播期對浙東南地區直播晚粳稻產量、生育期及溫光利用的影響

馬義虎 何賢彪,* 朱練峰 余山紅 張中熙

(1 浙江省臺州市農業科學研究院，浙江 臨海 317000；2 中國水稻研究所，水稻生物學國家重點實驗室，浙江 杭州 311400)

水稻(OryzasativaL.)作為我國以及世界重要的糧食作物之一[1]，一直占據我國糧食總產量的1/3以上，因此確保水稻高產、穩產、高效生產對國家糧食安全起著舉足輕重的作用[2-3]。浙東南地處我國東南沿海，溫光資源豐富，是典型的單雙季稻皆適宜、秈粳混雜的水稻主產區。然而，浙東南由于地域氣候的特殊性，在單季稻生長期間，尤其是7、8月份臺風、暴雨等自然災害天氣頻發，據統計每年登陸我國的臺風，大約有20%會在浙江境內登陸，該地區首當其沖，災害發生時，往往狂風夾帶著暴雨，導致田間水稻倒伏、折斷、淹水，對水稻生產造成極其不利的影響[4]。例如，2019年1909號臺風“利奇馬”從浙東南臺州登陸，造成全國113.7萬公頃農作物受災，其中絕收9.35萬公頃[5]。因此，災后選擇適宜的品種補播以挽回產量損失，對保障本地區糧食生產安全具有重要意義。

由于自然災害發生的時間具有不確定性，通過常規水稻育秧、機械移栽方式來挽回產量損失既不現實、也有難度，而水稻直播可作為救災補播的首選栽培技術，該方式播種時間靈活，可降低勞動強度[6]、提高氮肥回收利用率[7]、減少稻田溫室氣體排放[8]，尤其適用于災后補播。播期是影響水稻產量與品質的重要因素[9-11]。根據受災時間確定播期并選擇相匹配的救災補播品種，是水稻作物救災減災的主要內容之一。

目前，對直播稻的研究多集中在品種篩選上[12-14]，對播期的研究則大多集中在機插[15-16]、手栽[17]等移栽稻方面，兩者綜合研究可為水稻救災補播提供技術支撐。有少數學者選擇早秈稻品種，設置不同播期對晚稻救災補播進行了研究，如陳愛柳等[18]于2005年在浙江平陽縣用1個早秈稻設置1個播期和盧建華等[19]于2013年在浙江瑞安市用5個早秈稻設置4個播期，采用直播方式進行了晚稻救災補播研究；劉鑫等[20]于2009年在浙江省選用早秈稻和常規粳稻，設置4個播期，采用移栽方式開展了晚稻救災補播試驗。前人對晚稻救災補播研究多以早秈稻材料為主，粳稻較少，缺乏秈粳雜交稻，且由于品種更新換代，目前這些品種基本已退出生產應用；在水稻灌漿結實后期，由于秈稻低溫耐性較粳稻差，影響水稻產量，加上溫光資源具有很強的地域性，其研究結果難以直接應用在浙東南地區的晚稻救災補播上。

針對以上問題，本研究立足于浙東南地區，以浙江省近年來新審定或大面積推廣的具有代表性的不同類型粳稻品種(秈粳雜交稻3個、常規粳稻2個)作為供試材料，在大田直播栽培模式下，于易發生自然災害的時間段內設置不同播期，研究溫光資源配置與水稻產量、生育期間的關系，旨在明確不同播期的水稻產量及其構成因素、生育期及溫光資源利用的差異，為該地區受災后，選擇適宜的品種，采用直播技術作救災補播提供實踐指導與科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018—2019連續兩年在浙江省臺州市農業科學研究院小溪試驗基地(28°46′59″N，121°6′56″E，海拔4 m)進行。該試驗基地屬亞熱帶季風氣候，年均氣溫為18.0℃，年均降水量為1 708.5 mm，年均日照時長為1 699.33 h，無霜期為260 d。試驗田排灌方便，土壤理化性狀良好，為砂壤土，土壤容重1.25 g·cm-3、 有機質含量30.10 g·kg-1、全氮含量2.19 g·kg-1、 堿解氮含量99.56 mg·kg-1、有效磷含量38.29 mg·kg-1、速效鉀含量114.98 mg·kg-1、鎘含量0.21 mg·kg-1、pH值5.68，前茬為空閑田。在水稻生育期內，兩年日均溫度隨生育期的推進總體呈下降趨勢(圖1)，2018年較2019年日平均氣溫下降速率略快，2018年總積溫(3 192.6℃·d)略低于2019年(3 209.8℃·d)； 在灌漿至收獲期，僅極個別天內(2018為5 d，2019為9 d)日最低氣溫低于10℃，但日均溫度均在10℃以上。2018年日照時數(800.4 h)略高于2019年(779.5 h)，前者主要分布在水稻生育前期，而在水稻灌漿期少于后者，且分布不均勻。

