本发明属于生物技术领域，尤其涉及一种筛选直播稻出苗耐厌氧品种的方法。
背景技术：
2016年，全球水稻种植面积达到了1.64亿hm2，在水稻生产上，世界各国均十分重视良种良法配套从而促进水稻高产潜力的发挥。欧美、澳大利亚、日本、韩国等基本实现了从播种到收割各环节的信息技术和机械化生产相结合的现代水稻生产。近年来，日本、韩国通过不断对插秧机进行技术改进，已开发和推广使用能同时实现施肥、除草、插秧作业的多功能插秧机。纵观国外水稻机械化生产的发展之路，体现了农机与农艺相结合的特点。
我国是世界上第一个将杂种优势利用在水稻生产上的国家。经过40年的发展，杂交种植面积已占我国水稻面积的半壁江山。目前，国外水稻机械化生产发达的国家，所采用的水稻品种均为常规稻。近年来，由于劳动力成本提升，如何降低水稻生产成本、提高水稻生产效率、促进生产现代化是当务之急。而杂交水稻如何与机械化轻简化栽培技术相匹配、相适应，是今后研究和发展的重要方向。全国研究形成了适应不同生态区的多种高产栽培技术或模式，如江苏研发的“水稻精准精确定量栽培”、湖南研发的“垄体环型健根稀植栽培法、四川研发的“水稻超高产强化栽培技术体系”和“水稻优化定抛栽培技术”等。同时，我国水稻种植机械化已不断突破自然条件和种植制度限制，研究与推广也不断取得重要进展。
目前我国正处于从传统农业向现代农业转变的阶段，规模化经营将作为我国今后一段时期农业生产的方向。随着社会经济发展，大量农村劳动力向城市转移，而传统水稻生产中育秧移栽等工序繁琐、劳动量大、效率低，急需轻简化的栽培措施将农民从繁重的体力劳动中解放出来。人工直播、机直播、机插秧等轻简栽培技术的应用与推广是现代农业规模化生产发展趋势。而在规模化生产中，水稻机械旱直播是水稻轻型栽培中最简单的种植方式，与传统水稻移栽、机插秧相比，水稻直播节省了育秧、插秧两大环节，但对直播稻配套的高产高效生产技术及其生理生态理论基础研究起步比较晚，技术体系还不完备。
而目前我国的直播稻出苗主要存在以下问题：
1、出苗品种间差异大，不同品种耐逆性不同，出苗率、整齐度不均匀；
2、稻谷出苗期间，鸟害严重；
3、直播田杂草生长严重；
4、直播稻播后稻种一定会处于短期时间的厌氧条件，厌氧条件会直接导致一些品种无法正常发芽出苗，严重影响直播稻的产量。
因此，筛选直播稻出苗耐厌氧品种是势在必行的，而这一切技术目前存在空白。
技术实现要素：
本发明一个目的是提供一种检测待测直播水稻是否为出苗耐厌氧品种的方法。
本发明提供的方法，包括如下步骤：
将播种在基质的待测直播水稻种子分别进行厌氧处理和有氧处理，检测厌氧条件下的稻种出苗率和有氧条件下的稻种出苗率，和，在厌氧条件下相对于有氧条件下的出苗率降低比率；
所述厌氧处理为先用溶氧量小于等于0.1％灌溉水水封所述播种在基质的待测直播水稻种子，厌氧培养，再将所述厌氧培养后种子在自然条件培养；
所述有氧处理为将所述播种在基质的待测直播水稻种子在自然条件培养；
所述稻种出苗率％＝稻种出苗数/稻种种子数×100％
所述出苗率降低比率％＝(有氧条件下的稻种出苗率-厌氧条件下的稻种出苗率)/有氧条件下的稻种出苗率×100％；
若待测水稻品种符合如下条件：在厌氧条件下的出苗率大于等于80％，且该水稻品种在厌氧条件下相对于有氧条件下出苗率降低比率小于等于5％，则该水稻品种为或候选为出苗耐厌氧品种；若不符合上述条件，则该水稻品种为或候选为非出苗耐厌氧品种。
上述方法中，
所述播种在基质的待测直播水稻种子为将所述基质压实在播种容器各孔中，再将待测直播水稻种子直播在所述基质上，再盖土壤压实，使所述土壤填满所述孔，得到装有播种在基质的待测直播水稻种子的播种容器；
所述用溶氧量小于等于0.1％灌溉水水封所述播种在基质的待测直播水稻种子为将所述装有播种在基质的待测直播水稻种子的播种容器置于装有溶氧量小于等于0.1％灌溉水的容器中，且使所述播种容器上表面封有所述溶氧量小于等于0.1％灌溉水。
