水稻杂交技术研究进展论文

分析杂交水稻种植特点论文

一、分蘖和有效穗

1978、1979年秋季,我们在福建的龙海、平和等县进行了杂交水稻高产的调查,较完整地掌握了52块田的资料,结合该地区农业局验收整理的388块田的资料;从中选出理论产量与实际产量相差3T5公斤/公顷之内的197块田的资料进行统计分析。结果汕优2号、四优2号的早、晚季都表现产量与总粒数的偏相关达显着水准(公式略)根据穗数和穗粒数计算标准偏回归系数,说明增穗的增产潜力大于增粒的增产潜力。我们又调查了全省6个地区11个县的晚季杂交水稻有效穗数与产量的关系。得出每公顷产3了50公斤以下的有效穗数为135~180万。每公顷产6250、6000公斤的为225~24D万,每公顷产6750、7500公斤的为270、28与万;每公顷产9750、12000公斤的为300、345万。这说明有效穗多产量高,有效穗少产量低。197块田的资料分析指出:基本苗数、最高茎莫数、分集成穗率分别与有效穗数呈显着或极显着正相关。

(一)秧苗案质与甚木苗19T7年进行了秧苗素质研究。设秧苗素质与本田施氮量两种处理。试验结果产量差异显若。兹将其中四个处理分析如下:扁蒲秧2本,210公斤N/公顷,“”.75公斤/公顷三叉秧l本,105公斤/公顷,公斤/公顷扁蒲秧3本,210公斤/公顷,公斤/公顷二叉秧1本,105公斤/公顷,公斤/公顷单秆秧比二叉秧、三叉秧多用1、2倍种子和多l倍氮肥,每公顷仅分别增加150公斤和24.了5公斤。根据考种材料,二叉秧的有效穗数较三本秧少,而穗实粒数则多5D%。故多叉秧具有省种、省肥、大穗的增产作用。我们又分析各节位分孽穗的产量比重,三叉殃2/o、3/O两节位分集穗占总穗数的46%,产量占总产量的49%。多本秧5/0、6/0、7/。三节位分萦的产量占总产量的82%,前者为低节位分莫,穗大、粒多;后者为中节位分孽,穗较小、粒少。莫家让“指出,多叉秧叶绿素含量较无孽秧多,从出苗到黄熟期,多叉秧的光合势较无粟秧高9~33%,根系也较发达,这样,多叉秧的发达恨系吸收氮素与叶绿素含量高的,光合势强的叶片光合产物合成的氨基酸输送到地上部的生长中心。初期促进分集,形成分桑优势,幼穗分化至成熟期壮秆大穗,形成穗粒优势。

(二)最高分藕数与分戴成旅奉19T块田的最高茎葵数为405~540万/公顷,在此范围内,最高茎孽数与有效穗数呈极显着正相关每公顷产IO50D斤以上的69块田的苗、株、穗比例为1,3,2,即每公顷插24、30万丛,基本苗120、180万,最高茎孽数480、540万,最后有效穗330、375万,分粟成穗率65、70%。要实现这种群体动态指标,首先要培育多叉壮秧,在这基础上按杂交稻大田分孽习性进行肥、水管理。19了8年我们观察了四优2号大田分孽习性的结果:1、第一次分孽的成穗率为98%,分布于1/0、9/0节位上。第二次分孽的成穗率为40%,分布于2/0”5/D节上。第三次分萦的成穗率为零。

2、分孽的发育受氮、碳营养影响很大。本田分桑以第7节位分粟的穗粒数最多,7/0节位分粟于5/7出生。第一次追肥于4/28,每公顷施碳锋和过磷酸钙各公斤。按当时气候条件,大约6、7天才能为稻根吸收。这说明第7/O节位分莱的成长与氮素营养密切相关。拔节期具有3个叶片以上的'分禁,一般都能成穗;但若“大封行”出现于孕穗之前,这些分孽会因光照不足而死亡,相对地,抽穗一乳熟期群体“稀疏”,基部透光率增加,植株基部腋芽重新萌发成分萦。这些都说明杂交水稻分萦的成长和消亡与碳素营养密切相关。3、据偏相关分析,节位与各节有效穗数呈显着的负相关即节位愈低,有效穗愈多。以上洁果可作为育秧、整田施肥、插秧和本田肥、水管理的依据。