圖1 2018—2019年水稻生長季節內的日均溫度和日照時數Fig.1 Average daily temperature and sunshine hours during rice growing season from 2018 to 2019

1.2 試驗材料與設計

選取浙江省近年來新審定或大面積推廣的5個不同類型粳稻品種作為供試材料，其中秈粳雜交稻為甬優1540、甬優7850和嘉優中科3號；常規粳稻為秀水519和秀水417。上述各品種全生育天數依次分別為146、143、146、123和119 d。采用二因素裂區設計，以播期處理為主區，共設4個播期，兩年播期相同，分別為7月10日(Ⅰ)、7月15日(Ⅱ)、7月20日(Ⅲ)和7月25日(Ⅳ)；以品種為副區，共20個處理組合。小區面積為20 m2，重復3次。主區及副區間筑埂并用黑色塑料薄膜包埂隔離，并設立相互獨立的排灌溝渠，以便進行單獨肥水管理。兩年間秈粳雜交稻、常規粳稻播種量分別為22.5、75.0 kg·hm-2(以干種子計)，種子經浸種催芽(芽長為谷長一半)后直播，播種時保持田面濕潤無積水，采用人工撒播方式進行，4～5葉期移密補稀，使小區內稻苗密度均勻一致。

肥料運籌：施純氮量195 kg·hm-2，氮磷鉀比例為1∶0.5∶0.8；氮肥、鉀肥分為基面肥和追肥，比例為 1∶1， 磷肥全部作基面肥；基面肥與追肥分別于耕整后播種前1 d、3～4葉期施入。其他措施均按高產栽培要求進行，生長期內嚴格防治病、蟲、草害，確保每播期各品種正常生長。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 生育進程 準確記錄各品種播種期、齊穗期、成熟期等主要生育時期所對應的日期。

1.3.2 考種與計產 在收獲前1 d，各小區沿對角線用1 m×1 m的正方形鐵圈套取3個樣方，調查樣方內有效穗；并采集有代表性的植株10叢，考查植株穗粒結構(株高、穗粒數、千粒重和結實率)；所有小區全部收割脫粒去雜曬干換算成標準含水量后計算產量。

1.3.3 氣象資料 水稻生育期內的兩年氣象數據來自于浙江省臨海市氣象局，主要包括日最低溫度、日均溫度和日照時數。

1.4 計算與統計方法

以第Ⅰ播期播種時間7月10日為起點，至第Ⅳ播期最遲收獲時間(兩年均為11月20日)為終點，作為水稻生長期間總的溫光資源計算時間，以各播期下不同品種各生育階段內所利用溫光占總溫光資源的比例計算其溫光利用率。有效積溫、有效積溫利用率、有效積溫生產效率和日照時數利用率具體計算公式如下：

(1)

有效積溫利用率=(生育階段有效積溫/總有效積溫)×100%

(2)

有效積溫生產效率(kg·hm-2·℃-1·d-1)=產量/全生育期有效積溫

(3)

日照時數利用率=(生育階段日照時數/總日照時數)×l00%

(4)

采用Excel 2007軟件進行試驗數據處理，SPSS 19.0軟件進行裂區方差分析，最小顯著差數法(least significant difference，LSD)進行多重比較(P<0.05)，Pearson相關分析方法計算相關關系。