上述方法中，所述播种容器为秧盘；
所述秧盘上表面封有所述溶氧量小于等于0.1％灌溉水的深度为2.5cm；
和/或，所述厌氧培养的时间为5-7天。
上述方法中，所述基质由混合沙土、基肥、磷肥、钾肥组成；
所述混合沙土由所述土壤和河沙组成；
所述基肥中的n、所述磷肥中的p2o5、所述钾肥中的k2o和所述混合沙土的质量比为0.075g：0.1g:0.1g:1kg；
所述土壤和所述河沙的质量比为4：1。
上述方法中，所述土壤的粒径小于等于3.5mm；
或所述河沙的粒径为1.8-2.2mm；
或所述基肥为尿素；
或所述磷肥为过磷酸钙；
或所述钾肥为氯化钾。
上述方法中，所述待测直播水稻种子直播在所述基质上的播种深度为距离所述播种容器各孔开口1.5cm处；
和/或，所述压实采用的压力为0.8kg/cm3。
上述方法中，所述待测直播水稻为籼稻或粳稻。
上述方法在提高直播稻产量中的应用也是本发明保护的范围。
上述方法在获得高产直播水稻中的应用也是本发明保护的范围。
本发明另一个目的是提供一种培育高产直播水稻的方法。
本发明提供的方法，包括如下步骤：
1)按照上述方法的步骤，得到出苗耐厌氧品种；
2)淹水直播所述出苗耐厌氧品种，得到高产直播水稻；
所述高产直播水稻为与上述中的非出苗耐厌氧品种相比产量提高。
本发明第3个目的是提供一种提高直播稻产量的方法。
本发明提供的方法，包括如下步骤：
1)按照上述方法的步骤，得到出苗耐厌氧品种；
2)淹水直播所述出苗耐厌氧品种，实现提高直播稻产量；
所述提高直播稻产量体系在出苗耐厌氧品种产量高于非出苗耐厌氧品种产量。
本发明的实验证明，本发明利用秧盘、水分管理耐厌氧条件下，快速筛选直播稻耐逆出苗的方法，该方法采用秧盘，并配合稻种发芽基质的制备、稻种检验、严控播种条件，耐厌氧条件的水分管理，对水稻种子整个发芽出苗期进行定量的播种调控和厌氧水分运筹管理；播种调控包括稻种发芽基质的制备和稻种的播种盖土和定量镇压环节。因而能够实现直播稻耐厌氧品种的筛选，以便快速将水稻品种应用到直播生产实践中，提高直播稻的出苗率、成苗率及耐逆性，促进高产，实现技术的大面积推广。本发明集成了提高直播稻出苗耐厌氧品种筛选的管理技术，优化了水稻品种从选育与适合直播稻高产优质、节本增效的技术体系，设计出配套的品种筛选调控方案，本发明不仅可以提高水稻产量、节约试验用地成本、还可在厌氧条件下控制直播田杂草生长、防止鸟害，发挥水稻品种耐逆优势、提高直播稻出苗率、整齐度、保护环境、提高水稻产量，对促进农业的可持续发展具有重要的经济价值和应用前景，可以在适用于实验室进行快速检验，也适用于四川及类似生态区，水源基本有保证、排灌方便的稻田，为直播水稻高产优质可持续生产寻求途径。提高直播稻出苗耐厌氧品种的筛选方法是直播稻高产首要的关键技术，直播稻出苗率的好坏直接关系到基本苗数和最终的产量。
附图说明
图1为直播杂交籼稻品种产量聚类图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、实验室筛选水稻直播后出苗耐厌氧品种的方法
试验于2016年在四川省成都市温江区四川农业大学水稻研究所实验室进行，选用近5年审定的杂交籼稻品种30个(表1)为试材。
一、播种前准备
1、稻种发芽基质的制备
将田间取的土壤用3.5mm孔径筛子过筛，得到过筛后土壤；再将过筛后土壤和粒径为1.8-2.2mm的河沙按照质量比为4：1混匀，得到混合沙土；向混合沙土中加入基肥(如尿素)、磷肥(如过磷酸钙)和钾肥(如氯化钾)，混匀，得到基质。
上述基肥中的n、磷肥中的p2o5、钾肥中的k2o和混合沙土的质量比为0.075g：0.1g:0.1g:1kg。
将上述制备好的基质加入秧盘的种植穴中。
2、种子的检验：
将需要筛选的表1所示的水稻品种进行种子发芽试验检验:将一定数量饱满的种子放入铺上滤纸的培养皿中，加水使滤纸湿润即可，6天调查发芽率，检验参试种子为合格的种子，发芽率≥90％。
