广东省适宜机插水稻品种筛选与评价体系研究

张 悦，邹积祥，刘妍，张彬，黄 庆，伍龙梅，杨陶陶，包晓哲，陈青春

（1.广东省农业科学院水稻研究所/ 广东省水稻育种新技术重点实验室/ 广东省水稻工程实验室/农业农村部华南优质稻遗传育种重点实验室，广东 广州 510640；
2.仲恺农业工程学院农业与生物学院，广东 广州 510225）

【研究意义】水稻是我国重要的粮食作物之一，是全国60%以上人口的主食［1］。随着社会进步和城市化进程的发展，我国乡村人口结构占比由2000 年的63.8%下降至2020 年的36.1%，减少29 747 万人［2-3］。水稻产业的发展亟需生产效率高、劳作强度低的轻简机械化种植技术。机械化插植水稻（机插水稻）具有减轻劳动强度、提高插植效率、生产规模化等特点，近年来在我国得到快速发展。2020 年全国水稻耕种收综合机械化率已达84.4%，广东省起步较晚，但水稻机种占比也近20%［4-5］。选育适宜机插水稻品种应用于生产，对水稻丰产增收、保障我国粮食安全具有重要意义。【前人研究进展】相较于传统的人工插秧和抛秧，机插水稻插植秧龄小2 叶左右，返青期长3～5 d，基本苗每穴多2～3 苗，齐穗和收获期推迟3～5 d，主茎分蘖显著减少，且产量会显著下降［6-8］。有研究发现，机插水稻产量降低的主要原因有结实率降低、千粒重下降、穗粒数减少等［9］。也有研究发现，机插、手插两种插植方式稻米的糙米率、精米率差异不大，但机插的整精米率却高于手插和抛秧，垩白粒率、垩白度则低于手插［10-11］。此外，孙嘉威等［12-14］研究发现机插水稻的钾肥利用效率显著高于手插水稻。徐一兰等［6-8,15］研究发现机插水稻的产量低于手插水稻，但机插移栽成本低，效益高。曾勇军等［16］也发现机插水稻的干物质积累量低于手插。有学者研究了不同稻作区品种机插适宜特性差异，如吴小文等［17］发现中组143、株两优120、陵两优7713 和丰两优香1 号适宜沿江地区机插再生稻种植；
唐中兴等［18］发现望两优511 等12 个品种在江淮中北部地区机插综合表现优异。【本研究切入点】机插水稻的生长发育、产量及其形成、养分利用和品质等特征与其他插植方式存在差异，不同品种机插适宜性也表现不同。但目前在华南稻作区，相关研究还相对较少，广东更鲜有报道。【拟解决的关键问题】本研究选择广东主栽或应用较广的14 个水稻品种，以手插为对照，连续两年三季开展机插水稻试验，构建机插水稻适宜性产量和品质评价体系，比较分析2 种插植方式下水稻的产量及其构成、稻米品质等，筛选适宜机插的水稻品种，探讨机插水稻适宜性选育关键指标，为适宜机插水稻品种选育及评价体系构建奠定基础和提供参考。

1.1 试验品种

供试品种14 个（表1），包括杂交稻5 个、常规稻9 个，皆为南方典型的感温型籼稻，其中11 个品种于2010—2022 年共43 次入选广东省农业主导品种。

表1 供试水稻品种概况Table 1 Overview of tested rice varieties

1.2 试验设计

试验于2018—2019 年连续三季在广东省农业科学院水稻研究所白云基地（23°17"N、113°23"E）进行，年均气温21.8 ℃，全年无霜，年降雨量1 694 mm，试验田土壤为壤土，有机质含量2.23%，全氮含量0.11%，全磷含量0.04%，全钾含量0.95%。每个品种插植方式均设置机插和手插两种，每个品种机插种植30 m2，手插种植28 m2，随机区组设计，3 次重复。2018 晚季7 月21 日播种，8 月13 日机插和手插；
2019 早季3 月5 日播种，3 月29 日机插和手插；
2019晚季7 月22 日播种，8 月13 日机插和手插。机插基本苗3～5 苗，行株距30 cm×14 cm，种植6行，每行10 m，共426 穴；
手插2 苗插，株行距17 cm×23 cm，插植8 行，30 穴，共240 株。尿素、氯化钾和过磷酸钙施肥总量每667 m2分别为21.6、20、25 kg。其中，尿素按基肥：返青肥：分蘖肥：穗肥=3：2：3：2 进行运筹，钾肥按基肥：分蘖肥：穗肥=4：4：2 进行运筹，磷肥作基肥一次施用。施肥时间：基肥于插秧前；
返青肥：早季和晚季分别于插后7、5 d；
分蘖肥：早季和晚季分别于插后11、9 d；
穗肥：早季和晚季分别于插后35、30 d。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 物质积累 在成熟期，根据各小区茎蘖平均数选取3 个代表性的点，各点取5 穴植株地上部分作为一个样本带回实验室，烘箱中105℃杀青30 min 后，80℃烘干至恒重，考察植株生物量积累。

