比值和日照百分率月
均值之间存在着显著或极显著的相关性.本研究采
用目前广泛使用的AngstromＧPrescott模型[１６]将日
照时数换算成太阳辐射日总量（即光合有效辐射）.
主要计算公式如下:
Q＝Q０（a＋bS/S０）２）
Q０＝TI０f/p（cosjcosdsinws＋
pws/１８０sinjsind）３）
f＝１＋０．０３３cos（３６０n/３６５）４）
S０＝２/１５cos－１（－tanjtand）５）
ws＝cos－１（－tanjtand）６）
d＝２３．４５sin〔３６０/３６５（２８４＋n）〕７）
式中,Q为太阳辐射日总量[MJ/（m２d）],Q０
为天文辐射日总量[MJ/（m２d）],a和b为AngＧ
strom系数（表１[１７]）,S为实测日照时数（h）,S０为
理想日照时数（h）,S/S０为日照百分率,T为一天时
间（２４×３６００s）,I０为太阳辐射常数（１．３６７×１０－３
MJ/（m２d））,f为日地距离修正系数,j为地理纬
度（°）,d为太阳赤纬（°）,ws为日落时角（°）,n为从１
月１日算起的日序数.
光合有效辐射及其利用率采用以下公式计算:
PAR＝∑QGD（８）
SEU＝[（DWH）/（PAR１００）]×１００％（９）
表１ 各个月份的Angstrom系数a和b值[１７]
Table１．TheAngstromcoefficientofaandbforeachmonth[１７]．
系数
Coefficient
月份Month
１２３４５６７８９１０１１１２
a０．１９５０．１６７０．１８７０．１８７０．２１１０．２３９０．３０３０．２７２０．３０４０．２９００．２０６０．２１２
b０．７６１０．６９３０．６８３０．７０３０．７１２０．６２４０．５２９０．５７６０．４８７０．５６７０．６７９０．７４４
９６２龚金龙:
江淮下游地区籼、粳超级稻生育期与温光资源利用特征的差异研究
式中,PAR为测定期间光合有效辐射（MJ/
m２）,Q为太阳辐射日总量[MJ/（m２d）],GD为
生育期天数（d）,SEU为光能利用率（％）,DW为测
定期间干物质的增量（t/hm２）,H为能量转换系数,
表示每１g干物质所含的能量,取值１．７５×１０－２
MJ/g[１８].
１．４．２ 数据处理
采用MicrosoftExcel２００３进行数据的录入、
计算与作图;运用SPSS数据处理系统[１９]进行统计
分析,数据间的多重比较采用LSD法.两年试验结
果趋势一致,本研究主要以２０１２年数据进行分析.
２ 结果与分析
２．１ 籼粳超级稻生育期的差异
从表２可以看出,大田生长期间粳稻生育进程
略迟于籼稻,尤其是成熟收获期两种类型品种相差
１５d左右,这在全生育期天数上也有较好反映.粳
稻平均全生育期天数达１６３．４d,籼稻仅１４７．２d,粳
稻高出籼稻１６．２d,差异极显著.进一步分析籼粳
超级稻主要生育可以发现（表２）,粳稻播种Ｇ移栽
期、移栽Ｇ拔节期、拔节Ｇ抽穗期和抽穗Ｇ成熟期平均为
３１．０、４８．０、３０．８、５３．６d,籼稻与粳稻在移栽Ｇ拔节期、
拔节Ｇ抽穗期和抽穗Ｇ成熟期天数差异达到极显著水
平.再从品种间主要生育期天数的变异系数来看
（表２）,粳稻移栽Ｇ拔节期、拔节Ｇ抽穗期和抽穗Ｇ成熟
期及全生育期的变异系数分别为１．４７％、１．４５％、３．
６４％、０．７０％,均小于籼稻,说明粳稻品种生育进程
稳定,这可能与粳稻感光性较强有关.由此可见,较
长的全生育期和灌浆结实期是粳稻高产形成的基本
目标和特征之一.
表２表明,２０１２年粳稻平均实收产量达
１０８９t/hm２,籼稻仅９．６２t/hm２,粳稻较籼稻高
１３２１％,差异极显著.粳稻平均日产量为６６．６７
kg/（hm２d）,略高于籼稻,差异不显著;而粳稻平
均灌浆速率仅２０３．３６kg/（hm２d）,极显著低于籼
稻,差异幅度达１０．０１％.相关分析显示（图１）,水
稻实收产量与全生育期天数（r１）、日产量（r２）和灌
浆结实期天数（r３）均呈极显著正相关（r１＝
表２ 籼粳超级稻生育期的差异
Table２．Differenceingrowthdurationbetweenindicaandjaponicasuperrice．
类型与品种
Typeandcultivar
SＧT
/d
TＧJ
/d
JＧH
/d
HＧM
/d
GD
/d
GY
/（thm－２）
GYD
/（kghm－２d－１）
GFR
/（kghm－２d－１）
粳稻japonicarice
南粳４４Nanjing４４３１４８３１５３１６３１０．８９６６．７８２０５．３８
宁粳３号Ningjing３３１４９３１５１１６２１０．７４６６．２９２１０．５７
扬粳４０３８Yangjing４０３８３１４８３１５３１６３１０．６０６５．０３２００．００
镇稻１１Zhendao１１３１４８３０５５１６４１０．９４６６．７２１９８．９４
武运粳２４Wuyunjing２４３１４７３１５６１６５１１．３１６８．５２２０１．８９
平均值Mean３１．０４８．０３０．８５３．６１６３．４１０．８９６６．６７２０３．３６
变异系数CV/％０．００１．４７１．４５３．６４０．７０２．４４１．８８２．３２
籼稻indicarice
扬两优６号Yangliangyou６３１４６２９４３１４９９．８６６６．１４２２９．１９
两优培九Liangyoupeijiu３１４４３０４５１５０１０．０５６６．９８２２３．２６
新两优６３８０Xinliangyou６３８０３１４４２９４２１４６９．４１６４．４４２２４．００
丰两优１号Fengliangyou１３１４３２９４３１４６９．５４６５．３１２２１．７５
Ⅱ优０８４Ⅱyou０８４３１４５２９４０１４５９．２７６３．９３２３１．７４
平均值Mean３１．０４４．４２９．２４２．６１４７．２９．６２６５．３６２２５．９９
变异系数CV/％０．００２．５７１．５３４．２６１．４７３．３４１．８９１．８９
两者差异Difference
±０．０３．６１．６１１．０１６．２１．２７１．３１－２２．６３
％０．００８．１１∗∗５．４８∗∗２５．８２∗∗１１．０１∗∗１３．２１∗∗２．００－１０．０１∗∗
CV－变异系数.∗,∗∗分别表示在５％和１％水平上差异显著.下同.
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