二、每穗粒数与粒重

1979年我们调查了汕优3号与IR661的穗发育情况(表略)无i仑分化颖花数、抽穗时颖花数或穗实粒数汕优3号都多于IR661;但颖花退化率则高,结实率低。因此,生产上不仅要促花,更重要的是保花,不仅要促大穗,更重要是减少退化,提高结实率。据197块田的资料分析,产量与结实率的偏相关达显着水准,总粒数与结实率呈极显着负相关,也说明保花和提高结实率的重要性。颖花结实率低的主要因素是:1、养分不足,分配不匀。1979年我们以四优2号和红410(对照)为材料,选择生长正常的主穗各20穗,定德定花观察不同位次颖花的生长势,结果四优2弓一的强势花占连,比红逮10减少;中势花,比对照减少;弱势花匕对照多。一说明杂交水稻结实率低是弱势花多造成的。不同位次的颖花结实率也不一致。19了9年我们对四优2号剪除颖花对结实率影响进行了观察。第一次枝梗颖花的结实率为,第二次枝梗颖花的结实率仅49%。剪除第二次枝梗颖花后,第一次枝梗颖花的结实率提高到;剪除第一次枝梗颖花后,第二次枝梗颖花的结实率提高到90%。说明第二次枝梗颖花结实率低是养分不足和分配不匀引起的。1981年的杂交稻种植期研究结果,无论早季种植或晚季种植的杂交水稻,从返青期到幼穗分化期,光合效率和干物质日增量都最大,幼穗分化至抽穗次之,抽穗至成熟最小,此结论与曹显祖报告相一致。这是杂交水稻的一种生理现象。从研究中也看出,晚季种植(6/18播,了/15插,10/15收),出苗到幼穗分化处在28℃/日均温,160小时日照和太阳辐射量“的足光下,充分发挥杂交稻光合强度大的优势(比早季高)。因此,分集块,叶面积大(大倍),干物质日增重,为穗(库)发育提供大量能源。抽穗后,由于气温逐渐下降,光照弱,光合效率较早季植‘厂降快(降40.了%),单位体积干物质积累转化处于劣势,但植株营养体大,总干物质积累仍较早季植为大。因此,有效穗较早季植的增加万/公顷,每穗粒数增加粒,结实率提高,千粒重增加克,产量增加191了.75公斤/公顷。此外,从威优2号、沮l(龙2号后期追肥试验结果看出,在侮公顷施150公斤氮素情况下,提取23%(尿素了5公斤/公顷)为孕穗期追肥,可以明显提高乳熟期的干重、活力和冠层叶叶绿素含量(),光合势和干物质日增长分别比对照提高和lD%,从而使结实率较对照提高。以上说明,杂交水稻由于中后期光合效率下降导致养分不足,弱势颖花多,结实率低。后期追肥可以改变这个缺点,提高结实率。2、受生态条件影响。颖花受情后,谷粒灌浆的养分来源有二。其一为抽穗前贮藏于茎秆和叶鞘的碳水化合物转运到穗;其二为抽穗后冠层叶进行光合作用的产物。1978年从分期播种试验的资料看出,二者的比例因抽穗后的环境条件不同而异,可分为三种类型:(1)抽穗后20天候平均气温约28℃,日照率75%,相对湿度7D、80%,灌浆成熟期短(31~35天);抽穗前养分占31、39%,抽稗后养分占69~61%。(2)抽穗后20天候平均气温26、28℃,日照率47、51%,相对湿度85%以上;抽穗前养分占42~60%,抽穗后养分占邪、40%。(3)抽穗后20天候平均气温℃,日照足,相对湿度T9%以下,灌浆成熟期达51日;抽穗前后养分各占28%和了.2%。考种结果,高温、足光、适湿的稻穗灌浆成熟期虽短,但结实率高,籽粒饱满,千粒重大,产量高;低温、足光、湿度小,则结实率低,籽粒不饱满;高温、多雨、寡照、湿度大,结实率和籽实饱满度都受影响。这是抽穗后气侯条件对杂交稻穗粒发育的影响。因此,调节播种、插秧期使生殖生一长处于最适的光照条件下是提高结实率的关键。19了8~19了9两年的四优2号发育期的温度处理结果看出:从枝梗分化至开花期低温(19℃)处理,结实率都降低。低温处理三天对结实的危害程度为、花粉母细胞减数分裂期>孕德期>抽穗期。无论抽穗、开花或灌浆用35℃或40℃的高温处理3小时,结实率和千粒重都降低。抽穗开花期遇到35℃以上高温,花粉败育不受精;灌浆期高温则影响光合产物的运转而形成畸形来。开花期遮光或阴雨则结实率降低,强势花结实率从87%降至58‘4%。由于稻田中各稻穗,稻穗中各颖花的发育并非同步,抽穗开花期35℃处理3小时和40℃处理3小时后,用人工辅助授粉,其结实率分别从、5D%提高到78%、62%。

