黔中地區分期播種對水稻生長性狀及產量的影響

姚正蘭，周博揚，張 皓

(1.貴州省貴陽市氣象局，貴州 貴陽 550001；2.貴州省清鎮市氣象局，貴州 清鎮 551400)

水稻是我國最重要的糧食作物之一，其產量關系到我國的糧食安全問題[1-2]。水稻產量不僅與品種、稻田基礎肥力和農藝措施及栽培方式關系密切[3-5]，在很大程度上還受氣象條件的制約[6-8]。水稻是喜溫作物，對溫度非常敏感，適宜的播期是實現水稻高產的必要條件之一[9-10]。關于不同播期對水稻產量和品質的影響已有較多文獻報道[11-13]，水稻分期播種是考察一定區域內水稻適播期比較便捷的途徑，從中可以看出不同水稻品種的感光感溫特性，有利于水稻品種的選擇和利用[14-15]，在水稻生產上被廣泛應用[16]。在貴州，水稻常年種植面積70萬hm2左右,占糧食種植面積的1/3以上,單產已從20世紀60年代的3 000 kg/hm2左右增至目前的7 500 kg/hm2左右，其產量占全省糧食總產近40%[17]。貴州屬海拔較高、緯度較低、喀斯特地貌典型發育的山區，地形地貌復雜，立體氣候特征明顯，氣候差異大。為研究黔中地區氣象條件對水稻生長性狀及產量的影響，探明黔中地區水稻適宜播期，筆者等采用分期播種試驗，分析水稻生長性狀及產量對熱量條件的響應，明確不同氣象條件下水稻各生育階段與積溫的關系，以期為黔中地區水稻生產決策提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試品種 供試品種為中早熟秈型雜交水稻品種香早優2017，貴州省黔南州農業科學研究所選育，該品種抗寒性較強，米質優良，2010年被貴州省農作物品種審定委員會定為貴州省水稻區域試驗早熟組對照品種[18]。

1.1.2 試驗地概況 試驗于2018年3月至10月在貴州省貴陽國家一級農業氣象試驗站進行。試驗田位于清鎮市暗流鎮關口村(26°21′N，106°35′E)，海拔1 122 m，地處云貴高原喀斯特山區，屬亞熱帶濕潤季風氣候。試驗地面積約1 500 m2，前茬空閑，土壤弱酸性，肥力中等偏上，田塊生產力中上等，試驗田灌溉來自于暗流河水。

1.1.3 氣象資料 氣象資料為暗流自動氣象站2018年逐日觀測資料，數據來源于中國氣象局CIMISS系統。自動氣象站設置在農業氣象試驗站內，地理位置26°49′N，106°21′E，海拔高度1 135 m。

1.2 試驗設計

以水稻播種期為處理對象進行分期播種試驗，共設4個播種期，每期間隔10 d。以當地常規播種期為界，前10 d播種為第1期，正常播種期為第2期，比正常播種期晚10 d播種為第3期，晚20 d播種為第4期。4個處理的具體播種時間分別為：Ⅰ期，3月25日；Ⅱ期，4月4日(當地常規播種時間)；Ⅲ期，4月14日；Ⅳ期，4月24日。各播期均按秧齡35 d進行移栽,移栽時間分別為4月29日(Ⅰ期)、5月9日(Ⅱ期)、5月19日(Ⅲ期)和5月29日(Ⅳ期)，9月30日統一收割。移栽時施氮磷鉀平衡型復合肥(總養分含量≥45%，N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)作底肥。試驗期間田間管理按當地農業生產的管理方式，保證水分充足，水分條件不構成試驗水稻生長的限制因子。育秧方式為秧盤常規育秧，播種量與當地稻田保持一致。各播期分別進行4次重復，小區面積50 m2，試驗小區之間保留0.5 m保護間隔。區間留走道，四周設保護行。移栽規格為20 cm×18 cm，密度為27.8穴/m2,基本苗為70～110株/m2，每窩插2粒谷秧苗。

1.3 調查指標

記錄水稻播種期和移栽期，調查記載水稻各生育時期，包括出苗期、返青期、分蘗期、拔節期、孕穗期、抽穗期、乳熟期和成熟期。記載標準：起始期，≥10%植株進入相應生育時期；普遍期，≥50%植株進入相應生育時期；末期，≥80%植株進入相應生育時期。按《農業氣象觀測規范》[19]，在水稻移栽、返青、拔節、抽穗和乳熟期進行株高、單位面積分蘗數、地上部分干物重及葉面積指數的觀測。收獲時每個小區隨機選取10 株調查穗長、單位面積有效穗數、穗粒數、穗結實粒數、千粒重和理論產量等指標。

