浙東南地區(qū)優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)量與品質(zhì)對不同播期氣候因子的響應(yīng)

馬義虎,曾孝元,何賢彪,*,周奶弟,陳 劍

(1.臺州市農(nóng)業(yè)科學研究院 生態(tài)環(huán)境研究所,浙江 臨海 317000; 2.浙江省臺州市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,浙江 臺州 318000; 3.浙江省仙居縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,浙江 仙居 317300)

水稻是世界重要的糧食作物之一[1],也是我國主要口糧作物,一直占據(jù)我國糧食總產(chǎn)量的1/3以上;因此,確保水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、高效生產(chǎn)對保障國家糧食安全和保證國民食物供應(yīng)起著舉足輕重的作用[2-3]。當前,隨著生活水平的提高,人們的消費觀由原來“吃得飽”向現(xiàn)在“吃得好”“吃得營養(yǎng)健康”轉(zhuǎn)變,因此,對稻米品質(zhì)的要求也越來越高。同時,各地十分重視發(fā)展優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)業(yè),優(yōu)質(zhì)稻育種與栽培已成為廣大水稻科研工作者的新方向[4-5]。

眾所周知,優(yōu)質(zhì)稻的產(chǎn)量與品質(zhì)形成受遺傳因素和環(huán)境條件的雙重調(diào)控,分期播種可調(diào)節(jié)水稻生長發(fā)育中的環(huán)境氣候條件,是研究環(huán)境條件中氣候因子與水稻產(chǎn)量、品質(zhì)形成的重要方法。合理的播期能使水稻生長發(fā)育處于適宜的生態(tài)環(huán)境,并能協(xié)調(diào)或同步光合能力高效生產(chǎn)期與經(jīng)濟產(chǎn)量形成期,尤其是讓灌漿結(jié)實期處于較好的溫光狀態(tài)中,不但利于水稻充分有效地利用當?shù)販毓赓Y源,還能充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)稻品種潛力優(yōu)勢,對提高水稻產(chǎn)量與提升稻米品質(zhì)具有重要意義[6-8]。

雖然浙江率先發(fā)展優(yōu)質(zhì)稻生產(chǎn),并注重其產(chǎn)業(yè)的頂層設(shè)計,近年來新審定的優(yōu)質(zhì)稻品種占比也在逐步上升,并大面積推廣應(yīng)用[9],取得了一定的成效;但目前該地區(qū)優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展還存在以下問題[9-10]:1)審定的優(yōu)質(zhì)稻品種普遍存在食味口感不佳的問題;2)優(yōu)質(zhì)性狀不夠穩(wěn)定,且稻米品質(zhì)在年度間的差異較大;3)示范推廣的優(yōu)質(zhì)稻品種缺乏配套的優(yōu)質(zhì)高效栽培技術(shù),多數(shù)種植按照高產(chǎn)栽培技術(shù),導致其品質(zhì)出現(xiàn)不優(yōu)的情況;4)優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)量、品質(zhì)與氣候因子之間的關(guān)系研究薄弱。浙江開展優(yōu)質(zhì)稻研究的地區(qū)較少,研究內(nèi)容多集中在單一優(yōu)質(zhì)稻品種試種[11-12]或品種篩選[13]等方面。因此,針對浙江不同地區(qū),亟待探究不同類型優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)量、品質(zhì)形成規(guī)律和配套的優(yōu)質(zhì)高效栽培技術(shù)。浙東南地區(qū)溫光資源豐富,是典型的單雙季稻皆適宜、秈粳混雜的水稻主產(chǎn)區(qū),同時也適宜發(fā)展優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)業(yè),但對于此地區(qū)不同播期下氣候因子的變化規(guī)律及其對不同類型優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)量與品質(zhì)形成的研究鮮有報道。

