播期及秧齡對(duì)湖北二季晚粳產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

彭福燕，楊羅浩，高俊陽，夏方招， 曹志剛，陳杰，姚璇，楊特武

1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長(zhǎng)江中游作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,武漢430070； 2.湖北省黃岡市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,黃岡438000

發(fā)展雙季稻有利于實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和高效利用農(nóng)作資源的目標(biāo)，在保障我國(guó)糧食安全中具有戰(zhàn)略意義[1]。湖北省多數(shù)稻作區(qū)具有發(fā)展雙季稻的氣候資源，尤其適合發(fā)展“早秈-晚粳”種植模式[2]。目前湖北省水稻生產(chǎn)以種植秈稻為主。由于粳米的食味品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和商品價(jià)值均優(yōu)于秈米[3]，發(fā)展“早秈-晚粳”種植模式、擴(kuò)大粳稻種植面積，對(duì)于提升湖北省的水稻生產(chǎn)效益也具有重要作用[2]。然而，缺乏適宜的二季晚粳品種和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)是當(dāng)前制約“早秈-晚粳”種植模式發(fā)展的主要技術(shù)瓶頸[3]，迫切需要加強(qiáng)研究。

適宜的播期和秧齡有利于水稻的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量和品質(zhì)形成[4-5]，是水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培的重要技術(shù)內(nèi)容。大量研究表明，在不同的播期和秧齡下由于水稻的生育進(jìn)程及灌漿結(jié)實(shí)期溫光條件發(fā)生改變，進(jìn)而影響其產(chǎn)量和品質(zhì)的形成[4-6]。然而，不同水稻品種類型及其在不同的環(huán)境和耕作制度下產(chǎn)量和品質(zhì)形成對(duì)播期和秧齡的反應(yīng)不同[4]，需要針對(duì)性地開展研究；同時(shí)，有關(guān)播期和秧齡的互作效應(yīng)目前研究也較少。在雙季稻生產(chǎn)中由于茬口較緊，在晚稻生產(chǎn)季常常需要推遲播種和延長(zhǎng)秧齡，因此,深入了解播期、秧齡及二者互作對(duì)其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響對(duì)于合理安排二季晚粳生產(chǎn)尤其重要。本研究以二季晚粳品種鄂粳403為材料，設(shè)置不同播期與秧齡組合處理，通過田間試驗(yàn)觀測(cè)其生育進(jìn)程、產(chǎn)量和品質(zhì)變化，分析灌漿結(jié)實(shí)期溫度條件與品質(zhì)形成的關(guān)系，為確定本地區(qū)二季晚粳的適宜播期和秧齡、推動(dòng)“早秈-晚粳”種植模式的發(fā)展提供試驗(yàn)依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2018年在湖北省黃岡市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)示范園(北緯30°34′，東經(jīng)114°56′)進(jìn)行，屬北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。試驗(yàn)地土壤為長(zhǎng)江沖積土，含堿解氮128.6 mg/kg、速效磷6.8 mg/kg、有效鉀77.3 mg/kg和有機(jī)質(zhì)25.7 g/kg，pH值為7.1。試驗(yàn)地前茬種植早秈稻品種岡早秈11號(hào)。晚稻試驗(yàn)于2018年6月25日開始，11月14日結(jié)束，期間平均氣溫24.2 ℃，日均溫變幅10.7～34.8 ℃，降雨量360.2 mm。氣象資料來源于試驗(yàn)點(diǎn)自動(dòng)氣象站。

1.2 試驗(yàn)材料

以用湖北省當(dāng)前主推的晚粳品種鄂粳403為材料。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和方法

按2(播期)×4(秧齡)雙因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，8個(gè)處理，3次重復(fù)，本田小區(qū)面積15 m2。播期分別為：6月25日(S1，本地二季晚稻正常播期)和7月2日(S2，遲播)；秧齡分別為：15(A1)、20(A2)、25(A3)和30 d(A4)。參照當(dāng)?shù)赝淼玖?xí)慣種植法進(jìn)行育秧移栽和田間管理。播種前在秧田中施入30 kg/667 m2復(fù)合肥(16∶16∶16)作基肥；本田全生育期施氮量為225 kg/hm2，氮磷鉀施用質(zhì)量比為N∶ P2O5∶ K2O=1∶0.5∶1。氮肥50%作基肥，30%作分蘗肥，20%作穗肥；磷肥全部作基肥；鉀肥50%作基肥，50%作穗肥。小區(qū)間筑30 cm寬、15 cm高的隔離埂，并用黑色塑料膜包裹，防止竄肥。本田移栽密度為20 cm×13.3 cm，每穴4本。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目和方法

