長江下游不同生態(tài)區(qū)雙季優(yōu)質(zhì)晚稻生長特性和溫光利用差異

徐春梅 袁立倫 陳松 褚光 葉為發(fā) 丁玉華 王丹英,* 章秀福,*

(1 中國水稻研究所 水稻生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310006；2 安徽省白湖監(jiān)獄分局農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心，合肥 230000；*通信聯(lián)系人，E-mail：wangdanying@caas.cn; zhangxiufu@caas.cn)

經(jīng)過矮化育種、雜種優(yōu)勢利用以及超級稻研發(fā)等不同階段，中國水稻品種產(chǎn)量潛力已達(dá)世界前列[1-2]。新的發(fā)展形勢要求水稻生產(chǎn)必須從偏重產(chǎn)量向提質(zhì)增效轉(zhuǎn)變[3-4]。尤其近年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及生活水平的不斷提高，對稻米的食味等品質(zhì)提出了更高要求，推廣和擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)水稻生產(chǎn)已成為水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向[5]。長江中下游雙季稻在我國有著特殊地位和意義[6]，雙季稻品種結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和稻米品質(zhì)的提高事關(guān)水稻種植面積的穩(wěn)定和稻米安全，同時也利于滿足日益提高的消費(fèi)需求。迄今為止，國內(nèi)有關(guān)研究主要圍繞高產(chǎn)進(jìn)行，在輕簡化、機(jī)械化栽培方面也有長足進(jìn)展[7-11]。但隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和稻田種植制度變革，現(xiàn)有研究成果在優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)增效協(xié)調(diào)上還存在諸多短板，特別是在提質(zhì)增效與資源高效利用方面有較大的提升空間和技術(shù)需求。在品種和栽培措施相同時，水稻生長期間氣象因素(主要是光溫)對水稻生長發(fā)育、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響因研究區(qū)域、水稻品種類型存在較大差異，了解當(dāng)?shù)夭煌愋退镜纳匦院凸鉁乩貌町悓σ虻剡x種具有指導(dǎo)意義。

筆者2016 年和2017 年收集了長江中下游稻區(qū)已有的主導(dǎo)優(yōu)質(zhì)晚稻品種和有苗頭的優(yōu)質(zhì)新品種，在長江中下游不同生態(tài)區(qū)(浙江富陽和安徽廬江)進(jìn)行了適應(yīng)該區(qū)域機(jī)械化種植的優(yōu)質(zhì)晚稻品種篩選，已經(jīng)篩選出一批適合長江中下游不同生態(tài)區(qū)機(jī)械化種植的優(yōu)質(zhì)晚稻品種。本研究以篩選出來的20個不同類型的優(yōu)質(zhì)晚稻品種為供試材料，研究在機(jī)插條件下不同類型晚稻在長江下游兩個生態(tài)區(qū)種植時生長特性、產(chǎn)量及其構(gòu)成以及溫光利用的差異，研究結(jié)果可為選擇適宜在該地區(qū)作為雙季機(jī)插優(yōu)質(zhì)晚稻品種提供理論與實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2018 年在安徽省廬江白湖農(nóng)場基地(31.15°N, 117.95°E，海拔17.9 m)和浙江省杭州市富陽區(qū)水稻研究所基地(30.05°N, 119.95°E，海拔14 m)同時進(jìn)行。白湖農(nóng)場試驗(yàn)點(diǎn)前茬為早稻，有機(jī)質(zhì)含量4.48 g/kg，速效氮36.93 mg/kg，速效鉀87.78 mg/kg，速效磷44.60 mg/kg。富陽試驗(yàn)點(diǎn)前茬為早稻，有機(jī)質(zhì)含量13.97 g/kg，速效氮91.92 mg/kg，速效鉀109.58 mg/kg，速效磷12.18 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

用已經(jīng)篩選到的適合在這兩個生態(tài)區(qū)作晚稻機(jī)插的品種20 個為材料進(jìn)行試驗(yàn)，包括雜交秈稻(安優(yōu)華占、隆香優(yōu)華占、泰優(yōu)398、桃優(yōu)香占、天優(yōu)華占和五優(yōu)325)、常規(guī)秈稻(創(chuàng)宇9 號、美香占2號、農(nóng)香24、農(nóng)香32、玉晶91 和玉針香)和常規(guī)粳稻(常農(nóng)粳11 號、滬軟1212、滬香粳151、南粳46、寧粳8 號和蘇香粳100)各6 個，常優(yōu)雜粳(常優(yōu)5號和常優(yōu)粳6 號)2 個。這20 個品種米質(zhì)均達(dá)國標(biāo)二級或以上。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計

