播期對江淮一季稻生長發育及產量形成的影響

柳軍 王學林 張玉龍 鄧斌 王志 曾凱

摘要：合理確定水稻最佳播期是實現水稻高產的重要環節。以江淮一季稻主栽品種輻優17為試材，于2018年3—9月在安徽省合肥市農業氣象試驗站設計水稻大田分期播種試驗，系統分析播期對水稻生長發育、灌漿特性及產量構成等方面的影響。研究表明：（1）播期越早，水稻營養生長階段和全生育期越長;不同播期下水稻植株生長高度變化趨勢基本一致，增長速率以4月16日播期最大，水稻葉面積指數在3月27日和4月16日播期明顯優于其他播期，更有利于提高水稻光合生產能力。（2）各播期水稻群體植株地上部分干物質積累過程均略呈拉長的“S”形曲線，4月16日播期的干物質積累最大增長速率出現時間最早，3月27日、4月6日播期次之，4月26日最晚。（3）各播期水稻千粒質量積累過程呈“慢—快—慢”的“S”形曲線，水稻籽粒灌漿速度均為明顯的單峰變化曲線，但各播期水稻灌漿特征參數差異較大。總體來說，播期越遲，灌漿持續時間越短，越有利于水稻粒質量積累。（4）播期改變對水稻產量構成影響較大，適當早播（4月16日）可增加水稻穗結實粒數、降低空殼率和秕谷粒，從而提高水稻產量。本研究結果可為江淮一季稻高產栽培提供一定的科學依據。

關鍵詞：江淮地區;一季稻;最佳播期;生長發育;產量形成;Logistic方程

中圖分類號：S511.04文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2020）22-0049-07

作者簡介：柳軍（1972—），男，高級工程師，主要從事農業氣象防災減災研究。E-mail：simliou@sohu.com。

通信作者：王學林，碩士，工程師，主要從事農業氣象災害研究。E-mail：912856253@qq.com。

水稻（OryzasativaL.）屬于禾本科稻亞科稻屬，是世界上三大主要糧食作物之一，廣泛種植于熱帶和亞熱帶地區[1]。安徽省水稻種植區主要分布在沿江、江淮和沿淮等地，水稻生產以單季中稻為主[2-3]。近年來，隨著全球氣候的持續變暖，單季稻原有的熟制、布局和結構均相應發生了較大調整，如繼續按以往確定的水稻最佳適播期播種，很難充分利用氣候資源。因此，系統開展氣候變化背景下水稻適播期試驗，確保水稻的豐產豐收與高產高效，已成為人們最為關心的問題。

前人關于播期對水稻生長特性及產量形成等方面的影響已有不少研究，但由于各地區栽培生態條件和品種特性等因素不同，研究結果也不盡相同。已有研究發現，播期會影響水稻生育期時間長短[4]、灌漿速率[5]、稻米品質[6]、光合勢[7]、產量構成[8-13]等。霍中洋等研究發現，隨著播期的推遲，水稻干物質積累量及葉、莖的輸出量、輸出率和輸出物質轉化率均呈明顯的下降趨勢[14]。黃禮慶等認為，播期對水稻的生育期、植株性狀和產量等指標影響較大，播期不同的水稻，生長發育進程、植株生長高度、產量結構等差異較大[15]。杜斌的研究表明，選擇合適播種期是水稻獲得高產的基礎，播期在一定程度上影響水稻生長發育進程，從而影響水稻產量構成及品質優劣，根據水稻品種特性確定最佳適播期是水稻獲得高產穩產的主要途徑之一[16]。

因此，本研究以推廣面積較大的主栽品種輻優17為試驗材料，在安徽省合肥市農業氣象試驗站開展大田分期播種試驗，對不同播期條件下水稻生長發育情況、產量構成等進行系統研究，以期為江淮一季稻的高產高效生產提供理論與實踐依據。

1材料與方法

1.1試驗地點

試驗在安徽省合肥市農業氣象試驗站（117°03′E、31°57′N）進行，該站位于安徽省中部經開區高劉鎮長崗社區滁河干渠西側（圖1），屬于亞熱帶季風氣候區，海拔高度49.8m，年平均氣溫16.2℃;年降水量1000.9mm，分布不均勻，主要集中在6—8月;年日照時數1868.1h，土壤為壤黏土，呈酸性，肥力中等。

