旱作條件下水稻生長指標、產量對播期的響應特征

白晨陽，姜浩，蘇慶旺，李韞哲魏曉雙，崔菁菁，楊美英，王東超，武志海*

（1.吉林農業(yè)大學農學院，長春 130000；2.吉林農業(yè)大學生命科學學院，長春 130000；3.長春吉農大農業(yè)科技有限公司，長春 130000）

0 引言

【研究意義】水稻旱作是在全程無淹水條件下進行的一種水稻栽培新模式，區(qū)別于以人工育苗移栽為主，種植方式勞動強度大，需水量高的傳統(tǒng)水稻種植方式[1]。在水稻旱作栽培條件下，水稻的生育期會產生不同程度的變化。播期的改變，使得水稻品種類型必須做出相應的調整[2]。不同地區(qū)溫光資源差異較大，水稻適宜播期也有所不同[3]。選擇適宜的水稻品種類型，并確定合理的播期，對充分利用當?shù)販毓赓Y源發(fā)揮品種產量潛力，確保水稻旱作高產穩(wěn)產具有十分重要的意義[4-5]?！狙芯窟M展】前人針對播期對水稻生育的影響，已進行了大量的研究。凌啟鴻[6]認為，明確合理的播種期使水稻灌漿期處于較好的光溫狀態(tài)是高產栽培管理中的重要技術，適宜播期可以有效利用溫光資源，充分發(fā)揮水稻品種的生產潛力[7-8]。魯昕等[9]研究認為，品種選用應根據(jù)不同的播期來確定，生育期長的品種應早播，反之則應適當晚播。余鵬等[10]研究認為，播期過早或過遲均會使直播稻生育期發(fā)生變化，從而對結實率、千粒重和產量產生影響，合理安排播期是獲得高產穩(wěn)產的關鍵。周建霞等[11]認為品種株高隨播期延后呈先上升后下降的趨勢?！厩腥朦c】縱觀以往研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)學者針對單一品種或同一品種類型進行研究，且存在地理條件限制。在水稻旱作栽培條件下，針對播期及其配套水稻品種的系統(tǒng)研究還有待加強?！緮M解決的關鍵問題】為此，本研究以3 種熟期（早熟粳稻、中熟粳稻、晚熟粳稻）水稻為供試材料，在旱作栽培條件下，通過分期播種試驗，研究播期與品種類型對水稻旱作產量、生育期及農藝性狀的影響，明確不同播期不同品種類型的水稻旱作產量、生育期及農藝性狀的差異，為旱作條件下不同播期科學配套水稻品種類型提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試品種及試驗設計

供試粳稻品種有早熟品種：宏科57 與綏粳18；中熟品種：吉農大738 與通院香518；晚熟品種：吉農大138 與吉農大168。試驗于2019年在吉林省長春市吉林農業(yè)大學國家農作物品種審定特性鑒定站進行，土壤質地為壤質黏土，前茬為玉米，有機質量為18.1%，土壤堿解氮量為119.02 mg/kg，速效磷量為43.7 mg/kg，速效鉀量為231.33 mg/kg，pH 值為6.7，試驗地點氣溫和降水量如圖1 所示，試驗設置4月25日（Ⅰ）、4月30日（Ⅱ）、5月5日（Ⅲ）、5月10日（Ⅳ）、5月15日（Ⅴ）5 個播期。每個處理3 次重復，每小區(qū)長6 m，寬1.5 m。采用旱直播方式播種，播種量為28.1 g/行，行長6 m，每個品種6 行，行間距為30cm，施肥量為氮140 kg/hm2，施肥方式為按基肥一次性施入，灌溉方式為定噴式360°霧化旋轉噴灌，噴灑半徑為8 m，出水量為0.7 m3/h，使用8 cm 主管道，間隔12 m 安裝1 組噴灑裝置，噴灑裝置輸水管直徑3.3 cm，上端旋轉噴頭入水口直徑1.3 cm，灌水控制的計劃濕潤層為0～10 cm 土層，在記錄天氣、降雨量的同時結合植株的田間長勢進行噴灌補水，補水后保持在田間持水率的60%～80%，全生育期共噴灌5 次，平均每次2 h。其他措施均按高產栽培要求管理。

圖1 2019年水稻旱作生長季的氣溫與降水量Fig.1 Temperature and precipitation of rice under dry condition in the growing season of 2019