三、根系发育与叶片生长

根系发育研究结果:四优2号和汕优3号的根量、根粗和根系干重都比穗数型常规稻红410和矮秆大穗型品种大家伙为大(略小于高秆大穗型品种三磅70箩),发根力和根系活力较强。根干重以黄熟期为最大。发根力可持续到孕穗初期,根系活力以黄熟期为高峰。杂交水稻的“浮根”发达。浮根从第11/0叶开始发生,持续至成熟期。四优2号、汕优3号的根可达5次恨,而410、大家伙仅二、三次根。倪文等〔7〕报告,浮根的吸收力比一般根高2一3倍。川田拼“J报告,高次根的发生与穗枝梗及其着生的颖花同步。因此,浮根发达与杂交水稻穗大颖花多有密切联系。杂交水稻在水层灌溉条件F根量大、根粗、干重大、浮根发达,但后期黄根、褐根、黑根多,几乎找不到白根;旱作栽培的根系和干重均小,没有浮根,但白根多;湿润灌溉的介于二者之间。此结论与Das,.等’‘报告相一致。不同组合对缺水的敏感性不同,四优2号大于汕优3号。早期水层灌溉、中期晒田、后斯湿润的,根量、干重、根粗、浮根量都大和发达。收获后一天,o、20cm土层的根系黄褐色,20、40cm土层为黄白色,根的弹性大。因此,合理灌溉以改善土壤环境,发挥杂交水稻的根系优势,为穗多、穗大、结实率高奠定基础杂交水稻根系发育与地上部生长有密切联系。单位时间最天发根增长量出现于分集盛期,无效分孽开始死亡期的单位时间根干重增长量最大,紧接着出现最大茎伤流强度增长量。说明了杂交水稻的发根开始时生长迅速;其次是稻根加粗,内含物充实,干重增大;再次是根系活力的发挥。根系的这种发展过程可作为肥水管理的依据。剪根试验结果表明,4/0“8/。叶期剪根,即剪除1/0、5/0节位根,明显减少了分孽和有效穗数;12/0叶期剪根则穗实粒数和结实率减少;14/0、16/O叶期剪根则影响结实率和粒重。综上所述,出苗—穗分化期的发根力最强,“浮根”发生;在栽培上应该浅水足肥,以促分蔡,增加穗数。穗分化—齐穗期的浮根大量发生,根系活力大,根干重增长快;应适当搁田,足肥以促大穗。齐穗,-一成熟期的根系活力旺盛,需湿润灌溉,补肥,以提高结实率和粒重。在叶片生长方面,四优2号和汕优3号的主茎叶可分为三类:(1)1/0、10/0(1l/0)节,包含叶—鞘—节—分萦(缺节间),都是营养生长期发生和生长的。(2)11/0、12/0(12/、13/0)节,包含叶—鞘(缺分孽和节间),为过渡期发生和成长的。(3)13/0~15/0(14/0~16/0)节,包括叶—鞘—节—节间(缺分集),都是生殖生长期生长的。根据主笔叶的叶形、出叶积温、生存期和功能,叶片可分为四组,(表略)1980年对杂交稻根、叶与产量因素的关系的研究结果:剪除主茎4/0、1。/O叶则影响1~7/0节位分孽;4/0~8/0叶期剪根(剪去1/0、5/0节根)则影响1/0、5/0节位分孽;剪去4/0~10/O叶或12/O叶期剪根(剪去9/O节根),严重降低穗粒数;剪去14/O~16/O叶或12/O期剪很严重降低结实率。水稻叶、根、穗、粒的这些关系,可作为看苗诊断和管理的参考。另外,从两年的分期播种试验和植期研究看出,中熟杂交稻属感温性的基本营养生.长型。生育期间日均温在1T、28℃之间,每升高1℃营养生长期缩短5天,日均温27~28℃的主长期较稳定。安全齐穗温度为23℃。四尤2号全生育期所需的活动积温为3061℃,1/0、16/0叶期的活动积温为1731℃,剑JlJ?—抽穗期的为380℃。抽穗—完熟期为905℃。幼穗分化期的生育积温指数为,花粉母细胞减数分裂期为,抽德期为。这些结论与浙汀农科院绍兴基点组(19了0)的报告相一致。总之,中熟杂交稻属感温性基木营养生长型,具有分禁力强、根系发达和穗粒多三大优势,三者旧互联系,培育多叉壮秧是发挥三大优势的基础。根据活动积温及生育积温指数调整播种期,使生殖生长期处于光、温、湿最适期,既使茎、鞘、叶贮藏养分顺利运转到穗,又利于穗粒发育。根据叶、孽、根、穗、粒之间的相互关系进行肥、水管理,协调促桑保蔡,促花保花,实现穗足、粒多、粒饱、高产的目的。