因此,本研究立足于浙東南地區(qū),以該地區(qū)種植面積較大,且獲“浙江好稻米”金獎的不同類型(秈粳雜交稻、雜交秈稻)代表性優(yōu)質(zhì)稻品種為材料,通過大田分期播種,系統(tǒng)地分析不同播期下氣候因子變化對優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)量品質(zhì)形成的影響,以及產(chǎn)量、品質(zhì)與氣候因子之間的相關(guān)性,旨在明確在不同播期下,不同類型優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)量、品質(zhì)、生育期、群體生長率、干物質(zhì)積累與溫光利用的差異,以期為該地區(qū)不同類型優(yōu)質(zhì)稻品種合理匹配播期提供實踐指導與科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與概況

試驗于2020—2021年在浙江省臺州市天臺縣洪疇鎮(zhèn)明公村試驗基地進行。該試驗基地屬亞熱帶季風氣候,年均氣溫為17.1 ℃,年均降水量為1 587.3 mm,年均日照時間為1 875.3 h。試驗田排灌方便,土壤理化性狀良好,為砂壤土,土壤容重1.24 g·cm-3、有機質(zhì)37.02 g·kg-1、全氮2.59 g·kg-1、堿解氮163.56 mg·kg-1、有效磷28.19 mg·kg-1、速效鉀97.98 mg·kg-1、水溶性鹽分0.41 g·kg-1、pH值5.18,前茬為冬閑田。在水稻生育期內(nèi),氣溫隨生育期的推進總體呈先上升后下降的趨勢(圖1);日照時數(shù)主要分布在水稻生育后期,降雨量與之相反(圖2)。

圖2 2021年水稻生長季節(jié)內(nèi)的日照時數(shù)和降雨量Fig.2 Sunshine hours and rainfall amount during the rice growing season in 2021

1.2 試驗材料與設(shè)計

選取獲得“浙江好稻米”金獎(2016—2021年,前5年金獎數(shù)為10個,2021年為15個)的代表性優(yōu)質(zhì)品種秈粳雜交稻甬優(yōu)1540(獲金獎2次)和雜交秈稻泰兩優(yōu)217(獲金獎3次)為供試材料,上述2個品種全生育天數(shù)分別為147、137 d。采用二因素裂區(qū)設(shè)計,以播期處理為主區(qū),共設(shè)5個播期,2年播期相同,分別為4月27日(Ⅰ)、5月7日(Ⅱ)、5月17日(Ⅲ)、5月27日(Ⅳ)和6月6日(Ⅴ);以品種為副區(qū),共10個處理組合。小區(qū)面積為16.2 m2,重復3次。主區(qū)和副區(qū)間筑埂并用黑色塑料薄膜包埂隔離,設(shè)立相互獨立的排灌溝渠,以便進行單獨肥水管理。

模擬機插栽培方式,采用機插專用秧盤(長、寬、高分別為58.0、28.0、2.8 cm)進行濕潤育秧;每盤干種子落谷量為62.5 g,種子經(jīng)浸種催芽后人工播種,做到播種密度均勻一致;秧齡為26 d,人工拉繩定距進行移栽,叢插2～4本,行株距為30 cm × 20 cm。肥料運籌:甬優(yōu)1540、泰兩優(yōu)217總施純氮量(尿素)分別為240、210 kg·hm-2,其中基肥:蘗肥:穗肥比為5: 3.5: 1.5,分別于移栽前1 d、移栽后7 d、倒4葉露尖施入。氮磷鉀比例為1: 0.5: 0.8,磷肥(過磷酸鈣)全部作基肥;鉀肥(氯化鉀)分為基肥和穗肥,比例為1: 1。其他措施均按高產(chǎn)栽培要求進行管理,生長期內(nèi)嚴格防治病、蟲、草害,確保每播期2個品種正常生長。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 秧苗素質(zhì)

于移栽前1 d,每播期隨機抽取一盤秧苗,帶土切取10 cm × 10 cm秧塊一個,洗凈所有秧苗,隨機取30株,考查葉齡、苗高、莖基寬和干物質(zhì)積累(分為莖葉和根,其樣品在105 ℃殺青30 min后,于80 ℃烘干至質(zhì)量不變后稱量)等秧苗素質(zhì)指標。

