Dynamic changes of LAI, SPAD and LTR of late-season indica hybrid rice and their effects on grain yield traits
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摘要:目的
研究晚籼杂交稻单株穗数、叶面积指数(Leaf area index，LAI)、叶片SPAD和透光率(Light transmittance rate，LTR)等指标的动态变化，进一步明确它们之间的相互关系及其对杂交稻产量和产量性状的影响，为杂交水稻育种和生产实践提供理论指导。
方法以华南地区广泛应用的5个三系不育系和6个恢复系配置杂交组合，于2021年晚季在广州进行27个杂交组合的随机区组试验，分析杂种光合参数的动态变化规律以及不同发育阶段各光合参数对产量及产量性状的影响及相关性。
结果杂种茎蘖数自移栽后直线上升，于移栽后25 d达分蘖高峰，始穗期(移栽后60 d)进入平稳期；杂种LAI自移栽后快速上升，于幼穗分化后期(移栽后50 d)后达最高值，之后进入回落期；叶片SPAD自移栽后逐步走低，生长发育前期组合间叶片SPAD差异不明显，进入灌浆结实期后存在显著(P < 0.05)或极显著(P < 0.01)差异；杂种群体LTR随发育进程呈逐步下降趋势。相关分析表明：分蘖盛期前(移栽后10~20 d)以及始穗期至灌浆期(移栽后60~76 d)的单株茎蘖数与杂种产量呈极显著正相关，增产作用主要通过增加单株实粒数实现；分蘖盛期至幼穗分化后期(移栽后25~50 d)的茎蘖数过多，增加了杂种群体的无效分蘖，造成杂种结实率下降和产量显著降低；分蘖前期(移栽后20 d)和始穗期(移栽后60 d)杂种LAI与产量呈极显著和显著正相关，相关系数分别为0.296和0.255，增产作用主要通过提高单株实粒数和千粒质量实现；灌浆期(移栽后76 d)的LAI与产量呈极显著负相关，相关系数为−0.312；生育前期(移栽后15~50 d)杂种SPAD对产量具有显著或极显著增产效应，而灌浆结实期(移栽后76~90 d)的SPAD则造成极显著减产；杂种群体LTR与产量呈极显著负相关，分蘖前期(移栽后20 d)和幼穗分化前期(移栽后38 d)的LTR与产量的相关系数分别为−0.282和−0.384。
结论‘天丰A’‘五丰A’‘广恢998’和‘广恢308’组合的前期分蘖力强，茎蘖数多，叶面积系数大，早生快发性好；‘扬泰A’‘广恢998’等组合前期LTR较低、后期较高，有利于植株光合作用和产量提高。在不同生长发育阶段，光合参数通过影响杂种的不同产量性状，实现对杂种产量的影响。通过光合参数与杂种产量回归方程的拟合，能较好地对杂交水稻早期产量进行预测。
Abstract:ObjectiveThe study aims to analyze the dynamic changes of panicles per plant, leaf area index (LAI), leaf SPAD, and light transmittance rate (LTR) in late-season indica hybrid rice, further clarify their interrelationships and their effects on yield and yield-related traits, and provide a theoretical guidance for hybrid rice breeding and production practice.
MethodFive three-line sterile lines and six restorer lines, which are widely used in South China, were used as hybrid combination parents, and a random block experiment of 27 hybrid combinations was conducted in Guangzhou in the late season of 2021. The dynamic changes of photosynthetic parameters, the effects of photosynthetic parameters at different growth and development stages on yield and yield-related traits, and their dynamic correlation were studied.
ResultThe number of hybrid tillers increased linearly after transplantation, peaked on 25 d after transplantation, and entered a stable period at the initial heading stage (60 d after transplanting). The hybrid LAI rapidly increased after transplanting, reaching its highest value at the late stage of spike differentiation (50 d after transplanting), and then entered a decline period. The leaf SPAD of hybrids gradually decreased after transplantation, and there was no significant difference at the early growth and development stage, while there was significant (P < 0.05) or extremely significant (P < 0.01) differences between the SPAD at the grain-filling stage. The LTR of hybrid populations decreased gradually with the development process. The correlation analysis showed that there was a highly significant positive correlation between the number of tillers per plant and hybrid yield at peak tillering stage (10−20 d after transplanting), initial heading stage (60 d after transplanting), and grain-filling stage (76 d after transplanting). The yield increase effect was mainly achieved by increasing the number of filled grains per plant. The excessive number of tillers during peak tillering stage to the late stage of spike differentiation (25−50 d after transplanting) increased the ineffective tillers, resulted in a decrease in hybrid seed setting rate and a significant decrease in yield. The hybrid LAI value at tilering stage (20 d after transplanting) and initial heading stage (60 d after transplanting) showed a significant or extremely significant positive correlation with yield, with the correlation coefficients of 0.296 and 0.255, respectively. The yield increase effect were mainly achieved by increasing the number of filled grains per plant and the weight of 1000-grain. The LAI value at grain-filling stage (76 d after transplanting) showed a highly significant negative correlation with yield with the correlation coefficient of −0.312. The SPAD of hybrids at the early stage of growth (15−50 d after transplanting) had a significant or extremely significant increase in yield, while the SPAD value in the later stage (76−90 d after transplanting) caused a very significant decrease in yield. The LTR of hybrid populations showed extremely significant negative correlation with their yield, the correlation coefficients between LTR and yield at tillering stage (20 d after transplanting), and early stage of spike differentiation (38 d after transplanting) were −0.282 and −0.384, respectively.
