優良食味粳稻產量、品質及資源利用效率對播期的響應

周麗慧， 孫凱文， 朱 鎮， 趙 凌， 陳 濤， 趙慶勇， 張亞東， 王才林

(1.江蘇省農業科學院糧食作物研究所/江蘇省優質水稻工程技術研究中心/國家水稻改良中心南京分中心，江蘇南京210014；2.江蘇省農墾農業發展股份有限公司現代農業研究院，江蘇鹽城224624)

近年來隨著全球氣候變暖，氣象因素在農業生產中的作用越來越重要，農業生產對氣候變化的響應及應對氣候變化的措施已經成為作物科學的研究熱點[1-2]。江蘇水稻單產居全國首位，生產水平高，其可持續高產穩產對于保證地區乃至全國糧食安全至關重要，如何合理利用溫光資源，形成高產優質高效的種植技術是當前糧食生產的重點[3-4]。

水稻播期影響到不同生育階段的溫光資源配置，通過影響水稻光合生產能力進而影響水稻物質生產及產量構成因素等，最終對水稻產量產生影響。王夫玉等研究表明，水稻播期明顯影響籽粒充實度，充實度隨成熟期的推遲而降低[5]。也有研究發現，播期對結實率和千粒質量沒有明顯影響，但顯著影響水稻穗數和每穗粒數[6]。李秀芬等研究顯示，隨著播期的推遲，水稻營養生長期縮短，籽粒充實度變差，空秕粒數增加，結實率和千粒質量均下降[7]。邢志鵬等研究不同類型水稻后認為，播期顯著影響水稻每穗粒數和結實率，對穗數和千粒質量的影響較小[8]。季紅娟等對揚粳805的研究結果表明，播期對水稻產量有顯著影響，隨著播期的推遲，穗數有增加趨勢，每穗粒數和結實率呈下降趨勢，千粒質量的變化不明顯[9]。綜上所述，不同研究者對水稻播期影響產量以及產量構成因素做了大量的研究，但是結果不完全一致，總體上適宜播期有利于提高水稻產量，其產量構成因素更為協調。

外觀好、易加工、食味佳是優質食用稻米的特點。眾多研究顯示，稻米品質性狀既由品種自身遺傳控制，又受水稻生長期間的氣候條件、農藝措施等的影響，稻米品質形成的關鍵時期是水稻灌漿結實期[10]。前人對于播期影響稻米品質的研究結果，與播期對水稻產量的影響一樣，由于試驗地點、水稻品種、農藝措施等不同，其結果不盡相同[9，11-15]。趙慶勇等發現，整精米率和直鏈淀粉含量隨著播期的推遲呈增高趨勢，蛋白質含量呈下降趨勢，食味值隨著播期的推遲變優[11]。姚義等認為，外觀品質隨著播期的推遲有變優趨勢，但是蒸煮與食味品質呈變劣趨勢[12]。也有研究指出，播期對外觀品質的影響最大，隨著播期的推遲，堊白米率和堊白度等外觀品質明顯變優，糙米率、精米率和整精米率等加工品質隨著播期的推遲有提高趨勢，而蛋白質含量、直鏈淀粉含量等指標呈下降趨勢[15]。季紅娟等研究顯示，隨著播期的推遲，加工品質變差，糙米率、精米率和整精米率等呈下降趨勢，外觀品質(堊白率和堊白度)呈先下降后增加的趨勢[9]。

有關播期影響水稻產量及其構成因素、品質等方面的報道較多，而關于播期對溫光資源利用影響的報道較少[16]。本試驗以中熟中粳南粳2728和遲熟中粳南粳9108為材料，設置5個播期，研究播期對水稻產量、品質及溫光資源利用效率的影響，以期為確定江蘇淮北地區優良食味粳稻合理播期提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020年在江蘇農墾集團黃海農場試驗示范基地進行，該區屬大陸性季風氣候，年平均氣溫約14 ℃，年均降水1 000 mm，無霜期209 d。試驗土壤為黏土，肥力中等，0～20 cm土層有機質含量20.1 g/kg、全氮含量1.80 g/kg、速效磷含量13.64 mg/kg、速效鉀含量120.8 mg/kg。