1.2試驗設計

試驗用水稻品種為輻優17，為江淮地區單季稻主栽品種。采取分期播種方式開展田間試驗，分4個播期進行播種，每隔10d開展1期，于2018年3月27日開始播第1期，其后在4月6日、4月16日和4月26日分別進行播種，各播期水稻均按照35d的秧田期進行移栽，移栽行株距為20cm×18cm，每穴插2棵秧苗。各播期分別設置5個重復試驗，1～4重復小區用于試驗觀測;第5重復小區用于產量結構分析等，不進行觀測活動，小區面積為5m×4m，南北行向。生長期間沒有進行水分灌溉，以旱作雨養為主，水稻生長期各小區田間管理措施保持一致。

1.3觀測項目與方法

1.3.1生育期觀測嚴格按照《農業氣象觀測規范》[17]開展水稻生育期觀測，包括播種、出苗、3葉、移栽、返青、分蘗、拔節、孕穗、抽穗、乳熟、成熟期。其中移栽、返青期根據播種方式的需要進行觀測。

1.3.2生長狀況與生長量測定植株生長高度測定：在水稻移栽期（移栽前3d內）、返青、拔節、抽穗、乳熟期進行株高的測定，將最長葉片拉直，測至葉片頂端，另外抽穗后同時還需測定穗頂端高度。在每個重復小區順序測定10株（莖），求平均值后記錄各重復小區株高，以cm為單位，取1位小數。

地上部分干物質量測定：在水稻的3葉、移栽期（移栽前3d內）、分蘗、拔節、抽穗、乳熟和成熟的普遍期測定地上部分干物質量。在每個重復小區順序挖取10株（莖），共40株（莖），先取20株（莖）用于葉面積的測定，然后將其余20株（莖）樣本的莖稈、葉鞘、葉、穗分開，分別稱取鮮質量，烘干后稱取干質量，并求取平均值。以g/株（莖）為單位記錄數據，取小數2位。

葉面積指數（LAI）測定：在水稻的3葉、移栽期（移栽前3d內）、分蘗、拔節、抽穗、乳熟、成熟期開展葉面積指數測定。在地上部分干物質量測定的樣本中，連續取20株（莖），每株（莖）取其上、中、下部位葉片各1張，共取展開的綠色完整葉片60張，測定其葉面積，并求取平均值。以cm2/株（莖）為單位，取2位小數，換算成葉面積指數。

1.3.3灌漿速率測定在水稻籽粒形成至成熟期間，開展水稻灌漿速率的測定。于水稻開花始期，在每個重復小區，選擇同日開花、穗大小相仿的200個穗，掛牌，并注明日期，供灌漿速率測定用。開花后每5d取樣1次，直到成熟。[JP2]每次取20穗（每個重復小區取5穗），取下籽粒，數出總粒數，放入鋁盒中稱鮮質量，烘干后稱干質量，求取每穗籽粒干質量。灌漿速率測定方法按《農業氣象觀測規范》[17]要求進行。以g/穗為單位記錄數據，取2位小數。

1.3.4產量結構分析在水稻成熟期，在各分期播種重復小區，分別對1～4個重復小區連續取5穴，第5小區取20穴，共計40穴，沿基部剪下取回。分別數出各試驗處理區樣本總莖數，再將有效穗連同穗柄剪下，數出總穗數。按穗的長度，分3組分別數出數量，從各組中按比例共取50個穗，供穗粒數、穗結實粒數、空殼率、秕谷率分析用。對40穴其余樣本脫粒，將籽粒（含已抽出的50穗上的籽粒）、莖稈（含脫粒穗軸）曬干，用于千粒質量、莖稈比分析。水稻產量結構分析的項目包括穗粒數、穗結實粒數、空殼率、秕谷率、千粒質量、理論產量、株成穗數、成穗率、莖稈質量、籽粒與莖稈比。