1.3.2 生育進程

準確記載各品種播種期、移栽期、齊穗期和成熟期等主要生育時期所對應(yīng)的日期。

1.3.3 莖蘗動態(tài)

每小區(qū)定1點,每點取連續(xù)15叢作為一個觀測點,分別在移栽期、最高苗期和成熟期記錄每叢莖蘗數(shù)。

1.3.4 干物質(zhì)積累與收獲指數(shù)

于齊穗期和成熟期在各小區(qū)按平均莖蘗數(shù)取代表性植株5叢,去掉根部,其中成熟期手工脫粒,將稻草與籽粒分開。所有樣品在105 ℃殺青30 min后,于80 ℃烘干至質(zhì)量不變后稱量。

1.3.5 考種與計產(chǎn)

在收獲前1 d調(diào)查點內(nèi)與點外(30叢)有效穗數(shù),按每叢平均數(shù)在每小區(qū)取代表性5叢,考查植株穗粒結(jié)構(gòu),包括株高、每穗粒數(shù)、千粒重和結(jié)實率;所有小區(qū)全部收割、脫粒、去雜、曬干,換算成標準含水量后計算產(chǎn)量。

1.3.6 稻米品質(zhì)

取收獲后曬干的部分稻谷送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心測定稻米品質(zhì),測定標準為中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標準《食用稻品種品質(zhì)》NY/T 593—2013。檢測指標包括糙米率、精米率、整精米率、粒長、長寬比、堊白粒率、堊白度、透明度、堿消值、膠稠度、直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量。

1.3.7 氣象資料

水稻生育期內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)資料取自就近的天臺縣洪疇鎮(zhèn)氣象站,主要包括日均溫、日最高溫、日最低溫、日照時數(shù)和降雨量。

1.4 計算與統(tǒng)計方法

具體計算公式如下:

Ps(mg·cm-1)=msd/h;

(1)

Rg(kg·hm-2·d-1)=(m2-m1)/(t2-t1);

(2)

Rsl=(mud-msd)/mud×100%;

(3)

I=mpd/(mpd+msd);

(4)

(5)

RT(kg·hm-2·℃-1·d-1)=Y/T。

(6)

采用Excel 2007軟件進行試驗數(shù)據(jù)處理與制圖,用SPSS19.0軟件進行方差分析,用LSD0.05法進行多重比較,用Pearson相關(guān)分析法計算相關(guān)關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期對不同類型優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由方差分析可知,產(chǎn)量在播期間、品種間和播期×品種的互作效應(yīng)上均存在極顯著差異(表1)。播期、品種對產(chǎn)量構(gòu)成因素均有顯著或極顯著影響,其互作效應(yīng)對有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)有顯著影響(表2)。產(chǎn)量在年度間差異不顯著(表1),且兩年實際產(chǎn)量變化趨勢基本一致(表2),因此下文主要報告2021年的試驗結(jié)果。

表1 產(chǎn)量在年度、播期與品種間的方差分析Table 1 Analysis-of-variance (F-values) for grain yield between/among years, sowing dates and rice cultivars

由表2可知,2個品種的產(chǎn)量在不同播期下變化趨勢基本一致,即隨播期推遲,產(chǎn)量先增后減,其中甬優(yōu)1540產(chǎn)量以Ⅱ期最高,與除Ⅲ期外,播期間的差異達顯著水平;泰兩優(yōu)217產(chǎn)量以Ⅲ期最高,與其余播期間的差異基本達顯著水平。分析播期t(其值為實際播期自第Ⅰ播期向后推遲的天數(shù))與該播期下2年平均產(chǎn)量Y的關(guān)系,擬合出Y與t的二次多項式回歸方程Y=at2+bt+c,求得甬優(yōu)1540產(chǎn)量潛力為11.54 t·hm-2,對應(yīng)的播期為5月14日,實現(xiàn)產(chǎn)量潛力98%以上對應(yīng)的播期范圍為5月2日至5月26日;泰兩優(yōu)217產(chǎn)量潛力為9.47 t·hm-2,對應(yīng)的播期為5月16日,實現(xiàn)產(chǎn)量潛力98%以上對應(yīng)的播期范圍為5月9日至5月22日(表3)。