采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)。濕潤育秧，秧齡20～25 d。機(jī)插密度為25 cm×14 cm(28.6×104穴/ hm2)。小區(qū)面積4 m×5 m，重復(fù)3 次。6 月28 日播種，7 月18日機(jī)插。根據(jù)兩個試驗(yàn)點(diǎn)土壤肥力情況，施氮量略有不同，以使兩試驗(yàn)點(diǎn)供水稻生長的肥力條件基本相當(dāng)。浙江富陽氮肥施用量(折合純氮)為秈稻165kg/hm2，粳稻195 kg/hm2，安徽廬江點(diǎn)氮肥施用量(折合純氮)為秈稻180 kg/hm2，粳稻210 kg/hm2。氮肥分3 次施用，基肥為復(fù)合肥，在插秧前1 d 施用(占總氮量的50%)，追肥為尿素，分別在分蘗盛期(占總氮量的30%)和穗分化期(占總氮量的20%)施用。磷肥用量(折合成P2O5)為50 kg/hm2，全部用作基肥。鉀肥總用量(折合成K2O)為120 kg/hm2，基肥和穗肥各占50%。水分管理及病蟲草害防治等相關(guān)的栽培措施均按照當(dāng)?shù)氐母弋a(chǎn)栽培要求實(shí)施。

表1 產(chǎn)量在不同緯度、品種類型和年份間的方差分析Table 1.Analysis of variances of grain yield with different latitudes and types in different years.

1.4 測定項目與方法

1.4.1 生育期、積溫、日照時數(shù)以及太陽輻射的測定

觀察并記錄品種播種、移栽、齊穗、成熟等主要生育期，生育期間的氣象資料從中國氣象網(wǎng)下載。

1.4.2 日照時數(shù)、積溫和太陽輻射時數(shù)利用率

利用率=各類型水稻不同生育階段累積有效溫度、日照時數(shù)或太陽輻射/各試驗(yàn)點(diǎn)全年累積有效積溫、日照時數(shù)或太陽輻射×100%。

計算高于水稻生物學(xué)下限溫度(10℃)的有效積溫。

式中，EAT 為有效積溫(℃)，T為日均溫度，T0為生物學(xué)下限溫度(℃)，GD 為生育期天數(shù)(d)。

1.4.3 干物質(zhì)積累量

于齊穗期和成熟期各小區(qū)取代表性植株6 穴。所有樣品經(jīng)105℃殺青30 min，80℃下烘干至恒重后稱量。

1.4.4 群體生長速率

群體生長速率(CGR)[g/(m2·d)]=(W2?W1)/[A(t2?t1)]，式中W1和W2為前后兩次測定的干物質(zhì)量(g)，t1和t2為前后兩次測定的間隔時間(d)，A為土地面積(m2)[12]。

1.4.5 產(chǎn)量與考種

成熟期各小區(qū)數(shù)100 叢，計算有效穗，實(shí)收50穴以上，晾干后測定稻谷質(zhì)量和含水率，然后折算成標(biāo)準(zhǔn)含水量(秈稻13.5%，粳稻14.5%)后計算產(chǎn)量；取6 穴風(fēng)干后進(jìn)行室內(nèi)考種，包括每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重等。

1.5 數(shù)據(jù)計算與統(tǒng)計方法

使用Microsoft Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)計算及制圖，用SPSS 11.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生態(tài)區(qū)雙季優(yōu)質(zhì)晚稻產(chǎn)量及其構(gòu)成

方差分析表明(表1)，實(shí)際產(chǎn)量在緯度間、品種類型間、緯度與品種類型間差異極顯著，在年份間、年份與緯度、年份與品種類型、年份與緯度以及品種類型間差異不顯著，說明不同類型品種產(chǎn)量在緯度間差異明顯，且在年份之間可以得到重復(fù)驗(yàn)證(產(chǎn)量和干物質(zhì)方差分析采用2017 和2018 年的數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)均采用2018 年)。