ConclusionThe combinations derived from ‘Tianfeng-A’, ‘Wufeng-A’, ‘R998’ and ‘R308’ have strong early tillering ability, a large number of stem tillers, a large LAI, and good early growth and rapid development. The combinations of ‘Yangtai-A’ and ‘R998’ show a lower LTR in the early growing stage and a higher LTR in the later stage, which is much beneficial for plant photosynthesis and yield improvement. The yield of hybrids is affected by photosynthetic parameters at different stages of growth and development, through influencing the different yield traits. By fitting the regression equation between photosynthetic parameters and hybrid yield, the yield of hybrids can be well predicted at early growing stage.
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水稻秸秆直接还田不仅可将秸秆就地处理，提高利用效率，还有利于改善土壤结构，补充土壤养分，进而提高下一茬作物的产量，是我国一些省区重要的秸秆处理途径[1-5]。目前，高留茬切碎匀铺旋耕还田已成为江苏省稻麦轮作区秸秆还田的主流推广技术，通过使用灭茬机将30~40 cm的田间留茬切碎并均匀撒布，随后用旋耕机将秸秆翻埋进土壤中[6-8]。此方案具有全喂入联合收割机作业功耗与磨损程度低、收获质量与秸秆还田率高、秸秆腐熟速度快等突出的优点[9-14]。但由于稻秆柔韧性强，留茬较高时，容易被收割机驱动轮与灭茬机驱动轮二次压倒至前进的方向，甚至嵌入泥土。此时，灭茬机无法粉碎严重倒伏的水稻秸秆，导致水稻秸秆的粉碎效果不理想，并严重影响下一茬作物的播种[15-17]。本文研制了一种带有新型扶茬机构的卧式水稻灭茬机，通过大田试验验证该机具的性能并确定最优的工作参数组合，以期为稻麦轮作区水稻秸秆还田过程中的倒茬残留问题提供一种解决方案。
1. 灭茬机机构设计
1.1 灭茬机整体结构及工作原理
针对现有的卧式灭茬机进行改进设计，将扶茬机构前置于粉碎室。整体结构如图1所示，主要包括机壳、悬挂机构、传动机构、粉碎机构、扶茬机构、镇压机构等部分。粉碎机构选用“Y”型甩刀与固定在机壳内的定刀配合切碎的工作方式，刀片排列密度为26片·m–1。
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图 1 灭茬机结构简图1：机壳，2：传动机构，3：悬挂机构，4：镇压机构，5：粉碎机构，6：扶茬机构Figure 1. Structure diagram of stubble cleaner机具由配套的拖拉机动力输出轴输出动力：一方面通过皮带将动力传递至动刀刀辊使其高速反向回转；另一方面经链传动与带传动二次减速将动力传递至扶辊。机具作业时，扶辊回转平面最低点紧贴地面工作，利用自身正转将扶指切入倒茬与地面间的空隙，并自前向后扶起倒茬，进入机壳附近，通过动刀旋转产生的气流喂入粉碎系统，秸秆在高速旋转的动刀与固定在机壳内的定刀配合下不断被切碎，直至被切割到机架后部并均匀抛洒在田间。
1.2 扶茬机构及传动设计
1.2.1 扶茬机构关键参数
图2为扶茬机构工作原理简图。扶指运动至P点后切入秸秆顶部与地面的间隙，并随机具前进与扶辊回转扶起秸秆，最后再次于B点脱离秸秆。经预试验中测得，灭茬机旋转所产生的风力场可有效将倒伏角大于25°的秸秆送至喂入口，因而扶辊只需将倒茬扶起至一定角度后即可脱离秸秆，从而达到降低功耗、减小辊轮损耗的目的。
设扶茬机构工作过程中，秸秆形状保持为直线，在三角形ABC中计算得到秸秆被扶起的角度(α)满足公式(1)：
$$ \alpha = \arctan \frac{{{R_{\rm f}}(1 - \cos \theta )}}{{L + S - {R_{\rm f}}\sin \theta }}, $$ (1) 将
$S = {V_{\rm m}}t{\text{和}}\theta = {\omega _{\rm f}}t $ 代入公式(1)，得公式(2)：$$ \alpha = \arctan \frac{{{R_{\rm f}}(1 - \cos {\omega _{\rm f}}t)}}{{L + {V_{\rm m}}t - {R_{\rm f}}\sin {\omega _{\rm f}}t}}, $$ (2) 式中，Rf为扶指回转半径，mm；L为秸秆长度，mm；Vm为机具前进速度，km·h–1，ωf为扶辊角速度，rad·s–1；t为时间，s。
由公式(2)可知，时间一定时，扶指回转半径越大，秸秆长度与机具前进速度越小，秸秆被扶起的角度越大。
1.2.2 扶指形状与扶辊回转半径
初期所设计的扶辊类似于拨禾轮的形状，通过验证，这种设计的扶辊缠草严重，无法正常工作。故将扶指设计为“L”型结构，排列方式选用对称排布，扶指设计为4只×14只，扶指间距约为143 mm，保证秸秆有足够的脱离空间。扶辊整体结构如图3所示扶辊的旋转方向与驱动轮相同，扶指顶部运动速度(V)满足：
$$ \left\{ \begin{array}{l} {V_x} = {V_{\rm{m}}} - {R_{\rm{f}}}{\omega _{\rm{f}}}\cos {\omega _{\rm{f}}}t,\\ {V_y} = - {R_{\rm{f}}}{\omega _{\rm{f}}}\sin {\omega _{\rm{f}}}t\text{。} \end{array} \right. $$ (3) 为使扶辊正常工作，要求其绝对运动轨迹为一摆线；同时，为避免扶禾轮缠草，其轴截面周长应大于田间留茬长度。即