1.2 測定項目與方法

1.2.1 生育期觀測

觀測并記載供試水稻旱作品種拔節(jié)、抽穗、成熟等主要生育時期出現(xiàn)的日期。

1.2.2 葉綠素

采用葉綠素計直接測定SPAD值，每次測定倒1葉的SPAD值，重復3 次。

1.2.3 干物質積累量

將成熟期取回的樣品用烘箱105 ℃殺青30 min，后在75 ℃烘干，分別測定葉片、莖稈和穗的干物質質量。

1.2.4 葉面積

利用長寬校正法，在抽穗、灌漿、成熟期植株上選取上三葉，測定水稻葉片的長度和最寬處葉片寬度，重復3 次；計算式為：葉面積（cm2）=長度×寬度×0.75。

1.2.5 籽粒增長速率測定

從花后對標記的長勢一致的20 個植株每隔7 d取1 次樣，每次在標記的植株中取10 個長勢相同的穗。取樣烘干后分為強、弱勢粒計算千粒質量。

1.2.6 產量

收獲期隨機取15 株測量株高、主穗穗長、穗質量、實粒數(shù)、秕粒數(shù)。每小區(qū)隨機選取1 m2測產量，并計算理論產量。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)使用SPSS、Microsoft Excel 2019 整理和分析

2 結果與分析

2.1 播期對旱作水稻產量及構成因素的影響

表1 為水稻產量及其構成因素，由表1 可知，隨著播期推遲，3 種熟期水稻平均產量表現(xiàn)為：早熟品種＞晚熟品種＞中熟品種；早熟品種產量變異系數(shù)小于中、晚熟品種。隨著播期的推遲，早熟品種穗數(shù)先增后減，穗粒數(shù)先減后增；晚熟品種結實率隨著播期的推遲呈下降趨勢。播期處理對旱作水稻的穗數(shù)和穗粒數(shù)影響較大。早熟品種結實率變化無顯著差。

2.2 播期對水稻旱作生育期的影響

表2 為水稻主要生育時期開始時間及時長，由表2 可知，隨著播期推遲，各類型水稻的生育時期相應延遲。各生育階段顯著縮短。播期每向后推遲5 d，早熟品種、中熟品種、晚熟品種生育期平均分別縮短2.6、2.7、4.1 d。

表1 水稻產量及其構成因素Table 1 Rice yield and its components

表2 水稻主要生育時期開始時間及時長Table 2 The beginning and duration of the main growing period of rice

2.3 播期對不同品種水稻農藝性狀的影響

2.3.1 播期對株高、主穗穗長的影響

圖2 為不同播期各品種株高與穗長，由圖2 可知，宏科57 株高在不同播期處理下較為穩(wěn)定；中熟品種株高在播期Ⅰ—播期Ⅱ和播期Ⅳ—播期Ⅴ變化較大；吉農大168 株高在播期Ⅴ有明顯提高，吉農大138 株高隨播期的推遲表現(xiàn)為先增高后降低。

綏粳18 在播期Ⅰ與播期Ⅴ處理穗長有明顯增加；宏科57 穗長在播期Ⅰ—播期Ⅱ下較高；通院香518穗長在播期Ⅰ和播期Ⅲ下相對其他播期較低；吉農大738 穗長受播期影響較??；吉農大138 在后3 個播期處理平均大于前2 個播期處理。

圖2 不同播期各品種株高與穗長Fig.2 Plantheight and spike length of each variety in different sowing dates

2.3.2 播期對葉面積的影響

由圖3 可知，各個品種上三葉葉面積在抽穗期到成熟期表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，早熟品種在播期Ⅲ—播期Ⅴ下上三葉葉面積較高，但各播期下差異不明顯；吉農大168 與通院香518 灌漿期上三葉葉面積在播期Ⅲ時較小于其他時期，吉農大138 與吉農大738 在播期Ⅱ—播期Ⅲ時灌漿期上三葉葉面積平均值高于播期Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ上葉面積平均值19.8、7.5 cm2。

圖3 各品種抽穗期后上三葉葉葉面積Fig.3 Leaf area of the topthree leaves after heading stage of each variety

圖4 各品種不同生育期葉片SPAD 值Fig.4 SPAD value of leaves in different growth stages of each variety