1.2 試驗設計

供試水稻品種為中熟中粳南粳2728和遲熟中粳南粳9108，采用二因素裂區試驗，以播期為主區，設5月11日(S1)、5月18日(S2)、5月25日(S3)、6月1日(S4)和6月8日(S5)5個播期，以水稻品種為裂區，小區面積60 m2，重復2次，共20個小區。塑盤育秧，機插秧齡統一為22 d，行株距為25 cm和11.5 cm，每穴4苗。所有處理均施純氮300 kg/hm2和75 kg P2O5/hm2；氮肥按基肥 ∶分蘗肥 ∶穗肥=3 ∶4 ∶3 施用，磷肥全部基施。

1.3 測定內容與方法

生育期：田間觀察記載抽穗期和成熟期時間，計算播種至成熟的全生育期。

產量及產量構成因素：每小區在水稻成熟期調查100穴植株的穗數，取代表性植株5穴，調查每穗粒數、結實率(水漂法)和飽粒千粒質量，以14%含水量折算水稻產量。

稻米品質：糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白度等指標的測定參照GB/T 17891-2017《優質稻谷》，直鏈淀粉含量測定采用碘藍比色法，蛋白質含量測定采用半微量凱氏定氮法，食味值測定采用STA1A食味儀(日本佐竹)。

氣象數據：氣象數據(≥10 ℃積溫和太陽總輻射量)來自江蘇省響水縣氣象站。

2 結果與分析

2.1 播期對優良食味粳稻生育期的影響

播期對中熟中粳南粳2728和遲熟中粳南粳9108生育期有明顯影響(表1)，隨著播期推遲，2個品種的抽穗期和成熟期也相應推遲、播種至抽穗天數縮短而抽穗至成熟天數增加、全生育期略有減少。南粳2728在6月中旬移栽(即5月25日播種、 6月16日移栽)，可以在10月19日成熟，對應南粳9108的成熟期在10月27日；2個品種在6月下旬(6月23日)移栽，則南粳2728的成熟期在10月25日、南粳9108的成熟期在11月3日。以上結果說明，淮北地區水稻早播種早收獲，早播生育期較長，主要是抽穗前生育天數增加所至。

表1 播期對優良食味粳稻生育期的影響

2.2 播期對優良食味粳稻產量及產量構成因素的影響

由表2可知，隨著播期的推遲，優良食味粳稻品種產量明顯降低，與播期S1相比，南粳2728的S2～S5播期分別減產0.2、1.7、2.2、3.4 t/hm2，南粳9108的S2～S5播期分別減產0.3、1.9、2.5、3.8 t/hm2，播期S1和S2處理間產量無顯著差異，但均顯著高于其他處理，其他處理間的產量差異均達顯著水平。南粳9108的產量水平高于南粳2728，平均增產0.4 t/hm2，但品種間的產量差距隨著播期的推遲有減少趨勢，從0.6 t/hm2減少到 0.2 t/hm2。說明淮北地區水稻提早播種有利于提高產量，尤其是可以發揮生育期較長的遲熟中粳南粳9108的產量潛力。

表2 播期對優良食味粳稻產量及產量構成因素的影響

南粳2728和南粳9108的有效穗數和結實率均隨著播期推遲呈先增加后降低的變化趨勢，而每穗粒數和千粒質量呈降低的趨勢。相同播期下，南粳9108的每穗粒數高于南粳2728，而結實率和千粒質量低于后者。南粳2728和南粳9108的有效穗數均以播期S2為最高，分別為426.4萬/hm2和416.0萬/hm2，其次是S1、S3、S4和S5。每穗粒數播期S1和S2間無顯著差異，但均高于其他播期，南粳2728播期S3、S4和S5處理間每穗粒數無顯著差異，南粳9108播期S3和S4的每穗粒數顯著高于播期S5處理。結實率均以播期S2為最高，顯著高于播期S5處理，其他播期間結實率均無顯著差異。千粒質量播期S1和S2均顯著高于S5處理，2個品種表現一致。以上結果說明，提早播種有利于爭取大穗、提高千粒質量，能獲得較高的有效穗數和結實率，產量構成更為協調，表現為水稻高產。