1.4 水稻生育期溫度適宜度分析

氣溫是影響水稻分蘗最重要的環境因素[20]，熱量條件的高低可以決定作物品種的布局。根據文獻[9，21-22]的研究結果，水稻生長期溫度適宜度采用下式計算。

式中,S(T)為水稻生育期的溫度適宜度,T為生育期平均氣溫，T1、T2、T0分別為水稻各階段生長發育所需的下限溫度、上限溫度和適宜溫度。水稻各主要生育時期的下限溫度、上限溫度和適宜溫度見表1。

表1 水稻各主要生育時期的下限溫度、上限溫度和適宜溫度Table 1 Lower limit temperature,upper limit temperature and suitable temperature of each major growth period of rice ℃

2 結果與分析

2.1 水稻生育期的溫度適宜度

溫度適宜度越高，表明熱量條件越有利于水稻生長發育，一般來說，當適宜度小于0.5，水稻發育緩慢，接近0時，基本停止發育[22]。從表2看出，4個播期處理的苗期和拔節-孕穗期的溫度適宜度較高，均在0.8以上。Ⅰ和Ⅳ播期的移栽期溫度適宜度較低，低于0.6，因為Ⅰ、Ⅳ播期移栽期平均氣溫為18.2～18.8℃；而Ⅱ、Ⅲ播期移栽期平均氣溫為21.1～22.3℃，其溫度適宜度較高。Ⅰ、Ⅱ播期的分蘗期溫度基本滿足，其適宜度分別為0.715、0.770；Ⅲ播期分蘗期溫度較適宜，適宜度為0.841；Ⅳ播期的水稻分蘗期溫度最適，適宜度達0.934。抽穗-開花期和灌漿-成熟期，Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ播期的溫度適宜度尚可，Ⅳ播期的溫度適宜度僅為0.005，表現較差，這主要是由于Ⅳ播期在水稻灌漿-成熟期的平均氣溫僅18.0℃，與這一生長階段的下限溫度持平。總體來看，Ⅰ播期由于播種時間早，在生長后期熱量條件好，故灌漿-成熟期的溫度適宜度最高，但移栽期溫度較低，其溫度適宜度低；Ⅳ播期由于播種時間較晚，前期溫度較高，故苗期適宜度最高，但生長后期由于溫度低，不能滿足水稻抽穗至灌漿期生長的溫度需求，故抽穗-開花期和灌漿-成熟期的溫度適宜度均最低。Ⅱ、Ⅲ播期在各個生育階段的溫度適宜度較好。

表2 不同播期水稻不同生長階段的溫度適宜度Table 2 Temperature suitability of different stages of rice with different sowing dates S(T)

2.2 熱量條件對水稻生長性狀的影響

2.2.1 水稻生長性狀與積溫的相關性 水稻主要生長性狀(單位面積分蘗數、株高、葉面積指數和地上總干重)與各自對應的前期積溫(移栽期后≥10℃積溫)相關性分析(表3)表明，單位面積分蘗數、株高、葉面積指數和地上總干重與積溫均呈正相關，除Ⅰ、Ⅲ播期的葉面積指數與積溫的相關性未達顯著水平外，其他生長性狀與積溫的相關性均達極顯著水平。表明，水稻生長期間，較好的熱量條件有利于水稻生長，從而促進水稻干物質的形成，提高水稻產量。

表3 不同播期水稻生長性狀與積溫的相關系數Table 3 Correlation coefficients between growth traits and accumulated temperature of rice with different sowing dates

注：“*”表示相關性達極顯著水平(P<0.01)。
Note:* indicates significance of difference atP<0.01 level.

2.2.2 分蘗數 由圖1看出，水稻單位面積分蘗數隨積溫的增加而增加，當積溫達到一定的數值時達分蘗最高峰，4個播期在積溫1 300～1 400℃時分蘗均達最大值。播期Ⅱ在各個積溫階段其單位面積分蘗數都表現為最多，最大值達378莖/m2，而播期Ⅳ的單位面積分蘗數最少，峰值僅262莖/m2。Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ播期的最高分蘗數分別比Ⅱ播期低7.0%、20.1%和30.7%。

2.2.3 株高 4個播期水稻的株高在積溫2 500℃左右達最高值(圖1)，且最高值基本接近，在101.3～105.4 cm。在各個積溫階段，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ播期水稻株高的走勢非常一致，而在到達峰值前Ⅰ播期水稻的株高總體表現偏低，峰值也略矮于其他播期，這是由于播期過早(較常規提前10 d)其氣溫較低，導致水稻的株高降低。

2.2.4 葉面積指數 葉面積指數隨積溫的增加而增加，當積溫增加到一定量時，葉面積指數達峰值，隨后下降。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及Ⅳ播期分別在積溫達1 500～1 700℃、2 300～2 500℃、1 400～1 600℃和2 200～2 400℃時葉面積指數最大(圖1)，其中Ⅳ播期最大葉面積指數最大，Ⅰ播期最小。Ⅰ播期最大葉面積指數較Ⅱ播期低31.4%，而Ⅲ、Ⅳ播期最大葉面積指數較Ⅱ播期分別增加2.6%和9.1%。

