黔中地區(qū)分期播種對(duì)水稻生長(zhǎng)性狀及產(chǎn)量的影響

姚正蘭，周博揚(yáng)，張 皓

(1.貴州省貴陽(yáng)市氣象局，貴州 貴陽(yáng) 550001；2.貴州省清鎮(zhèn)市氣象局，貴州 清鎮(zhèn) 551400)

水稻是我國(guó)最重要的糧食作物之一，其產(chǎn)量關(guān)系到我國(guó)的糧食安全問(wèn)題[1-2]。水稻產(chǎn)量不僅與品種、稻田基礎(chǔ)肥力和農(nóng)藝措施及栽培方式關(guān)系密切[3-5]，在很大程度上還受氣象條件的制約[6-8]。水稻是喜溫作物，對(duì)溫度非常敏感，適宜的播期是實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)的必要條件之一[9-10]。關(guān)于不同播期對(duì)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響已有較多文獻(xiàn)報(bào)道[11-13]，水稻分期播種是考察一定區(qū)域內(nèi)水稻適播期比較便捷的途徑，從中可以看出不同水稻品種的感光感溫特性，有利于水稻品種的選擇和利用[14-15]，在水稻生產(chǎn)上被廣泛應(yīng)用[16]。在貴州，水稻常年種植面積70萬(wàn)hm2左右,占糧食種植面積的1/3以上,單產(chǎn)已從20世紀(jì)60年代的3 000 kg/hm2左右增至目前的7 500 kg/hm2左右，其產(chǎn)量占全省糧食總產(chǎn)近40%[17]。貴州屬海拔較高、緯度較低、喀斯特地貌典型發(fā)育的山區(qū)，地形地貌復(fù)雜，立體氣候特征明顯，氣候差異大。為研究黔中地區(qū)氣象條件對(duì)水稻生長(zhǎng)性狀及產(chǎn)量的影響，探明黔中地區(qū)水稻適宜播期，筆者等采用分期播種試驗(yàn)，分析水稻生長(zhǎng)性狀及產(chǎn)量對(duì)熱量條件的響應(yīng)，明確不同氣象條件下水稻各生育階段與積溫的關(guān)系，以期為黔中地區(qū)水稻生產(chǎn)決策提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試品種 供試品種為中早熟秈型雜交水稻品種香早優(yōu)2017，貴州省黔南州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育，該品種抗寒性較強(qiáng)，米質(zhì)優(yōu)良，2010年被貴州省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)定為貴州省水稻區(qū)域試驗(yàn)早熟組對(duì)照品種[18]。

1.1.2 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)于2018年3月至10月在貴州省貴陽(yáng)國(guó)家一級(jí)農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站進(jìn)行。試驗(yàn)田位于清鎮(zhèn)市暗流鎮(zhèn)關(guān)口村(26°21′N(xiāo)，106°35′E)，海拔1 122 m，地處云貴高原喀斯特山區(qū)，屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。試驗(yàn)地面積約1 500 m2，前茬空閑，土壤弱酸性，肥力中等偏上，田塊生產(chǎn)力中上等，試驗(yàn)田灌溉來(lái)自于暗流河水。

1.1.3 氣象資料 氣象資料為暗流自動(dòng)氣象站2018年逐日觀測(cè)資料，數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象局CIMISS系統(tǒng)。自動(dòng)氣象站設(shè)置在農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站內(nèi)，地理位置26°49′N(xiāo)，106°21′E，海拔高度1 135 m。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以水稻播種期為處理對(duì)象進(jìn)行分期播種試驗(yàn)，共設(shè)4個(gè)播種期，每期間隔10 d。以當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)播種期為界，前10 d播種為第1期，正常播種期為第2期，比正常播種期晚10 d播種為第3期，晚20 d播種為第4期。4個(gè)處理的具體播種時(shí)間分別為：Ⅰ期，3月25日；Ⅱ期，4月4日(當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)播種時(shí)間)；Ⅲ期，4月14日；Ⅳ期，4月24日。各播期均按秧齡35 d進(jìn)行移栽,移栽時(shí)間分別為4月29日(Ⅰ期)、5月9日(Ⅱ期)、5月19日(Ⅲ期)和5月29日(Ⅳ期)，9月30日統(tǒng)一收割。移栽時(shí)施氮磷鉀平衡型復(fù)合肥(總養(yǎng)分含量≥45%，N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)作底肥。試驗(yàn)期間田間管理按當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的管理方式，保證水分充足，水分條件不構(gòu)成試驗(yàn)水稻生長(zhǎng)的限制因子。育秧方式為秧盤(pán)常規(guī)育秧，播種量與當(dāng)?shù)氐咎锉３忠恢隆８鞑テ诜謩e進(jìn)行4次重復(fù)，小區(qū)面積50 m2，試驗(yàn)小區(qū)之間保留0.5 m保護(hù)間隔。區(qū)間留走道，四周設(shè)保護(hù)行。移栽規(guī)格為20 cm×18 cm，密度為27.8穴/m2,基本苗為70～110株/m2，每窩插2粒谷秧苗。

