抽穗灌漿期持續強降水對雙季早稻產量及生育期的影響

章起明,帥莉莉,郭水連,李 鷹,廖滿庭,辛瑋琦

(1.江西省宜春市氣象局,江西 宜春 336000;2.江西省樟樹市氣象局,江西 樟樹 331200;3.江西省宜豐縣氣象局,江西 宜豐 336300)

江西地處長江中下游地區,是我國典型的雙季稻種植省份[1-3]。每年6月中下旬江西省早稻在抽穗灌漿期正逢雨季,易受到持續強降水的影響[4],而抽穗灌漿期是水稻生產的關鍵時期,此時的水稻敏感性強、抗逆性差[5]。持續降雨一方面對水稻有洗花影響,導致空秕粒增多[6],另一方面嚴重阻障水稻的光合及呼吸等生理活動,使其結實率下降、千粒重減少[7],最終造成早稻減產。為了明確持續強降水過程對處于抽穗灌漿期早稻產量及生育期的影響,殷劍敏[8]、李永和[9]、藺萬煌[10]等研究了不同水淹深度對生殖生長階段早稻的影響,但是這些研究大多是在人工模擬水淹的條件下進行的，而在大田環境下通過多年試驗調查分析某次具體持續降水過程對處于抽穗灌漿階段水稻影響的研究還鮮有報道。因此,我們基于宜春市各區縣2012～2017每年6月21日～7月2日的氣象資料以及宜豐、樟樹、上高三個試驗地早稻的生長情況,分析了2017年6月21日～7月2日發生在宜春的持續強降水過程對早稻種植的影響,以期為該市及周邊類似地區強降水過程后水稻受災的調查評估提供依據,為增強農業生產的防災減災能力提供參考。

1 材料與方法

1.1 數據來源

本研究所用的氣象資料(2012～2017年每年6月21日～7月2日逐日平均氣溫、日照時數、24 h日降水量)均來自宜春市氣象局；2012～2017年各年份早稻產量及生育期(播種期、抽穗期、乳熟期、成熟期)數據由宜豐、樟樹2個國家一級農業氣象試驗站和上高縣農業局提供。

1.2 試驗設計

通過分析2017年6月21日～7月2日宜春全市各區縣站點過程降水量的情況,選擇在過程降水量中等的宜豐(342.2 mm)、樟樹(241.8 mm)、上高(322.7 mm)三地進行試驗,其中宜豐、樟樹為國家一級農業氣象試驗站,水稻移栽方式為手栽；上高試驗點的水稻移栽方式為機插。選擇近幾年在當地大面積推廣種植的早稻品種,其中宜豐縣的供試早稻品種為陵兩優268，樟樹市為益禾5號，上高縣為中嘉早17。各試驗點稻田的水肥管理及病蟲草害防治等技術措施均按照常規高產栽培要求統一實施。

1.3 調查與測定方法

1.3.1 產量和產量構成 于早稻成熟期，在各站點試驗田塊按對角線等距離5點取樣法選取5個5 m2稻株，用于產量的測定,折算除去13.5%的含水量后記為實際產量。同時,每個取樣點選取長勢均勻一致的水稻50穴，計算有效穗數；然后進行人工脫粒,用水漂法區分實粒和空秕粒并全部計數；從實粒和空秕粒中各稱取3份30 g的樣品，分別計數,在70 ℃下烘至恒重后稱重,計算每穗粒數、結實率和千粒重。3個試驗點2012～2017年試驗所用田塊均為同一地塊,全年種植模式均為早稻-晚稻-紫云英模式。

1.3.2 生育期 觀測記錄各試驗站水稻田塊的播種期、抽穗期、乳熟期和成熟期。

1.4 數據分析

使用Microsoft Excel 2010進行數據處理和圖表繪制,用SPSS 19.0軟件進行其他統計分析。

2 結果與分析

2.1 連陰雨概況

2017年6月21日～7月2日,宜春市經歷了一次持續性暴雨天氣過程。此次降雨過程累計降水量大,暴雨和大暴雨范圍廣,持續時間長,并且伴隨低溫寡照,大部分地區出現了洪澇災害。據統計,6月21日20:00至7月2日20:00全市總雨量為229.2～542.2 mm,全市11個區(縣、市)有9個累計降雨量超過300 mm,雨量空間分布呈現北多南少、西多東少的特點,其中,豐城雨量最小為229.2 mm；最大降雨量出現在銅鼓縣,過程雨量達542.2 mm。

逐日平均雨量和日照時數分布(圖1)顯示,本試驗所選取的3個代表縣(市)日最大雨量出現在6月24～25日；在整個降水過程期間,日照時數除了宜豐和上高在6月22日分別有5.6 h和3.8 h外,其余時段均為0。2017年過程降雨日數均為12 d,與常年同期相比宜豐、上高偏多1～2倍,樟樹偏多2～3倍。分析暴雨(≥50 mm)日數與大雨(≥30 mm)日數,2012～2016年6月21日～7月2日期間，在3個試驗點中只有樟樹出現1站次的大雨,而2017年同期共出現6站次的暴雨和6站次的大雨。

