湘北西洞庭湖平原一季雜交中稻產量、米質與溫光條件的關系

戴帥汝 龍志長

（1.湖南省氣象服務中心 湖南長沙 410118；2.長沙農業氣象試驗站 湖南長沙 410125）

湘北西洞庭湖平原是湖南省最重要的商品糧生產基地。 近年來，以“湘米優化工程”為契機，大面積建設高檔優質稻生產基地，其優質稻為單季中稻，一般在5 月中旬初播種、6 月上旬移栽、8 月中旬齊穗、9 月中旬至下旬成熟收獲。中稻種植全生育期間溫光充足，降水適宜，能滿足安全齊穗和成熟要求。 但是受單季中稻播期伸縮性較大等因素的影響， 生產上不同播期間的中稻米質和產量差異較大， 因而有必要從溫光氣象條件入手探索適宜的中稻播種期。

水稻分期播種試驗能較為便捷地分析水稻不同生育階段的溫光水條件與籽粒充實及稻米品質的關系， 得到播期變化的氣候條件對水稻品質與產量的影響效應[1-3]。 前人關于水稻品質與產量對播期響應的研究報道頗多，有研究表明，隨著播期的延遲，籽粒灌漿持續時間延長，進程變慢，灌漿速率下降[4-6]，而且會造成水稻產量、堊白度和整精米率等降低[7-10]；此外， 氣象因子對產量構成因素的影響以苗期和抽穗期為主，對灌漿期的影響明顯下降[11-13]。 以往研究的關注點主要在水稻不同生育階段溫光因子與水稻生育進程和產量的影響， 以及抽穗至乳熟期溫光條件對水稻產量形成和品質的影響效應， 而對不同播期水稻籽粒灌漿特性及產量構成和米質情況研究較少。 因此，本試驗擬采用分期播種試驗，觀測和采集水稻各播期不同發育階段溫、 光、 水等氣象因子數據，測定籽粒灌漿速率及相關產量構成要素、最終產量和米質，旨在研究不同生育階段的溫、光、水條件對水稻灌漿結實、產量要素和米質的影響，為確定湘北西洞庭湖平原中稻適宜播種期提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點和時間

試驗地點位于西洞庭湖平原的澧縣農業科學研究所，該地區屬亞熱帶季風濕潤氣候，熱量豐富，降水充沛，是傳統的水稻種植區。 試驗田地勢平坦，土壤質地為壤土，前茬為油菜。田間試驗于2020 年3-9 月進行，室內測定分析于2020 年10-12 月在澧縣氣象局進行。

1.2 試驗材料和設計

1.2.1 試驗材料 為秈型三系雜交遲熟中稻主推品種兆優5455（省評二等優質稻），由深圳市兆農農業科技有限公司選育，全生育期140 d。

1.2.2 試驗設計 采取軟盤播種育秧， 設置3 個播期，即4 月30 日（A1）、5 月10 日（A2）和5 月20 日（A3），秧齡22 d。 每個播期設4 個重復，隨機區組設計，共12 個試驗區組。 小區間做圍埂隔開。 人工插秧，寬窄行栽培，移栽行距40 cm+20 cm、株距16.5 cm，小區面積為22.2 m2，試驗區周圍設置保護行。稻田病蟲害防治和水肥等田間管理與當地稻區一致。

1.3 測定項目

1.3.1 主要生育時期 記錄水稻播種、移栽、撥節、抽穗、乳熟、成熟等發育日期。

1.3.2 灌漿速率 于開花后10 d 開始， 每5 d 取樣1 次，取20 穗（每區5 穗），測定粒重直至成熟為止。灌漿速率［mg/（粒·d）］=（本次測定的粒重-前一次測定的粒重）/2 次測定的間隔日數。

1.3.3 產量構成因素 于成熟期在每個小區連續取40 穴，供考種測定。 考察指標包括每穗總粒數、每穗實粒數、空殼率、秕谷率、千粒重、成穗率、理論產量。產量構成因素、灌漿速率等測定項目均按《農業氣象觀測規范》（上卷）[14]執行。

1.3.4 氣象資料 氣象數據來源于澧縣氣象局 （距試驗田3 km）， 主要包括日平均氣溫、 高于或等于35℃及以上極端最高溫、日照時數等數據，結合生育期記載算出播種至齊穗、 齊穗至成熟及全生育時期≥10℃的活動積溫、日均溫、日照時數等氣象指標。

1.3.5 米質測定 水稻收獲曬干貯存3 個月后，送樣至湖南省農業科學院稻米及制品檢測中心檢測。

1.4 數據統計分析

利用Excel 2010、DPS v19.05 版數據處理系統進行數據整理、分析及簡單圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 水稻生育時期及氣象條件