二、厌氧条件筛选出苗耐厌氧品种
1、播种
将发芽率≥90％的表1所示的不同水稻品种分别播种于秧盘(种植穴底部开有孔，秧盘深度5cm)中，一个品种一个秧盘，秧盘中先装满上述一的1制备的基质、刮平后，用秧盘大小的木板或金属板放置秧盘上，用0.8kg/cm3压实力压紧基质，使压后基质平面距秧盘上表面1.5cm，即为播种深度1.5cm；再秧盘每孔播4粒种子；再在种子上面覆盖上述一的1中的过筛后土壤，用0.8kg/cm3压实力压紧盖土，直至盖土与秧盘上表面持平，使水稻种子与土壤及基质紧密结合，得到装有播种在基质的待测直播水稻种子的秧盘。
2、厌氧处理和有氧处理
将上述各个播种后秧盘分别进行如下处理，每个品种分为3组处理方式：
厌氧(灌溉水中溶解氧浓度低于0.1mg/l)处理组：将上述各个播种后秧盘置于装有溶氧量小于等于0.1mg/l灌溉水的水箱中，且使秧盘上表面封有2.5cm(厌氧水封深度)溶氧量小于等于0.1mg/l灌溉水，厌氧培养，为防止氧气再次溶于水，应2天换一次水，5-7天后从厌氧条件中取出，放置自然条件培养10天后，观察不同品种秧盘出苗率情况，其中籼稻厌氧培养5天、粳稻厌氧培养7天。
上述溶氧量小于等于0.1mg/l灌溉水按照如下方法制备：把铁屑(海绵铁)装在一个直径30cm、高度30cm，且进水口、出水口直径2.5cm的玻璃容器中，让水容器穿过海绵铁流过后，去除水中溶解氧，得到溶氧量小于等于0.1mg/l灌溉水，即为厌氧水。
检测该溶氧量小于等于0.1mg/l灌溉水中溶解氧含量，方法为(水质溶解氧的测定——碘量法(gb7489-87))，结果该无溶氧量小于等于0.1mg/l灌溉水中溶解氧含量0.08mg/l。
有氧处理组：将上述各个播种后秧盘润湿后(浇透水)放置自然条件培养10天后，观察不同品种秧盘出苗率情况。
淹水处理组：将上述各个播种后秧盘放入装有常规灌溉水(灌溉水中溶解氧9mg/l)水箱中，且使秧盘上表面封有2.5cm(水封深度)常规灌溉水，淹水培养，为防止氧气再次溶于水，应2天换一次水，5-7天后从淹水条件中取出，放置自然条件培养10天后，观察不同品种秧盘稻种出苗率情况，其中籼稻淹水培养5天、粳稻淹水培养7天。
将上述各组进行如下测定：
稻种出苗率％＝稻种出苗数/稻种种子数×100％
出苗率降低比率％＝(有氧条件下的稻种出苗率-厌氧条件下的稻种出苗率)/有氧条件下的稻种出苗率×100％；
若待测水稻品种符合如下条件：在厌氧条件下的出苗率大于等于80％，且该水稻品种在厌氧条件下相对于有氧条件下出苗率降低比率小于等于5％，则该水稻品种为或候选为出苗耐厌氧品种；若不符合上述条件，则该水稻品种为或候选为非出苗耐厌氧品种。
出苗耐厌氧品种：在无溶解氧或者溶解氧极低的灌溉水厌氧条件下，水稻品种能正常发芽和出苗，且相对于有氧灌溉水条件下，水稻出苗率相对降低比率小于等于5％，该水稻品种定义为出苗耐厌氧品种。
表1各个品种的上述各组处理条件下的出苗率如表1-3所示：
表1有氧条件下直播下不同水稻品种出苗率(％)
表2淹水条件直播下不同水稻品种出苗率(％)
表3厌氧条件下直播下不同水稻品种出苗率(％)
由表1-表3可见，厌氧条件下：内7优39、绿优4923、f优498、旌3优177、晶两优1377、内5优979这6个品种出苗率均在80％以上；淹水条件(常规水中溶解氧9mg/l)下出苗率大于80％很多，筛选出的品种范围较大，品种无代表性。
表1各个品种在有氧条件和厌氧条件下出苗率降低比率如表4所示：
表4厌氧条件较常规湿润下直播不同水稻品种出苗率降低比率(％)
由表4可见，内7优39、隆两优1146、绿优4923、f优498、旌3优177、晶两优1377、内5优979、中旱3号、武育粳18号这9个品种在有氧条件和厌氧条件下出苗率降低比率小于5％。