2 結果與分析

2.1 播期對不同類型粳稻產量及其構成因素的影響

經方差分析，產量在年度間、播期間、品種間和播期×品種的互作效應上均存在顯著或極顯著差異，F值分別為2.98、85.87、54.82和3.09。由表1可知，雖然不同類型粳稻在所有播期內的平均產量為2019年(8.03 t·hm-2) 高于2018年(7.85 t·hm-2)，差異達顯著水平(P<0.05)，但播期間及品種間變化趨勢基本一致。隨著播期的推遲，所有類型粳稻產量均呈下降趨勢，Ⅰ期與Ⅲ期、Ⅳ期間產量均有顯著差異，而Ⅰ期與Ⅱ期間產量基本無顯著差異；不同品種間產量下降幅度有差異，甬優1540下降最快，而秀水519下降最慢。分析兩年播期t(其值為實際播期自第Ⅰ播期向后推遲的天數)與平均產量Y的關系，擬合出產量Y與播期t的線性回歸方程(Y=at+b)，求得播期每推遲5 d，秈粳雜交稻平均產量減少0.71 t·hm-2，常規粳稻平均產量減少0.30 t·hm-2(表2)。在同一播期下，秈粳雜交稻的產量高于常規粳稻，表現出較強的雜種優勢。

表1 播期對不同類型粳稻產量的影響Table 1 Effects of seeding dates on grain yield of different types of japonica rice /(t·hm-2)

表2 播期對不同類型粳稻產量影響的線性回歸方程Table 2 Linear regression equation of effect of seeding dates on grain yield of different types of japonica rice

由表3、4可知，產量構成因素兩年變化趨勢基本一致，即隨播期推遲，不同品種的產量構成因素均呈下降趨勢，在形態上表現為植株變矮。有效穗表現為常規粳稻大于秈粳雜交稻，每穗粒數則相反；在結實率和千粒重方面，兩類型粳稻無明顯變化規律；在產量構成因素變化幅度上，除秀水417和甬優7850(2019年)結實率>每穗粒數外，其余產量構成因素均表現為每穗粒數>結實率>有效穗>千粒重，表明每穗粒數、結實率的降低是播期推遲導致產量下降的主要原因。

表3 2018年播期對不同類型粳稻產量及其構成因素的影響Table 3 Effects of seeding dates on grain yield and its components of different types of japonica rice in 2018

表4 2019年播期對不同類型粳稻產量及其構成因素的影響Table 4 Effects of seeding dates on grain yield and its components of different types of japonica rice in 2019

2.2 播期對不同類型粳稻生育期的影響

由表5、6可知，隨播期推遲，不同品種水稻的主要生育時期相應延遲，全生育期縮短，主要由播種-齊穗期、齊穗-成熟期等主要生育階段共同縮短所導致，齊穗-成熟期縮短的貢獻大于播種-齊穗期，不同類型間表現為秈粳雜交稻縮短幅度大于常規粳稻，兩年各品種表現趨勢基本一致。播期每推遲5 d，甬優1540、甬優7850、嘉優中科3號、秀水519、秀水417全生育期兩年平均分別縮短2.7、3.2、3.5、2.0、1.7 d。在播期為7月25日時，秈粳雜交稻兩年均不能正常成熟，且嘉優中科3號在2019年7月20日播期時即不能正常成熟，表明隨著播期的推遲，水稻生育安全性降低，播期對不同粳稻生育期的影響存在差異。

表5 2018年播期對不同類型粳稻主要生育時期的影響Table 5 Effects of seeding dates on main growth periods of different types of japonica rice in 2018

表5(續)

表6 2019年播期對不同類型粳稻主要生育時期的影響Table 6 Effects of seeding dates on main growth periods of different types of japonica rice in 2019

2.3 播期對不同類型粳稻溫光資源利用的影響

由表7、8可知，生育期越長的品種，在全生育期內可利用的有效積溫、日照時數越高，兩年趨勢基本一致，以2018年為例，全生育期最長的品種甬優7850在第I播期中，有效積溫和日照時數分別為1 841.1℃·d 和799.0 h，而生育期最短的品種秀水417在第Ⅳ播期中，有效積溫和日照時數分別僅為1 570.6℃·d和690.5 h。不同播期導致水稻生育進程各異，并對溫光資源利用率產生影響。隨播期推遲，不同品種有效積溫、日照時數(播種-齊穗期除外)及其利用率和有效積溫生產效率基本均呈下降的趨勢；在同一播期內，全生育期溫光資源及其利用率大致表現為甬優7850>嘉優中科3號>甬優1540>秀水519>秀水417，有效積溫生產效率表現為甬優1540>甬優7850>嘉優中科3號>秀水519>秀水417。

表7 2018年播期對不同類型粳稻生育期間溫光利用的影響Table 7 Effects of seeding dates on utilization of temperature and sunshine of different types of japonica rice during rice growing season in 2018