由表1 可知， 各處理從移栽至返青的時間隨著播期的推遲呈逐漸增長態勢，A1 移栽至返青天數最多，為5 d；A2、A3 移栽至返青天數均為3 d。 移栽至齊穗時間隨著播期推遲逐漸縮短，A1 天數最長，為78 d；A2、A3 天數均為74 d。 齊穗至成熟時間隨播期推遲而逐漸延長，A1、A2 天數均為29 d，A3 為31 d。反映出隨播期延遲播種至齊穗期天數減少， 齊穗至成熟期天數增加，全生育期天數也呈縮短趨勢。

表1 各處理生育時期（單位：月/日）

從各處理全生育期溫光條件（表2）來看，日均溫從高到低依次為A3 （27.1℃）、A2 期 （27.0℃）、A1 （26.4℃）； 日照從多到少依次為A3 （793.4 h）、A2（756.1 h）、A1（750.9 h），表明隨著播期的延遲日均溫、光照逐漸增加。≥10℃活動積溫則有所不同，從高到低依次為A3（3 447.8℃·d）、A1（3 406.5℃·d）、A2（3 379.3℃·d），這主要由播期早與遲和全生育期天數決定。 播種至齊穗期隨播期延遲日均溫、日照時數逐漸增加，齊穗至成熟期隨播期延遲日均溫、日照時數逐漸減少。

表2 各處理不同生育期的活動積溫、日均溫和日照時數

2.2 產量構成因素與氣象條件的關系

2.2.1 灌漿特性與光熱條件的關系 各播期籽粒灌漿速率都呈現先快后慢的趨勢(表3），抽穗開花15 d后第1 次測定的灌漿速率最快，其次為第2 次，最后1 次最慢（A1 除外）。 3 個播期灌漿速率平均值A2＞A3＞A1。 開花后15 d、20 d、25 d、30 d、35 d 各播期間灌漿速率無顯著性差異。

表3 各處理籽粒灌漿速率［mg/（粒·d）］

通過灌漿期間觀察氣象因子對產量性狀的影響可知，A2 播期積溫和累積最高氣溫最高，A1 播期次之，A3 播期最少。 同一溫光條件和產量性狀在A1、A2、A3 間無顯著性差異（表4）。

表4 各播期處理產量性狀

通過分析各個播期每5 d 所測千粒重、灌漿速率與相應時段積溫之和的關系得到千粒重、 灌漿速率均與抽穗期至觀測日的積溫呈一元二次函數關系（圖1），其對應的方程式分別為：

圖1 千粒重和灌漿速率與積溫關系

式中，Yi為灌漿速率［g/（1000 粒·d）］；Yw為千粒重（g）；X為抽穗期至觀測日的積溫（℃·d）。兩個方程式均通過了0.01 水平顯著性檢驗。通過分析計算，千粒重隨積溫的增加逐漸增加（圖1a），而灌漿速率隨積溫的增加逐漸降低（圖1b）。 當積溫達到822℃·d 時千粒重最高。表明齊穗至成熟期間當積溫≥825℃·d時灌漿基本完成，籽粒趨于飽滿，籽粒充實最好，當積溫達到850（℃·d）時灌漿速率趨于停滯。 同理分析計算可知，灌漿速率隨日照時數的增加逐漸降低，而千粒重隨著日照時數的增加逐漸增加 （一定范圍內）。當日照時數達到200 h 時灌漿速率趨于停滯，當日照時數達到270 h 時千粒重最高。表明齊穗至成熟期間接近235 h 時灌漿趨于完成， 籽粒趨于飽滿，籽粒充實最好。

2.2.2 產量構成因素與光熱條件的關系 表4 列出了各播期試驗產量結構數據。 不同播期產量構成因素中除穗結實粒數差異不明顯外，其他差異較明顯。每穗粒數3 個播期間差異不顯著， 最多僅差3.6 粒。其他因素的差異主要表現在千粒重、 空秕率和理論產量等方面。 千粒重隨著播期的推遲呈逐步增加的趨勢，A3 播期千粒重比A2 播期高0.38 g，A2 播期千粒重比A1 播期高1.75 g；空秕率隨著播期的推遲呈逐步增加的趨勢，A2 播期空秕率最高， 為11.9%，A3次之，A1 最低，為8.5%；成穗率和理論產量由高到低的依次是A3 （73.4%、939.2 g）、A1 （71%、747.2 g）、A2（62.2%、660.5 g）。 據氣象資料統計， 澧縣從7 月21日開始進入長時間高溫天氣，最高氣溫≥35.0℃時段主要集中在7 月21 至8 月1 日、8 月9-21 日2 個時期，從氣象條件分析看，拔節至乳熟階段，A2 高溫日數最多、A3 最少，由此發現成穗率、空秕率、1 m2產量的高低與高溫日數有很大關系。 綜合上述各播期試驗產量構成數據和積溫及高溫情況分析，A3 播種至齊穗階段及全生育期的總積溫高于其他2 個播期，A1 次之，A2 最少，1 m2產量與總積溫呈正相關。在齊穗至成熟階段A2 積溫最高、A3 最低，理論產量與積溫負相關， 表明不同生育階段的溫光條件對產量及產量構成因素的影響依次為移栽至齊穗＞齊穗至成熟＞全生育期。

