播期與氣象條件對“K兩優(yōu)369”稻米生產(chǎn)的影響研究*

張潔薇 石良文 萬 璐 沈長華 邱慧明

( 1.福建省南平國家農(nóng)業(yè)氣象試驗站,福建 南平 354200;2.福建省南平市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,福建 南平 354200;3.福建省氣象科學(xué)研究所,福建 福州 350028 )

1 概述

隨著人們生活水平不斷提高,水稻作為世界上最主要的糧食作物,不斷向優(yōu)質(zhì)兼顧高產(chǎn)的目標(biāo)發(fā)展。稻米品質(zhì)除受自身的遺傳基因控制外,環(huán)境條件對其也有很大的影響［1］。已有研究結(jié)果表明,不同播種期試驗對稻米品質(zhì)確實存在影響［2-6］。分期播種試驗可以較好地控制作物生長變量,改變光溫等氣象條件［7-10］,得出最適宜的農(nóng)作物播種期。

“K兩優(yōu)369”系福建豐田種業(yè)有限公司使用南平市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育的“K12S”作母本與強(qiáng)優(yōu)恢復(fù)系“H369”配組而成的,田間試驗試種表現(xiàn)出生物量和稻谷產(chǎn)量優(yōu)勢明顯、適應(yīng)性強(qiáng)、熟期適中,且具有米粒外觀和米飯口感佳等特性。“K兩優(yōu)369”于2015年6月通過福建省農(nóng)作物品種審定委員會認(rèn)定,2018年通過國家主要農(nóng)作物品種審定委員會審定。2019年,該品種被“中國好糧油浦城大米”作為主推品種之一,也是近年南平市具有較大推廣潛力的優(yōu)質(zhì)稻新品種。本試驗以“K兩優(yōu)369”為供試材料,通過設(shè)置不同播期,研究不同播種時段及水稻生長發(fā)育期間的氣候條件對稻米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響,以期在進(jìn)一步優(yōu)化“K兩優(yōu)369”稻米品質(zhì)、探尋適宜播種期,以及促進(jìn)水稻生產(chǎn)等方面發(fā)揮重要作用。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

供試水稻品種為“K兩優(yōu)369”,由福建省南平市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供。

2.2 試驗設(shè)計與方法

本試驗于2019—2021年在福建省南平市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所南山水稻試驗基地進(jìn)行,試驗點選擇地勢平坦、形狀整齊、肥力均勻的地塊,保證試驗生長發(fā)育所必需的條件,試驗地水源充足,排灌自如。試驗設(shè)5個播種期處理,分別為5月10日(D1)、5月20日(D2)、5月30日(D3)、6月10日(D4)、6月20日(D5)。每個播種期處理1個小區(qū),面積13.33m2,每個小區(qū)做田埂,6.0～6.5葉齡移栽,單本插栽15行,每行8株,株行距23.3cm×23.3cm,田間管理與病蟲害防治同于大田生產(chǎn)。

2.3 測定項目

2.3.1 試驗觀察與記載

水稻各生育期與生長情況觀測按《農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范(上冊)》水稻部分,綜合考慮試驗?zāi)康姆桨笀?zhí)行［11］,即每小區(qū)定5株為觀測株,記載各生育期并進(jìn)行生長狀況評定。

2.3.2 產(chǎn)量及米質(zhì)取樣檢測

每期水稻成熟時,在每小區(qū)離邊行3株以上向內(nèi)取5株,共15個樣本,均勻一致地進(jìn)行有效穗調(diào)查,包括株高、穗粒、實粒、千粒重烤種。稻穗掛干貯存,同步進(jìn)行米質(zhì)檢測,稻米品質(zhì)各項指標(biāo)測定依據(jù)《米質(zhì)測定方法》(NY/T 83—2017)進(jìn)行測定［12］,稻米品質(zhì)評判依據(jù)《食用稻品種品質(zhì)》(NY/T 593—2013)［13］。