各類型晚稻產(chǎn)量均是高緯度點(diǎn)高，產(chǎn)量增幅常規(guī)秈稻明顯高于雜交秈稻，不同類型粳稻間差異不明顯(表2)。與浙江富陽點(diǎn)相比，安徽廬江點(diǎn)種植的常規(guī)秈稻和雜交秈稻產(chǎn)量增幅分別為 11.1%和6.6%，常規(guī)粳稻和常優(yōu)雜粳產(chǎn)量增幅分別為12.9%和12.4%。同一試點(diǎn)種植時，粳稻產(chǎn)量高于秈稻，其中常優(yōu)雜粳產(chǎn)量最高，常規(guī)秈稻產(chǎn)量最低。

分析兩個緯度試點(diǎn)對各類型晚稻產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響(表2)，結(jié)果表明，高緯度點(diǎn)種植時，水稻產(chǎn)量增加的原因在于有效穗的增加，且兩個緯度試點(diǎn)間差異達(dá)顯著水平。高緯度點(diǎn)不同類型秈稻產(chǎn)量平均增幅大于 15.0%，粳稻產(chǎn)量平均增幅大于20.0%，其中常規(guī)粳稻產(chǎn)量增幅高達(dá)31.2%。高緯度點(diǎn)千粒重略高，但差異未達(dá)顯著水平。高緯度點(diǎn)每穗粒數(shù)低，且兩個緯度試點(diǎn)間差異達(dá)顯著水平，減幅最大的是雜交秈稻，高達(dá)15.99%，其余各類型水稻品種減幅也大于10%?？偡f花量是有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)的乘積，因此，除雜交秈稻外，其余各類型水稻總穎花量均是高緯度點(diǎn)高，差異未達(dá)顯著水平。緯度對不同類型水稻結(jié)實(shí)率的影響沒有明顯規(guī)律，兩個緯度試點(diǎn)間差異不顯著。

表2 兩個生態(tài)區(qū)雙季晚稻產(chǎn)量及其構(gòu)成Table 2.Yield and its components of double cropping late rice in two ecological areas.

我們通過分析相同緯度試點(diǎn)對不同類型水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子影響發(fā)現(xiàn)，有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)均是雜交秈稻高于常規(guī)秈稻；常優(yōu)雜粳有效穗數(shù)略低于常規(guī)粳稻，每穗粒數(shù)顯著高于常規(guī)粳稻。浙江富陽試點(diǎn)和安徽廬江試點(diǎn)種植的水稻有效穗數(shù)常優(yōu)雜粳分別比常規(guī)粳稻減少6.9%和9.1%；每穗粒數(shù)分別比常規(guī)粳稻增加16.3%和16.4%?？偡f花量也是雜交稻明顯高于常規(guī)稻。其他產(chǎn)量構(gòu)成因子沒有明顯差異。

2.2 不同生態(tài)區(qū)雙季優(yōu)質(zhì)晚稻生育期

緯度對各類型優(yōu)質(zhì)晚稻生育期有明顯影響(表3)。安徽廬江試點(diǎn)種植時，雜交秈稻、常規(guī)秈稻、常優(yōu)雜粳和常規(guī)粳稻全生育期分別比浙江富陽試點(diǎn)延長8.4 d、10.4 d、5.5 d 和3.5 d。緯度對晚稻不同階段生育期影響因品種類型而異，秈稻在不同緯度試點(diǎn)種植時生育期差異主要在灌漿期(齊穗-成熟期)，粳稻在不同緯度試點(diǎn)種植時生育期差異主要表現(xiàn)在灌漿前期(播種-齊穗期)。與浙江富陽試點(diǎn)相比，雜交秈稻和常規(guī)秈稻成熟期分別推遲6.7 d 和12.0 d，常優(yōu)雜粳和常規(guī)粳稻齊穗期分別延遲7.5 d和6.8 d。

同一緯度試點(diǎn)種植時，粳稻生育期明顯比秈稻長。本研究供試的秈稻品種成熟期普遍在10 月底，粳稻在11 月上旬左右，粳稻生育期比秈稻長10 d左右。在安徽廬江試點(diǎn)種植時，雜交秈稻和常規(guī)秈稻平均齊穗期均在9 月9 日，常規(guī)秈稻成熟期比雜交秈稻長3 d。常優(yōu)雜粳平均齊穗期和成熟期分別比常規(guī)粳稻推遲2 d 和6 d 左右。浙江富陽試點(diǎn)種植時，常規(guī)秈稻平均齊穗期推遲4 d，平均成熟期沒有差異，均在10 月18 日；常優(yōu)雜粳比常規(guī)粳稻延遲1 d 齊穗，延遲4 d 成熟。