1.3 調(diào)查指標(biāo)

記錄水稻播種期和移栽期，調(diào)查記載水稻各生育時(shí)期，包括出苗期、返青期、分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、乳熟期和成熟期。記載標(biāo)準(zhǔn)：起始期，≥10%植株進(jìn)入相應(yīng)生育時(shí)期；普遍期，≥50%植株進(jìn)入相應(yīng)生育時(shí)期；末期，≥80%植株進(jìn)入相應(yīng)生育時(shí)期。按《農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范》[19]，在水稻移栽、返青、拔節(jié)、抽穗和乳熟期進(jìn)行株高、單位面積分蘗數(shù)、地上部分干物重及葉面積指數(shù)的觀測(cè)。收獲時(shí)每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10 株調(diào)查穗長(zhǎng)、單位面積有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗結(jié)實(shí)粒數(shù)、千粒重和理論產(chǎn)量等指標(biāo)。

1.4 水稻生育期溫度適宜度分析

氣溫是影響水稻分蘗最重要的環(huán)境因素[20]，熱量條件的高低可以決定作物品種的布局。根據(jù)文獻(xiàn)[9，21-22]的研究結(jié)果，水稻生長(zhǎng)期溫度適宜度采用下式計(jì)算。

式中,S(T)為水稻生育期的溫度適宜度,T為生育期平均氣溫，T1、T2、T0分別為水稻各階段生長(zhǎng)發(fā)育所需的下限溫度、上限溫度和適宜溫度。水稻各主要生育時(shí)期的下限溫度、上限溫度和適宜溫度見(jiàn)表1。

表1 水稻各主要生育時(shí)期的下限溫度、上限溫度和適宜溫度Table 1 Lower limit temperature,upper limit temperature and suitable temperature of each major growth period of rice ℃

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻生育期的溫度適宜度

溫度適宜度越高，表明熱量條件越有利于水稻生長(zhǎng)發(fā)育，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)適宜度小于0.5，水稻發(fā)育緩慢，接近0時(shí)，基本停止發(fā)育[22]。從表2看出，4個(gè)播期處理的苗期和拔節(jié)-孕穗期的溫度適宜度較高，均在0.8以上。Ⅰ和Ⅳ播期的移栽期溫度適宜度較低，低于0.6，因?yàn)棰瘛ⅱ舨テ谝圃云谄骄鶜鉁貫?8.2～18.8℃；而Ⅱ、Ⅲ播期移栽期平均氣溫為21.1～22.3℃，其溫度適宜度較高。Ⅰ、Ⅱ播期的分蘗期溫度基本滿足，其適宜度分別為0.715、0.770；Ⅲ播期分蘗期溫度較適宜，適宜度為0.841；Ⅳ播期的水稻分蘗期溫度最適，適宜度達(dá)0.934。抽穗-開(kāi)花期和灌漿-成熟期，Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ播期的溫度適宜度尚可，Ⅳ播期的溫度適宜度僅為0.005，表現(xiàn)較差，這主要是由于Ⅳ播期在水稻灌漿-成熟期的平均氣溫僅18.0℃，與這一生長(zhǎng)階段的下限溫度持平。總體來(lái)看，Ⅰ播期由于播種時(shí)間早，在生長(zhǎng)后期熱量條件好，故灌漿-成熟期的溫度適宜度最高，但移栽期溫度較低，其溫度適宜度低；Ⅳ播期由于播種時(shí)間較晚，前期溫度較高，故苗期適宜度最高，但生長(zhǎng)后期由于溫度低，不能滿足水稻抽穗至灌漿期生長(zhǎng)的溫度需求，故抽穗-開(kāi)花期和灌漿-成熟期的溫度適宜度均最低。Ⅱ、Ⅲ播期在各個(gè)生育階段的溫度適宜度較好。

表2 不同播期水稻不同生長(zhǎng)階段的溫度適宜度Table 2 Temperature suitability of different stages of rice with different sowing dates S(T)