2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

氣象數(shù)據(jù)由南平國家農(nóng)業(yè)氣象試驗站提供,包括2019—2021年南平國家基本氣象站逐日氣象觀測數(shù)據(jù)。試驗數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 關(guān)鍵生育階段氣象條件

根據(jù)2019—2021年“K兩優(yōu)369”不同播期的生育期、產(chǎn)量要素的平均統(tǒng)計結(jié)果,D1—D5的全生育期天數(shù)差距較小,分別為127.0d、127.0d、127.7d、127.3d、127.7d,其中始穗到成熟天數(shù)分別為36.7d、36.3d、39.0d、39.0d、42.3d。由表1可見,各生育期較遲的播期處理在水稻生育后期的溫度稍有降低,D1—D4處理的≥10℃有效積溫和日最高氣溫總體呈先增后減趨勢,D5處理開始?xì)鉁卮蠓档?始穗—齊穗階段D5的日照時數(shù)在5個處理中也為最少。始穗—齊穗期處于揚花時段,對白天降水較為敏感,D2和D5期間降水較少,以D3累積降水43.7mm為最多;齊穗—成熟階段以D1日照時數(shù)182.0h最多,D2—D5無明顯差異,D2累積降水149.5mm為最多,D4累積降水69.2mm為最少,呈不均勻分布;全生育期日照時數(shù)以D3最多,為736.1h,D4的626.0h次之,其他三個播期無明顯差異。累積降水以D2的935.2mm最多,以D5的583.2mm最少。

表1 2019—2021年“K兩優(yōu)369”水稻關(guān)鍵生育期氣象條件

3.2 不同播期對“K兩優(yōu)369”產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響

由表2可見,5個播期處理的粒長之間差異顯著,基本隨著播期推遲而變長,長寬比大致隨播期推遲而減小。分析產(chǎn)量構(gòu)成因素可以發(fā)現(xiàn),5個播期千粒重變化幅度在22.29～24.30g,基本呈現(xiàn)隨播期推遲而增多趨勢。但不同播期水稻的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和結(jié)實率均有一定差異。D1有效穗最多,達(dá)239.35萬穗/hm2,分別比D2、D3、D4、D5高8.9%、0.5%、9.5%、5.7%;穗粒數(shù)D1最多,為232.43粒,分別比D2、D3、D4、D5多12.22、6.03、13.47和30.93粒;不同播期的結(jié)實率以D3最高,為85.33%,D4和D5較低,為77.50%和75.59%。綜合來看,不同播期之間相比,D3高產(chǎn)優(yōu)勢明顯。不同播期間產(chǎn)量的差異主要是結(jié)實率、有效穗數(shù)及穗粒數(shù)不同所致,各播期結(jié)實率、有效穗數(shù)及穗粒數(shù)的變異系數(shù)分別為4.95%、4.95%和5.28%,說明不同播期對穗粒數(shù)影響最大。相對應(yīng)的,營養(yǎng)生長的時間隨著播期延遲而逐漸縮短,營養(yǎng)體生長差,導(dǎo)致穗子和谷粒變小,產(chǎn)量下降。

表2 “K兩優(yōu)369”不同播期的產(chǎn)量構(gòu)成要素

3.3 不同播期對稻米品質(zhì)的影響

結(jié)合表3和表4,從“K兩優(yōu)369”水稻不同播期稻米品質(zhì)性狀來看,在碾米品質(zhì)方面,D1—D5糙米率為78.93%～80.27%,均達(dá)二級稻米標(biāo)準(zhǔn),以D4的80.27%最高,但總體差值較小,播期對其無明顯影響。早播(D1—D2)的整精米率為61.23%～61.73%,遲播(D4—D5)的整精米率為64.97%～65.90%,均達(dá)一級稻米標(biāo)準(zhǔn),遲播的整精米率比早播的平均偏高6%。可見,隨著播種期推遲,精米率、整精米率逐漸升高,在D4達(dá)到最高(優(yōu))值。說明播種較早,其抽穗至成熟階段遇高溫加快了灌漿速率,縮短灌漿持續(xù)期,使籽粒充實度受到影響,導(dǎo)致稻米的精米率和整精米率下降;此外,在30～36℃條件下,白天溫度高,晝夜溫差小,對優(yōu)質(zhì)稻的形成不利［14］。