$$ \left\{ \begin{array}{l} {n_{\rm{f}}} > \displaystyle\frac{{{\rm{30}}{{V}_{\rm{m}}}}}{{\pi {R_{\rm{f}}}}},\\ 2\pi r \geqslant L, \end{array} \right. $$ (4) 式中，r为扶辊轴半径，mm；nf为扶辊转速，r·min–1。
本机具Vm为3~8 km·h–1、田间L约为300~350 mm，经综合考量，最终确定扶辊轴半径(r)为70 mm、扶指长度(h)为100 mm，即扶指最大回转半径(Rf)为170 mm。
1.2.3 传动系统构成
本机具具有拆装便利、制作工艺简单、整机质量轻等优点[18]。含有刀辊和扶辊2个工作机，由于工作机运动形式简单、扶辊转速与转矩较低，采用分流传动方式完全能够满足需求。由于灭茬机采用中间传动时，刀辊中部齿轮箱将严重影响灭茬效率，故本机具采用双侧边传动。图4为本机传动系统示意图。
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图 4 传动系统示意图1：左侧皮带轮，2：万向节，3：过桥链轮，4：右侧皮带轮，5：粉碎刀辊，6：扶辊；中央为变速箱一级传动，左侧边为灭茬刀辊传动系统，右侧边为扶辊传动系统Figure 4. Schematic diagram of transmission system2. 田间试验
2.1 试验条件
试验于2017年11月5日在江苏省泗洪县现代农业科技示范基地进行，田间试验状况如图5所示。试验地地势平坦，秸秆产量1.13 kg·m–1，谷草比约为0.76，秸秆含水率(w)26.32%，秸秆平均长度317 mm。经由久保田–688全喂入履带收割机完成收割作业，配套动力为福格森–1204拖拉机，作业幅宽为2 000 mm，履带宽400 mm，田间倒茬面积占比为40%。试验中由拖拉机前后轮再次压倒秸秆后倒茬占比约为56.5%，其中，收割机轮辙处18.5%、双机具轮辙处21.5%和灭茬机轮辙处16.5%。
2.2 试验方法
为控制试验变量，令拖拉机右侧前驱动轮沿田间收割机轮辙行进，机具前进速度的控制通过变更拖拉机不同档位组合方式实现，并由其内部动力输出轴显示控制仪表调控各组扶辊转速，再通过更换自行研制的3种扶辊类别得到试验所需的不同扶指形状。卧式稻麦灭茬机工作后的根茬高度约为50~110 mm，本试验取根茬长度≥110 mm的为不合格稻秆，采用粉碎率(
$\eta $ )作为扶茬效果的验证指标，计算公式如下：$$ \eta = \left(\frac{1 - {W_1}}{{W_2}}\right) \times 100{\text{%}} , $$ (5) 式中，W1为粉碎后单位面积内留茬大于110 mm的茎秆数量，W2为总的茎秆数量。随机选取1 m2的样本区域，于试验前人工计数得出W2，并在机具完成作业后计数不合格稻秆总数W1，重复3次，取平均值作为各组试验的试验结果。
2.3 试验因素
采用三因素三水平正交试验(表1)。1)机具前进速度(Vm)：拖拉机灭茬工作时，最大速度一般取8 km·h–1，过快的速度将会降低粉碎合格率，并增大拖拉机的输出功率[19]。取试验机具前进的3个试验水平为低速龟二挡(3.64 km·h–1)、低速龟三档(5.38 km·h–1)、高速龟一档(7.32 km·h–1)。
表 1 正交试验的因素水平表Table 1. Factors and levels of orthogonal design水平 机具前进速(Vm)/
(km·h–1)扶辊转速(nf)/
(r·min–1)扶指宽度(H)/
mm1 3.64 130 0 2 5.38 160 30 3 7.32 190 50 2)扶辊转速(nf)：由式(2)可知，扶辊转速是影响扶禾效果的重要参数，当扶指在水平位置前与倒茬脱离(即扶辊转角θ<90°)时，扶辊转速越快，扶禾效果越好。但过快的转速会使倒茬受到冲击变形，且加剧扶辊损耗。
3)扶指宽度(H)：扶指宽度即为轴向上扶指弯折处与顶点的距离，显然扶指宽度越高，理论上扶茬效果越好，但扶指宽度过大将使扶指所受力矩增大，降低工作寿命，并使扶辊易于缠草。设置H为0(直型扶指)、30与50 mm 3个水平，3类扶指形状如图6所示。
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图 6 不同扶指宽度(0、30和50 mm)扶指形状示意图Figure 6. Schematic diagrams of lifting fingers with various width(0, 30 and 50 mm)3. 结果与分析
以粉碎率作为验证指标的三因素三水平正交试验结果如表2所示。为获得所设计扶茬机构对粉碎率的提升效果，同时在机具未安装扶辊的条件下进行了对比试验，得到无扶辊时灭茬机的最高粉碎率为64.95%。试验过程中未发生缠草以及扶指断折。由表2可以看出，影响粉碎率的因素排列为：扶指宽度(C) >机具前进速度(A) >扶辊转速(B)。最佳组合为A 2B2C3，秸秆粉碎率达到了92.52%，比无扶辊作业提高了27.57%。研究结果表明，本机具最优的组合为机具前进速度5.38 km·h–1、扶辊转速160 r·min–1、扶指宽度50 mm，此时秸秆切碎长度(≤99 mm)合格率为91.04%，能够满足设计要求。
表 2 正交试验结果和极差分析1)Table 2. The results and range analysis of orthogonal experiment试验号 A B C 粉碎率/% 1 1 1 1 69.91 2 1 2 2 89.87 3 1 3 3 90.34 4 2 1 2 82.50 5 2 2 3 92.82 6 2 3 1 71.89 7 3 1 3 82.23 8 3 2 1 67.75 9 3 3 2 79.87 K1/% 83.37 78.21 69.85 K2/% 82.40 83.48 84.08 K3/% 76.62 80.70 88.46 R/% 6.76 5.27 18.61 1)A、B、C分别为机具前进速度、扶辊转速、扶指宽度3个因素；K1、K2、K3为对应水平下粉碎率的平均值，R为极差 正交试验的方差分析结果如表3所示。由表3可以看出，机具前进速度与扶辊转速对秸秆粉碎率有显著影响(P<0.05)，扶指宽度对粉碎率的影响极为显著(P<0.01)。在试验范围内，机具前进速度增大，扶辊工作时间变短，所扶起倒茬角度减小。扶辊转速过慢，被扶倒茬达不到所需角度；扶辊转速过快，倒茬因冲击产生弯折变形，降低了扶茬效果。扶指宽度的增加可直接增大被扶起倒茬的比例。