記載各處理水稻生育進(jìn)程。在水稻成熟期實(shí)測(cè)各小區(qū)產(chǎn)量，并在每小區(qū)取典型10株連根挖取，洗凈、去根后測(cè)定生物學(xué)產(chǎn)量，調(diào)查產(chǎn)量構(gòu)成[3]。參照GB/T 5495-2008和GB/T 21719-2008方法，干燥稻谷在陰涼通風(fēng)處儲(chǔ)藏3個(gè)月后，在稻谷含水量為14.5%的條件下應(yīng)用礱谷機(jī)(BLH3250X01316，浙江伯利恒儀器設(shè)備有限公司)和精米機(jī)(Pearlest，日本Kett)測(cè)定糙米率、精米率和整精米率等加工品質(zhì)；采用MICROTEK Scan Maker i800plus(上海中晶科技有限公司)測(cè)定精米長(zhǎng)寬比、透明度、堊白粒率和堊白度等外觀品質(zhì)；應(yīng)用TechMaster RVA儀(PerkinElmer公司，美國(guó))測(cè)定稻米糊化特性，采用配套軟件TCW(Themral Cycle for Windows)分析RVA譜特征值[7-8]。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析方法

應(yīng)用SPSS 20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析，采用Duncan’s多重比較法檢驗(yàn)處理間數(shù)據(jù)差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 生育進(jìn)程

表1顯示，在相同播期下隨著秧齡的延長(zhǎng)，二季晚粳拔節(jié)、抽穗和成熟時(shí)間均推遲，移栽-始穗和拔節(jié)-始穗歷期縮短，而播種-拔節(jié)和齊穗-成熟歷期及全生育期延長(zhǎng)；在相同秧齡下，遲播的全生育期較正常播期延長(zhǎng)1 d，其中播種-拔節(jié)、移栽-始穗歷期分別縮短1～3 d，齊穗-成熟歷期延長(zhǎng)3 d，短秧齡(15和20 d)處理的拔節(jié)-始穗歷期縮短1 d。

表1 不同播期和秧齡組合處理的二季晚粳的生育進(jìn)程Table 1 Developmental progress of late-season japonica rice at different sowing date and seedling age combinations

2.2 農(nóng)藝及產(chǎn)量性狀

成熟期調(diào)查顯示，播期和秧齡及二者互作顯著影響二季晚粳株高、單位面積有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重，播期和秧齡顯著影響成穗率，而每穗實(shí)粒數(shù)和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量?jī)H受播期影響顯著，生物學(xué)產(chǎn)量受播期與秧齡互作影響顯著(表2)。在相同播期下株高隨著秧齡的延長(zhǎng)而顯著降低，在相同秧齡下遲播的株高顯著低于正常播期處理。在正常播期下，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量以20 d秧齡(A2)最高，生物學(xué)產(chǎn)量以25 d秧齡(A3)最高，但二者僅與30 d秧齡(A4)差異達(dá)到顯著水平；單位面積有效穗數(shù)和成穗率均以20 d秧齡最高，結(jié)實(shí)率以30 d秧齡最高，千粒重以15 d秧齡(A1)最高，不同秧齡的每穗實(shí)粒數(shù)差異不顯著。在遲播條件下，不同秧齡的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、生物學(xué)產(chǎn)量及每穗實(shí)粒數(shù)差異不顯著，但千粒重隨秧齡的延長(zhǎng)而降低，單位面積有效穗數(shù)和成穗率以15 d秧齡最低，結(jié)實(shí)率以25 d秧齡最低。在相同秧齡下，遲播的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和生物學(xué)產(chǎn)量均不同程度地低于正常播期，成穗率和每穗實(shí)粒數(shù)也基本呈降低趨勢(shì)；在15和20 d秧齡條件下，遲播的單位面積有效穗數(shù)顯著低于正常播期；在25和30 d秧齡條件下，遲播的結(jié)實(shí)率和千粒重低于正常播期，差異顯著(表2)。相關(guān)性分析顯示，籽粒產(chǎn)量與單位面積有效穗數(shù)(r=0.606，P<0.01)和每穗實(shí)粒數(shù)(r=0.571，P<0.01)呈極顯著正相關(guān)。

表2 不同播期和秧齡組合處理的二季晚粳農(nóng)藝及產(chǎn)量相關(guān)性狀Table 2 Agronomic and yield-related traits of late-season japonica rice at differentsowing date and seedling age combinations

2.3 稻米品質(zhì)

