不同播期對水稻生育進(jìn)程及灌漿速率的影響

姚正蘭， 周博揚(yáng)， 汪圣洪， 張 皓

(1.貴州省貴陽市氣象局， 貴州 貴陽 550001； 2.貴州省清鎮(zhèn)市氣象局， 貴州 清鎮(zhèn) 551400)

水稻是我國主要的糧食作物，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國約有2/3的人口以稻米為主食[1-2],其產(chǎn)量關(guān)系到我國的糧食安全問題[3]。水稻為高溫短日照作物，其穗部發(fā)育進(jìn)程受播期的影響較大，確定合理的播期是水稻種植的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是水稻高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)[4-6]。適宜播期不僅能夠提高水稻生育期熱量資源的利用率，調(diào)節(jié)水稻生育進(jìn)程，保證水稻個體正常生長發(fā)育和安全成熟，提高成穗率，利于產(chǎn)量的形成[7-11]，還能夠有效避開或減輕夏旱、秋風(fēng)等氣候風(fēng)險[12-14]。有關(guān)播期對水稻特性影響的研究已有許多報道[15-18]，取得許多研究成果，但播期對水稻生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響，由于試驗(yàn)地點(diǎn)、參試品種、栽培方式及播期設(shè)置的不同，研究結(jié)果也不盡相同[4，19]。光溫水是影響生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的重要?dú)庀笠蛩?，目前，溫光資源對水稻生育進(jìn)程影響的研究大多通過分期播種試驗(yàn)來進(jìn)行[20]。為研究黔中地區(qū)水稻的生育進(jìn)程，筆者等以雜交水稻品種香早優(yōu)2017為試驗(yàn)材料，通過分期播種移栽試驗(yàn)，結(jié)合生育期的溫度和日照等氣象要素，對水稻生育進(jìn)程及灌漿速率開展研究，以期為該區(qū)域水稻適宜播期的選擇及產(chǎn)量進(jìn)一步提升提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018年3月至10月在清鎮(zhèn)市暗流鎮(zhèn)關(guān)口村“貴陽國家一級農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站”進(jìn)行。試驗(yàn)田地理位置26°21′N，106°35′E，海拔1 122 m左右，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年平均氣溫14.3℃，年平均降水量1 144.6 mm，年平均日照時數(shù)1 146.2 h。試驗(yàn)地土壤肥力為中上等，前茬空閑。

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1 供試品種 供試品種為中早熟秈型雜交水稻品種香早優(yōu)2017，貴州省黔南州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育，該品種抗寒性較強(qiáng)，米質(zhì)優(yōu)良。

1.2.2 溫光資料 溫度資料來源于農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站內(nèi)的自動氣象站2018年逐日氣象觀測資料，包括逐日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫。日照資料參考清鎮(zhèn)市氣象局的逐日觀測資料。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以分期播種為試驗(yàn)因子，設(shè)定4個播種期(次)，每相鄰期(次)間隔10 d。第1期(I期)比常規(guī)播期提前10 d, 3月25日播種；第2期(Ⅱ期)為常規(guī)播期，4月4日播種；第3期(Ⅲ期)和第4期(Ⅳ期)分別比常規(guī)播期晚10 d和20 d，播期分別為4月14日和4月24日。各播期均按35 d秧齡進(jìn)行移栽。移栽時各播期分別進(jìn)行4個重復(fù)，小區(qū)面積50 m2，小區(qū)間留0.5 m保護(hù)間隔，株行距為20 cm×18 cm。田間管理同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)。9月30日統(tǒng)一收割。

1.4 測定指標(biāo)

按生長順序觀測記錄各播期的生育特征，包括播種期、出苗期、三葉期、移栽期、返青期、分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、乳熟期和成熟期。在水稻籽粒形成至成熟期間，開展水稻灌漿速度的測定。于水稻開花始期，每個試驗(yàn)處理區(qū)選擇同日開花、穗大小相近的200個穗掛牌，注明日期，供灌漿速率測定用。在開花后的第10天開始每5 d取樣1次，直到成熟。每個處理每次取20穗(每小區(qū)取5穗)，計(jì)總粒數(shù)，籽粒放入鋁盒稱鮮重，烘干后稱干重。灌漿速率測定方法按《農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范》[21]要求進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期對水稻生育進(jìn)程的影響

2.1.1 生育時期對播期的響應(yīng) 不同播期處理水稻各生育時期的光照、溫度等條件存在差異，導(dǎo)致水稻生育進(jìn)程也不同。從表1看出，隨著播期推遲，水稻各生育時期也相應(yīng)順延，全生育期相應(yīng)縮短，全生育期Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ播期處理的較Ⅰ播期分別縮短4 d、5 d和10 d。