表8 2019年播期對不同類型粳稻生育期間溫光利用的影響Table 8 Effects of seeding dates on utilization of temperature and sunshine of different types of japonica rice during rice growing season in 2019

在播種-齊穗期，隨播期推遲，2018年不同類型粳稻的日照時數均呈現先減少后增加的趨勢，2019年則呈現先增加后減少的趨勢，但在齊穗-成熟期，兩年日照時數均隨播期的推遲而逐漸減少，最終表現為2018年全生育期的日照時數隨播期推遲呈逐漸減少的趨勢，2019年則呈現先增加后減少的趨勢。

2.4 不同類型粳稻產量與溫光資源的相關性

相關分析結果如表9所示，各生育階段有效積溫與水稻產量呈顯著或極顯著正相關；播種-齊穗期的日照時數與水稻產量相關性不顯著，齊穗-成熟期的日照時數與水稻產量呈極顯著正相關，全生育期日照時數與水稻產量呈顯著或極顯著正相關，說明齊穗-成熟期溫光資源的增加有利于產量提高。

表9 不同粳稻產量與溫光資源的相關分析Table 9 Correlation analysis between grain yield of different types of japonica rice and resources of temperature and sunshine

3 討論

3.1 不同播期的直播稻產量水平

合理并充分利用溫光資源是水稻高產形成的基礎條件之一。不同播期內的溫光條件不同，適宜的播期可能通過影響水稻各生育階段有效積溫、日照時數和降雨量等氣象因子而合理調節不同生育階段的光合物質積累量[21-22]，并促進花后光合物質向籽粒轉運，提高水稻產量。關于播期對直播稻產量的影響已有較多報道，在水稻生長季，若溫度呈現由低到高再下降的變化趨勢時，一般認為播期與直播稻產量呈拋物線關系[23-24]。在生產實踐中，因設置的播種期區段所對應的產量拋物線區間不同，可能會造成試驗結果差異[25-26]。本研究表明，播期設在7月中、下旬，不同直播粳稻產量隨播期推遲而下降，除第Ⅱ播期(7月15日)與第I播期(7月10日)下降的差異基本未達顯著水平外，其余各播期間的差異基本達顯著水平；秈粳雜交稻產量較常規粳稻下降快，說明在本區域秈粳雜交稻產量受播期的影響較大，適期早播利于產量提高，這可能與前兩期播種下的溫光較適宜，秈粳雜交稻表現出較強的雜種優勢有關。

進一步分析，直播稻產量隨播期推遲而下降是由各產量構成因素同步下降所致，其中每穗粒數和結實率下降幅度較大，而有效穗和千粒重下降幅度小，這與前人研究結果基本一致[27]。造成其下降的原因，可能是因為直播稻抽穗前期溫度相對較適宜，造成群體小分蘗過多，后期因成穗率大幅下降，個體干物質生產與積累相對較低[28-29]，難以形成大穗，導致有效穗和每穗粒數下降；而后期水稻灌漿結實階段易受低溫影響，造成籽粒充實差[30]，導致結實率與千粒重下降。基于此，若受災須補播晚粳稻，應及時播種，利用直播粳稻早播的優勢減少產量損失。并通過加強前期田間管理，優化直播稻群體，提高個體干物質積累，壯大個體，為大穗形成打好基礎；后期應加強水肥管理，可通過噴施植物生長調節劑或葉面肥來提高結實率與千粒重，從而提高救災補播的晚稻產量。

3.2 不同播期的生育期變化

播期對水稻生育期的影響因試驗位置、栽培季節、品種選擇、栽培措施等不同而異。作者曾以廣兩優7217和天優華占為材料，設置5個播期處理，發現隨著播期推遲，水稻全生育期呈縮短的趨勢，主要是由播種-齊穗期大幅縮短所導致，而齊穗-成熟期縮短幅度因品種而異[31]；潘高峰等[32]在鄂中北和孫建軍等[33]在河南稻作區的研究表明，隨播期推遲，各類型粳稻全生育期均顯著縮短，生育期短的品種生育期較穩定，并指出全生育期縮短的主要原因是播種-拔節等營養生長期顯著縮短，而齊穗-成熟期縮短幅度有限。但近年來也有學者認為，隨著播期推遲，全生育期和播種-抽穗期顯著縮短，而齊穗-成熟期呈延長的趨勢[27]。

