冬水田播期對不同熟期雜交稻產(chǎn)量及光能利用率的影響

周興兵 周虹 徐富賢 蔣鵬 熊洪 張林 朱永川 劉茂 郭曉藝

（1 四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南水稻生物學(xué)與遺傳育種重點實驗室，四川德陽 618000；2 四川省作物生理生態(tài)及栽培重點實驗室，四川德陽 618000；3 四川省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，成都 610041；#共同第一作者；*通訊作者：xu6501@163.com）

四川盆地東南部（含重慶市）丘陵河谷地區(qū)，冬水田區(qū)稻田面積常年維持在150萬hm2以上[1]，其中“雜交中稻-再生稻”種植模式約占90%[2]。目前該稻區(qū)頭季稻和再生稻大面積生產(chǎn)產(chǎn)量僅為示范區(qū)的93%和70%，與示范區(qū)相比，兩季總產(chǎn)減少了1.5 t/hm2以上[3]，究其原因，主要是隨著我國城市化進程加快和國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，大量農(nóng)村青壯年勞動力向城市轉(zhuǎn)移，造成農(nóng)村勞動力短缺，種植戶為了減少水稻生產(chǎn)的勞動力投入，常常簡化栽培技術(shù)。例如頭季稻采用稀植，甚至超稀植，因而造成頭季稻有效穗和再生稻母莖不足而制約了水稻高產(chǎn)的形成[3]。大力發(fā)展機插秧既可減少勞動力投入和確保頭季移栽密度，又可提高生產(chǎn)效率，但其高能耗、植傷大、秧苗返青慢等問題突出。同時冬水田區(qū)田塊小、不規(guī)則、泥腳深，加上稻田機耕道路建設(shè)十分落后，農(nóng)用機械下田作業(yè)困難，嚴重制約現(xiàn)代水稻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，在不能實施機械化情況下如何降低水稻種植生產(chǎn)成本，提高種稻經(jīng)濟效益，是該區(qū)域亟待解決的重大科技問題。水稻直播由于具有省工、節(jié)本等優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注，并且在全國12個省市均表現(xiàn)出顯著的增產(chǎn)增效作用[5]。HUANG等[6]通過連續(xù)7年的定位試驗發(fā)現(xiàn)，直播稻產(chǎn)量與移栽稻相當，甚至更高，其高產(chǎn)的關(guān)鍵是單位面積有效穗的顯著增加。由此可見，水稻直播一方面可確保頭季稻通過增加單位面積有效穗實現(xiàn)高產(chǎn)，另一方面又可為再生季再生芽的萌發(fā)提供足夠的母莖，為再生季高產(chǎn)奠定重要的基礎(chǔ)。目前，關(guān)于播種量、播種期、氮肥管理技術(shù)對直播稻生長發(fā)育及產(chǎn)量形成特點影響的研究已有大量報道[7-9]，并且明確了直播稻適宜的播種期、播種量、氮肥管理技術(shù)。然而，前人的研究只考慮當季直播稻產(chǎn)量形成，其研究難以用于指導(dǎo)四川盆地東南部冬水田“中稻+再生稻”直播生產(chǎn)。根據(jù)四川盆地東南部冬水田區(qū)水稻生產(chǎn)模式，一方面既能穩(wěn)定提高頭季稻產(chǎn)量，另一方面又能確保再生季安全齊穗成熟，實現(xiàn)頭季、再生季產(chǎn)量協(xié)同提高。為此，本研究以早熟、中熟、遲熟3種類型雜交稻品種為試驗材料，研究冬水田區(qū)不同播種期下直播對不同熟期雜交稻產(chǎn)量形成、干物質(zhì)生產(chǎn)特性及光能利用效率的影響，旨在為四川盆地東南部冬水田區(qū)直播稻適宜熟期雜交稻品種和播種期選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以早熟雜交稻川作優(yōu)8727、中熟雜交稻輻優(yōu)838、遲熟雜交稻內(nèi)6優(yōu)107為試驗材料。川作優(yōu)8727由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所提供，輻優(yōu)838由四川省原子和應(yīng)用技術(shù)研究所提供，內(nèi)6優(yōu)107由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所提供。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2019年在瀘縣大田進行，設(shè)置5個播期處理：3月15日、3月20日、3月25日、3月30日、4月4日。隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積20 m2。氮、磷、鉀用量按1∶0.5∶1的比例施用，其中，氮肥用量（純氮）150 kg/hm2，分3次施用，苗肥、分蘗肥、穗肥占比分別為30%、40%、30%；磷肥全部作基肥；鉀肥分基肥、穗肥2次施用，各為50%。播種量22.5 kg/hm2，播種后將水排干，2～3 d打化學(xué)除草劑封閉，水稻2葉1心前不建立水層，廂面保持濕潤，秧苗長到3.5～4.0葉時進行移密補稀。于分蘗中期第2次施用除草劑，薄水分蘗，以后田間保持2～10 cm水層至水稻成熟。其他管理按當?shù)馗弋a(chǎn)栽培進行。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 干物質(zhì)量及產(chǎn)量構(gòu)成