结论

(一)杂交水稻具有分集力强、根系发达和穗粒多三大优势。多孽壮殃是基础。它具有省种、省肥、根多、秆壮、穗大的增产作用。

(二)节位与有效穗数呈显着负偏相关。2/O、3/O二节位的分孽憾产量占总产量的49%。分菜的发生和增长与碳、氮素营养密切相关。

(三)杂交水稻穗大、颖花多,但结实率不高。其原因是杀分不足和花期对温、光的适应范围较窄。

(四)根多、根重、“浮根”发达。最大发根量和根干重分别出现于分孽盛期和孕穗期。最大伤流强度于黄熟期。前期水层灌溉、中期晒田、后期湿润的根系发达,白根多。

(五)杂交水稻可分为四个叶组:1/0、3/0为秧期叶,决定秧苗素质;4/0~9/D(10/0)为分孽期叶,决定分孽和穗数;10/0(11/0)~12/O(13/0)为拔一节期叶,影响节间干重和穗粒数;13/0(14/0)~15/0(16/0)为穗发育期叶,影响结实粒和粒重。

(六)幼穗分化期生育积温指数为,花粉母细胞减数分裂期为,抽穗期为户。

(七)总粒数与产量呈显着偏相关。统计分析表明:“四优2号”和“汕优3一号”是在一定穗拉数的基础上增加穗数来增加总粒数增产的。高产田的群体结构是按1,3,2的苗、株、穗比例

