播期對寒地粳稻產(chǎn)量及溫光資源利用的影響

劉猷紅 張俊 唐傲 劉凱 張喜娟 董文軍 孟英* 來永才*

（1黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 耕作栽培研究所，哈爾濱 150086；2國家耐鹽堿水稻技術(shù)創(chuàng)新中心 東北中心，哈爾濱 150086；3黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，哈爾濱 150086；4黑龍江省作物分子設(shè)計與種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗室，哈爾濱 150086；5中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 作物科學(xué)研究所，北京 100081；第一作者：liuyouhong1011@126.com；*通訊作者：18645146186@163.com；yame0451@163.com）

近年，受氣候的影響，我國北方地區(qū)春季低溫和干旱災(zāi)害頻發(fā)，導(dǎo)致當(dāng)?shù)剞r(nóng)民無法實(shí)現(xiàn)及時播種和泡田插秧，并且這種現(xiàn)象還有進(jìn)一步加劇的可能[1-2]。調(diào)控播期是保證北方優(yōu)質(zhì)粳稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵栽培技術(shù)手段之一。

黑龍江是我國重要的商品糧基地，同時也是優(yōu)質(zhì)粳稻生產(chǎn)區(qū)，其南部溫光資源豐富，是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)稻米條件最好的地區(qū)之一。合理播期有利于保證優(yōu)質(zhì)粳稻充分利用當(dāng)?shù)販毓赓Y源[3-4]，發(fā)揮品種產(chǎn)量潛力[5-6]，同時還能避免災(zāi)害造成的影響，對促進(jìn)寒地優(yōu)質(zhì)粳稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有十分重要的意義。凌啟鴻[7]認(rèn)為，選擇合適播期是栽培管理中的關(guān)鍵技術(shù)，同時也是水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)。關(guān)于分期播種對水稻生育期、產(chǎn)量的影響，前人已做了大量研究，但由于地理位置[8]、品種類型[9-10]、栽培方式[11-12]以及田間管理方式等諸多因素的不同，結(jié)果不盡相同。本研究立足于黑龍江省第一積溫帶優(yōu)質(zhì)稻區(qū)，以優(yōu)質(zhì)粳稻品種為材料，通過分期播種試驗，研究播期對優(yōu)質(zhì)粳稻生育期、產(chǎn)量及溫光資源利用的影響，以及探究影響優(yōu)質(zhì)粳稻產(chǎn)量的關(guān)鍵氣象因子，旨在為寒地稻區(qū)水稻生產(chǎn)充分利用溫光資源保證優(yōu)質(zhì)粳稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗點(diǎn)概況

試驗于2018—2019年在黑龍江省農(nóng)科院水田試驗基地（哈爾濱市道外區(qū)民主鄉(xiāng)，E 126°50′16″，N 45°51′5″）進(jìn)行，試驗點(diǎn)屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫5.6℃，日照時數(shù)2 669 h，無霜期短，年降水量508～583 mm，耕層土壤（0～20 cm）基本理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)含量27.4 g/kg，堿解氮92.7 mg/kg，有效磷322.2 mg/kg，速效鉀189.3 mg/kg，pH值8.02，土壤類型屬于黑鈣土。

1.2 試驗設(shè)計

以近年來黑龍江省生產(chǎn)上種植面積較大的、適宜黑龍江第一積溫區(qū)種植的3個優(yōu)質(zhì)粳稻品種龍稻18（全生育期140 d，需≥10℃活動積溫2 600℃）、松粳22（全生育期144 d，需≥10℃活動積溫2 700℃）、松粳9（全生育期140 d，需≥10℃活動積溫2 650℃）為試驗材料。試驗設(shè)3個處理：Ⅰ，4月13日播種；Ⅱ，4月25日播種；Ⅲ，5月7日播種。每個播期處理設(shè)3次重復(fù)，每個小區(qū)面積20 m2，共計27個小區(qū)。隨機(jī)區(qū)組排列，不同播期處理間用黑色塑料擋板隔開，保證單獨(dú)排灌，防止竄肥。秧苗長到4葉時人工栽插，插秧行株距為30.0 cm×13.3 cm，每叢插5～7株。

施用氮肥（尿素）、磷肥（磷酸二銨）、鉀肥（硫酸鉀），分別以N、P2O5和K2O計，N∶P2O5∶K2O=2∶1∶1。氮肥（純N）施用總量135 kg/hm2，基肥∶分蘗肥∶穗肥=4∶3∶3施用；磷肥作基肥一次性施用；鉀肥為基肥、穗肥各50%。水分管理及其他大田栽培均按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培措施進(jìn)行。

1.3 測定內(nèi)容及方法

1.3.1 氣象數(shù)據(jù)來源

生育期內(nèi)田間逐日溫度、濕度監(jiān)測采用澤大ZDR-41型儀器記錄，監(jiān)測時間間隔為20 min；日照時數(shù)和日降雨量氣象數(shù)據(jù)來源于黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)院民主園區(qū)氣象觀測站。太陽輻射則根據(jù)日照時數(shù)采用Angstrom計算公式計算獲得[13]，即太陽總輻射Q=Qa（a+b n/N），式中Qa為天文太陽輻射，n為當(dāng)日實(shí)際日照時數(shù)，N為當(dāng)日可能日照時數(shù)，a和b取0.25和0.50[14]。

1.3.2 生育期、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

生育期主要記載播種期、出苗期、移栽期、齊穗期及成熟期；在成熟期每個處理調(diào)查3次重復(fù)，每個重復(fù)調(diào)查連續(xù)50叢水稻的有效穗數(shù)。按平均有效穗數(shù)選取考種樣，每個小區(qū)分別取樣9叢，調(diào)查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率及千粒重；每個小區(qū)選擇中間位置5 m2實(shí)割測產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007整理和錄入數(shù)據(jù)，用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗，用GraphPad Prism 8進(jìn)行數(shù)據(jù)繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期對優(yōu)質(zhì)粳稻生育期及溫光資源利用的影響