2.2 熱量條件對(duì)水稻生長(zhǎng)性狀的影響

2.2.1 水稻生長(zhǎng)性狀與積溫的相關(guān)性 水稻主要生長(zhǎng)性狀(單位面積分蘗數(shù)、株高、葉面積指數(shù)和地上總干重)與各自對(duì)應(yīng)的前期積溫(移栽期后≥10℃積溫)相關(guān)性分析(表3)表明，單位面積分蘗數(shù)、株高、葉面積指數(shù)和地上總干重與積溫均呈正相關(guān)，除Ⅰ、Ⅲ播期的葉面積指數(shù)與積溫的相關(guān)性未達(dá)顯著水平外，其他生長(zhǎng)性狀與積溫的相關(guān)性均達(dá)極顯著水平。表明，水稻生長(zhǎng)期間，較好的熱量條件有利于水稻生長(zhǎng)，從而促進(jìn)水稻干物質(zhì)的形成，提高水稻產(chǎn)量。

表3 不同播期水稻生長(zhǎng)性狀與積溫的相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation coefficients between growth traits and accumulated temperature of rice with different sowing dates

注：“*”表示相關(guān)性達(dá)極顯著水平(P<0.01)。
Note:* indicates significance of difference atP<0.01 level.

2.2.2 分蘗數(shù) 由圖1看出，水稻單位面積分蘗數(shù)隨積溫的增加而增加，當(dāng)積溫達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)達(dá)分蘗最高峰，4個(gè)播期在積溫1 300～1 400℃時(shí)分蘗均達(dá)最大值。播期Ⅱ在各個(gè)積溫階段其單位面積分蘗數(shù)都表現(xiàn)為最多，最大值達(dá)378莖/m2，而播期Ⅳ的單位面積分蘗數(shù)最少，峰值僅262莖/m2。Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ播期的最高分蘗數(shù)分別比Ⅱ播期低7.0%、20.1%和30.7%。

2.2.3 株高 4個(gè)播期水稻的株高在積溫2 500℃左右達(dá)最高值(圖1)，且最高值基本接近，在101.3～105.4 cm。在各個(gè)積溫階段，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ播期水稻株高的走勢(shì)非常一致，而在到達(dá)峰值前Ⅰ播期水稻的株高總體表現(xiàn)偏低，峰值也略矮于其他播期，這是由于播期過(guò)早(較常規(guī)提前10 d)其氣溫較低，導(dǎo)致水稻的株高降低。

2.2.4 葉面積指數(shù) 葉面積指數(shù)隨積溫的增加而增加，當(dāng)積溫增加到一定量時(shí)，葉面積指數(shù)達(dá)峰值，隨后下降。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及Ⅳ播期分別在積溫達(dá)1 500～1 700℃、2 300～2 500℃、1 400～1 600℃和2 200～2 400℃時(shí)葉面積指數(shù)最大(圖1)，其中Ⅳ播期最大葉面積指數(shù)最大，Ⅰ播期最小。Ⅰ播期最大葉面積指數(shù)較Ⅱ播期低31.4%，而Ⅲ、Ⅳ播期最大葉面積指數(shù)較Ⅱ播期分別增加2.6%和9.1%。

2.2.5 干物質(zhì)積累量 4個(gè)播期中水稻干物質(zhì)積累量(地上總干重)隨積溫的增加呈逐漸增加趨勢(shì)(圖1)。Ⅲ播期地上總干重最高，Ⅰ播期最低。Ⅰ播期最大地上總干重較Ⅱ播期減少3.7%，而Ⅲ、Ⅳ播期則較Ⅱ播期分別增加34.3%和19.9%。表明播期適當(dāng)延后(比常規(guī)播期延后10～20 d)有利于水稻地上總干重增加，而播期提前則略有減少。

2.3 不同播期對(duì)水稻產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

從表4看出，隨著播期延后，水稻穗粒數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)減少，千粒重、莖稈重、理論產(chǎn)量下降。千粒重Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ播期較Ⅰ播期分別降低1.3%、3.9%和3.3%，莖稈重Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ播期較Ⅰ播期分別降低12.1%、26.8%和29.5%，理論產(chǎn)量Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ播期較Ⅰ播期分別減少12.4%、29.4%和34.2%，總體表現(xiàn)Ⅰ播期產(chǎn)量最高，Ⅱ播期略偏低，而Ⅲ、Ⅳ播期的產(chǎn)量較Ⅰ播期明顯偏低，說(shuō)明Ⅰ、Ⅱ播期的熱量條件更利于水稻產(chǎn)量的形成，Ⅲ、Ⅳ播期由于積溫較少，不利于產(chǎn)量的形成，特別是Ⅳ播期在抽穗-開(kāi)花期到灌漿-成熟期的溫度適宜度低，導(dǎo)致Ⅳ播期的產(chǎn)量最低。穗粒數(shù)和穗實(shí)粒數(shù)Ⅱ播期比Ⅰ播期略有減少，而Ⅲ、Ⅳ播期減少明顯，穗粒數(shù)和穗實(shí)粒數(shù)減少是導(dǎo)致播期延后水稻減產(chǎn)的主要因素。