本研究結果表明，隨播期推遲，全生育期逐漸縮短是由播種-齊穗期、齊穗-成熟期等生育階段共同縮短所導致，且播種-齊穗期生育階段縮短幅度較齊穗-成熟期小，齊穗-成熟期縮短是引起全生育期縮短的主要原因。本試驗播期設置在7月10日至7月25日之間，始末播期時間跨度不大，在水稻生長發育前期，水稻正處于較適宜的高溫、短日照生長環境中，生長發育較快，此時水稻進入幼穗分化期所需的發育時間接近基本營養生長期，這可能是同一品種在不同播期處理間，播種-齊穗期縮短差異不大的原因。在生產應用中，如何延長營養生長期，提高水稻生育前期的干物質積累，是提高產量的關鍵所在。

本試驗所用的2個常規晚粳稻，在設計的播期內能正常齊穗(第IV播期最晚于9月26日齊穗)，且能正常成熟；3個秈粳雜交稻在7月25日播種，雖能正常齊穗(第IV播期齊穗范圍為9月28日—10月1日)，但由于后期有效積溫較低，難以成熟，而于9月26日及以前齊穗的，均能正常成熟。以往研究認為浙江水稻安全齊穗期為9月23日[34]，但經近幾年研究發現，齊穗期向后推遲3 d仍能正常成熟，這可能與粳稻較耐寒，且在全球變暖背景下中國地表溫度上升有關[35]，因此，浙東南地區水稻安全齊穗期是否向后推遲，還有待進一步驗證與研究。

3.3 播期與品種選擇及溫光資源利用的關系

不同地區具有不同的溫光資源[36]，即使在同一地區的不同水稻栽培季節里，溫光資源分布也相異，故而在不同地區下，不同播期的溫光資源存在差異。不同水稻品種具有不同的特性，只有在適宜的溫光資源下才能充分發揮品種優勢[37-38]。因此，播期與品種要互相選擇、合理匹配，才能使水稻生長發育處于較佳的溫光狀態之中[39]，這也是水稻高產、穩產和優質栽培中的關鍵技術之一。在浙東南地區，臺風、暴雨等自然災害多數發生在7月以后，若救災補播水稻，其灌漿結實期一般在9月中旬至11月中、下旬，此時溫光資源逐漸下降，影響后期灌漿結實；而粳稻較秈稻具有耐低溫優勢[40]，到后期既能夠適應低溫天氣而不早衰，又能有效地利用溫光資源進行灌漿結實，使得植株能夠安全成熟，保證產量。

隨著播期的推遲，在水稻生長過程中溫光資源不斷變化，水稻生育期也隨之發生變化，進而對溫光資源的利用產生影響。多數研究認為，有效積溫、日照時數及其利用率均隨播期推遲呈下降趨勢[41-42]，但也有研究認為溫光資源及其利用率隨播期推遲呈現先增加后減少的趨勢[43]。本試驗發現，在浙東南地區，于7月中、下旬進行直播，隨播期推遲，氣溫逐漸下降，水稻全生育期縮短，有效積溫、日照時數及其利用率和有效積溫生產效率均呈下降趨勢，與前人研究結果基本一致[41-42]。進一步觀察到，秈粳雜交稻的溫光資源利用率高于常規粳稻，其中甬優1540表現的更加突出，其有效積溫生產效率最高，說明此類品種更能有效地利用溫光資源。水稻產量與齊穗-成熟期階段的溫光資源呈顯著或極顯著正相關，說明增加齊穗-成熟期的溫光資源有利于提高產量，這可能是由于齊穗后的溫光資源增加有利于水稻光合物質積累，并促進其向籽粒中轉運[44-45]，對產量貢獻較大，從而提高了產量。

4 結論

水稻不同播期下溫光資源存在較大差異，不同類型直播粳稻的產量、生育期和溫光資源利用對播期的響應也存在差異。播期推遲均使不同類型直播粳稻的產量加劇下降、生育期縮短、溫光資源及其利用率和有效積溫生產效率降低，秈粳雜交稻在不同播期間的產量變幅較常規粳稻大，更易受溫光資源的調控，不同品種水稻產量與齊穗-成熟期的溫光資源呈顯著或極顯著正相關。在7月份臺風、暴雨等自然災害頻發的浙東南地區，選用直播粳稻作為救災措施時，秈粳雜交稻品種宜選用甬優1540或甬優7850，并在7月15日前播種；常規粳稻則宜選用秀水519，在7月20日前播種。