2.3 不同生態(tài)區(qū)雙季晚稻干物質(zhì)積累和群體生長速率（CGR）

方差分析表明(表4)，干物質(zhì)積累量在緯度間、品種類型間、緯度與品種類型間差異極顯著，在年份間、年份與緯度、年份與品種類型、年份與緯度以及品種類型間差異不顯著，說明不同類型品種干物質(zhì)積累量在緯度間差異明顯，且在年份之間可以得到重復(fù)驗(yàn)證。

表3 兩個生態(tài)區(qū)雙季晚稻生育期Table 3.Growth duration of double cropping late rice of two ecological areas.

表4 干物質(zhì)在不同緯度、品種類型和年份間的方差分析Table 4.Analysis of variances of grain dry matter with different latitudes and types in different years.

高緯度試點(diǎn)干物質(zhì)積累量增加，齊穗期增幅大于成熟期(表5)。安徽廬江試點(diǎn)種植時，齊穗期粳稻干物質(zhì)積累增加量大于秈稻，其中增幅最大的是常規(guī)粳稻(11.93%)；成熟期則相反。整個生育期干物質(zhì)積累量增幅最大的均是常規(guī)粳稻，齊穗期和成熟期增加幅度分別為11.93%和9.44%。同一試點(diǎn)種植時，水稻不同生育期干物質(zhì)積累量均是雜交稻大于常規(guī)稻；成熟期，干物質(zhì)積累量粳稻大于秈稻。

播種-齊穗期，除常優(yōu)雜粳外，其他各類型水稻在高緯度試點(diǎn)種植時，群體生長率(CGR)均增加；齊穗-成熟期，除常規(guī)粳稻外，其余各類型水稻CGR均減少(表5)。安徽廬江試點(diǎn)種植時，雜交秈稻、常規(guī)秈稻和常規(guī)粳稻播種-齊穗期CGR 分別比浙江富陽試點(diǎn)增加0.79，0.65 和0.34 g/(d·m2)，齊穗-成熟期CGR 分別減少1.35，2.23 和2.71g/(d·m2)。同一試驗(yàn)點(diǎn)種植時，播種-齊穗期，水稻CGR 均是秈稻大于粳稻；齊穗-成熟期不同類型水稻CGR 沒有明顯規(guī)律。安徽廬江試點(diǎn)，CGR 是粳稻比秈稻增加9.67%；浙江富陽試點(diǎn)，CGR 是秈稻比粳稻增加7.68%。

2.4 不同生態(tài)區(qū)雙季晚稻溫光利用情況

本研究所選的參試品種中各類型水稻不同生育階段日均溫度、日均溫差和日均日照時數(shù)的差異見表6。高緯度試點(diǎn)各類型水稻不同生育階段日均溫度均降低，齊穗-成熟期降幅最大。安徽廬江試點(diǎn)種植時，雜交秈稻、常規(guī)秈稻、常優(yōu)雜粳和常規(guī)粳稻齊穗-成熟期日均溫度比浙江富陽試點(diǎn)分別降低11.10%，10.24%，15.84%和13.52%；日均溫差除播種-齊穗期在高緯度試點(diǎn)降低外，其他兩個時期在高緯度點(diǎn)均增加，齊穗-成熟期增幅最大，各類型品種水稻增幅均超過30%；日均日照時數(shù)在播種-齊穗期和全生育期均是在高緯度點(diǎn)時降低，齊穗期兩個緯度試點(diǎn)間差異不明顯，全生育期降幅最大的是雜交秈稻，高達(dá)22.15%。

表5 不同生態(tài)區(qū)對雙季晚稻干物質(zhì)積累與群體生長速率的影響Table 5.Effects of different ecological regions on dry matter accumulation and crop growth rate of double cropping late rice.

表6 不同緯度雙季晚稻各生育階段日均溫光差異Table 6.Difference of daily average temperature and light in different growth stages of double cropping late rice at different latitudes.