表2 不同播期下優(yōu)質(zhì)稻的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 2 Grain yield and its components of high quality rice under different sowing dates

續(xù)表2 Continued Table 2

表3 播期對不同類型優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)量影響的回歸方程Table 3 Regression equation of effects of sowing dates on grain yield of different types of high quality rice

產(chǎn)量構(gòu)成因素隨播期推遲基本呈先升后降的趨勢(表2)。甬優(yōu)1540產(chǎn)量提高得益于其構(gòu)成因素同步增長;而泰兩優(yōu)217產(chǎn)量提高歸功于總穎花量的增加,其總穎花量的增加是由有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)共同增加所致。在產(chǎn)量構(gòu)成因素變化幅度上,2個品種均表現(xiàn)為結(jié)實率>每穗粒數(shù)>有效穗數(shù)>千粒重,表明結(jié)實率變化較大,而千粒重相對比較穩(wěn)定(表2)。

2.2 播期對不同類型優(yōu)質(zhì)稻生育期的影響

隨播期推遲,水稻的主要生育時期相應(yīng)順延,甬優(yōu)1540全生育期縮短,而泰兩優(yōu)217延長(表4)。2個品種的播種-齊穗期縮短,而齊穗-成熟期延長,甬優(yōu)1540前者縮短較后者大,導致全生育期縮短;而泰兩優(yōu)217恰相反,導致其全生育期延長。播期每推遲10 d,甬優(yōu)1540、泰兩優(yōu)217的播種-齊穗期分別平均縮短5.0、2.5 d,齊穗-成熟期分別平均延長1.5、4.0 d,而全生育期分別平均縮短3.5 d、延長1.5 d。

表4 不同播期下優(yōu)質(zhì)稻的主要生育時期Table 4 The main growth periods of high quality rice under different sowing dates

2.3 播期對不同類型優(yōu)質(zhì)稻秧苗素質(zhì)的影響

從表5可見,2個品種的秧苗素質(zhì)各指標在播期間變化趨勢基本一致,即隨播期推遲,葉齡、苗高、莖葉干重和根干重開始增加較快,隨后增加緩慢;莖基寬、根冠比和充實度先增后減;苗高、莖葉干重和根干重變化幅度較大,而莖基寬和充實度(泰兩優(yōu)217除外)變化幅度較小。綜合考慮,2個品種的秧苗素質(zhì)以第Ⅱ、Ⅲ期較佳。

表5 不同播期下優(yōu)質(zhì)稻的秧苗素質(zhì)Table 5 Seedling quality of high quality rice under different sowing dates

2.4 播期對不同類型優(yōu)質(zhì)稻分蘗能力與莖蘗成穗率的影響

隨播期推遲,2個品種的最高苗、單株最大分蘗數(shù)增加;有效穗數(shù)先增后減;莖蘗成穗率下降,播期間差異基本達顯著水平(表6)。在變化幅度上,落田苗變化不大,最高苗、單株最大分蘗數(shù)和莖蘗成穗率變化較大,有效穗數(shù)變化較小(表6)。

表6 不同播期下優(yōu)質(zhì)稻的分蘗能力與莖蘗成穗率Table 6 Tillering ability and productive tiller percentage of high quality rice under different sowing dates

2.5 播期對不同類型優(yōu)質(zhì)稻干物質(zhì)積累與收獲指數(shù)的影響

隨播期推遲,在播種-齊穗期,干物質(zhì)積累量差異不大,群體生長率上升;在齊穗-成熟期,干物質(zhì)積累量先增后減,群體生長率明顯下降,差異基本達顯著水平。在成熟期,稻谷干重和干物質(zhì)總積累量先增后減,其與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)(P<0.05),相關(guān)系數(shù)分別為0.996和0.842;稻草干重基本呈下降趨勢,甬優(yōu)1540的群體生長率上升,而泰兩優(yōu)217的群體生長率先升后降(表7)。上述2個品種在齊穗-成熟期的干物質(zhì)積累量分別占其總積累量的41%和36%;甬優(yōu)1540的莖葉輸出率先升后降,泰兩優(yōu)217則上升;收獲指數(shù)先增后減,同一播期,甬優(yōu)1540高于泰兩優(yōu)217(表7)。