2.2.5 干物質積累量 4個播期中水稻干物質積累量(地上總干重)隨積溫的增加呈逐漸增加趨勢(圖1)。Ⅲ播期地上總干重最高，Ⅰ播期最低。Ⅰ播期最大地上總干重較Ⅱ播期減少3.7%，而Ⅲ、Ⅳ播期則較Ⅱ播期分別增加34.3%和19.9%。表明播期適當延后(比常規播期延后10～20 d)有利于水稻地上總干重增加，而播期提前則略有減少。

2.3 不同播期對水稻產量及構成因素的影響

從表4看出，隨著播期延后，水稻穗粒數、穗實粒數減少，千粒重、莖稈重、理論產量下降。千粒重Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ播期較Ⅰ播期分別降低1.3%、3.9%和3.3%，莖稈重Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ播期較Ⅰ播期分別降低12.1%、26.8%和29.5%，理論產量Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ播期較Ⅰ播期分別減少12.4%、29.4%和34.2%，總體表現Ⅰ播期產量最高，Ⅱ播期略偏低，而Ⅲ、Ⅳ播期的產量較Ⅰ播期明顯偏低，說明Ⅰ、Ⅱ播期的熱量條件更利于水稻產量的形成，Ⅲ、Ⅳ播期由于積溫較少，不利于產量的形成，特別是Ⅳ播期在抽穗-開花期到灌漿-成熟期的溫度適宜度低，導致Ⅳ播期的產量最低。穗粒數和穗實粒數Ⅱ播期比Ⅰ播期略有減少，而Ⅲ、Ⅳ播期減少明顯，穗粒數和穗實粒數減少是導致播期延后水稻減產的主要因素。

圖1 水稻生長性狀隨積溫的動態變化曲線Fig.1 Dynamic change curves of rice growth characters with accumulated temperature

表4 不同播期的水稻產量及其構成因素Table 4 Yield and components of rice with different sowing dates

3 結論與討論

對中早熟秈型雜交水稻品種香早優2017在黔中地區不同播期的生長性狀及產量表現進行研究，結果表明，水稻因不同播期導致生長期間的熱量條件不同，4個播期(播期Ⅰ，3月25日播種,比當地常規播期提前10 d；播期Ⅱ，當地常規播期，4月4日播種；播期Ⅲ，4月14日播種，比當地常規播期延后10 d；播期Ⅳ，4月24日播種，比當地常規播期延后20 d)表現出不同的生長發育特征。不同播期水稻各生長階段的溫度適宜度差異明顯，除Ⅰ、Ⅳ播期在移栽期和Ⅳ播期在抽穗-開花期至灌漿-成熟期的溫度適宜度較低外，其他生長階段溫度適宜度均較好，普遍在0.8以上。總體看，播期延后20 d的熱量條件不利于水稻生長發育。

水稻的主要生長性狀(單位面積分蘗數、株高、葉面積指數和地上總干重)與≥10℃積溫呈正相關，多數生長性狀指標與積溫的相關性達極顯著水平(P<0.01)。≥10℃積溫為1 300～1 400℃時水稻單位面積分蘗數達峰值，積溫達1 500℃后分蘗一般不再增加。播期比當地常規時間延后10 d和20 d分蘗峰值較正常播期分別減少20.1%和30.1%，說明播期延后不利于水稻分蘗的發生。不同播期水稻株高在積溫2 500℃左右時達最高值，播期提前10 d株高略為降低，而播期延后不影響水稻株高的生長。葉面積指數是反映作物群體生長狀況的一個重要指標，Ⅳ播期葉面積指數最大，Ⅰ播期最小。播期延后有利于水稻地上總干重的增加，其中播期延后10 d地上總干重最高。

由于不同播期其熱量條件不同，導致不同播期之間水稻產量及其產量性狀差異較大。隨播期延后，水稻穗粒數、穗實粒數減少，千粒重、莖稈重和理論產量下降。Ⅰ、Ⅱ播期的熱量條件更利于水稻產量的形成，Ⅲ、Ⅳ播期水稻生長期間積溫少，不利于產量形成。說明水稻生長期間，較好的熱量條件有利于植株生長，從而促進干物質的形成和產量的提高。

綜合黔中地區水稻生長及產量構成因素與熱量條件，得出黔中地區播期Ⅰ(3月25日播種,比當地常規播期提前10 d)和播期Ⅱ(當地常規播期，4月4日播種)較適宜水稻的生長發育和產量形成。因此，黔中地區種植中早熟雜交水稻品種，可選擇在3月30日前后播種，此期間黔中地區日平均氣溫15℃左右，適宜水稻幼苗生長，按35 d左右秧齡移栽，此后水稻各生育階段的溫度均適宜其生長發育，容易獲得高產。