從表1可知，隨著播期推遲，出苗-齊穗期和出苗-成熟期的生育期天數(shù)縮短，而齊穗-成熟期的天數(shù)相差不大；從2年試驗可以看出，出苗-成熟期、出苗-齊穗期和齊穗-成熟期的日均光照時數(shù)分別為6.40～6.73 h、6.11～7.35 h、4.92～7.36 h；出苗期-齊穗期和出苗期-成熟期日均溫度隨著播期推遲逐漸升高，齊穗-成熟期日均溫度逐漸降低。

表1 不同播期優(yōu)質(zhì)粳稻主要生育階段的溫光特征

由表2可知，隨著播期推遲，優(yōu)質(zhì)粳稻的全生育期天數(shù)減少，與播期Ⅰ相比，2018年播期Ⅱ和播期Ⅲ減少天數(shù)分別為8～9 d、10～11 d，2019年減少天數(shù)分別為5～7 d、12～15 d。與播期I相比，播期II和播期III出苗-齊穗期（營養(yǎng)生長期和營養(yǎng)生長與生殖生長并進(jìn)期）天數(shù)縮短明顯，而齊穗-成熟期（生殖生長期）天數(shù)相對穩(wěn)定。隨著播期的推遲，優(yōu)質(zhì)粳稻全生育期積溫、各階段及全生育期光照時數(shù)均表現(xiàn)為降低趨勢，且光照時數(shù)利用率減少。

表2 播期對優(yōu)質(zhì)粳稻生育期及溫光資源利用的影響

由表3可知，生育期天數(shù)的長短與出苗-成熟期和出苗-齊穗期的日均光照時數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與出苗-成熟期和出苗-齊穗期的日平均溫度呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明齊穗前的日均溫度增加和全生育期的日均光照時數(shù)減少可使水稻生育期縮短。

表3 優(yōu)質(zhì)粳稻生育期與日均溫度和日均光照時數(shù)的相關(guān)性

2.2 播期對優(yōu)質(zhì)粳稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表4可知，在保證水稻能正常成熟范圍內(nèi)，產(chǎn)量在品種間及不同播期間存在極顯著差異，在年度間和品種與播期的互作效應(yīng)上差異不顯著。由表5可知，隨著播期推遲，優(yōu)質(zhì)粳稻的產(chǎn)量逐漸降低，播期Ⅲ與播期Ⅰ差異顯著。進(jìn)一步分析產(chǎn)量構(gòu)成因素發(fā)現(xiàn)，不同播期處理間，優(yōu)質(zhì)粳稻的結(jié)實(shí)率和千粒重變異幅度較小，有效穂數(shù)和穗粒數(shù)的變異幅度相對較大。相關(guān)分析表明，產(chǎn)量與有效穂數(shù)和穗粒數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān)。以上結(jié)果說明，播期推遲不利于優(yōu)質(zhì)粳稻高產(chǎn)，產(chǎn)量下降原因主要與有效穂數(shù)和穗粒數(shù)的減少有關(guān)。

表4 產(chǎn)量在播期間與不同品種間的方差分析

表5 播期對優(yōu)質(zhì)粳稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2.3 產(chǎn)量與各生育階段氣象因子的相關(guān)性

為了分析評估水稻生長季氣候條件對水稻產(chǎn)量形成的影響，考慮到不同年份之間品種產(chǎn)量特性的差異，為了減小其他因素對產(chǎn)量的影響，本研究引入相對產(chǎn)量概念（相對產(chǎn)量=某一品種在一個播期和一個地區(qū)的產(chǎn)量/該品種所有播期和所有年份的平均產(chǎn)量）[15-16]。通過分析水稻不同生育階段平均溫度和平均太陽輻射與相對產(chǎn)量形成的關(guān)系，如圖1所示，優(yōu)質(zhì)粳稻的相對產(chǎn)量與出苗-成熟期的日均溫呈顯著負(fù)相關(guān)，與出苗-齊穗期的日均溫呈極顯著負(fù)相關(guān)，與齊穗-成熟期的日均溫呈正相關(guān)，說明齊穗前的日均溫降低和齊穗后的日均溫升高有利于增產(chǎn)。

圖1 水稻產(chǎn)量與各生育階段平均溫度和平均太陽輻射的相關(guān)性（n=18）

就太陽輻射而言，出苗-齊穗期的太陽輻射與相對產(chǎn)量呈正相關(guān)，出苗-成熟期的太陽輻射與相對產(chǎn)量呈極顯著的正相關(guān)，這說明在寒地稻區(qū)太陽輻射對產(chǎn)量形成有正向作用。

3 結(jié)論與討論

調(diào)控播期是水稻充分利用溫光資源最終獲得高產(chǎn)的栽培技術(shù)之一。楊稚愚等[17]研究表明，早播和晚播均不利于產(chǎn)量構(gòu)成因素的形成與產(chǎn)量的提高。本研究結(jié)果表明，隨著播期推遲，水稻全生育期縮短，產(chǎn)量下降，產(chǎn)量下降的原因是由于有效穂數(shù)和穗粒數(shù)的減少。對于水稻溫光利用而言，隨著播期推遲，優(yōu)質(zhì)粳稻的全生育期有效積溫和光照時數(shù)利用率均呈下降趨勢，這與汪偉等[18-20]研究結(jié)果相同。本研究初步明確了出苗-齊穗期的日平均溫度是水稻產(chǎn)量形成關(guān)鍵氣象影響因子，而出苗-成熟期的太陽輻射對產(chǎn)量的影響也不能忽視。