表3 秈稻品種品質(zhì)等級(NY/T 593—2013)

表4 不同播期的米質(zhì)對比

外觀品質(zhì)方面,5個樣本的粒長隨著播期的推遲逐漸增長,其中,D4和D5處理的粒長無顯著差異;長寬比無明顯差異,播期的改變對其影響較小;堊白度與堊白粒率均達(dá)到一級稻米的標(biāo)準(zhǔn),并以D2為最優(yōu)狀態(tài),在D3達(dá)到最高峰值,D4、D5差異較小,且呈下降趨勢,但以D1、D2值為最佳。究其原因,堊白性狀和透明度易受灌漿期間溫度的影響,5月20日左右播種的水稻灌漿成熟期正處于7月、8月的盛夏高溫季節(jié),而5月下旬后播種的水稻灌漿成熟期則在較為涼爽的9月、10月,這與伏軍［15］關(guān)于高溫使稻米堊白增多的機(jī)理,即高溫加速稻株成熟、促進(jìn)植株衰老,造成米粒背部、基部或橫斷面中部的細(xì)胞生長和淀粉細(xì)胞累積明顯不足,而成白色不透明狀所致的結(jié)論一致;透明度除D4為1.00,達(dá)一級稻米標(biāo)準(zhǔn)以外,其他各期均為二級稻米標(biāo)準(zhǔn),呈現(xiàn)隨著播期的延遲總體呈明顯下降(變差)趨勢。

蒸煮品質(zhì)方面,5個樣本堿消值、膠稠度和直鏈淀粉均達(dá)一級稻米標(biāo)準(zhǔn)。其中D1和D2堿消值等級含量最低,D3、D4和D5堿消值均高于6.5級;D3、D4和D5直鏈淀粉值均高于14%,以D5為最高(優(yōu))。膠稠度與堿消值和直鏈淀粉分布趨勢相反,D1和D2的膠稠度最高,D3—D5的膠稠度隨著播期推遲逐漸降低。

營養(yǎng)品質(zhì)方面,D1處理的蛋白質(zhì)含量明顯高于其他播期,D2—D5處理之間蛋白質(zhì)含量無明顯差異。

3.4 不同播期氣象條件對稻米品質(zhì)的影響

通過計算水稻始穗—齊穗、齊穗—成熟兩個生育階段內(nèi)平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、有效積溫、平均相對濕度、降水量和日照時數(shù),分析這兩個生育階段內(nèi)不同氣象條件與稻米品質(zhì)的相關(guān)性。由表5可見,在始穗—齊穗階段,各氣象因子與碾米品質(zhì)、外觀品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)相關(guān)不顯著,平均最低氣溫和日照時數(shù)與蒸煮品質(zhì)中的膠稠度呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.54和0.58,平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫和日照時數(shù)與蒸煮品質(zhì)中的直鏈淀粉均呈顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到-0.63、-0.56、-0.59和-0.55。在齊穗—成熟階段,平均最低氣溫與糙米率、精米率、整精米率三項碾米品質(zhì)因子均呈顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到-0.61、-0.68和-0.59,平均相對濕度和降水量與精米率均呈顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到-0.58和-0.53,其余氣象因子與碾米品質(zhì)相關(guān)不顯著;外觀品質(zhì)中,平均最低氣溫、有效積溫與透明度均呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)均為0.52,其余氣象因子與外觀品質(zhì)相關(guān)不顯著;蒸煮品質(zhì)方面,平均氣溫與膠稠度呈顯著正相關(guān),與直鏈淀粉呈顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.63和-0.74,平均最低氣溫與堿消值、膠稠度和直鏈淀粉分別呈顯著的負(fù)相關(guān)、正相關(guān)和負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到-0.62、0.73和-0.87,有效積溫與堿消值、膠稠度和直鏈淀粉分別呈顯著的負(fù)相關(guān)、正相關(guān)和負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到-0.58、0.78和-0.64,其余氣象因子與蒸煮品質(zhì)相關(guān)不顯著;各氣象因子均與表征營養(yǎng)品質(zhì)的蛋白質(zhì)含量無顯著相關(guān)關(guān)系。