前不久在长沙举行的中国稻米高峰论坛上，被誉为“杂交水稻之父”的中国工程院院士袁隆平满怀信心地表示，2010年，他主持的超级稻研究项目第三期亩产900公斤的目标一定能够实现。而目前，已有个别百亩连片的实验基地，平均亩产创记录地达到980公斤以上。 中国杂交水稻研究一直遥遥领先于国际社会。2004年，袁隆平从以色列领取了“沃尔夫”奖后，又从美国捧回“世界粮食奖”。一年之内连获两项国际农业类最高奖项，其辉煌的背后，是国际社会对中国杂交水稻研究的高度认可和赞誉。世界粮食奖基金会赞扬他于上世纪六七十年代发现水稻的杂种优势并加以应用而获得成功。他为促使中国由粮食短缺不足转变为粮食充足供应做出了巨大贡献。他研究的杂交水稻以20％的增产幅度在中国得到迅速推广，每年增产的粮食可多养活数千万人口。 中国对杂交水稻的研究最早可以追溯到1964年，当年袁隆平偶然发现了水稻的杂交优势。1966年，袁隆平发表了《水稻的雄性不孕性》的论文，突破了“自花授粉作物没有杂种优势”的传统观念，奠定了中国杂交水稻研究的基础。此后他和同事埋头研究，于1973年完成三系杂交水稻研究，1976年大面积推广种植成功。1987年7月，安江农校青年教师邓华凤在袁隆平的理论指导下突破了两系法杂交的制约瓶颈，经过七八年的攻关，1995年中国宣告两系法杂交水稻研究成功。 袁隆平根据国内外发现的育种新材料，1987年发表了“杂交水稻育种战略设想”的论文，大胆而科学地把杂交水稻育种划分为互相衔接的三个战略发展阶段：即三系法为主的品种间杂交优势利用；到两系法为主的籼粳亚种间杂种优势利用；再到一系法为主的远缘杂种优势利用，为中国杂交稻研究确定了技术路线。1997年中国启动了“超级杂交稻育种”研究项目，确立了常规稻和杂交稻并举、三系法和两系法并重、生物技术与常规技术相结合的发展思路，在着力提高产量潜力的同时，注重改善稻米品质、增强病虫抗性和生态适应性。目前，超级稻研究亩产700公斤的一期目标于2000年实现，亩产800公斤的二期目标也已于2004年提前实现，目前正在进行三期研究。 我国杂交稻从1976年大面积推广以来，到2003年已经累计种植了45亿亩，帮助农民增收稻谷4亿吨。袁隆平介绍说，世界上已有20多个国家研究或引种杂交水稻，在东南亚、南亚、南美、非洲等多个国家的试种示范都取得了极其显著的增产效果。越南、印度、菲律宾等国引种杂交水稻后，产量大幅增加。2003年越南种植60万公顷杂交稻，每公顷单产比常规稻高出40％以上；在中国和一些国际组织帮助下，菲律宾种植3000公顷杂交稻，每公顷单产高达8．5吨，比当地水稻平均单产高出近一倍。 早在十五六年前，中国杂交水稻技术被世界粮农组织列为解决世界上粮食短缺国家的首选技术，这项成果还获得中国第一个“国家特等发明奖”。然而，这项科研成果早期并没有在知识产权方面进行保护。“过去我们的技术都是敞开的，现在知识产权意识逐步加强，我们也开始用法律手段来保护自己的研究成果。”袁隆平接受新华社记者采访时说。 由于不重视知识产权，中国杂交水稻技术在转让中曾蒙受过巨大损失。1981年当中国向美国转让11项杂交水稻核心技术时，美方只承认1项有效。上世纪90年代以后，中国逐步加强了杂交水稻知识产权的保护，一些杂交水稻研究机构制定了保护知识产权的相关规定，加强了研究开发、生产经营以及科技人员流动、对外科技交流与合作活动中知识产权保护措施。 袁隆平说，对于这个为人类造福的科技产品，中国对其知识产权的保护绝不是永久的，只能是保护一段时间。为了让更多的人受惠，目前中国的三系杂交水稻技术在国际上是完全公开的。