因此，内7优39、隆两优1146、绿优4923、f优498、旌3优177、晶两优1377、内5优979、中旱3号、武育粳18号这9个品种在厌氧条件下出苗率均在80％以上，且在有氧条件和厌氧条件下出苗率降低比率小于5％，为出苗耐厌氧品种。
三、出苗耐厌氧品种的生理生化特征鉴定
供试品种：内7优39和f优498(杂交籼稻，出苗耐厌氧品种)、德香4103和渝香203(杂交籼稻，非出苗耐厌氧品种)、中旱3号和武育粳18号(粳稻，出苗耐厌氧品种)、农垦57和扬稻6号(粳稻，非出苗耐厌氧品种)。
将上述供试品种按照上述二中的厌氧处理方法处理5天，取出部分稻种进行稻种生理特性分析(丙二醛(mda),可溶性总糖(ss),可溶性蛋白(sp),,超氧化物歧化酶(sod)的测定参照：李合生.《植物生理生化实验原理和技术》.北京，中国高等教育出版社，2000。苯丙氨酸酶(pla)测定参照：zuckerm.inductionofphenylalaninedeaminasebylightanditsrelationtochlorogenicacidsynthesisinpotatotubertissue.plantphysiol,1965,40(5):779-784。过氧化物酶(pod)测定参照：asadak.hydrogenperoxideisscavengedbyascorbate-specificperoxidaseinspinachchloroplasts.plantcellphysiol.1981,22:867-880。过氧化氢酶(cat)测定参照：wakamatsuk,takahamau.changesinperoxidaseactivityandinperoxidsaeisozymesincarrotcallus.physiolplant,1993,88:167-171。脯氨酸(pro)测定参照：张宪政.《作物生理研究法》.北京，中国农业出版社，1992)，其余继续自然条件下出苗生长。
稻种生理特性分析见表5所示，厌氧5天条件下，出苗耐厌氧品种内7优39、中旱3号均能相对降低稻种mda含量，促进ss降解，短时间内加快稻种内部糖代谢进程，提高相容性溶质pro及sp含量，也有利于提高pal、sod、pod和cat活性。
出苗状况统计如表5-表6所示，可以看出，出苗耐厌氧品种内7优39、中旱3号出苗状况良好，表明这些水稻提高pal、sod、pod和cat活性可以促进稻种萌发(表5)及幼苗的生长(表6)。
表5不同耐厌氧稻种生理特性的影响
注：表中mda,ss,pro,sp,pla,sod,pod,cat分别表示为:丙二醛,可溶性总糖,脯氨酸,可溶性蛋白,苯丙氨酸酶,超氧化物歧化酶,过氧化物酶,过氧化氢酶,同栏标以不同字母的值在5％水平上差异显著,
表6不同耐厌氧稻种萌发及幼苗形态指标的影响
实施例2、实验室检测直播稻出苗耐厌氧品种的方法的最优条件的摸索
一、基质组分配比摸索
与实施例1的方法相同，不同的仅是一的2中，土沙比和上述基肥中n、磷肥中的p2o5、钾肥中的k2o和所述混合沙土的质量比不同，具体如表7所示。供试品种为：内7优39和f优498(杂交籼稻，出苗耐厌氧品种)、德香4103和渝香203(杂交籼稻，非出苗耐厌氧品种)、中旱3号和武育粳18号(粳稻，出苗耐厌氧品种)、农垦57和扬稻6号(粳稻，非出苗耐厌氧品种)。
表7基质配比与肥料配比处理下不同耐厌氧品种出苗率(％)
表7结果表明实施例1的比例为最佳比例。
二、播种深度和压实力大小摸索
与实施例1的方法相同，不同的仅是二的1中，播种深度分别如表8所示。
表8播种深度及压实力处理下不同耐厌氧品种出苗率(％)
表8表明实施例1的播种深度和镇压力为最佳播种深度和最佳镇压力。
三、厌氧水封天数和厌氧水封深度摸索
与实施例1的方法相同，不同的仅是二的2中，厌氧水封深度和天数如表9所示。
表9结果表明实施例1的厌氧水封深度以及籼稻耐厌氧天数和粳稻耐厌氧天数为各自最佳耐厌氧天数。