2.3 播期對優良食味粳稻米質的影響

由表3可知，隨著播期的推遲，中熟中粳南粳2728和遲熟中粳南粳9108的加工品質指標(糙米率、精米率、整精米率)有輕度下降趨勢，但相鄰播期間的差異不大。從整精米率來看，南粳2728播期S2、S3、S4較播期S1分別下降0.3、0.8、1.6百分點，播期S5較播期S1顯著下降4.1百分點。2個品種的外觀品質指標(堊白粒率和堊白度)隨著播期的推遲表現出下降趨勢，南粳2728和南粳9108播期S5較播期S1的堊白粒率分別下降15.3和12.6百分點，降幅明顯。隨著播期的推遲，直鏈淀粉含量和蛋白質含量均小幅增加。南粳2728和南粳9108的食味值分別為71.8～82.3、75.0～85.4，均隨著播期的推遲呈下降趨勢，播期S1和S2的食味值均顯著高于S4和S5處理。由表3還可以看出，南粳9108的加工品質不如南粳2728，而外觀品質和食味值優于南粳2728。說明水稻品種和播期的優選對于提高稻米品質相當重要，推遲播種使直鏈淀粉含量和蛋白質含量增加、外觀品質變優、加工品質和食味值變劣。

表3 播期對優良食味粳稻米質的影響

2.4 播期對優良食味粳稻資源利用效率的影響

水稻全生育期有效積溫(≥10 ℃)和總輻射量隨播期的推遲呈逐漸減少的趨勢(表4)，相同播期南粳9108的有效積溫和總輻射量高于南粳2728。南粳2728播期S1的有效積溫和總輻射量分別為 2 221.7 ℃ 和2 445.8 MJ/m2，比播期S2～S5增加43.6～244.3 ℃和 116.7～340.5 MJ/m2；南粳9108播期S1的有效積溫和總輻射量分別為2 275.8 ℃和2 505.7 MJ/m2，比播期S2～S5增加51.7～ 276.3 ℃ 和 70.1～332.6 MJ/m2。由表4可知，南粳2728的積溫生產效率以播期S1最高，為5.32 kg/(hm2·℃)，與播期S2 [5.31 kg/(hm2·℃)]差異不大，二者均顯著高于其他處理，播期S3、S4顯著高于播期S5處理；南粳9108的積溫生產效率播期S1[5.41 kg/(hm2·℃)]和S2[5.43 kg/(hm2·℃)]差異不大，但均顯著高于其他處理，播期S3、S4顯著高于播期S5處理。南粳2728和南粳9108的輻射生產效率均表現為播期S2>S1>S3>S4>S5，總體上呈下降趨勢。相關分析表明，全生育期有效積溫、總輻射量、積溫生產效率、輻射生產效率與水稻產量均呈極顯著線性正相關，相關系數r分別為0.986**、0.959**、0.997**、0.975**。由此說明，早播有利于增加中熟中粳南粳2728和遲熟中粳南粳9108全生育期有效積溫和總輻射量，同時提高積溫生產效率和輻射生產效率，進而提高水稻產量。