表1 不同播期水稻的生育期

2.1.2 生育進(jìn)程對播期的響應(yīng) 從表2看出，各個播期水稻返青-分蘗期和孕穗-抽穗期的歷期較穩(wěn)定，分別為2～4 d和7～8 d；其他階段生育歷期不同播期處理間的差異較大，其中差異較明顯的是移栽-返青和拔節(jié)-孕穗階段，Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ播期的移栽-返青歷期分別較Ⅰ播期短7 d、8 d和5 d，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ播期的拔節(jié)-孕穗歷期分別較Ⅰ播期短5 d、10 d和6 d。遲播水稻，隨著溫度升高，營養(yǎng)生長期縮短，生育進(jìn)程加快，導(dǎo)致生育階段歷期縮短。

表2 不同播期水稻各生長及生育階段歷期

2.2 不同播期水稻生長期間的溫光條件

水稻播種-拔節(jié)期、拔節(jié)-抽穗期和抽穗-成熟期是其生長的重要階段[10]，各階段的溫光條件對水稻生長和后期產(chǎn)量影響顯著。由表3可知，播種-拔節(jié)期隨著播期延遲平均氣溫逐漸上升，播期每推后10 d，該階段的平均氣溫升高0.6～1.0℃，有效積溫相應(yīng)增加，而Ⅳ播期由于該階段生長天數(shù)比Ⅲ播期縮短4 d，導(dǎo)致有效積溫較Ⅲ播期減少29.2℃；4個播期在該階段的日照時數(shù)變化不明顯。拔節(jié)-抽穗期各播期的平均氣溫在23.7～24.4℃，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ播期差異不大，Ⅳ播期略偏低；有效積溫隨播期延遲而減少，以Ⅰ播期最高，Ⅲ播期最低，Ⅲ播期較Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ播期分別減少223.0℃、123.4℃和65.6℃，其原因主要是Ⅲ播期在該階段的生長天數(shù)僅12 d，較其他播期縮短3～9 d；日照時數(shù)以Ⅱ播期最多，其他播期差別不大。抽穗-成熟期平均氣溫隨播期延遲逐漸降低，Ⅰ、Ⅱ播期平均氣溫較接近，Ⅲ、Ⅳ播期較Ⅰ、Ⅱ播期偏低1～2℃；有效積溫Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ播期差異不大，由于Ⅳ播期的抽穗-成熟期已進(jìn)入夏末初秋，又正處于重級秋綿雨時期(2018年9月6日開始，暗流農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站連續(xù)出現(xiàn)24 d的重級秋綿雨天氣)，導(dǎo)致Ⅳ播期的有效積溫較前3個播期少100℃以上；隨著播期的延遲日照時數(shù)逐漸減少，Ⅳ播期同樣受秋綿雨的影響，日照時數(shù)較其他播期偏少35.8～80.9 h。

表3不同播期水稻主要生育階段的平均氣溫、有效積溫和日照時數(shù)

Table 3 Average temperature, effective accumulative temperature and sunshine duration during main rice growth period on different sowing dates

播期Sowing stage播種-拔節(jié)期 Sowing - jointing 平均氣溫/℃有效積溫/℃日照時數(shù)/h天數(shù)/d拔節(jié)-抽穗期 Jointing - heading平均氣溫/℃有效積溫/℃日照時數(shù)/h天數(shù)/d抽穗-成熟期 Heading - maturity平均氣溫/℃有效積溫/℃日照時數(shù)/h天數(shù)/dⅠ19.01 749.8327.79224.4513.485.82123.21020.4241.144Ⅱ19.81 786.0323.99024.3413.8100.61723.11063.6221.146Ⅲ20.81 937.5332.79324.2290.486.91222.01036.0196.047Ⅳ21.41 908.3343.38923.7356.073.11521.4920.4160.243

2.3 不同播期水稻灌漿速率的變化

籽粒灌漿過程是水稻進(jìn)入生殖生長后的重要生理過程，直接關(guān)系到水稻的結(jié)實(shí)和產(chǎn)量[22]。灌漿速率是反應(yīng)灌漿特性的主要參數(shù)，也是關(guān)系到籽粒充實(shí)的重要因子，灌漿速率越快，籽粒越大，產(chǎn)量就越高[15]。從圖1看出，在開花15 d(灌漿初期)，以Ⅰ播期灌漿速率最高，4個播期總體灌漿速率差異不大；開花20 d，Ⅱ、Ⅳ播期的灌漿速率明顯高于Ⅰ、Ⅲ播期；開花25 d，同樣以Ⅰ播期灌漿速率最高，各個播期在該階段灌漿速率變化不大；在開花30 d(灌漿末期)，以Ⅲ播期灌漿速率最高。在整個灌漿期，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ播期的平均灌漿速率分別為0.930 g/(千粒·d)、1.009 g/(千粒·d)、0.868 g/(千?！)和 0.841 g/(千?！)，總體來看，Ⅱ播期灌漿速率最高，Ⅳ播期最低。從灌漿期各階段看，4個播期在開花15 d、20 d、25 d和30 d的平均灌漿速率分別為1.116g/(千粒·d)、1.117 g/(千粒·d)、0.804 g/(千粒·d)和0.612 g/(千?！)，可見，開花前期的灌漿速率明顯高于開花后期。