表 3 正交试验的方差分析Table 3. Variance analysis of orthogonal experiment因素 偏差平方和 自由度 平均偏差平方和 F1) Vm 80.08 2 40.04 41.1* nf 41.65 2 20.82 21.3* H 568.16 2 284.08 291.7** 误差 1.95 2 0.97 1)“*”、“**”分别表示因素对试验结果的影响达0.05、0.01的显著水平 4. 结论
针对水稻秸秆粉碎还田中的倒茬残留问题，研制了带有新型扶禾机构的甩刀型水稻灭茬机，研究了该机具的总体结构与工作参数，确定了关键部件的设计方法，证明了本机具的有效性。通过正交试验对本机具的工作参数进行研究，以粉碎率(
$ \eta $ )为指标，分析了机具前进速度(Vm)、扶辊转速(nf)、扶指宽度(H)对扶禾效果的影响。结果发现，影响粉碎率的主次因素为扶指宽度>机具前进速度>扶辊转速，机具前进速度与扶辊转速对粉碎率影响显著，扶指宽度对粉碎率的影响极显著。当机具前进速度5.38 km·h–1、扶辊转速160 r·min–1、扶指宽度50 mm时，粉碎率最高，达到了92.52％，粉碎长度合格率为91.04%。试验结果达到设计目的，验证了扶禾机构对于提高倒伏秸秆粉碎效果的可行性，为后续扶禾机构的改进设计提供了理论支持。实际工作中，影响扶茬机构可靠性的因素较为复杂，本试验所在农业科技示范基地农艺技术较为规范，联合收割机收获前排水工作及时，创造了良好的试验条件。若遇连绵阴雨逆境工作，驱动轮压倒秸秆时土质黏软，将使地表平整度降低，倒茬陷入泥地较深，不利于扶茬作业，只能期待后续旋耕作业埋覆未粉碎的秸秆[20]。
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图 1 不同亲本杂种后代群体单株茎蘖数的动态变化
Figure 1. Dynamic changes of tillers per plant of hybrid populations derived from different parents
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图 2 不同亲本配置杂交组合在不同移栽后天数群体透光率的动态变化
Figure 2. Dynamic changes of light transmittance rate in different hybrid populations derived from different parents on different days after transplanting
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图 3 不同光合参数与杂种产量的线性拟合
Figure 3. Linear fitting of different photosynthetic parameters to hybrids’ grain yield
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图 4 叶面积指数与透光率的相关关系
Figure 4. Correlation between leaf area index and light transmittance rate
表 1 不同亲本配置杂交组合在不同移栽后天数的叶面积指数动态变化1)
Table 1 Dynamic changes of leaf area indexes of hybrids derived from different parents on different days after transplanting
亲本 Parent 15 d 20 d 30 d 43 d 50 d 60 d 76 d 90 d 天丰A Tianfeng-A 0.72±0.28a 1.27±0.20a 3.24±0.51b 4.85±0.70ab 5.52±0.75ab 5.37±0.64a 3.78±0.72ab 3.15±0.54ab 五丰A Wufeng-A 0.76±0.24a 1.24±0.18ab 3.19±0.58b 4.74±0.70ab 5.48±0.73ab 5.15±0.72abc 3.31±0.55bc 2.83±0.54abc 荣丰A Rongfeng-A 0.76±0.23a 1.17±0.28ab 3.14±0.52bc 4.71±0.77ab 5.16±0.66b 4.82±0.63abc 3.26±0.57bc 2.58±0.48c 泰丰A Taifeng-A 0.68±0.27a 1.12±0.22ab 3.27±0.43ab 4.72±0.39ab 4.94±0.62b 4.88±0.38abc 3.32±0.46bc 2.72±0.43bc 扬泰A Yangtai-A 0.82±0.34a 1.26±0.20ab 2.84±0.38bc 4.54±0.42b 4.94±0.48b 4.72±0.53c 3.22±0.53bc 2.63±0.55c 广恢998 R998 0.74±0.25a 1.25±0.24ab 3.27±0.43ab 4.69±0.72ab 5.12±0.54b 4.95±0.57abc 3.93±0.52bc 2.64±0.40c 广恢122 R122 0.70±0.26a 1.05±0.26b 2.71±0.32c 4.50±0.67b 5.03±0.78b 5.14±0.77abc 3.34±0.50bc 2.92±0.49abc 广恢308 R308 0.76±0.29a 1.19±0.21ab 3.07±0.59bc 4.49±0.74b 5.28±0.52b 4.72±0.50c 3.31±0.54bc 2.85±0.54abc 华占 Huazhan 0.72±0.32a 1.15±0.24ab 2.87±0.52bc 4.35±0.77b 5.16±0.35b 4.75±0.46bc 3.08±0.40c 2.48±0.45c 桂99 Gui 99 0.69±0.23a 1.10±0.20ab 3.24±0.47b 4.54±0.53b 5.48±0.82ab 4.95±0.67abc 3.47±0.87ab 2.78±0.73bc 明恢63 Minghui 63 0.73±0.23a 1.29±0.21a 3.69±0.47a 5.28±0.73a 5.93±0.73a 5.34±0.74ab 3.93±0.41a 3.26±0.27a 1) 同列数据后的不同小写字母表示不同亲本配置杂交组合间差异显著(P<0.05，Duncan’s法)
1) Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among different hybrids derived from different parents (P<0.05, Duncan’s method)
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表 2 不同亲本配置杂交组合在不同移栽后天数的SPAD动态变化1)
Table 2 Dynamic changes of SPAD of hybrids derived from different parents on different days after transplanting
亲本 Parent 15 d 20 d 30 d 43 d 50 d 60 d 76 d 90 d 天丰A Tianfeng-A 43.08±1.27abc 41.84±1.71a 39.81±1.99a 38.57±1.67a 40.54±1.70a 41.28±1.53ab 29.84±5.50abc 18.39±4.39ab 五丰A Wufeng-A 43.75±1.17ab 41.40±1.90a 38.82±2.26a 38.21±1.52a 39.68±2.25a 39.83±1.99bcd 26.52±4.37bcd 14.69±3.61bc 荣丰A Rongfeng-A 43.41±1.27abc 42.53±1.71a 39.89±1.74a 39.12±2.09a 40.52±1.86a 41.08±1.12abc 25.36±5.03cd 16.35±7.86abc 泰丰A Taifeng-A 43.73±0.99ab 42.10±2.66a 40.63±1.99a 39.74±0.98a 40.78±0.99a 40.72±1.12abc 26.31±3.56bcd 16.91±3.18abc 扬泰A Yangtai-A 43.78±1.76ab 42.48±1.28a 39.30±1.86a 39.47±1.03a 40.69±1.21a 40.64±2.11bcd 26.80±4.18bcd 16.83±2.19abc 广恢998 R998 43.35±1.28abc 41.23±1.84a 40.18±2.14a 39.01±1.80a 40.73±1.18a 41.23±1.09ab 28.11±4.60bcd 16.52±3.55abc 广恢122 R122 44.50±1.23a 42.83±1.47a 39.98±2.04a 39.15±1.51a 40.51±1.49a 40.83±1.74abc 29.28±4.94abc 17.48±4.04ab 广恢308 R308 43.23±1.37abc 42.05±1.46a 40.06±2.06a 39.53±2.04a 40.71±0.61a 39.79±1.94bcd 22.74±2.64d 14.98±9.30bc 华占 Huazhan 43.70±1.08ab 41.99±1.30a 39.46±2.08a 38.76±2.69a 39.72±2.06a 39.35±1.94d 23.09±5.47d 12.44±3.57c 桂99 Gui 99 43.16±1.48bc 42.25±1.88a 39.78±1.99a 39.97±1.11a 39.67±2.12a 41.53±1.47a 33.26±5.50a 20.91±4.42a 明恢63 Minghui 63 42.18±1.47c 41.24±2.67a 39.21±2.13a 36.41±1.89b 36.59±4.38b 39.59±1.36cd 29.94±4.55ab 20.35±3.21a 1) 同列数据后的不同小写字母表示不同亲本配置杂交组合间差异显著(P<0.05，Duncan’s法)
1) Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among different hybrids derived from different parents (P<0.05, Duncan’s method)
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表 3 不同亲本配置杂交组合的生育期及产量性状差异性分析1)
Table 3 Differences in growth stage and yield-related traits of hybrids from different parents
亲本
Parent生育期/d
Growth stage单株穗数
Tillers per plant单株实粒数
No. of filled grains结实率/%
Seed setting ratio千粒质量/g
1000-grain weight产量/(t·hm−2)
Grain yield天丰A Tianfeng-A 102.8±0.46a 7.42±0.14bc 874.3±26.6de 64.35±0.72e 24.69±1.85a 6.54±0.11bc 五丰A Wufeng-A 97.94±0.55c 7.89±0.16bc 1079.5±31.9a 74.44±1.18ab 22.64±1.38b 7.27±0.15a 荣丰A Rongfeng-A 98.78±0.45bc 7.24±0.13c 894.1±22.9cde 73.11±0.92abc 24.89±1.49a 6.76±0.13abc 泰丰A Taifeng-A 98.67±0.56bc 8.78±0.19a 981.5±25.7abc 69.45±1.06cd 22.22±0.64c 6.53±0.20bc 扬泰A Yangtai-A 95.17±0.60d 7.88±0.19bc 990.2±27.8abc 76.12±1.58a 24.36±0.49a 7.20±0.22a 广恢998 R998 99.93±0.71b 7.97±0.19b 992.8±29.3abc 71.84±1.09abc 22.81±1.59cd 6.91±0.16abc 广恢122 R122 98.93±0.63bc 7.95±0.16b 952.9±25.8bcd 70.50±1.40bcd 