表4 播期對優良食味粳稻資源利用效率的影響

3 結論與討論

本研究在江蘇淮北地區對中熟中粳南粳2728和遲熟中粳南粳9108的試驗表明，隨著播期推遲，2個品種的抽穗期和成熟期推遲、抽穗前天數縮短而抽穗至成熟天數增加、全生育期略有減少。這與代金英等[6]、李秀芬等[7]、許軻等[10]、孫建軍[17]、董明輝等[18]對粳稻或秈稻品種的研究結果相同，與舒素芳等[19]以粳稻品種和馮向前等[20]以秈稻品種為材料的研究結論不一致，原因可能與研究者采用的水稻品種類型、設置的播期以及試驗所在地的氣候不同有關[16]。水稻播期影響不同生育階段溫光資源的配置，在葉片光合作用和干物質生產等方面有著重要作用。適期播種可以保證水稻前期足夠的基本苗群體，為獲得充足的群體穎花量創造物質基礎，同時避免抽穗期高溫熱害影響開花受精，給籽粒的灌漿結實提供有利的溫光條件，增加結實率和千粒質量，實現水稻高產優質[21]。Ohsumia等研究指出，過早或過遲播種移栽均會使與干物質生產密切相關的葉片光合作用受到低溫限制，不利于水稻高產[22]。從本研究結果來看，提早播種有利于提高水稻全生育期有效積溫和總輻射量，同時也有利于提高積溫生產效率和輻射生產效率，提升了水稻高產潛力，全生育期有效積溫、總輻射量、積溫生產效率、輻射生產效率與水稻產量均呈極顯著線性正相關，相關系數r為0.959**～0.997**。隨著播期推遲，南粳2728和南粳9108的有效穗數和結實率呈先增加后降低的變化趨勢，而每穗粒數和千粒質量呈降低的趨勢。這與大多數研究的結論[5-10，13-15]較為一致，原因可能是隨著播期的推遲，導致水稻生育期縮短，降低了水稻生育期的光能截獲和光合物質生產，進而對產量構成因素造成不利影響，最終降低了水稻產量。在生產實踐中，各地首先要確定合理的水稻播期，以獲得高而穩定的產量，另外也要和前后茬作物的播期相協調，從而獲得周年的高產。當前江蘇淮北地區粳稻主推中熟中粳品種，稻田以稻麥輪作為主，小麥一般在10月下旬播種、次年6月中旬收獲，因此選擇中熟中粳南粳2728在5月25日播種，6月中旬移栽，能夠在10月中旬收獲，茬口略顯寬松，如果種植生育期較長的遲熟中粳南粳9108，則在10月下旬收獲，茬口較為緊張。從本研究來看，南粳9108在5月中旬播種(6月上中旬移栽)，才能發揮高產潛力，又不影響下茬小麥播種，有利于稻麥周年高產。隨著近年來全球氣候變暖，江蘇遲熟中粳品種種植界限北移的趨勢愈發明顯，淮北地區的水稻產量潛力將進一步得到提升。

在生產實踐中，水稻種植主要依據歷史氣象資料或者生產者經驗，通過調節播期來調控水稻的抽穗期，在灌漿結實階段獲得較為有利的溫光條件，通過優化籽粒灌漿充實進程，最終實現水稻產量與品質協同提升[21]。Siddik等人工氣候室試驗結果顯示，溫度影響稻米品質形成的關鍵時期在抽穗后的第二周[23]。增溫提高了稻米蛋白質含量，并且在降低水稻直鏈淀粉含量的同時增加了淀粉顆粒的粒徑[24]，導致在加工過程中稻米易碎，降低了糙米率、精米率和整精米率等加工品質，也使稻米外觀品質變差(堊白度提高)[25]。本研究對中熟中粳南粳2728和遲熟中粳南粳9108的播期試驗結果表明，隨著播期的推遲，稻米直鏈淀粉含量和蛋白質含量增加、外觀品質變優、加工品質和食味值變劣，這與前人的研究結果[9，11-16，24-25]不盡相同，原因可能是不同研究采用的水稻品種、播栽方式、密度肥料等農藝措施不同，也可能是試驗地的氣候條件、土壤肥力等環境條件的不同，即使在同一試驗地，也可能因為年際間天氣條件的變化導致試驗結果不一致。綜合本研究結果來看，早播有利于提高江蘇淮北地區優良食味粳稻的產量、加工品質和食味值，利好稻米產業中的生產者、加工者及消費者，但早播不利于外觀品質的提高，而外觀品質是目前制約江蘇優質稻米產業發展的重要因素[26]。借鑒國內外優質稻米發展經驗，品種改良是提高稻米外觀品質的主要途徑。