圖1 2017年6月21日～7月2日平均降水量和日照時數

2.2 抽穗灌漿期持續降水過程對早稻產量及產量構成因子的影響

抽穗灌漿期是水稻生長的關鍵時期,其生長發育對外界條件要求較高,光照不足、降水過多都不利于水稻正常的灌漿進行。從表1可以看出：與2012～2016年相比,各試驗點2017年早稻平均產量均顯著降低,減產幅度宜豐為9.03%，樟樹為10.63%，上高為10.52%；與2012～2016年早稻產量構成因子平均值相比,2017年早稻結實率顯著下降,而有效穗數、每穗粒數和千粒重均無顯著差異。

表1 3個試驗點早稻產量及產量構成因子

注:同列數據后標有不同小寫字母者表示在0.05水平上差異顯著。下同。

對抽穗至灌漿階段早稻的過程降水量與產量及產量構成因子進行相關分析，結果(表2)表明：產量與結實率呈極顯著正相關關系；6月21日～7月2日的過程降水量與早稻產量及結實率之間均呈極顯著負相關關系，即早稻抽穗灌漿階段持續降水對早稻產量的影響主要表現在水稻空殼率、秕谷率顯著增加上,致使結實率顯著下降,進而影響早稻的產量。

注:x1為有效穗數;x2為每穗粒數;x3為結實率;x4為千粒重;y為產量;R為日均降水量；“*”和“**”分別表示在5%和1%水平上相關顯著。

2.3 抽穗灌漿期持續降水過程對早稻生育期的影響

由表3可知：2017年早稻播種至抽穗期生育進程與常年相比無顯著變化;播種至乳熟歷期與常年相比，宜豐延遲了4 d，樟樹延遲了5 d，上高延遲了2 d;全生育期與常年相比，宜豐延遲了7 d,樟樹延遲了8 d,上高延遲了4 d。綜上可知,抽穗灌漿階段的持續降水過程對抽穗之前的生育進程基本上無影響,而顯著延遲了抽穗至成熟階段的生育進程。另外,宜豐和樟樹2017年早稻全生育期延長的天數顯著多于上高,分析其原因，可能是由于上高試驗點早稻移栽方式為機插,播種期較其他兩個試驗點有所提前,相應的抽穗期也提前了15 d左右,這有利于減弱6月21日～7月2日持續降水過程對上高試驗點早稻抽穗灌漿階段的不利影響。

3 討論與結論

水稻抽穗灌漿期,從生物學的角度看,是受精卵發育形成胚、受精極核發育成胚乳的過程[11];從生產角度看,此時是產量形成的關鍵時期,充足的光照和適宜的水分條件是此階段正常進行的重要保證[12-14]。大量研究表明,抽穗灌漿期的光照時間和光照強度影響有效葉的光合作用和碳水化合物向谷粒的轉運[15-17];此時期水分不足會削弱葉片的同化能力和降低干物質的轉運,致使灌漿不足,而持續強降水又會使水稻結實率下降,最后均造成減產[18-19]。本試驗相關分析結果顯示：早稻產量與抽穗灌漿期的日平均降水量呈極顯著負相關；而對產量影響程度最大的產量構成因子是結實率。說明抽穗灌漿期持續強降水造成的早稻減產主要是因為陰雨寡照天氣使水稻秕谷率和空殼率顯著增加。

表3 早稻生育期的變化情況

充分利用生長季節是雙季稻高產的根本要求,但季節矛盾又是限制大部分地區雙季稻推廣的主要原因之一,因此,在充分利用生長季節的同時,也必須注意安全生長期的問題[20-22]。本試驗研究發現,早稻抽穗灌漿期持續強降水均顯著延長了抽穗至成熟歷期及全生育期,這對雙季稻的安全生產是不利的：首先,早稻收獲時間推遲,雙季晚稻的生育期必定滯后,增大了二晚遭受寒露風危害的概率;其次,為了保證晚稻安全齊穗與成熟,大多地區又會選擇提前收割尚未成熟的早稻,這又對早稻產量影響較大。

抽穗灌漿期持續強降水作為影響雙季早稻產量及生育進程的主要自然災害之一,通過降低結實率和延長抽穗至成熟期歷期,給我國糧食生產安全造成了很大的問題,因此,為了降低這種不利影響,在實際生產過程中,可根據安全播種期適當提前早稻的播種日期[23-25],確保早稻在經歷持續連陰雨過程后即使生育進程有所延遲,也不會影響晚稻的種植移栽,避免雙季稻生產中的季節矛盾。

本研究雖然針對2017年早稻抽穗灌漿期間的持續強降水過程對宜春市早稻產量及生育期的影響進行了系統的調查分析,但研究內容尚顯單薄。今后對于持續強降水過程對早稻產量影響的具體機理還有待進一步研究探討。