23.67±1.09bc 6.78±0.16abc 广恢308 R308 97.78±1.05c 7.28±0.22c 1034.2±33.6ab 73.09±2.07abc 22.14±1.70de 7.08±0.14ab 华占 Huazhan 97.67±0.96c 7.58±0.14bc 1051.2±41.3ab 74.47±2.42ab 21.29±1.86e 7.06±0.18ab 桂99 Gui 99 100.80±0.89ab 7.57±0.26bc 892.9±47.5cde 68.34±2.09cde 24.64±1.17b 6.82±0.27abc 明恢63 Minghui 63 104.20±0.46a 7.26±0.27c 789.1±32.8e 67.73±1.63de 26.91±1.37a 6.33±0.21c 1)同列数据后的不同小写字母表示不同亲本配置杂交组合间差异显著(P<0.05，Duncan’s法)
1) Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among different hybrids derived from different parents (P<0.05, Duncan’s method)
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表 4 杂交后代在不同移栽后天数光合参数与产量性状的相关性分析1)
Table 4 Correlation between photosynthetic parameters and yield-related traits of hybrid combinations on different days after transplanting
光合参数
Photosynthetic parameter10 d 15 d 20 d 25 d 30 d 43 d 50 d 60 d 76 d 90 d 产量 Grain yield TPP 0.368** 0.483** 0.388** −0.030 −0.012 −0.110 −0.261* 0.407** 0.531** — LAI — 0.094 0.296** — −0.137 0.191 0.116 0.255* −0.312** −0.169 SPAD — 0.294** −0.032 — −0.202 0.278* 0.361** 0.057 −0.339** −0.425** 单株实粒数 No. of filled grains per plant TPP 0.258* 0.272* 0.267* −0.018 0.013 −0.044 −0.099 0.524** 0.578** — LAI — 0.025 0.108 — −0.272* −0.067 −0.025 0.063 −0.335** −0.217* SPAD — 0.330** −0.079 — −0.169 0.291** 0.370** −0.076 −0.401** −0.485** 结实率 Seed setting ratio TPP −0.023 0.057 −0.071 −0.150 −0.145 −0.168 −0.324** −0.059 0.053 — LAI — 0.122 0.038 — −0.120 −0.089 −0.081 −0.280** −0.416** −0.443** SPAD — 0.043 0.005 — −0.078 0.108 0.139 0.244* −0.453** −0.337** 千粒质量 1000-grain weight TPP 0.030 0.152 0.049 0.059 −0.002 0.013 −0.069 −0.344** −0.376** — LAI — 0.094 0.224* — 0.301** 0.409** 0.277* 0.288** 0.278* 0.244* SPAD — −0.246* 0.025 — −0.100 −0.164 −0.198 0.164 0.300** 0.342** 1) TPP：单株茎蘖数，LAI：叶面积指数；“*”“**”分别表示在P < 0.05和P < 0.01水平相关性显著(Pearson法)；“—”表示未获得数据
1) TPP: Tillers per plant, LAI: Leaf area index; “*” and “**” indicate significant correlations at P < 0.05 and P < 0.01 levels respectively (Pearson method); “—” indicates no available data
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表 5 杂种后代不同移栽后天数透光率与产量性状的相关性1)
Table 5 Correlation between light transmittance rate and yield traits of hybrid progenies on different days after transplanting
t移栽后/d
Days afler transplanting单株实粒数
No. of filled grains per plant结实率
Seed setting ratio千粒质量
1000-grain weight产量
Grain yield20 −0.128 −0.079 −0.269* −0.384** 38 −0.196 −0.077 −0.096 −0.282** 68 0.034 0.295** −0.341** −0.195 1)“*”“**”分别表示在P < 0.05和P < 0.01水平差异显著(Pearson法)
1) “*” and “**” indicate significant differences at P < 0.05 and P < 0.01 levels respectively (Pearson method)
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表 6 不同移栽天数光合参数间的动态相关性分析1)
Table 6 Dynamic correlation between photosynthetic parameters on different days after transplanting