表7 不同播期下優(yōu)質(zhì)稻的干物質(zhì)積累與收獲指數(shù)Table 7 Dry matter accumulation and harvest index of high quality rice under different sowing dates

2.6 播期對不同類型優(yōu)質(zhì)稻稻米品質(zhì)指標的影響

從表8可知,不同播期處理對2個品種的稻米加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)(除粒長、長寬比)、蒸煮品質(zhì)(除膠稠度)和營養(yǎng)品質(zhì)等9項指標均有不同影響。隨播期推遲,糙米率、精米率和蛋白質(zhì)含量先升高后降低;整精米率和直鏈淀粉含量提高;堊白粒率和堊白度下降;甬優(yōu)1540的堿消值呈先增后減的趨勢,而泰兩優(yōu)217則相反;稻米品質(zhì)呈逐漸變優(yōu)的趨勢(表8)。

表8 不同播期下優(yōu)質(zhì)稻的稻米品質(zhì)Table 8 Rice quality of high quality rice under different sowing dates

2.7 不同播期下優(yōu)質(zhì)稻各生育期的氣候因子差異

隨播期推遲,在播種-齊穗期,日均溫上升,平均氣溫日較差和日照時數(shù)先降后升;甬優(yōu)1540的有效積溫減少,而泰兩優(yōu)217則增加;降雨量逐漸減少(表9)。在齊穗-成熟期,日均溫下降,平均氣溫日較差、有效積溫和日照時數(shù)先增后減,而降雨量與之相反。全生育期,日均溫和有效積溫基本呈先增后減的趨勢;甬優(yōu)1540的日照時數(shù)減少,而泰兩優(yōu)217則增加;降雨量減少,且主要分布在播種-齊穗期(占全生育期的87%)。有效積溫生產(chǎn)效率先升高后降低(表9)。

表9 不同播期下優(yōu)質(zhì)稻各生育期的氣候因子Table 9 Climatic factors in different growth stages of high quality rice under different sowing dates

2.8 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素與各生育階段氣候因子的相關(guān)性

不同生育階段的氣候因子對2個品種的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素影響不同。甬優(yōu)1540的產(chǎn)量與播種-齊穗期的平均氣溫日較差、日照時數(shù)呈顯著或極顯著負相關(guān),與齊穗-成熟期除降雨量外的氣候因子和全生育期的有效積溫、日照時數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān)(表10)。泰兩優(yōu)217的產(chǎn)量與播種-齊穗期的平均氣溫日較差、齊穗-成熟期除降雨量外的氣候因子,以及全生育期的日均溫、有效積溫呈顯著或極顯著相關(guān)關(guān)系。在產(chǎn)量構(gòu)成因素中,甬優(yōu)1540的結(jié)實率和泰兩優(yōu)217的千粒重易受氣候因子的調(diào)控(表10)。

表10 氣候因子與產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的相關(guān)關(guān)系Table 10 Correlation analysis between climatic factors and grain yield and its components