1.3.2 产量及其构成 收获前7 d，调查2 行×20 穴的有效穗数；
成熟前，于田间随机选取3 个代表性的点，每个点取5 穴穗为一个样本，带回，脱粒、烘干，考察每穗粒数、结实率和千粒重。同时在每个点各品种连续割50 穴，脱粒、风干、除杂，用谷物水分仪测定稻谷水分含量，测定水稻产量。

1.3.3 稻米品质 按照GB/T 5495、GB/T 21719、GB/T 17891、NY/T 2334 考察测产后稻谷的加工品质和外观品质。

1.4 评价体系

参考《广东省农业科学院水稻研究所水稻品种的量化评价标准》构建评价体系，根据14 个水稻品种的机插较手插的产量、品质差值的正态分布特征，建立机插水稻适宜性评价评分标准。以产量和品质为一级评价指标，设置权重均为50%；
加工品质和外观品质为二级评价指标。其中，加工品质包括糙米率、精米率和整精米率3 个指标，外观品质包括透明度、垩白粒率和垩白度3个指标。机插水稻适宜性评价指标体系见表2。

表2 机插水稻适宜性评价指标体系Table 2 Suitability evaluation index system of machine transplanting rice

采用Microsoft Excel 2020 进行数据处理和绘图。

2.1 水稻产量及机插适宜性评价

由图1 可知，两种插植方式两年三季水稻的产量表现一致，即机插＜手插。14 个水稻品种机插和手插3 季的平均产量每667 m2分别为420.8、500.5 kg，机插水稻的产量较手插平均低16.3%，且存在季节间差异，相对于手插，14 个品种机插处理三季的产量平均分别低11.1%、18.8%和17.3%。表3 显示：相对于手插，14 个品种中，五丰优615、五山丝苗和美香占2号减产幅度最大，三季减产幅度都达20%以上，减产幅度较大的有7 个品种，减产幅度达15.7%～19.4%；
粤禾丝苗和粤银软占减产幅度较小，仅分别减产10.5%和11.3%；
合丰丝苗、黄华占减产幅度最小，仅为4.9%和8.8%。

根据三季减产百分率的正态分布构建评分标准（表3）：减产百分率≤4.9%，评分100 分；
4.9%～12.2%，评分90分；
12.2%～19.5%，评分80分；
19.5%～26.8%，评分70 分；
＞26.8%，评分60 分。综合评分显示粤禾丝苗、粤银软占、合丰丝苗和黄华占综合评分最高，皆达90 分以上。

2.2 稻米品质及机插处理适宜性评价

2.2.1 加工品质及外观品质 从表4 可以看出，除美香占2 号、合丰丝苗外，2019 年早、晚季不同品种糙米率和精米率表现为：机插＞手插（平均高1.3、1.4 个百分点），分别为79.3%、78.3%和71.1%和70.1%。7 个品种机插种植方式下的整精米率均低于手插，平均低2.37 个百分点；
另外7 个品种表现为机插＞手插，但除广8 优金占外，粤禾丝苗、粤银软占、固广油占、合丰丝苗、五山丝苗和黄华占仅平均高0.9 个百分点。

外观品质显示（表5），除粤银软占和固广油占外，机插种植下水稻的透明度好于手插，平均高0.1；
垩白粒率和垩白度比较发现，垩白粒率分别为14.7%、11.3%，垩白度分别为4.8%、3.9%，即机插水稻稻米的垩白粒率和垩白度分别较手插高3.47、0.89 个百分点。

将14 个水稻品种机插和手插种植下加工品质及外观品质的差值做正态分布图（图2），根据正态分布表现差异程度将评分标准定为5 类并进行评分（表6）。由表7 可知，机插处理下，糙米率以粤禾丝苗、固广油占、南秀软占、南晶香占和黄华占5 个品种表现最优，精米率和整精米率以粤银软占和广8 优2168 两个品种表现最优，透明度以深优9516、五丰优615、粤禾丝苗3 个品种表现最优，垩白粒率以深优9516、广8优金占、粤银软占、美香占2 号4 个品种表现最优，垩白度以深优9516、广8 优金占、南晶香占和五山丝苗4 个品种表现最优。

表6 稻米加工品质及外观品质评分标准Table 6 Scoring criteria for rice processing and appearance quality

表7 不同水稻品种加工品质及外观品质评分Table 7 Scoring of processing and appearance quality of different rice varieties

2.3 机插水稻适宜性综合评价

14 个水稻品种的机插适宜性综合评分（图3）显示，五丰优615、美香占2 号、五山丝苗评分分别为74.3、74.3、75.0 分，机插适宜性最差；
粤禾丝苗、粤银软占、合丰丝苗和黄华占综合评价评分分别为86.8、86.5、86.0、85.8 分，在14个品种中排名前四位，适宜机插。

2.4 机插适宜性产量形成关键指标相关分析

由表8 可知，产量评分与产量形成因子达显著正相关关系，其中干物质积累量和结实率达极显著水平；
品质评分与干物质积累量、结实率和千粒重呈显著正相关关系；
除穗粒数外，机插适宜性综合评分与干物质积累量、有效穗数、结实率呈显著正相关关系。