移栽天数/
d光合参数
Photosynthetic parameterSPAD 单株茎孽数(TPP)
Tillers per plant透光率(LTR)
Light transmittance rate20 叶面积指数(LAI)
Leaf area index−0.054 0.456** −0.413** SPAD 1 −0.359** −0.033 TPP 1 −0.485** 30 LAI 0.253* 0.426** −0.340** SPAD 1 0.212 0.082 TPP 1 −0.300** 43 LAI 0.010 0.224* −0.452** SPAD 1 −0.061 −0.301** TPP 1 −0.195 50 LAI −0.130 0.119 — SPAD 1 0.188 — TPP 1 — 60 LAI −0.059 0.269* −0.643** SPAD 1 0.183 −0.030 TPP 1 −0.300** 76 LAI 0.378** −0.130 −0.491** SPAD 1 −0.427* −0.220* TPP 1 −0.166 1)“*”“**”分别表示在P < 0.05和P < 0.01水平显著相关(Pearson法)；“—”表示未获得数据
1) “*” and “**” indicate significant correlations at P < 0.05 and P < 0.01 levels respectively (Pearson method); “—” indicates no available data
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[1] 张立新, 彭连伟, 林荣呈, 等. 光合作用研究进展与前景[J]. 中国基础科学, 2016, 18(1): 13-20. doi: 10.3969/j.issn.1009-2412.2016.01.003 [2] 林荣呈, 杨文强, 王柏臣. 等. 光合作用研究若干前沿进展与展望[J]. 中国科学, 2021, 51(10): 1376-1384. [3] 袁隆平. 发展超级杂交水稻保障国家粮食安全[J]. 杂交水稻, 2015, 30(3): 1-2. [4] 屠曾平, 林秀珍, 蔡惟涓, 等. 水稻高光效育种的再探索[J]. 植物学报, 1995, 37(8): 641-651. [5] 屠曾平. 水稻光合特性研究与高光效育种[J]. 中国农业科学, 1997, 30(3): 28-35. [6] MARENCO R A, ANTEZANA-VERA S A, NASCIMENTO H C S. Relationship between specific leaf area, leaf thickness, leaf water content and SPAD-502 readings in six amazonian tree species[J]. Photosynthetica, 2009, 47(2): 184-190. doi: 10.1007/s11099-009-0031-6
[7] 李媛媛, 常庆瑞, 刘秀英, 等. 基于高光谱和BP神经网络的玉米叶片SPAD值遥感估算[J]. 农业工程学报, 2016, 32(16): 135-142. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.16.019 [8] 李杰, 冯跃华, 麻井彪, 等. 2个超级杂交水稻剑叶主脉两侧SPAD值的差异表现[J]. 核农学报, 2017, 31(4): 777-786. doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2017.04.0777 [9] UDDLING J, GELANG-ALFREDSSON J, PIIKKI K, et al. Evaluating the relationship between leaf chlorophyll concentration and SPAD-502 chlorophyll meter readings[J]. Photosynthesis Research, 2007, 91(1): 37-46. doi: 10.1007/s11120-006-9077-5
[10] LEÓN A P, VIÑA S Z, FREZZA D. Estimation of chlorophyll contents by correlations between SPAD-502 meter and chromameter in butterhead lettuce[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 2007, 38(19): 2877-2885.
[11] 李杰, 冯跃华, 王旭, 等. 不同地力和施氮水平下水稻叶片SPAD值及产量的分析[J]. 中国稻米, 2017, 23(1): 26-30. doi: 10.3969/j.issn.1006-8082.2017.01.005 [12] YANG W H, PENG S B, HUANG J L, et al. Using leaf color charts to estimate leaf nitrogen status of rice[J]. Agronomy Journal, 2003, 95(1): 212-217. doi: 10.2134/agronj2003.2120
[13] YANG H, YANG J, LV Y, et al. SPAD values and nitrogen nutrition index for the evaluation of rice nitrogen status[J]. Plant Production Science, 2014, 17(1): 81-92. doi: 10.1626/pps.17.81
[14] PENG S, GARCIA F V, LAZA R C, et al. Increased N-use efficiency using a chlorophyll meter on high-yielding irrigated rice[J]. Field Crops Research, 1996, 47(2/3): 243-252.