2.9 稻米品質(zhì)與灌漿期氣候因子的相關(guān)性

不同灌漿階段的氣候因子對2個品種的稻米品質(zhì)影響不同(表11)。甬優(yōu)1540的整精米率、直鏈淀粉含量與灌漿前期(齊穗-齊穗20 d)的日均最高氣溫、平均氣溫日較差和日照時數(shù)呈顯著負相關(guān),堊白粒率與之呈顯著正相關(guān)。灌漿后期(齊穗20 d—成熟)的氣候因子對甬優(yōu)1540品質(zhì)影響較復雜:糙米率、堿消值和蛋白質(zhì)含量與平均氣溫日較差、有效積溫和日照時數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān);精米率與日均最高氣溫、平均氣溫日較差和有效積溫呈顯著或極顯著正相關(guān),與降雨量呈顯著負相關(guān);堊白粒率與日均溫、日均最高氣溫和日均最低氣溫呈顯著正/負相關(guān)(表11)。灌漿后期的氣候因子對泰兩優(yōu)217米質(zhì)影響較大,精米率、堊白粒率、堊白度、直鏈淀粉、蛋白質(zhì)含量與日均最低氣溫、平均氣溫日較差、有效積溫和日照時數(shù)關(guān)系密切(表11)。

3 討論

3.1 不同播期下水稻生育期、產(chǎn)量水平與干物質(zhì)積累的變化

不同播期下的溫度、光照和降雨量等氣候因子存在差異,導致水稻各生育階段和生育期的時間與長短不同,并對干物質(zhì)積累速率與積累量、花后光合物質(zhì)轉(zhuǎn)運率產(chǎn)生十分重要的影響[14-15],最終影響產(chǎn)量;而適宜的播期能協(xié)調(diào)氣候因子,促進水稻充分利用溫光資源,是水稻獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)條件之一[16]。

播期對水稻生育期的影響因試驗位置、栽培季節(jié)、品種選擇和栽培措施等不同而存在差異,以往多數(shù)學者認為隨播期推遲,水稻各生育階段與全生育期均呈縮短趨勢,生育期較長的品種縮短更為突出,主要表現(xiàn)為播種-抽穗(尤其指拔節(jié)以前)的營養(yǎng)生長期較抽穗-成熟的生殖生長期縮短的幅度更大[17-18];但近年來也有學者認為,隨播期推遲,齊穗-成熟期呈延長的趨勢[19]。本研究表明,隨播期推遲,播種-齊穗期縮短,而齊穗-成熟期延長,由于2個品種在上述兩個階段縮短與延長的幅度不同,導致甬優(yōu)1540的全生育期縮短而泰兩優(yōu)217全生育期延長。2個品種營養(yǎng)生長期縮短的幅度不同,反映出這2類水稻對溫光敏感性存在差異,隨播期推遲,溫度逐漸升高,已滿足水稻生長發(fā)育對熱量的需求,此時水稻發(fā)育轉(zhuǎn)變主要受日長條件的支配,恰日照由長變短,而秈粳雜交稻以感光性為主,雜交秈稻則以感溫性為主[20],最終造成秈粳雜交稻播種-齊穗期縮短的幅度大于雜交秈稻。齊穗-成熟期延長是因隨播期推遲,灌漿溫度降低,導致灌漿速率減慢,秈粳雜交稻延長的幅度短于雜交秈稻,可能是因秈粳雜交稻中的粳性成分多而耐低溫,對灌漿速率的降低起到減緩作用。在生產(chǎn)應(yīng)用中,這2類水稻作單季稻栽培時,若播種過晚,會影響秈粳雜交稻的營養(yǎng)生長和雜交秈稻的灌漿結(jié)實,對水稻產(chǎn)量造成不利影響。

在水稻生長季,若溫度呈先升高后降低的趨勢時,一般認為播期與產(chǎn)量呈開口向下的拋物線關(guān)系[21-22],研究者的試驗結(jié)果差異是因為設(shè)置的播期區(qū)段所對應(yīng)的產(chǎn)量拋物線區(qū)間的不同[23-24]。本研究表明,播期設(shè)在4月下旬至6月上旬,不同播期內(nèi)的溫度變化趨勢由低到高再下降,播期與產(chǎn)量呈拋物線關(guān)系,運用回歸分析法可求出不同類型水稻的潛力產(chǎn)量與相應(yīng)的播種日期,從而能較精準地確定適宜播期,用來指導優(yōu)質(zhì)稻生產(chǎn)。本研究發(fā)現(xiàn),水稻在第Ⅰ播期的孕穗期,及第Ⅳ、Ⅴ播期的抽穗揚花期受到高溫脅迫(日最高氣溫大于35 ℃)可能是導致水稻在該播期下產(chǎn)量下降的一個原因。此外,秈粳雜交稻高產(chǎn)宜播期明顯長于雜交秈稻,此結(jié)論還需進一步增加同類型品種數(shù)量進行探究。