1.4數據統計與分析

水稻群體植株干物質積累量和籽粒生長過程可用Logistic方程Y=A/（1+Be-kt）或Y=A/（1+eb-kt）加以擬合描述，其一階導數dy/dx=ABke-kt/（1+Be-kt）2可用于描述水稻群體植株干物質積累過程和籽粒生長過程中指標動態變化特征[18-19]。根據Logistic方程及其一階導數，可計算出水稻籽粒生長過程中一些基礎特性參數（Co、t、Tm和Vm）和灌漿特性參數（T1、T2、T3、W1、W2、W3、V1、V2、V3、T和Va），各參數的意義和計算方法見參考文獻[20-22]。

2結果與分析

2.1不同播期對水稻生長發育的影響

2.1.1不同播期對水稻生育進程的影響水稻的生長發育除受遺傳特性等內在因素影響外，還與水稻生境潛熱、光照等外部因子息息相關，不同播期的溫光效應存在明顯的不同，播期對水稻生育期有著明顯的調節作用。由表1可知，播種越早（3月27日）全生育期越長（156d），晚播水稻（4月26日）全生育期僅有139d，兩者相差了17d，播期每向后推遲10d，水稻全生育期縮短約4d。4個播期下水稻營養生長階段的天數分別為95、93、91、89d，隨播期的延遲呈逐漸減少的趨勢，主要是由于隨著播期的推遲，氣溫逐漸升高，水稻生長發育加快，導致水稻營養生長階段時間相應明顯縮短，生育進程加快，而營養生長與生殖生長并進階段和后期生殖生長階段變化規律不明顯，可能是由于受極端高低溫等高影響天氣所致。

2.1.2不同播期對水稻植株生長高度的影響由圖2可知，不同播期水稻植株生長高度變化曲線基本一致，各播期在各生長發育階段均呈現逐漸增加的趨勢，其中在返青階段后，SD3播期增長速率明顯高于其他播期。

2.1.3不同播期對水稻植株葉面積指數的影響從圖3可以看出，不同播期水稻的葉面積指數在不同生育期均存在一定差異，3葉期至移栽前3d，隨著播期的推遲，[JP2]水稻葉面積指數表現為SD4>SD3>SD2>SD1，最晚播期（4月26日）葉面積指數達到2.75，明顯高于其他播期，表明播期越晚，溫光效應越好，越有利于提高水稻群體光合生產力。在分蘗期之后，不同播期水稻葉面積指數隨生育期的推進

變化趨勢明顯不同，但總體上呈現先增后減的趨勢，其中分蘗期—拔節期SD3的LAI增速最快，SD1和SD4次之，SD2增速最慢，但在拔節期—抽穗期，SD3有明顯下降趨勢，SD1、SD3、SD4播期LAI均在乳熟期達到最大值，而此時SD2播期LAI呈下降趨勢，以上分析表明，僅從LAI看，選擇SD1、SD3播期明顯優于SD2和SD4，過晚播種會明顯抑制LAI的增長，使LAI明顯降低，而SD1和SD3播期下水稻LAI變化動態合理且數值大，有利于提高水稻光合生產能力。

2.1.4不同播期對水稻莖葉干物質積累的影響由圖4可知，不同播期下水稻群體植株干物質積累過程均略呈拉長的“S”形曲線，即先后經歷始盛期—高峰期—盛末期3個不同階段，不同播期下的水稻群體植株干物質積累和播種后天數的關系符合經典的Logistic方程曲線。因此，本研究采用全局優化算法對不同播期下的Logistic方程參數進行優化，由表2可知，各播期下回歸方程相關系數（r2）均較高。從圖4可以看出，各播期下水稻群體植株的干物質累積在出苗后60d左右，即移栽期以后表現[JP+1]為快速遞增趨勢。比較不同播期下干物質積累量隨時間的變化曲線可以看出，4月6日播種的水稻干物質積累量最少，其他3個播期表現為4月26日>3月27日>4月16日。不同播期下水稻植株干物質積累速率在整個生育期的變化趨勢是一致的，表現為下開口拋物線型，水稻植株干物質最大積累速率以4月26日播期最大，3月27日播期最小。