1)加工品質(zhì)。方差分析表明，播期、秧齡及二者互作顯著影響二季晚粳的精米率和整精米率，但糙米率僅受秧齡顯著影響(資料未列出)。在正常播期下隨著秧齡的延長(zhǎng)，糙米率、精米率和整精米率均呈下降趨勢(shì)，15 d秧齡與其他秧齡處理差異顯著；在遲播條件下，不同秧齡的糙米率和整精米率差異不顯著，但精米率隨秧齡的延長(zhǎng)而呈降低趨勢(shì)。在相同秧齡條件下，遲播的糙米率與正常播期差異不顯著，但精米率和整精米率顯著低于正常播期(表3)。在所有處理中，糙米率、精米率和整精米率均以正常播期的15 d秧齡最高。

表3 不同播期和秧齡組合處理的二季晚粳的加工品質(zhì)Table 3 Processing quality of late-season japonica rice at different sowing date and seedling age combinations %

2)外觀品質(zhì)。表4顯示，在相同播期條件下，不同秧齡的稻米長(zhǎng)寬比及透明度差異不顯著。在正常播期下隨著秧齡的延長(zhǎng)，稻米堊白粒率和堊白度呈先增后降趨勢(shì)；在遲播條件下，堊白粒率和堊白度均以15 d秧齡最高、30 d秧齡最低。在相同秧齡條件下，遲播的堊白粒率和堊白度均不同程度地低于正常播期(表4)。

表4 不同播期和秧齡組合處理的二季晚粳稻米外觀品質(zhì)Table 4 Appearance quality of late-season japonica rice at different sowing date and seedling age combinations

3)稻米糊化特性。表5顯示，在不同播期和秧齡下二季晚粳稻米R(shí)VA譜特征值差異顯著。在正常播期下隨著秧齡的延長(zhǎng)，稻米峰值黏度、最低黏度、最終黏度、崩解值和回升值均呈先升后降趨勢(shì)，以20 d秧齡最高，而消減值、峰值時(shí)間和糊化溫度差異不顯著。在遲播下隨著秧齡的延長(zhǎng)，峰值黏度、最低黏度和崩解值也呈先升后降趨勢(shì)，以20 d秧齡最高，而最終黏度和回升值逐漸降低，消減值、峰值時(shí)間和糊化溫度以15 d秧齡最高，其余秧齡水平間差異不顯著。在相同秧齡條件下，遲播的峰值黏度、最低黏度和崩解值均不同程度地低于正常播期；在秧齡≥20 d條件下，遲播的最終黏度、回升值、峰值時(shí)間和糊化溫度也有低于正常播期的趨勢(shì)，但在15 d秧齡條件下遲播的最終黏度、回升值和消減值均高于正常播期；在20 d秧齡條件下遲播的消減值低于正常播期，但在其他秧齡下遲播的消減值與正常播期差異不顯著(表5)。

表5 不同播期和秧齡組合處理的二季晚粳稻米R(shí)VA譜參數(shù)Table 5 RVA profile parameters of late-season japonica rice at different sowing date and seedling age combinations

4)稻米品質(zhì)與灌漿結(jié)實(shí)期氣溫的關(guān)系。相關(guān)性分析結(jié)果(表6)顯示，精米率、堊白粒率、堊白度、最終黏度和糊化溫度等稻米品質(zhì)指標(biāo)均與灌漿結(jié)實(shí)期前20 d(齊穗后20 d)日平均氣溫、平均日最高和最低氣溫及有效積溫呈顯著或極顯著正相關(guān)；整精米率除與平均日最高氣溫的相關(guān)系數(shù)未達(dá)到顯著水平外，與日平均氣溫、日平均最低氣溫、有效積溫呈顯著相關(guān)關(guān)系。

表6 稻米品質(zhì)指標(biāo)與齊穗后20 d氣溫的相關(guān)系數(shù)(n=8)Table 6 Correlation coefficients between rice quality parameters and air temperature in 20 days after full heading

3 討 論

適宜的播期和秧齡有利于水稻改善生育進(jìn)程和高效利用溫光資源，從而實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)[4-5,9]。本研究結(jié)果顯示，在6月25日即本地二季晚稻正常播期播種、秧齡為20 d時(shí)二季晚粳產(chǎn)量最高，遲播及長(zhǎng)秧齡(30 d)則顯著減產(chǎn)。大量單因素試驗(yàn)表明，推遲播種或延長(zhǎng)秧齡均可造成晚稻產(chǎn)量構(gòu)成因子不同程度下降，從而導(dǎo)致減產(chǎn)[10-12]。在本研究中，播期和秧齡互作對(duì)二季晚粳單位面積有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重也產(chǎn)生顯著影響。作物的產(chǎn)量形成與不同生育階段所經(jīng)歷的溫光條件密切相關(guān)[13]。在本研究中，隨播期的推遲和秧齡的延長(zhǎng)，雖然二季晚粳灌漿結(jié)實(shí)期延長(zhǎng)，但因抽穗時(shí)間推遲，生育后期溫光不足，從而造成籽粒充實(shí)度下降和千粒重降低[14]，這也是本研究中多數(shù)處理的經(jīng)濟(jì)系數(shù)偏低的原因之一。本研究還顯示，在相同秧齡下遲播處理的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期縮短；在相同播期條件下隨著秧齡的延長(zhǎng)，雖然整個(gè)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期延長(zhǎng)，但本田營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期也呈縮短趨勢(shì)，這與前人在不同播期[15-16]和秧齡[5]單因素試驗(yàn)中的結(jié)果一致。營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期特別是本田營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期縮短，群體光合產(chǎn)物積累不足[15]，因而造成減產(chǎn)。