相同試點(diǎn)種植時，不同類型水稻日均溫度、日均溫差和日均日照時數(shù)差異主要出現(xiàn)在灌漿期(齊穗-成熟期)(表6)。安徽廬江試點(diǎn)種植時，齊穗-成熟期日均溫度秈稻明顯高于粳稻，日均溫差低于粳稻，日均日照時數(shù)沒有明顯差異；浙江富陽試點(diǎn)種植時，齊穗-成熟期日均溫度和日照時數(shù)明顯秈稻高于粳稻，日均溫度不同類型水稻間差異不顯著。

由表7 可知，高緯度試點(diǎn)秈稻生育前期(播種-齊穗期)累積有效積溫、日照時數(shù)和太陽輻射均降低，兩個緯度試點(diǎn)間差異未達(dá)顯著水平；灌漿期(齊穗-成熟期)和全生育期累積日照時數(shù)和太陽輻射均升高，緯度試點(diǎn)間差異達(dá)顯著水平；粳稻生育前期(播種-齊穗期)累積有效積溫、日照時數(shù)和太陽輻射均增加，灌漿期(齊穗-成熟期)和全生育期累積有效積溫均降低，兩個緯度試點(diǎn)間累積日照時數(shù)差異不明顯。在安徽廬江試點(diǎn)種植時，雜交秈稻、常規(guī)秈稻、常優(yōu)雜粳和常規(guī)粳稻灌漿期(齊穗-成熟期)累積太陽輻射分別比浙江富陽試點(diǎn)增加 28.28%，39.74%，7.14%和5.41%；各類型水稻全生育期累積太陽輻射分別比浙江富陽試點(diǎn)增加 8.09%，9.69%，6.52%和5.20%，緯度間差異達(dá)顯著水平。

表7 兩個緯度雙季晚稻不同生育階段累積溫光差異Table 7.Difference of effective accumulated temperature and light in different growth stages of double cropping late rice at two latitudes.

相同試點(diǎn)種植時，不同生育階段累積有效積溫、日照時數(shù)和太陽輻射均是粳稻大于秈稻。安徽廬江試點(diǎn)種植時，不同生育階段累積有效積溫、日照時數(shù)和太陽輻射均是常規(guī)秈稻大于雜交秈稻(齊穗-成熟期的累積日照時數(shù)增幅最大為4.35%)，常規(guī)粳稻小于常優(yōu)雜粳，累積日照時數(shù)增加和減少幅度最大均出現(xiàn)在齊穗-成熟期，雜交秈稻比常規(guī)秈稻減少4.35%，常優(yōu)雜粳比常規(guī)粳稻增加6.45%。浙江富陽試點(diǎn)種植時，播種-齊穗期和全生育期累積有效積溫、日照時數(shù)和太陽輻射均是常規(guī)秈稻大于雜交秈稻，齊穗期-成熟期則相反；不同類型粳稻在各生育階段累積有效積溫、日照時數(shù)和太陽輻射均是常優(yōu)雜粳大于常規(guī)粳稻，其中最大增幅出現(xiàn)在齊穗-成熟期，常優(yōu)雜粳累積有效積溫、日照時數(shù)和太陽輻射分別比常規(guī)粳稻增加1.86%、4.58%和3.67%。