表8 水稻产量构成和品质因子差值与评分指标相关性Table 8 Correlation analysis of yield components and quality with scoring indexes

3.1 种植方式对水稻产量及品质形成影响

稻米产量和品质受多因素影响，其中遗传因素和栽培环境影响较大［19-20］。不同插植方式因光照和养分吸收情况不同而影响光合作用，进而影响干物质量积累及产量形成［21-22］。前人研究结果显示，手栽稻的干物质积累量极显著高于机插稻［23］。本试验显示水稻手插干物质积累量均大于机插种植，同前人研究结论一致，原因可能为：一方面经过手插水稻为大苗移栽，成苗率高、返青快，移栽后水稻的生长一致且群体光合效率较高，利于干物质的积累；
另一方面是由于机插水稻育秧质量差、移栽机械损伤重、漏秧率高、返青时间长、分蘖期缩短、干物质积累时间缩短等导致水稻机插产量低于手插［24］。

水稻品质的形成既是光合产物生产的过程，也是光合产物转运与分配的过程［25］。本研究发现，机插处理下，不同品种稻米的糙米率、精米率均高于手插，说明机插处理在保证水稻碾米品质方面更具有优势；
但外观品质方面，透明度机插较手插水稻平均高0.1，除深优9516、合丰丝苗、美香占2 号外，垩白粒率和垩白度机插分别较手插高3.47 和0.89 个百分点，表明机插水稻的灌浆特征存在品种差异，说明适宜机插水稻品种选育具有重要生产意义。

3.2 适宜机插水稻品种选择

选择适宜机插的水稻品种是机插生产的关键。本研究选取14 个广东省主栽水稻品种进行机插适宜性评价，以产量和品质（外观品质、碾米品质）特征为评价指标，进行加权评分法分析，发现在不同处理方式下，机插较手插水稻产量有一定下降，但粤禾丝苗、粤银软占、合丰丝苗、黄华占减产幅度较小，加工品质和外观品质略有提高或下降幅度较小，适宜机插。干物质积累量比较发现泰优208，合丰丝苗、黄华占、美香占2 号的机插干物质积累量与手插相比下降差值较小，在机插处理下具有较高的生产潜力。同时，产量和品质机插适宜性评价评分与各产量构成因子的相关分析显示，干物质积累量、结实率与产量评分及干物质积累量与品质评分有极显著正相关关系，对后续机插试验有借鉴意义。

本试验仅对14 个水稻品种不同插植方式的适宜性做了初步研究，筛选出粤禾丝苗、粤银软占、合丰丝苗、黄华占4 个品种适宜机插。其中，粤禾丝苗和粤银软占表现优异，适合兼顾产量及品质的机插生产，合丰丝苗与黄华占则是有较高的产量水平，适合重点注重产量的机插生产。

3.3 适宜机插水稻品种评价体系建立

评价体系的建立有助于选择或育成适宜机插的水稻品种。关于品种评价方法的选择，前人多采取主成分分析法［26-28］、模糊综合评价法［28-29］、灰色关联分析法［30-31］、专家打分法［27］、多重比较法［26］。在选择方法时应注意结合评价指标及试验数据进行选择，同时各指标权重的确认对衡量评价指标影响重大。本试验评价体系方法参考前人主成分分析法及模糊综合评价法，结合计量经济学问卷统计评价方法，最终确定多层次模糊综合评价法构建量化评价指标体系［32-35］，采用机插与手插比较的方式，做正态分布图，加权选出机插处理综合性状表现最优的品种。对比传统筛选方法，这种方式的优点在于：首先可以更好区分出适宜机插的品种，实现机插水稻优质高产；
其次通过建立正态分布图确定性状表现评分标准，并参考广东省农业科学院水稻研究所专家标准选择指标权重制定标准来筛选品种，区域特征明显，适宜机插水稻品种选育体系参考价值针对性强。但本试验评价体系也有待完善：首先正态分布图确定标准对数据的依赖性较强，客观性强、精度较高，但若组内数据变化过大，则对标准制定有一定的影响；
其次本研究仅就产量和品质进行评价，对品种评价维度不够全面，因此还需进一步试验研究。

综合来说，本试验评价体系在方法上具有新颖性，且选择产量和稻米品质进行筛选，后续可加入其他指标进行更加全面的评价。

对广东14 个水稻品种的机插适宜评价研究发现，在产量方面合丰丝苗、粤禾丝苗、粤银软占、黄华占机插较手插减产幅度较小，量化评分分别以100、90、90、90 分，位列前四，适宜进行机插；
在加工品质、外观品质方面，广8 优金占、粤禾丝苗、粤银软占、南晶香占综合评分分别以84.0、83.5、83.0、83.0 分居于前列，机插处理下品质最优。根据评价体系进行加权评分综合评价，筛选出适宜华南稻区机插种植的品种有4 个：粤禾丝苗、粤银软占、合丰丝苗、黄华占。本研究构建的评价体系对机插水稻的适宜性品种选育有参考意义。