于成熟期每小區(qū)取0.48 m2（2個0.24 m2，邊行除外）的植株，用水沖洗干凈后剪去根系。植株人工計數(shù)穗數(shù)后手工脫粒，將樣品分成稻草、實粒、秕粒3部分，置于70℃烘箱，烘至恒質(zhì)量，然后用百分之一天平稱重，并計算成熟期總干物質(zhì)量和收獲指數(shù)（收獲指數(shù)=實粒干質(zhì)量÷成熟期總干物質(zhì)×100%）。另外，秕粒亦全部計數(shù)。每份實粒數(shù)數(shù)3個1 000粒，并稱重，用于計算千粒重、每穗粒數(shù)和結(jié)實率。

1.3.2 產(chǎn)量

于成熟期收獲整個小區(qū)，單打單曬，稱重后，并將稻谷折算為含水量13.5%的產(chǎn)量，記為該小區(qū)的實產(chǎn)。

1.3.3 光能利用效率

光能利用效率（Radiation use efficiency，%）=（ε×Y/Q）×100；ε 為物質(zhì)能量轉(zhuǎn)換系數(shù)，稻谷籽粒的物質(zhì)能量轉(zhuǎn)換系數(shù)為15.5×106J/kg；Y為稻谷籽粒產(chǎn)量（kg）；Q為生育期內(nèi)太陽總輻射量[6]，即Q=∑（Ri），R為每天太陽輻射量，i表示播種至成熟的天數(shù)。太陽輻射是根據(jù)當?shù)貧庀笳咎峁┑淖罡?、最低溫度結(jié)合已改進的Hargreaves-Samani模型[10-11]進行估算，且其在不同的地理區(qū)域內(nèi)估算值與實測值之間吻合較好，無需進一步修正[12]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003整理數(shù)據(jù)，Statistix 8.0軟件進行方差分析，LSD0.05法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期對不同熟期品種產(chǎn)量和光能利用率的影響

由表1可知，播種期對早熟雜交稻川作優(yōu)8727、遲熟雜交稻內(nèi)6優(yōu)107的產(chǎn)量和光能利用率影響顯著，對中熟雜交稻輻優(yōu)838的產(chǎn)量和光能利用率影響不顯著。川作優(yōu)8727以3月20日直播的處理產(chǎn)量和光能利用率最低，以4月4日直播的處理產(chǎn)量和光能利用率最高，顯著高于其他4個播種期。內(nèi)6優(yōu)107以3月25日直播的處理產(chǎn)量和光能利用率相對較低，以3月20日直播的處理產(chǎn)量和光能利用率最高，產(chǎn)量顯著高于其他4個播種期處理。輻優(yōu)838以3月20日直播的處理產(chǎn)量和光能利用率相對較高。與川作優(yōu)8727相比，輻優(yōu)838、內(nèi)6優(yōu)107產(chǎn)量分別增加14.6%、33.0%，光能利用率分別增加9.0%、20.5%。

2.2 播期對不同熟期品種產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表2可知，播種期對早熟雜交稻川作優(yōu)8727有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)影響不顯著，對中熟雜交稻輻優(yōu)838、遲熟雜交稻內(nèi)6優(yōu)107有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)有顯著影響。隨著播期推遲，川作優(yōu)8727單位面積有效穗數(shù)呈逐漸增加的趨勢，每穗粒數(shù)呈先增加后下降的趨勢。輻優(yōu)838、內(nèi)6優(yōu)107的有效穗數(shù)分別以3月30日和3月15日直播的處理最低，3月25日和4月4日直播的處理相對較高，每穗粒數(shù)以3月30日直播的處理相對較高。播期對川作優(yōu)8727和輻優(yōu)838的結(jié)實率影響顯著，川作優(yōu)8727以3月25日直播的處理最低，輻優(yōu)838、內(nèi)6優(yōu)107以3月15日直播的處理最低。除川作優(yōu)8727外，播期對不同熟期雜交稻品種千粒重影響不顯著。與川作優(yōu)8727相比，輻優(yōu)838、內(nèi)6優(yōu)107的有效穗分別多9.0%、12.3%，每穗粒數(shù)分別低10.7%、14.2%。不同品種結(jié)實率表現(xiàn)為內(nèi)6優(yōu)107＞川作優(yōu)8727＞輻優(yōu)838。川作優(yōu)8727的千粒重較輻優(yōu)838、內(nèi)6優(yōu)107分別低8.6%、11.9%。