不同類型優(yōu)質(zhì)晚稻溫光利用率和品種類型密切相關(guān)(表8)。播種-齊穗期，高緯度點(diǎn)各類型水稻有效積溫利用率均增加，增幅粳稻大于秈稻。與浙江富陽試點(diǎn)相比，安徽廬江試點(diǎn)粳稻有效積溫利用率平均增加約10.0%；各類型水稻品種在不同緯度試點(diǎn)日照時數(shù)利用率差異不明顯；高緯度點(diǎn)各類型水稻太陽輻射時數(shù)利用率均降低，常規(guī)秈稻尤其明顯(降低7.9%)。灌漿期(齊穗-成熟期)，高緯度點(diǎn)有效積溫利用率、日照時數(shù)利用率以及太陽輻射時數(shù)利用率均是秈稻顯著增加，常規(guī)秈稻增幅大于雜交秈稻，其中太陽輻射時數(shù)利用率增幅最大，為40.69%；粳稻則相反，高緯度點(diǎn)有效積溫利用率和日照時數(shù)利用率均降低，太陽輻射時數(shù)利用率略有升高。全生育期，高緯度點(diǎn)各類型優(yōu)質(zhì)晚稻有效積溫利用率和太陽輻射利用率均增加，增幅最大的是常規(guī)秈稻。安徽廬江試點(diǎn)種植時，常規(guī)秈稻全生育期有效積溫和太陽輻時數(shù)利用率分別比浙江富陽點(diǎn)增加15.02%和5.28%；高緯度試點(diǎn)日照時數(shù)利用率除常規(guī)秈稻略有增加，其他各類型水稻品種均略有降低。同一試點(diǎn)不同類型水稻品種在各生育階段溫光利用率也不相同。安徽廬江試點(diǎn)種植時，除灌漿期有效積溫利用率秈稻高于粳稻外，其余各生育期溫光利用率(有效積溫、日照時數(shù)以及太陽輻射時數(shù)利用率)均是粳稻高于秈稻；浙江富陽試點(diǎn)種植時，各類型水稻不同生育階段溫光利用率(有效積溫、日照時數(shù)以及太陽輻射時數(shù))均是粳稻高于秈稻，灌漿期(齊穗期-成熟期)和全生育期尤其明顯。

表8 兩個緯度雙季晚稻不同生育階段溫光利用效率的差異Table 8.Difference in temperature and light utilization efficiency in different growth stages of double cropping late rice at two latitudes.

2.5 相關(guān)性分析

2.5.1 水稻產(chǎn)量與生育期和干物質(zhì)積累量的相關(guān)關(guān)系

由圖1 可知，不同類型水稻產(chǎn)量與全生育期呈顯著正相關(guān)(r=0.381*)，與不同時期干物質(zhì)積累量也呈正相關(guān)，其中與齊穗期和成熟期干物質(zhì)積累量達(dá)顯著和極顯著水平(相關(guān)系數(shù)分別為r=0.323*和r=0.722**)。

2.5.2 溫光與產(chǎn)量及其構(gòu)成因素間的相關(guān)關(guān)系

不同生育階段溫光與產(chǎn)量及其構(gòu)成因子間的相關(guān)分析結(jié)果見表9。有效穗和總穎花量與灌漿前的日照時數(shù)、灌漿期和全生育期的累積有效積溫均呈負(fù)相關(guān)，與水稻生育階段的其他溫光因子呈正相關(guān)；每穗粒數(shù)則相反，與灌漿前累積日照時數(shù)、灌漿期和全生育期累積有效積溫呈正相關(guān)，與水稻生育階段的其他溫光因子呈負(fù)相關(guān)；千粒重與水稻生育階段溫光因子均呈正相關(guān)，其中，與灌漿期和成熟期累積的日照時數(shù)和太陽輻射相關(guān)性達(dá)顯著水平；實(shí)際產(chǎn)量除與灌漿期累積有效積溫呈負(fù)相關(guān)外，與水稻生育階段的其他溫光因子均呈正相關(guān)，與灌漿期和全生育期累積太陽輻射相關(guān)性達(dá)顯著水平。

3 討論

3.1 不同生態(tài)區(qū)雙季晚稻產(chǎn)量、生育期和生長特性差異

生育期是水稻品種的遺傳特性，主要由品種自身特性決定，也受栽培措施和生態(tài)環(huán)境等因素影響[13-16]，溫光資源是影響水稻生育進(jìn)程和生育期的主要限制因子[17-19], 前人研究表明同一類型水稻品種的不同生育階段天數(shù)均隨緯度升高而增加[20]。本研究結(jié)果與此類似，但在本研究條件下水稻生育期對緯度變化的響應(yīng)因品種類型而異(表2)。兩個緯度試點(diǎn)種植時，秈稻生育期的差異主要在灌漿期(雜交秈稻和常規(guī)秈稻分別延長6.7 和12 d)，粳稻主要在灌漿前期(常優(yōu)雜粳和常規(guī)粳稻分別延長7.5 和6.8 d)。全生育期延長的天數(shù)秈稻大于粳稻，常規(guī)秈稻大于雜交秈稻，粳稻則相反。其主要原因包括兩方面，一是不同水稻品種類型對溫光反應(yīng)不同；二是水稻生長期間溫光等氣象因子隨緯度不同而變化。高緯度點(diǎn)水稻不同生育階段日均溫度降低，尤其是灌漿期，日均溫度降低幅度明顯，兩個緯度試點(diǎn)差異達(dá)顯著水平(表6)，降低的日均溫度延緩了水稻營養(yǎng)生長和生殖生長進(jìn)程，從而延緩生育期。同一試點(diǎn)種植時，生育期由品種特性決定，粳稻生育期明顯要長于秈稻，灌漿期和全生育期分別較秈稻延長11.9 d 和15.5 d。

圖1 水稻產(chǎn)量與生育期、干物質(zhì)積累量的相關(guān)關(guān)系Fig.1.Correlation of rice yield with growth period and dry matter accumulation.