[15] HAWKINS J A, SAWYER J E, BARKER D W, et al. Using relative chlorophyll meter values to determine nitrogen application rates for corn[J]. Agronomy Journal, 2007, 99(4): 1034-1040. doi: 10.2134/agronj2006.0309
[16] 赵士诚, 何萍, 仇少君, 等. 相对SPAD值用于不同品种夏玉米氮肥管理的研究[J]. 植物营养与肥料学报, 2011, 17(5): 1091-1098. doi: 10.11674/zwyf.2011.1059 [17] 朱寒, 时元智, 洪大林, 等. 水肥调控对水稻叶片SPAD值与产量的影响[J]. 中国农村水利水电, 2019(11): 50-53. doi: 10.3969/j.issn.1007-2284.2019.11.010 [18] RAMESH K, CHANDRASEKARAN B, BALASUBRAMANIAN T N, et al. Chlorophyll dynamics in rice (Oryza sativa) before and after flowering based on SPAD meter monitoring and its relation with grain yield[J]. Journal of Agronomy and Crop Science, 2002, 188(2): 102-105. doi: 10.1046/j.1439-037X.2002.00532.x
[19] 于亚利, 贾文凯, 王春宏, 等. 春玉米叶片SPAD值与氮含量及产量的相关性研究[J]. 玉米科学, 2011, 19(4): 89-92. [20] MONOSTORI I, ÁRENDÁS T, HOFFMAN B, et al. Relationship between SPAD value and grain yield can be affected by cultivar, environment and soil nitrogen content in wheat[J]. Euphytica, 2016, 211(1): 103-112. doi: 10.1007/s10681-016-1741-z
[21] 欧阳杰, 王楚桃, 何光华, 等. 水稻灌浆中后期功能叶中叶绿素含量及其变化趋势与谷物产量关系研究[J]. 西南农业学报, 2012, 25(4): 1201-1204. doi: 10.3969/j.issn.1001-4829.2012.04.015 [22] LE BAIL M, JEUFFROY M H, BOUCHARD C, et al. Is it possible to forecast the grain quality and yield of different varieties of winter wheat from Minolta SPAD meter measurements?[J]. European Journal of Agronomy, 2005, 23(4): 379-391. doi: 10.1016/j.eja.2005.02.003
[23] 贺帆, 黄见良, 崔克辉, 等. 实时实地氮肥管理对水稻产量和稻米品质的影响[J]. 中国农业科学, 2007, 40(1): 123-132. doi: 10.3321/j.issn:0578-1752.2007.01.017 [24] 王志东, 陈宜波, 龚蓉, 等. 优质籼稻剑叶SPAD值与稻米品质相关性研究[J]. 中国水稻科学, 2021, 35(1): 89-97. [25] 张丽, 张中东, 陶宏斌, 等. 利用玉米叶片SPAD值预测子粒蛋白质含量分析[J]. 玉米科学, 2014, 22(6): 74-79. [26] 鲍巨松, 薛吉全, 杨成书, 等. 不同株型玉米叶面积系数和群体受光态势与产量的关系[J]. 玉米科学, 1993, 1(3): 50-54. [27] 孙锐, 朱平, 王志敏, 等. 春玉米叶面积系数动态特征的密度效应[J]. 作物学报, 2009, 35(6): 1097-1105. [28] 黄仲青. 杂交水稻光合性能的探讨[J]. 安徽农学院学报, 1980(1): 8-13. [29] DE DATTA S K, 唐建军. 分孽力和叶面积系数对产量的影响[J]. 耕作与栽培, 1985(2): 61-62. [30] 黄耀祥, 张旭, 林道宣, 等. 水稻不同类型品种产量构成因素及其群体内透光率差异的研究[J]. 广东农业科学, 1986, 13(4): 6-8. [31] 丁颖. 中国水稻栽培学[M]. 北京: 农业出版社, 1961. [32] 王丰, 廖亦龙, 柳武革, 等. 籼型杂交稻恢复系动态株型与光能利用率评价[J]. 中国水稻科学, 2021, 35(2): 141-154. [33] 郭晓彦, 陈雪青, 史鹏飞, 等. 施用新型尿素水稻叶片SPAD值变化特征及产量分析[J]. 天津农业科学, 2018, 24(5): 51-54. doi: 10.3969/j.issn.1006-6500.2018.05.013 [34] WANG Y W, XU C, LV C F. Chlorophyll a fluoresenecence analysis of high-yield rice (Oryza sativa L. ) LYPJ during leaf senescence[J]. Photosynthetica, 2016, 54(3): 422-429. doi: 10.1007/s11099-016-0185-y
[35] 翟荣荣, 冯跃, 曹立勇, 等. 水稻叶片衰老研究进展[J]. 中国稻米, 2011, 17(1): 7-12. doi: 10.3969/j.issn.1006-8082.2011.01.003 [36] 李可, 禹晴, 徐云姬, 等. 水稻叶片早衰突变体的农艺与生理性状研究进展[J]. 中国水稻科学, 2020, 34(2): 104-114. [37] 杨行海, 吴艳艳, 陈辉云, 等. 广西早籼早熟杂交水稻产量与主要经济性状的分析[J]. 种子, 2011, 30(6): 85-87. doi: 10.3969/j.issn.1001-4705.2011.06.023 [38] 杨振玉, 张忠旭, 高勇, 等. 偏高秆偏大穗粳爪交组合的选育路线、高产生理基础及其栽培体系[J]. 杂交水稻, 1996(6): 5-7. [39] 黄耀祥, 陈顺佳, 陈金灿, 等. 水稻丛化育种[J]. 广东农业科学, 1983, 10(1): 1-6. [40] 段红霞, 夏桂龙, 欧阳建平, 等. 赣东北不同施肥模式下晚稻剑叶的SPAD值变化及其与产量的关系[J]. 安徽农业科学, 2016, 44(6): 16-18. doi: 10.3969/j.issn.0517-6611.2016.06.005 [41] 黄影华, 张华杰, 陈秋玉, 等. 不同生育期水稻叶片SPAD值与产量相关性研究[J]. 仲恺农业工程学院学报, 2021, 34(1): 1-7. doi: 10.3969/j.issn.1674-5663.2021.01.001 [42] 刘彦卓, 黄农荣, 黄秋妹, 等. 晚季不同类型高产水稻品种光合速率和叶绿素含量变化研究初报[J]. 广东农业科学, 2000, 27(1): 2-4. doi: 10.3969/j.issn.1004-874X.2000.01.001
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