表5 “K兩優(yōu)369”水稻關(guān)鍵生育期氣象條件與米質(zhì)的相關(guān)性分析

總體上看,在始穗—齊穗階段,氣象條件主要影響稻米的蒸煮品質(zhì),平均最低氣溫越高、日照時數(shù)越多,蒸煮品質(zhì)中的膠稠度越高;平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫越低,日照時數(shù)越少,蒸煮品質(zhì)中的直鏈淀粉越高。在齊穗—成熟階段,氣象條件主要影響稻米品質(zhì)的碾米品質(zhì)、外觀品質(zhì)和蒸煮品質(zhì),平均最低氣溫越低,碾米品質(zhì)越高;平均相對濕度和降水量越低,碾米品質(zhì)中的精米率越高;平均最低氣溫和有效積溫越高,稻米的透明度越高,稻米的堿消值越低、膠稠度越高、直鏈淀粉越低。平均氣溫越高,稻米的膠稠度越高、直鏈淀粉越低。

4 結(jié)論

①隨著播期推遲,“K兩優(yōu)369”的千粒重基本呈現(xiàn)增多趨勢,其他產(chǎn)量構(gòu)成要素?zé)o明顯變化。5個播期處理的理論產(chǎn)量中,以播期為5月30日的稻米理論產(chǎn)量最高,之后隨著播期推遲,理論產(chǎn)量降低。

②不同播期對“K兩優(yōu)369”大米品質(zhì)影響。隨著播種期推遲,精米率、整精米率逐漸升高,早播處理其抽穗至成熟階段遇高溫加快了灌漿速率,縮短灌漿持續(xù)期,使籽粒充實度受到影響,稻米的精米率和整精米率下降;此外,氣溫高,晝夜溫差小,也不利于米質(zhì)向優(yōu)發(fā)展。播種時間對出糙率影響較小,但適當(dāng)推遲播種時間有利于適當(dāng)提高精米率、整精米率等,并對直鏈淀粉、堿消值等蒸煮品質(zhì)有一定的提高作用。

③“K兩優(yōu)369”水稻關(guān)鍵生育階段氣象條件與米質(zhì)的關(guān)系。在本試驗條件下,關(guān)鍵生育期中,齊穗—成熟階段氣象條件對品質(zhì)影響的程度較大。其中,主要影響米質(zhì)的氣象要素為日最低氣溫,過高或過低氣溫均不利于稻米品質(zhì)的形成;日照主要影響稻米蒸煮品質(zhì)方面指標(biāo)。

綜上所述,播期對“K兩優(yōu)369”水稻的產(chǎn)量和米質(zhì)都有一定的影響,從米質(zhì)看,6月10日播種的米質(zhì)最好,但是產(chǎn)量較5月30日低。綜合考慮該品種水稻產(chǎn)量與品質(zhì)因素,在南平市“K兩優(yōu)369”水稻相對合適的播期為5月30日前后,以確保達(dá)到產(chǎn)量和米質(zhì)雙優(yōu)的效果。在始穗—齊穗階段,氣象條件主要影響稻米的蒸煮品質(zhì),該品質(zhì)主要受平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫和日照時數(shù)的顯著影響;在齊穗—成熟階段,氣象條件主要影響稻米品質(zhì)的碾米品質(zhì)、外觀品質(zhì)和蒸煮品質(zhì),這些品質(zhì)主要受平均最低氣溫、平均氣溫、平均相對濕度、降水量和有效積溫的顯著影響。