2.2不同播期對水稻產量及其構成因素的影響

2.2.1不同播期對水稻灌漿過程的影響從圖5可以看出，水稻千粒質量的積累過程呈“慢—快—慢”的“S”形曲線，先后經歷漸增期—快增期—緩增期3個階段。綜合來看，由于開花后營養器官干物質的積累和向籽粒庫的迅速分配，不同播期處理在開花后0～10d為水稻千粒質量積累漸增期，10～25d千粒質量迅速增加，25d之后增加趨勢又趨于緩慢。水稻的千粒質量總體隨播期的推遲而增加，在開花后55d，4月26日播種的水稻千粒質量最高，為29.26g，比播期為4月16日、4月6日和3月27日的千粒質量分別增加1.02、2.22、3.17g。各播期處理下的水稻籽粒灌漿速率均呈明顯的單峰變化曲線（圖5）。4月6日、4月16日、4月26日播種的水稻籽粒最大灌漿速率出現的日期（Tm）比3月27日分別提前了3.08、5.24、7.94d;水稻籽粒最大灌漿速率（Vm）也隨播期的推遲呈先降低后增加的趨勢，其中3月27日播期的最大灌漿速率為100g/（千粒·d），4月6日播期減小為0.98g/（千粒·d），4月16日和4月26日播期迅速增大，分別為1.02、1.12g/（千粒·d）;持續灌漿時間（T）也隨水稻播期的推遲而減小，起始生長勢（Co）以4月26日播期最大，3月27日播期最小，說明水稻起始灌漿潛力隨著水稻播期的推遲而升高;從灌漿的3個階段來看，各播期處理漸增期（T1）最短，而緩增期（T3）最長，水稻千粒質量積累階段緩增期平均比漸增期長17.85d，比快增期（T2）長892d。3個階段的粒質量在不同的階段均表現為隨著播期的推遲逐漸增加，相應的3個階段灌漿速率則表現出先減小后增加的趨勢（表3）。圖5表明，水稻千粒質量形成階段緩增期持續時間雖在整個灌漿期所占比例較大，但灌漿速率慢，最終粒質量積累量不高，而快增期持續時間較長且灌漿速率較快，是水稻千粒質量形成和干物質積累最多的階段，快增期和漸增期較高的粒質量積累量對于減小后期氣象條件對水稻灌漿的不利影響、穩定粒質量有積極作用。隨播期推遲，緩增期、快增期、漸增期水稻灌漿持續時間均呈現逐漸減小的趨勢，而千粒質量均表現為逐漸增大的趨勢，表明播期越遲，水稻灌漿期光溫條件越好，灌漿時間越短，越有利于水稻粒質量增加。

2.2.2不同播期對水稻產量及其構成因素的影響由表4可知，播期改變對水稻產量影響較大，其中SD3播期理論產量最高，為2284.7kg/hm2，SD1和SD2播期次之，SD4播期最低。4個播期下水稻千粒質量為265～29.8g，各播期之間差異較小;但不同播期水稻的穗粒數、穗結實粒數、空殼率、秕谷率、莖稈質量和籽粒與莖稈比均存在一定差異。SD1播期穗粒數最多，達230.7粒，比SD2、SD3、SD4播期分別高277%、3.4%、28.4%;而穗結實粒數SD3播期最多，為192.0粒，分別比SD1、SD2、SD4播期高6.8、11.4、79.9粒;隨著播期的推遲，空殼率呈現明顯的下降趨勢，SD1和SD4播期秕谷率高于SD2[JP2]和SD3播期;各播期的莖稈質量以SD3播期最高，為2431.3g/m2，SD4播期最低，為1322.2g/m2;籽粒與莖稈比以SD1播期最低，SD3播期次之，SD2和SD4播期最高。不同播期間產量的差異主要是由穗結實粒數、穗粒數、空殼率和秕谷率不同所致，說明播期對產量構成影響較大。SD3播期除穗粒數略低于SD1播期、千粒質量略低于SD4播期以外，穗結實粒數、秕谷率和理論產量均優于其他播期。