表9 溫光與產(chǎn)量及其構(gòu)成的關(guān)系Table 9.Relationship of temperature and light resources with yield and its components.

水稻生育期直接決定光合產(chǎn)物積累時間，并間接決定灌漿結(jié)實(shí)期環(huán)境因素和籽粒的灌漿充實(shí)過程從而影響產(chǎn)量[20]。在正常抽穗成熟的條件下，水稻產(chǎn)量與生育期呈正相關(guān)(R2=0.1457*，圖1)，這與前人研究結(jié)果類似[21-22]。分析產(chǎn)量構(gòu)成因子發(fā)現(xiàn)，本研究所選用的不同類型優(yōu)質(zhì)晚稻在長江下游兩個生態(tài)區(qū)(緯度)種植產(chǎn)量差異的主要原因是有效穗和每穗粒數(shù)的改變，其中高緯度點(diǎn)有效穗增加，每穗粒數(shù)降低，由于前者增幅大于后者(表2)，因此，最終產(chǎn)量仍是高緯度點(diǎn)高。分析溫光與產(chǎn)量及其構(gòu)成的相關(guān)關(guān)系結(jié)果發(fā)現(xiàn)，晚稻產(chǎn)量與各生育階段累積太陽輻射均呈正相關(guān)，與灌漿期和全生育期累積太陽輻射間的相關(guān)性達(dá)極顯著水平(表9)，說明太陽輻射是水稻產(chǎn)量形成的源泉，水稻產(chǎn)量的形成除受自身遺傳基因控制外，環(huán)境因子中的光照輻射對其影響顯著[23-25]。不同類型晚稻在產(chǎn)量形成過程中的溫光累積量存在明顯差異(表7)。在安徽廬江和浙江富陽種植時，晚秈稻灌漿期累積的日照時數(shù)和太陽輻射差異達(dá)顯著水平，晚粳稻僅有累積太陽輻射差異達(dá)顯著水平。由此推測，造成兩個緯度試點(diǎn)間晚秈稻產(chǎn)量差異的主要原因可能與灌漿期累積的日照時數(shù)和太陽輻射的差異，晚粳稻產(chǎn)量主要受灌漿期累積太陽輻射影響。

水稻物質(zhì)生產(chǎn)特性是光合產(chǎn)物在植株中積累與分配的結(jié)果，溫光條件是影響水稻物質(zhì)生產(chǎn)的主要外在因素[26]。本研究的各類型晚稻群體干物質(zhì)積累量上的差異某種程度上是由于生育期內(nèi)累積的日照時數(shù)和太陽輻射造成的，高緯度點(diǎn)各類型晚稻齊穗-成熟期以及全生育期累積的日照時數(shù)和累積太陽輻射均增加(表7)，群體干物質(zhì)積累量的變化趨勢與此一致。同一試點(diǎn)種植時，由于生育期的差異(表3)，灌漿期累積的日照時數(shù)和太陽輻射晚粳稻明顯高于秈稻，最終累積的干物質(zhì)量也高于晚秈稻，這與前人的報道一致[27-28]。物質(zhì)生產(chǎn)是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，較高的物質(zhì)生產(chǎn)量是水稻高產(chǎn)或超高產(chǎn)的重要特征之一[29-31]。因此，適應(yīng)長江下游種植的優(yōu)質(zhì)晚稻品種，在緯度稍高的安徽廬江試點(diǎn)種植時易獲得高產(chǎn)。群體生長速率由群體干物質(zhì)積累量和生育期共同決定，本研究結(jié)果表明各類型晚稻品種在兩個緯度試點(diǎn)種植時群體生長速率沒有明顯規(guī)律。播種-齊穗期，高緯度點(diǎn)群體生長速率的增幅是秈稻大于粳稻；齊穗-成熟期，高緯度點(diǎn)群體生長速率是秈稻降低，常優(yōu)雜粳變化不明顯，常規(guī)粳稻增加，其原因是由于秈稻前期分蘗發(fā)生較快，干物質(zhì)積累量較多，播種-齊穗期天數(shù)高緯度點(diǎn)增幅度明顯低于粳稻。