表9厌氧水封深度及压力处理下不同耐厌氧品种出苗率(％)
横向标以不同字母的值在5％水平上差异显著,
四、厌氧条件下水中溶氧量摸索
与实施例1的方法相同，不同的仅是二的2中，厌氧条件下水中溶氧量不同如表10所示。
表10不同溶解氧处理下不同耐厌氧品种出苗率(％)
由表10可以看出，实施例1的厌氧条件下水中溶氧量为最佳灌溉水的溶氧量。水中溶解氧的存在能加速品种的出苗，但也间接表明水中溶解氧的存在不利于或者已经影响了耐厌氧品种的筛选；此外表10还可以看出，出苗耐厌氧品种内7优39和f优498(杂交籼稻)、中旱3号和武育粳18号(粳稻)在耐厌氧条件下，出苗率在80％以上，与非出苗耐厌氧品种德香4103和渝香203(杂交籼稻，不耐厌氧)、农垦57和扬稻6号(粳稻，不耐厌氧)出苗率相比存在显著差异，同时，表5和表6生理及形态也证明了筛选结果的正确性。
实施例3、筛选直播稻出苗耐厌氧品种在提高直播稻产量中的应用
(1)试验地点与方法
2016年收集西南稻作区内近5年审定的杂交籼稻品种29个(表11)，于四川成都温江八角村(30°44′n，103°51′e)进行品比试验。试验田前茬作物马铃薯，耕层(0～20cm)土壤为砂壤土，有机质19.95g/kg，全氮1.42g/kg，碱解氮111.94mg/kg，速效磷47.99mg/kg，速效钾99.21mg/kg，ph6.34。
随机区组设计，3次重复，施金正大复合肥(n-p2o5-k2o＝15-15-15)总量750kg/hm2，按基肥：蘖肥：穗肥为4:3:3施用；粒肥增施30kg/hm2尿素。分蘖肥于3叶1心期施用，穗肥于晒田复水1d后施用。播种量22.5kg/hm2，5月10日进行人工湿润直播，淹水厌氧5天，使田面持续保持2.5cm水层，之后采用间歇灌溉方式。小区测产面积为15m2。其他管理方式按当地高产田进行管理。
测定项目：考种与计产
成熟期各小区随机取20穴(每穴茎蘖数为各小区的平均茎蘖数)，测定每穗粒数、实粒数、千粒重，计算总颖花数、结实率等性状。收获时各小区去边行，以15m2计产。测定结果如表11和图1中所示。
表11直播下不同杂交籼稻品种产量及其构成因素比较
同列数据后标以不同小写字母的值在5％水平上差异显著。
从上述表11可以看出，表1筛所选出的出苗耐厌氧部分品种内7优39、f优498、绿优4923、旌3优177和内5优979的产量属于高产、中高产类别均高于其他品种，因此这些出苗耐厌氧品种也为直播稻高产品种。
将上述直播条件下，以稻谷最终产量对29个杂交籼稻品种进行聚类分析，结果见图1可见，高产、中高产、中产、中低产、低产5类产量类型品种间，平均产量差异均达显著水平，且随着各产量类型平均产量的增加而显著增加，其中以内7优39和超级稻f优498产量水平最高。
由表11还可看出，中低产、中产品种间有效穗数差异不显著，且均显著高于低产类品种，但均显著低于高产、中高产类品种。由高产到低产类型品种每穗实粒数与总颖花数显著性差异呈不同程度降低趋势，其中，高产、中高产类型品种间每穗实粒数、总颖花数差异不显著，但均显著高于其他产量类型。相反的是，从高产到低产类型品种间千粒重显著增加，以低产类型品种千粒重最高，间接表明千粒重不是导致各直播杂交籼稻品种产量类型间差异的主要因素。此外，高产、中高产类型品种的结实率均显著高于中产、中低产以及低产类型品种，且高产、中高产类型品种的平均结实率分别较中产、中低产和低产提高了5.3％、8.1％和17.0％。除千粒重外，高产、中高产类型品种的平均有效穗数均不同程度的高于其他类型品种，其次为每穗实粒数，并保持相对较高的结实率，是直播条件下高产、中高产类型品种相对于其他类型品种的优势所在。
从以上试验结果可以看出，本发明筛选直播稻出苗耐厌氧品种不仅能筛选出出苗率高的品种，而且这些品种还具有高产的特性，因此筛选直播稻出苗耐厌氧品种可以用来提高直播稻产量。