表3 播種期對不同熟期直播雜交稻干物質(zhì)量的影響

2.3 播期對不同熟期品種干物質(zhì)生產(chǎn)的影響

由表3可知，播期除對早熟雜交稻川作優(yōu)8727的干物質(zhì)量影響不顯著外，對中熟、晚熟品種的干物質(zhì)量、收獲指數(shù)影響顯著。干物質(zhì)量一般以播期3月25日和3月30日的處理相對較低，收獲指數(shù)則以播期3月25日和3月30日的處理相對較高（除遲熟雜交稻內(nèi)6優(yōu)107外）。不同熟期品種間干物質(zhì)量、收獲指數(shù)差異較大。與川作優(yōu)8727相比，輻優(yōu)838、內(nèi)6優(yōu)107干物質(zhì)量分別高19.5%、24.5%，收獲指數(shù)分別低11.5%、11.2%。

3 討論

播期是調(diào)整直播稻生育期內(nèi)環(huán)境資源分布的重要栽培措施，通過改變直播稻各生育階段的長短以及所處時間段的溫光資源可以影響水稻生長發(fā)育進程，進而影響產(chǎn)量的形成和光能利用效率。關(guān)于播期對水稻產(chǎn)量和光能利用效率的影響，因生態(tài)條件、品種、播種期設(shè)置的不同，研究結(jié)果也不盡相同。池忠志等[13]研究發(fā)現(xiàn)，隨著播期的推遲，成都平原直播稻的產(chǎn)量均受到負面影響。李秀芬等[14]研究亦表明，推遲播種對水稻各產(chǎn)量構(gòu)成因子均產(chǎn)生負面影響。王夫玉等[15]研究表明，推遲播種首先受到影響的是結(jié)實率，其次是千粒重和每穗粒數(shù)，單位面積有效穗數(shù)受到的影響最小。姚義等[16]則認為，隨著播期推遲，直播稻單位面積有效穗數(shù)和千粒重表現(xiàn)相對較為穩(wěn)定，而每穗粒數(shù)和結(jié)實率明顯下降。本研究結(jié)果表明，冬水田直播雜交稻產(chǎn)量和光能利用率對播期的響應(yīng)隨品種熟期（基因型）的改變而變化，其中，播期對早熟雜交稻（川作優(yōu)8727）、遲熟雜交稻（內(nèi)6優(yōu)107）的產(chǎn)量和光能利用率影響顯著，對中熟雜交稻（輻優(yōu)838）的產(chǎn)量和光能利用率影響不顯著。隨播期推遲，早熟雜交稻川作優(yōu)8727的產(chǎn)量和光能利用率呈增加趨勢，遲熟雜交稻內(nèi)6優(yōu)107的產(chǎn)量和光能利用率則呈先升高后下降的趨勢。本研究還表明，播期對早熟雜交稻川作優(yōu)8727的有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)無顯著影響，對其結(jié)實率和千粒重影響顯著，其中相對較高的有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、干物質(zhì)量和收獲指數(shù)是4月4日直播獲得較高產(chǎn)量的重要原因。播期對遲熟雜交稻內(nèi)6優(yōu)107的有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)影響顯著，對結(jié)實率和千粒重影響不顯著；其中，相對較高的每穗粒數(shù)、結(jié)實率、干物質(zhì)量、收獲指數(shù)是3月20日直播獲得較高產(chǎn)量的重要原因。播期對中熟雜交稻輻優(yōu)838的有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率有顯著影響，但對千粒重影響不顯著。此外，因在收割頭季時未注意保護稻樁，造成大量頭季稻樁被踩踏而難以萌發(fā)再生芽，導(dǎo)致再生季產(chǎn)量過低，故本文未對再生季進行分析。但從未被破壞的稻樁發(fā)生再生芽的齊穗情況可知，早熟雜交稻品種于4月4日前直播其再生季可安全齊穗，中熟雜交稻品種于3月20日前直播其再生季也可安全齊穗。綜上所述，考慮到冬水田多以一季中稻+再生稻種植為主，推遲直播有利于中早熟雜交稻頭季高產(chǎn)，但會影響到再生季能否安全齊穗，提前直播容易遇到“倒春寒”，不利于一播全苗，進而影響產(chǎn)量。因此，冬水田區(qū)早熟雜交稻品種適宜播種期為4月4日，中熟雜交稻品種適宜播種期為3月20日。