一般認為干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量成正比[25-26],本研究也再次證明了此觀點,并發(fā)現(xiàn)適宜的播期可通過提高秧苗素質(zhì)、優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)、協(xié)調(diào)群體生長和增加收獲指數(shù)等方面來提高產(chǎn)量。本研究結(jié)果顯示,秈粳雜交稻齊穗后干物質(zhì)積累量的比例大于雜交秈稻,干物質(zhì)總積累量與收獲指數(shù)也是如此,這是甬優(yōu)1540產(chǎn)量高于泰兩優(yōu)217的一個重要原因。相關(guān)分析表明,產(chǎn)量與齊穗-成熟期的日均溫、平均氣溫日較差、有效積溫和日照時數(shù)等氣候因子呈顯著或極顯著正相關(guān),氣候因子對產(chǎn)量的影響作用大小大致為有效積溫>日照時數(shù)>平均氣溫日較差>日均溫>降雨量,說明在齊穗-成熟期增加溫光資源、加大晝夜溫差,有利于提高水稻產(chǎn)量,降雨量對產(chǎn)量影響較小。結(jié)實率易受氣候因子特別是溫度的影響,這與董明輝等[27]的研究結(jié)果一致。對于秈粳雜交稻,灌漿結(jié)實期的降雨量對結(jié)實率也有降低作用。其次是千粒重,易受溫度和光照的影響。

3.2 不同播期下的稻米品質(zhì)變化

稻米品質(zhì)由遺傳因素、環(huán)境因子與栽培技術(shù)等方面共同決定,其形成關(guān)鍵期為抽穗-成熟期,播期可改變水稻生育進程,影響灌漿期所處的氣候環(huán)境狀態(tài),最終影響稻米品質(zhì)的形成[28-29]。氣候因子尤其是溫光對稻米品質(zhì)影響較大且復雜[30-31],由于試驗地點、供試品種、栽培方式與播期設(shè)置的不同而導致研究結(jié)果相異,隨播期推遲,一些學者認為稻米加工品質(zhì)降低而外觀品質(zhì)得到改善[6];也有學者認為加工品質(zhì)呈先變優(yōu)后變劣的趨勢,蒸煮與食味品質(zhì)變劣,秈稻的營養(yǎng)品質(zhì)先變劣后變優(yōu),粳稻則變優(yōu)[32]。一般認為,外觀品質(zhì)中的堊白粒率、堊白度對環(huán)境變化最敏感,而粒形、粒長反應(yīng)較遲鈍,其他品質(zhì)中的整精米率、膠稠度和直鏈淀粉含量等性狀居中[33]。

本研究結(jié)果顯示,除整精米率受環(huán)境因子調(diào)控較大外,其余品質(zhì)指標對環(huán)境因子的響應(yīng)與前人研究結(jié)果基本一致。糙米率、精米率與灌漿后期的日均最高氣溫、平均氣溫日較差基本呈顯著或極顯著正相關(guān),而整精米率與此階段的日均最低氣溫呈顯著負相關(guān),說明稻米加工品質(zhì)與灌漿后期的溫度密切相關(guān),增大晝夜溫差有利于提高稻米加工品質(zhì)。堊白粒率、堊白度隨播期推遲而下降,同一播期下中粒甬優(yōu)1540的堊白度始終高于長粒泰兩優(yōu)217,說明播期對稻米堊白度的影響不但與品種和氣候因子有關(guān),還可能與水稻的粒形有關(guān)。堊白度與溫度尤其是平均氣溫日較差、光照關(guān)系密切,但不同品種對其響應(yīng)階段也不同,對于甬優(yōu)1540,溫光主要作用于灌漿前期,而泰兩優(yōu)217則為灌漿后期。播期對水稻蒸煮品質(zhì)的膠稠度影響不大,而對堿消值的影響因品種而異。甬優(yōu)1540的堿消值隨播期推遲呈先增后減的趨勢,與灌漿后期和灌漿期的有效積溫、日照時數(shù)呈正相關(guān);泰兩優(yōu)217的堿消值隨播期推遲則呈先減后增的趨勢,與灌漿前期、灌漿期的降雨量呈正相關(guān)。