圖1 不同播期水稻籽粒的灌漿速率

2.4 溫光因子與灌漿速率的相關(guān)性

各生育階段溫光因子與各播期水稻開花期灌漿速率的相關(guān)性分析表明，溫光因子與水稻花期平均灌漿速率有較好的相關(guān)性。播種-拔節(jié)期溫光因子對灌漿速率的影響表現(xiàn)為日照時數(shù)>有效積溫>平均氣溫，其中日照時數(shù)與灌漿速率的相關(guān)系數(shù)為-0.901，相關(guān)性顯著(P<0.05)；有效積溫和平均氣溫與灌漿速率的相關(guān)系數(shù)分別為-0.783和-0.725。播種-拔節(jié)期溫光因子與灌漿速率總體表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，表明在播種-拔節(jié)期，溫光因子在保證水稻正常生長發(fā)育的前提下，氣溫以接近適溫下限和少日照對籽粒灌漿速率有利。拔節(jié)-抽穗期溫光因子對灌漿速率的影響表現(xiàn)為日照時數(shù)>平均氣溫>有效積溫，其中，日照時數(shù)與灌漿速率的相關(guān)系數(shù)為0.909，相關(guān)性顯著(P<0.05)，這是因?yàn)榘喂?jié)-抽穗期水稻生長發(fā)育迅速增大，植株生長旺盛，充足的熱量和光照利于籽粒灌漿。抽穗-成熟期溫光因子對灌漿速率的影響表現(xiàn)為平均氣溫>有效積溫>日照時數(shù)，其中，平均氣溫與灌漿速率的相關(guān)系數(shù)為0.875，相關(guān)性顯著(P<0.05)。水稻抽穗-成熟期，其營養(yǎng)生長基本停止，生殖生長占主導(dǎo)地位，這個時期低溫不利于水稻籽粒正常灌漿，還會導(dǎo)致莖葉干枯，粒重下降；光照不足將影響營養(yǎng)物質(zhì)的積累，從而影響幼穗分化和發(fā)育，導(dǎo)致穗粒數(shù)減少，空殼率增加。因此，這一時期氣溫以接近適溫上限和多日照有利于籽粒灌漿。

3 結(jié)論與討論

在黔中地區(qū)進(jìn)行中早熟秈型雜交水稻品種香早優(yōu)2017分期播種試驗(yàn)，結(jié)果表明，水稻生育進(jìn)程受溫光因子影響明顯，隨著播期的延后，氣溫逐漸升高，水稻生長速度加快，生育期逐漸縮短，尤其是移栽-返青期和拔節(jié)-孕穗期的生長天數(shù)明顯減少。播期推后，造成水稻生長期間平均氣溫增加，積溫較早播減少，累積日照時數(shù)亦減少。Ⅳ播期(比當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)播期遲20 d, 4月24日播種)水稻受到重級秋綿雨的影響，導(dǎo)致抽穗-成熟期的有效積溫和日照時數(shù)顯著偏少。

整個灌漿期平均灌漿速率以Ⅱ播期(當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)播期，4月4日播種)最高，其次是Ⅰ播期(比當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)播期提前10 d，3月25日播種)，Ⅳ播期最低。因此，播期延遲也會造成灌漿速率降低。灌漿速率在花期的各個階段有所不同，開花前期的灌漿速率明顯高于開花后期。溫光因子與花期平均灌漿速率有較好的相關(guān)性，在播種-拔節(jié)期，溫光因子與灌漿速率表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，表明這一階段氣溫以接近適溫下限和少日照對籽粒灌漿速率有利；在拔節(jié)-抽穗期和抽穗-成熟期，溫光因子與灌漿速率表現(xiàn)為正相關(guān)，表明這一時期氣溫以接近適溫上限和多日照有利于籽粒灌漿。

由于不同播期熱量和光照因子的差異，導(dǎo)致播期在一定程度上影響水稻的生育進(jìn)程和籽粒的灌漿速率。播期推后，造成水稻生育進(jìn)程延遲，生育期縮短，全生育期積溫和日照時數(shù)減少，造成灌漿速率降低。適期播種的水稻灌漿速率高，籽粒大，充實(shí)度高，這可能是播期影響水稻產(chǎn)量的重要機(jī)理之一[15]。

綜合前述的分析，得出黔中地區(qū)Ⅰ播期(比常規(guī)播期提前10 d，3月25日播種)和Ⅱ播期(常規(guī)播期，4月4日)的溫光因子較適宜水稻的生長發(fā)育，且這2期播種的水稻灌漿速率相對較高。因此，黔中地區(qū)種植中早熟雜交水稻品種，可選擇在3月30日前后播種，按35 d左右秧齡移栽，這樣既可避免前期倒春寒對秧苗的影響，又可避開或減輕后期秋風(fēng)對籽粒灌漿的危害，利于提高水稻產(chǎn)量。