3結果與討論

本研究以推廣面積較大的江淮一季稻主栽品種輻優17為試材，在合肥市典型的亞熱帶濕潤性雨養農業生態條件下開展大田分期播種試驗，研究認為，播期對一季稻生長發育及產量具有較大影響。水稻生育期可分為播種期—抽穗期和抽穗期—成熟期2個重要生長發育階段，本研究表明，播期對一季稻全生育期及不同生育階段持續時間影響較大。播期越遲，全生育期持續時間越短，這與前人研究結果[10，14]較為一致。葉面積指數是群體結構的重要量化指標，是影響作物產量的重要因素，研究表明，適宜的播期可顯著提高水稻的LAI，進而影響水稻群體的光合勢和生長率，適宜的LAI有利水稻群體干物質積累[21]。本研究表明，3月27日或者4月16日播種的水稻LAI變化動態合理且數值較大，最有利于江淮一季稻光合生產能力的提高。

霍中洋等研究表明，播期推遲對水稻的光合生產和干物質積累影響較大，水稻的經濟產量約70%來自于抽穗后的干物質積累，高產栽培不僅要保證前、中期有一定的干物質積累基礎，更要重視抽穗后的光合生產和干物質積累[14]。本研究證實，不同播期下水稻群體植株干物質積累過程表現為明顯的“慢—快—慢”Logistic增長曲線，干物質累積快增期約出現在出苗后60d左右，這種變化趨勢與張凱等得出的小麥干物質積累過程[22]較為相似。

在播期對水稻籽粒灌漿特性的影響方面，許多學者做了大量的工作[5，23-24]，袁繼超等研究證實，水稻籽粒的灌漿特性受播種期影響較大，不同播期之間籽粒達到最大灌漿速率的時間間隔、起始勢、最大和平均灌漿速率等籽粒灌漿特征參數存在較大差異，適期播種水稻的灌漿速率高、籽粒大、充實度高[25]。此外，水稻籽粒灌漿特性受播期影響也有種間差異[26]。本研究表明，播期對水稻籽粒灌漿特征有明顯影響，雖各播期處理下的水稻籽粒灌漿速率均呈明顯一致的單峰變化曲線，但不同播期處理下的水稻灌漿特征參數存在明顯的差異。

水稻產量主要由水稻品種本身的遺傳特性和外界環境條件共同決定，適宜的播期有助于水稻最大限度利用溫光資源[27-28]，充分發揮水稻品種的產量潛力[7]。本研究結果表明，播期改變對各水稻產量構成因素影響較大，適宜的播期（4月16日）可有效提高穗結實粒數和理論產量，減少空殼率和秕谷，早播和晚播均不利于形成高產，本研究結果與李秀芬等的研究結果[8]較為一致，可能是因為早播稻在抽穗結實階段受到的高溫熱害嚴重影響了籽粒的灌漿速率和持續時間，而晚播又常伴隨低溫冷害，不利于水稻灌漿結實。

本研究以江淮一季稻主栽品種輻優17為研究對象，采用大田分期播種試驗確定最佳適播期，得出在4月16日前后播種輻優17，有利于獲得較高產量。然而本研究結果也存在很多不足之處，如水稻最終產量受人為管理、病蟲害以及當年的氣候條件影響較大，本研究所確定的最佳適播期還需綜合考慮當年的氣候年景，因地制宜地開展生產。另外，本研究僅分析了江淮一季稻輻優17的最佳適播期，結論對其他品種是否適用還有待進一步試驗。

參考文獻：

[1]程式華，李建.現代中國水稻[M].北京：金盾出版社，2007.

[2]高素華，王培娟.長江中下游高溫熱害及對水稻的影響[M].北京：氣象出版社，2009：74-75.

[3]黃義德，曹流儉，武立權，等.2003年安徽省中稻花期高溫熱害的調查與分析[J].安徽農業大學學報，2004，31（4）：385-388.

[4]姚義，霍中洋，張洪程，等.播期對不同類型品種直播稻生長特性的影響[J].生態學雜志，2010，29（11）：2131-2138.

[5]邢志鵬，曹偉偉，錢海軍，等.播期對機插水稻產量構成特征的影響[J].農業工程學報，2015，31（13）：22-31.