2.3 不同播期與稻米品質的關系

由表5 可知， 碾米品質中的糙米率隨播期的延遲而增加，而精米率反應則呈無規律性。 外觀品質上堊白粒率和堊白度隨播期的延遲而逐漸下降。 蒸煮品質中，直鏈淀粉含量隨播期的延遲而逐步增多，蛋白質含量則先升后降。 不同播期稻米品質各項指標中的堊白粒率、堊白度、直鏈淀粉含量以A3 最優、A2的精米率最理想。 綜上可知，A3 的米質相對其他播期處理表現最優。

表5 各播期對米質的影響

2.4 不同生育階段溫光條件與稻米品質的關系

糙米率、精米率、堊白粒率、堊白度、直鏈淀粉、蛋白質在不同播期間均無顯著性差異， 但綜合表2、表5 分析， 各播期不同生育時段的溫光條件對堊白粒率、堊白度、直鏈淀粉含量存在一定影響。 這是受各播期處理齊穗至成熟階段溫、光條件所決定，A3 的積溫（821.9℃）、日均溫（26.5℃）、日照時數（196.0 h）最低，其積溫分別較A1、A2 低10℃和28℃，日均溫分別低2.8℃和3.1℃，光照少35 h 左右，同時A2 高溫日數和累積高溫值最多，從而在堊白粒率、堊白度和直鏈淀粉含量上A3 播期表現最優。 湘北8 月日均溫較高（＞26℃）、高溫日數和日照時數多，9 月上旬至中旬日均溫在23℃以上。 生育階段溫光條件對稻米品質影響依次為齊穗至成熟期＞播種至齊穗期＞全生育期，且日均溫和日照時數、高溫日數對米質影響大于積溫和累積高溫值。

3 討論與結論

本試驗通過考察同一品種在同一氣候區域分期播種條件下的產量構成因素、實際產量、灌漿特性的差異，分析一季稻產量構成因素、實際產量及稻米品質與氣象條件的關系， 初步確定一季稻在湘北的最佳播種期，以及該氣候區獲得優質高產、穩產所需的溫光條件。

本研究發現，移栽至齊穗階段，溫光條件主要通過影響株莖重、有效穗和總粒數進而影響產量。 齊穗至成熟階段， 溫光條件主要通過影響結實率、 千粒重、1 m2產量等進而影響產量，而此時段又是本區域晴熱高溫的集中階段， 熱量過剩又是導致減產的另一因素。 試驗結果表明，產量與移栽至齊穗期積溫正相關，與齊穗至成熟階段積溫負相關，這一結論與前人的研究結果相似[2，5]。 不同生育時期溫光條件對產量及產量構成因素的影響依次為移栽至齊穗＞齊穗至成熟＞全生育期。

灌漿期溫光條件是影響水稻籽粒灌漿的最主要因素， 日平均氣溫23～30℃是籽粒灌漿的最適溫度，在此適宜范圍內溫度越高， 籽粒灌漿速率與溫度呈正相關[6]。 在前人研究的基礎上，本研究得出了類似的結論，齊穗至成熟期間，千粒重隨積溫的增加逐漸增加，而灌漿速率隨積溫的增加逐漸降低；當積溫≥825（℃·d）時灌漿基本完成，籽粒趨于飽滿，充實最好；當積溫達到850（℃·d）時灌漿速率趨于停滯。 同理， 一定范圍內千粒重隨著日照時數的增加逐漸增加，而灌漿速率隨日照時數的增加逐漸降低。 當日照時數接近235 h 時灌漿趨于完成，籽粒趨于飽滿且充實最好，當日照時數達到270 h 時千粒重最高。

本研究表明， 各播期不同生育時段的溫光條件對稻米品質的影響雖無顯著性差異， 但也存在一定差別， 各生育階段溫光條件對稻米品質影響依次為齊穗至成熟期＞播種至齊穗期＞全生育期， 也認證了氣溫是影響稻米品質最重要的因素，這與前人[7，10]的研究結論相似。 此外，本研究中A3 的堊白粒率、堊白度和直鏈淀粉含量在各播期中表現最優， 說明日均溫、日照時數適宜，晝夜溫差大，有利于降低稻米堊白粒率、堊白度，增加稻米直鏈淀粉含量，且日均溫和日照時數、 高溫日數對米質影響大于積溫和累積高溫值。

綜上所述，西洞庭湖平原一季稻以5 月20 日前后溫、光、水條件最為適宜，基本能在抽穂及揚花期避開部分高溫熱害，其米質最佳，產量表現最好。 本試驗條件下一季稻適宜播種期在5 月20 日前后。