直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量是稻米品質(zhì)的重要組成部分,對米飯的食味值影響較大。隨播期推遲,2個品種的直鏈淀粉含量升高,蛋白質(zhì)含量先升高后降低。進一步分析發(fā)現(xiàn),直鏈淀粉含量與氣候因子基本呈負相關(guān),與灌漿期特別是灌漿后期的溫度關(guān)系密切,這與李博等[34]研究結(jié)果一致。蛋白質(zhì)含量與灌漿后期和灌漿期的有效積溫和日照時數(shù)呈顯著正相關(guān),說明增加溫光資源有利于蛋白質(zhì)的積累。一般認為直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量相對低時食味性好,但Xu等[35]研究發(fā)現(xiàn),直鏈淀粉含量為13%～20%的大米,其直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量與食味值呈正相關(guān);張慶等[36]研究表明,降低直鏈淀粉含量、提高蛋白質(zhì)含量,食味值先升后降,說明直鏈淀粉與蛋白質(zhì)含量的變化對食味值影響較復雜,還須進一步深究。綜上,水稻在灌漿結(jié)實期遇到高溫,會降低稻米品質(zhì),適宜的播期能協(xié)調(diào)水稻灌漿期的氣候因子,是提升稻米灌漿質(zhì)量、改善稻米品質(zhì)的重要途徑。

3.3 播期和優(yōu)質(zhì)稻品種選擇及其與氣候因子的關(guān)系

不同地區(qū)具有不同的氣候因子,同一地區(qū)的不同栽培季節(jié),氣候因子分布也有差異。不同播期間,氣候因子也在水稻生長過程中不斷變化,對水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量、品質(zhì)形成有較大影響。優(yōu)質(zhì)稻品種的優(yōu)質(zhì)除受品種遺傳特性支配外,也受氣候環(huán)境條件和栽培管理技術(shù)的影響[37],只有品種與播期合理匹配,在生長過程中協(xié)調(diào)各種氣候因子,使其生長發(fā)育處于較佳的溫光狀態(tài)之中,才能充分發(fā)揮其優(yōu)質(zhì)潛力[38]。一般認為,同一水稻品種的產(chǎn)量和品質(zhì)往往是矛盾的[7],即高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)、優(yōu)質(zhì)不高產(chǎn),如本試驗選的泰兩優(yōu)217,高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)不同步,在生產(chǎn)實踐中,就需要通過調(diào)整播期、優(yōu)化栽培技術(shù)等方法來削弱產(chǎn)量與品質(zhì)間的負相關(guān)關(guān)系,在高產(chǎn)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)優(yōu)質(zhì),以獲得較高的經(jīng)濟效益。但本試驗也發(fā)現(xiàn),甬優(yōu)1540在合適的播期下可實現(xiàn)高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)同步,說明通過調(diào)整播期可實現(xiàn)水稻高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)同步,這需要研究者篩選出此類品種供生產(chǎn)所用,利于水稻產(chǎn)業(yè)向高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)化發(fā)展。因本研究不同類型優(yōu)質(zhì)稻僅用一個參試品種,揭示出的產(chǎn)量品質(zhì)變化和生長發(fā)育、溫光資源利用特性、適宜播期范圍等規(guī)律是否具有普遍適用性,還需增加同類型的品種數(shù)量進行驗證。

致謝:承蒙中國科學院院士錢前審修本文稿,謹致謝忱!