2.3.3 播期對SPAD值的影響

圖4 為各品種不同生育期葉片SPAD值，由圖4可知，宏科57 在播期Ⅱ和播期Ⅲ條件下，孕穗期—抽穗期葉片SPAD值較高，在播期Ⅴ條件下，灌漿期開始葉片SPAD值高于其他時期；綏粳18 在播期Ⅴ下各個時期SPAD值都高于其他處理；吉農大738 在播期Ⅰ和播期Ⅱ條件下，葉片SPAD平均值高于其他處理；通院香518 在播期Ⅲ處理下的灌漿期SPAD值較同時期其他播期處理平均上升5.4；吉農大138 孕穗期葉片SPAD值在播期Ⅱ下顯著升高。

圖5 不同品種水稻干物質積累量Fig.5 Dry matter accumulation of different varieties

2.4 播期對干物質積累量的影響

圖5 為不同品種水稻干物質積累量，由圖5 可知，宏科57 成熟期單株干物質質量在播期Ⅳ下顯著高于播期Ⅰ—播期Ⅲ處理時的平均值；綏粳18 在播期Ⅰ和播期Ⅴ下單株干物質質量較播期Ⅱ—播期Ⅳ處理下的干物質質量有一定提高；中熟品種在播期Ⅳ下單株干物質質量達到最大；晚熟品種單株干物質質量在播期Ⅴ下達到最大。

2.5 播期對結實期旱作水稻強弱勢粒的影響

圖6 為不同品種籽粒增長狀態(tài)，由圖6 可知，宏科57 強勢粒和弱勢粒質量差距較大；綏粳18 強勢粒質量增長于花后21 d 后趨于平穩(wěn)，但弱勢粒灌漿速率提高；通院香518 強勢粒質量在播期Ⅱ下較其他時期平均高3.2 g；吉農大738 強勢籽粒在后期增長比弱勢粒較為明顯，且播期Ⅰ的強勢粒在花后15～20 d內增長最快；吉農大138，在花后21～28 d 內弱勢粒質量上升速率較慢，在花后28～35 d 內增長速率與強勢粒基本一致，強勢粒籽粒質量在播期Ⅱ下高于其他各個播期處理；吉農大168 在播期Ⅱ下弱勢粒后期增長較快。

圖6 不同品種籽粒增長狀態(tài)Fig.6 Grainweight gain status of different varieties

3 討論

水稻為喜溫短日照作物，隨著播期的推遲，溫度升高，所需積溫較早播減少。本研究表明在吉林省中部地區(qū)水稻旱作栽培條件下，各類型水稻旱作產量隨著播期的推遲，導致生育時間縮短，這與許柯[12]研究結果一致。推測為晚播時地溫升高使播種至抽穗階段的生育進程加快。日長逐漸縮短亦可使播種至抽穗階段的生育進程加快[13]。成臣等[14]研究認為，隨著播期推遲，秈稻產量下降，粳稻呈先上升后下降的趨勢。本研究中的晚熟粳稻吉農大168 產量也表現(xiàn)出隨播期推遲產量先增后減的趨勢，晚熟品種晚播會導致灌漿時間不充足，灌漿期溫度低，飽滿程度不足，導致產量較低。本研究中不同熟期類型水稻旱作后隨著播期推遲產量表現(xiàn)也不同，中晚熟品種適時早播有利于增產。早熟品種綏粳18 在播期Ⅲ—播期Ⅴ之間，產量變化隨著播期的推遲而增加，這與文浩[15]研究基本一致。蔣軍等[16]研究表明，葉面積隨著播期的推遲而增加。本研究表明，中晚熟品種提前早播能夠一定程度提高葉面積，造成這種差異的原因推測為中晚熟品種早播，能夠延長播種到始穗期的時間，從而有利于葉器官的生長，進而有利于物質向穗部運輸，提高灌漿速率，減少空癟粒的形成，提高產量[17]。旱作水稻由于不需要育秧環(huán)節(jié)，所以對播種時間的把控尤為重要，播期可以人為調節(jié)，所以水稻旱作生產中，根據(jù)水稻的品種選取適宜的播期是十分重要的。

4 結論

分期播種對旱作水稻的穗數(shù)和每穗粒數(shù)影響顯著。早熟品種在5月10—15日播種能夠提高葉片SPAD，且有利于葉面積的提高。中、晚熟品種在4月30日—5月5日播種，有利于葉綠素和灌漿速率的提高。在播期選擇上，應根據(jù)品種熟期類型確定適當播期，中、晚熟品種適當早播有利于獲得高產；早熟品種適當推遲播期，可以獲得更高產量。