稻米品質(zhì)受到生態(tài)環(huán)境和栽培技術(shù)等因素的顯著制約[4]。本研究中遲播和長(zhǎng)秧齡移栽均降低二季晚粳稻米堊白粒率和堊白度，從而提高稻米外觀品質(zhì)，但不同程度地降低精米率和整精米率等加工品質(zhì)。姚義等[4]研究也表明，適當(dāng)推遲播期可改善早熟晚粳外觀品質(zhì)，但使其加工品質(zhì)變劣。然而，張桂蓮等[5]研究認(rèn)為，延長(zhǎng)秧齡可同時(shí)改善晚粳稻米的外觀品質(zhì)和加工品質(zhì)。不同研究者試驗(yàn)結(jié)果的差異可能與種植地域、栽培條件或品種特性不同有關(guān)，尚需進(jìn)一步研究。稻米R(shí)VA譜特征值可用于評(píng)價(jià)稻米的蒸煮食味品質(zhì)，但不同品種類型的適宜評(píng)價(jià)指標(biāo)可能不同[7-8,16-17]。一般認(rèn)為，峰值黏度、最終黏度和崩解值高，而糊化溫度低的粳米食味品質(zhì)好[7,17]。在本研究中，不同播期和秧齡處理的稻米糊化溫度差異較小，但峰值黏度、最終黏度和崩解值差異較大，且遲播處理的稻米峰值黏度、最終黏度、崩解值一般低于正常播期處理。邢志鵬等[18]在機(jī)插稻中也獲得類似的研究結(jié)果。本研究還顯示，相同播期的稻米峰值黏度和崩解值以及正常播期的最終黏度均隨秧齡的延長(zhǎng)而呈先升后降趨勢(shì)，以20 d秧齡的最高，而遲播的最終黏度則隨秧齡的延長(zhǎng)而降低。由此可見，本地區(qū)二季晚粳在正常播期播種秧齡為20 d時(shí)可獲得較高的綜合品質(zhì)。

前人研究表明，灌漿結(jié)實(shí)期前20 d較低的氣溫有利于提高稻米加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)[19-20]。然而，程方民等[21]研究發(fā)現(xiàn)，粳稻品質(zhì)形成的最佳灌漿期日均溫為21.0～22.3 ℃，高溫、低溫均降低其加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)；呂文彥等[22]則認(rèn)為，粳稻品質(zhì)形成的適宜灌漿溫度為21～26 ℃。本研究相關(guān)性分析顯示，齊穗后20 d較高的氣溫有利于提高稻米加工品質(zhì)，但降低其外觀品質(zhì)。本試驗(yàn)各處理齊穗后20 d的日平均氣溫均處于前人認(rèn)為的適宜灌漿溫度范圍內(nèi)[21-22]，但抽穗較遲的處理(S2A3和S2A4)在齊穗后10～20 d的平均日均溫卻低于21 ℃，這可能是本研究中稻米加工品質(zhì)與氣溫指標(biāo)呈正相關(guān)關(guān)系的原因。本研究結(jié)果說明，在抽穗較遲時(shí)灌漿結(jié)實(shí)期低溫也可能成為限制二季晚粳加工品質(zhì)形成的因素；同時(shí)也說明，二季晚粳加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)形成對(duì)灌漿結(jié)實(shí)期不同時(shí)段氣溫的反應(yīng)也可能存在差異，尚需進(jìn)一步研究。多數(shù)研究表明，稻米峰值黏度、崩解值和糊化溫度隨灌漿結(jié)實(shí)期溫度升高而提高[23-25]；然而，張國(guó)發(fā)等[26]認(rèn)為，峰值黏度和崩解值隨溫度的降低而升高。在本試驗(yàn)范圍內(nèi)，二季晚粳的稻米R(shí)VA譜特征值中僅最終黏度和糊化溫度隨齊穗后20 d的氣溫升高而提高。綜上，環(huán)境溫度對(duì)稻米R(shí)VA譜的影響較為復(fù)雜[27]。同時(shí)，本研究?jī)H以1個(gè)品種進(jìn)行了1 a的試驗(yàn)，尚需開展多年多點(diǎn)試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。