[6]段斌，方玲，何世界，等.播期及灌漿期溫度對豫南粳稻稻米品質的影響[J].中國稻米，2019，25（1）：65-69.

[7]江曉東，呂潤，金志鳳，等.浙江地區甬優15直播稻的最佳播期分析[J].中國農業氣象，2019，40（1）：33-40.

[8]李秀芬，賈燕，黃元才，等.播栽期對水稻產量和產量構成因素及生育期的影響[J].生態學雜志，2004，23（5）：98-100.

[9]李豐，周宏美，趙秀峰，等.播種期對周麥18號籽粒灌漿特性及產量構成的影響[J].山東農業科學，2010（5）：29-32.

[10]寧金花，陸魁東，宋忠華，等.超級雙季晚稻產量構成與溫光因子的關系[J].生態學雜志，2015，34（3）：688-694.

[11]BashirMU，AkbarN，IqbalA，etal.Effectofdifferentsowingdatesonyieldandyieldcomponentsofdirectseededcoarserice（OryzasativaL.）[J].PakistanJournalofAgriculturalSciences，2010，47（4）：361-365.

[12]DengNY，LingXX，SunY，etal.Influenceoftemperatureandsolarradiationongrainyieldandqualityinirrigatedricesystem[J].EuropeanJournalofAgronomy，2015，64：37-46.

[13]ShresthaS，AschF，DusserreJ，etal.Climateeffectsonyieldcomponentsasaffectedbygenotypicresponsestovariableenvironmentalconditionsinuplandricesystemsatdifferentaltitudes[J].FieldCropsResearch，2012，134：216-228.

[14]霍中洋，姚義，張洪程，等.播期對直播稻光合物質生產特征的影響[J].中國農業科學，2012，45（13）：2592-2606.

[15]黃禮慶，宋光鋒，楊松，等.偏早熟水稻品種進行直播種植適應性及播期的研究[J].大麥與谷類科學，2008（2）：12-14.

[16]杜斌.直播播期對淮北地區水稻不同類型品種綜合生產力的影響[D].揚州：揚州大學，2010.

[17]國家氣象局.農業氣象觀測規范[M].北京：氣象出版社，1995.

[18]董加耕，董鉆，裘碧梧.大豆早熟品種生長發育特點和產量形成規律的探討.Ⅱ.大豆早熟品種產量形成的幾項規律[J].大豆科學，1991，10（4）：261-268.

[19]范國兵.一種估計Logistic模型參數的方法及應用實例[J].經濟數學，2010，27（1）：105-110.

[20]謝家琪，李金才，魏鳳珍.不同播期對冬小麥籽粒灌漿特性及產量的影響[J].安徽農業科學，2008，36（13）：5349-5350，5440.

[21]王昭，鞠章綱，盧家棟.玉米群體粒葉比與光合特性及產量的關系[J].南京農業大學學報，1998，21（1）：14-18.

[22]張凱，李巧珍，王潤元，等.播期對春小麥生長發育及產量的影響[J].生態學雜志，2012，31（2）：324-331.

[23]楊沈斌，江曉東，王應平，等.基于Richards擴展方程提取水稻灌漿結實光溫特性參數[J].作物學報，2014，40（10）：1776-1786.

[24]符冠富，王丹英，李華，等.水稻不同生育期溫光條件對籽粒充實和米質的影響[J].中國農業氣象，2009，30（3）：375-382，387.

[25]袁繼超，劉從軍，朱慶森，等.播期對水稻籽粒灌漿特性的影響[J].西南農業學報，2004，17（2）：164-168.

[26]解文孝，李建國，韓勇，等.播期對水稻粒位間籽粒灌漿動態的影響[J].安徽農業科學，2010，38（1）：93-95，114.

[27]陸佳嵐，馬成，陶明煊，等.不同光溫條件對水稻9311產量及品質的影響[J].江蘇農業學報，2020，36（3）：535-543.

[28]薛大偉，方茂庭，錢前.有效積溫在水稻生產中的應用[J].中國稻米，2004（4）：47-48.