3.2 不同生態(tài)區(qū)雙季優(yōu)質(zhì)晚稻光溫資源利用差異

溫光條件是通過水稻生長發(fā)育、群體生長等方面體現(xiàn)對品種產(chǎn)量的影響；反之，不同類型品種產(chǎn)量對不同溫光條件的反應(yīng)特性也首先是在生長發(fā)育、群體生長動態(tài)等產(chǎn)量形成過程中表現(xiàn)出品種特有的溫光反應(yīng)特性[32-35]。據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，本研究供試各類型晚稻產(chǎn)量在高緯度點(diǎn)種植時均增加，但是增幅因品種類型而異，粳稻增加幅度明顯高于秈稻。究其原因，不同類型晚稻由于生育期的不同導(dǎo)致其生育期間溫光條件及其利用存在差異。高緯度點(diǎn)灌漿期日均溫度明顯降低(表6)，溫度降低使水稻生育進(jìn)程延緩，溫光利用率升高(表8)。水稻不同生育期對溫光反應(yīng)也因品種類型而異。秈稻灌漿期和全生育期累積的有效積溫兩個緯度試驗(yàn)點(diǎn)間差異不明顯，甚至安徽廬江試點(diǎn)還略低于浙江富陽試點(diǎn)，但高緯度點(diǎn)累積日照時數(shù)和太陽輻射及其利用率均顯著增加，與產(chǎn)量的變化趨勢一致，說明晚秈稻在緯度較高的安徽廬江點(diǎn)種植時能充分利用溫光資源從而提高產(chǎn)量。晚粳稻在長江下游兩個生態(tài)區(qū)種植時，灌漿期和全生育期累積的有效積溫高緯度點(diǎn)明顯降低，累積日照時數(shù)高緯度點(diǎn)變化不明顯，而累積太陽輻射則顯著增加；溫光資源利用率的變化趨勢與此一致，說明晚粳稻在安徽廬江和浙江富陽點(diǎn)種植時對溫光資源利用率差異不明顯，但是高緯度點(diǎn)的產(chǎn)量、生育期和干物質(zhì)積累量明顯增加，由此推測適合長江下游不同生態(tài)區(qū)機(jī)插的晚粳稻在緯度較高的安徽廬江點(diǎn)種植時，產(chǎn)量增加的原因是生育期延長和干物質(zhì)增加，并不能提高溫光資源的利用。同一試點(diǎn)種植時，粳稻由于生育期明顯大于秈稻，因此累積的有效積溫、日照時數(shù)、太陽輻射以及溫光資源利用率大于秈稻。

4 結(jié)論

在機(jī)插條件下，長江下游不同生態(tài)區(qū)雙季優(yōu)質(zhì)晚稻在高緯度點(diǎn)種植時，生育期、干物質(zhì)積累量以及產(chǎn)量均增加。秈稻生育期差異主要在灌漿期(雜交秈稻和常規(guī)秈稻分別延長6.7 和12 d)，粳稻主要在灌漿前期(雜交粳稻和常規(guī)粳稻分別延長7.5 和6.8 d)。兩個緯度試點(diǎn)各類型水稻產(chǎn)量差異主要原因是灌漿期累積太陽輻射差異引起的。不同類型水稻對溫光反應(yīng)不同，高緯度試點(diǎn)種植時，秈稻累積日照時數(shù)和太陽輻射及其利用率均顯著增加，說明優(yōu)質(zhì)晚秈稻在長江下游地區(qū)較高緯度的安徽廬江點(diǎn)種植時能充分利用溫光資源提高產(chǎn)量；優(yōu)質(zhì)晚粳稻累積日照時數(shù)和太陽輻射及其利用率與緯度沒有明顯關(guān)系，在安徽廬江點(diǎn)種植時之所以能獲得高產(chǎn)可能和生育期的延長和干物質(zhì)積累量的增加有關(guān)。