圖1 水稻生長(zhǎng)性狀隨積溫的動(dòng)態(tài)變化曲線Fig.1 Dynamic change curves of rice growth characters with accumulated temperature

表4 不同播期的水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 4 Yield and components of rice with different sowing dates

3 結(jié)論與討論

對(duì)中早熟秈型雜交水稻品種香早優(yōu)2017在黔中地區(qū)不同播期的生長(zhǎng)性狀及產(chǎn)量表現(xiàn)進(jìn)行研究，結(jié)果表明，水稻因不同播期導(dǎo)致生長(zhǎng)期間的熱量條件不同，4個(gè)播期(播期Ⅰ，3月25日播種,比當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)播期提前10 d；播期Ⅱ，當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)播期，4月4日播種；播期Ⅲ，4月14日播種，比當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)播期延后10 d；播期Ⅳ，4月24日播種，比當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)播期延后20 d)表現(xiàn)出不同的生長(zhǎng)發(fā)育特征。不同播期水稻各生長(zhǎng)階段的溫度適宜度差異明顯，除Ⅰ、Ⅳ播期在移栽期和Ⅳ播期在抽穗-開(kāi)花期至灌漿-成熟期的溫度適宜度較低外，其他生長(zhǎng)階段溫度適宜度均較好，普遍在0.8以上。總體看，播期延后20 d的熱量條件不利于水稻生長(zhǎng)發(fā)育。

水稻的主要生長(zhǎng)性狀(單位面積分蘗數(shù)、株高、葉面積指數(shù)和地上總干重)與≥10℃積溫呈正相關(guān)，多數(shù)生長(zhǎng)性狀指標(biāo)與積溫的相關(guān)性達(dá)極顯著水平(P<0.01)。≥10℃積溫為1 300～1 400℃時(shí)水稻單位面積分蘗數(shù)達(dá)峰值，積溫達(dá)1 500℃后分蘗一般不再增加。播期比當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)時(shí)間延后10 d和20 d分蘗峰值較正常播期分別減少20.1%和30.1%，說(shuō)明播期延后不利于水稻分蘗的發(fā)生。不同播期水稻株高在積溫2 500℃左右時(shí)達(dá)最高值，播期提前10 d株高略為降低，而播期延后不影響水稻株高的生長(zhǎng)。葉面積指數(shù)是反映作物群體生長(zhǎng)狀況的一個(gè)重要指標(biāo)，Ⅳ播期葉面積指數(shù)最大，Ⅰ播期最小。播期延后有利于水稻地上總干重的增加，其中播期延后10 d地上總干重最高。

由于不同播期其熱量條件不同，導(dǎo)致不同播期之間水稻產(chǎn)量及其產(chǎn)量性狀差異較大。隨播期延后，水稻穗粒數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)減少，千粒重、莖稈重和理論產(chǎn)量下降。Ⅰ、Ⅱ播期的熱量條件更利于水稻產(chǎn)量的形成，Ⅲ、Ⅳ播期水稻生長(zhǎng)期間積溫少，不利于產(chǎn)量形成。說(shuō)明水稻生長(zhǎng)期間，較好的熱量條件有利于植株生長(zhǎng)，從而促進(jìn)干物質(zhì)的形成和產(chǎn)量的提高。

綜合黔中地區(qū)水稻生長(zhǎng)及產(chǎn)量構(gòu)成因素與熱量條件，得出黔中地區(qū)播期Ⅰ(3月25日播種,比當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)播期提前10 d)和播期Ⅱ(當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)播期，4月4日播種)較適宜水稻的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成。因此，黔中地區(qū)種植中早熟雜交水稻品種，可選擇在3月30日前后播種，此期間黔中地區(qū)日平均氣溫15℃左右，適宜水稻幼苗生長(zhǎng)，按35 d左右秧齡移栽，此后水稻各生育階段的溫度均適宜其生長(zhǎng)發(fā)育，容易獲得高產(chǎn)。