播期對湖南省雙季稻產量和光熱資源利用效率的影響

張瑋，嚴玲玲，傅志強，徐瑩，郭慧娟，周夢瑤，龍攀

播期對湖南省雙季稻產量和光熱資源利用效率的影響

張瑋1，嚴玲玲2，傅志強1，徐瑩1，郭慧娟1，周夢瑤1，龍攀1

1湖南農業大學農學院，長沙 410128；2益陽市農業科學研究所，湖南益陽 413046

【】探討有利于湖南省雙季稻產量和資源利用效率的最佳播期，通過對比不同播期對早晚稻產量和光熱資源效率的影響，分析不同熟型雙季稻對播期響應的敏感性。【】以雙季稻主產區湖南省通過審定的主推雙季稻品種為試驗材料，于2018年至2019年早晚稻各設置3個播期進行大田試驗，通過測定分析生育期、產量和產量構成因子、氣象資料，比較不同播期下各品種的產量和光熱資源利用效率的差異。【】隨著播期推遲，早晚稻通過縮短播種—始穗階段的天數使生育期縮短，早稻產量呈增加的趨勢，對中熟早稻和遲熟早稻產量影響不顯著，晚稻產量呈下降的趨勢，遲熟晚稻對播期推遲的響應比中熟晚稻快；2018年隨著播期推遲早稻的熱能利用率分別下降2.73%、4.45%，光能利用率分別下降1.28%、-1.77%，晚稻的熱能利用率分別下降-2.64%、8.15%，光能利用率分別下降-2.14%、13.25%；2019年隨著播期推遲早稻的熱能利用率分別增加0.36%、10.36%，光能利用率分別增加1.53%、12.52%，晚稻的熱能利用率分別下降-0.72%、6.09%，光能利用率分別下降0.58%、6.21%。【】播期對雙季稻光、熱資源利用效率影響顯著，早稻播期宜適當推遲、晚稻播期適當提前有利于光熱資源效率的提高，雙季稻周年以早稻第Ⅱ播期+晚稻第Ⅱ播期組合的綜合效率較高，品種搭配以遲熟早稻和中熟晚稻組合的綜合效益較高。

播期；雙季稻；產量；光能利用效率；熱能利用效率

0 引言

【研究意義】水稻是我國60%以上人口的主食[1]，長江中下游地區是雙季稻的主要種植區，水稻產量占全國總產量的70%左右[2]，是我國重要的糧食生產基地。農業生產對氣候條件有著極高的依賴，IPCC第五次評估報告顯示，過去100多年來全球平均溫度升高了約 0.85℃，全球氣候變暖已是不爭的事實[3]；進入21 世紀初以來的10年我國雙季稻可種植區向北推移近300 km[4]，使得湖南省雙季稻種植區的熱量資源增加[5]，可使糧食單產不同程度的增加[6-7]；然而，湖南省雙季稻存在著早晚兩季水稻爭奪光熱資源的問題，尤其是農業機械化和規模化推廣以后，機插秧生育期延長[8]，秧齡彈性變小[9]，操作周期變長導致光熱資源的分配矛盾更加突出。在雙季稻中，早稻的播期決定了晚稻的播期，決定了全年的光熱資源的分配；晚稻的播期受限于早稻，處于被動狀態。雙季早稻播期過早會遭遇倒春寒導致爛種、爛秧或秧苗僵而不發，播期過晚則推遲晚稻的移栽與生長；晚稻播期過早，可能導致秧齡過長，秧苗過高而不適于機插；播期過晚，則可能遭遇寒露風和成熟期低溫而無法完熟，這就使得雙季稻的安全生產以及光溫資源的高效利用等尤為突出，而調整播期可以減輕氣候對水稻生產的負面影響[10]，因此播期是影響雙季稻生產的關鍵因素。農業產物是由光、熱、水、空氣等轉化而來，其中光能是作物生產的基本能源，是產量形成的基礎；熱量條件不僅決定地區的作物生產力，還影響和制約著光、水等資源的轉換[11]。同時熱量資源還決定了作物的品種、熟型、產量及作物的生長發育[12]。光熱資源具有時空分布特點，播期調整直接影響作物對光熱資源的利用率。【前人研究進展】前人針對播期對作物光熱資源利用及分配進行了大量研究。付雪麗等[13]對黃淮平原冬小麥-夏玉米“雙晚”種植模式的資源利用效率進行研究表明，將更多的光熱資源分配給C4高光效作物玉米可顯著提高周年產量和資源利用率；陳天曄等[14]研究表明隨著播期推遲，周年積溫生產效率和光能生產效率呈下降趨勢且播期越遲越顯著，通過調節稻麥合理播期搭配可實現該區溫光資源的高效利用和稻麥穩定高產優質。許軻等[9]研究“稻-麥”兩熟制下播期、水稻品種類型與溫光利用效率的關系，表明不同品種類型水稻隨著播期推遲，水稻產量呈下降趨勢，播期對水稻溫光資源利用率的影響與水稻品種類型以及生育期長短有關。馮向前等[15]表明長江下游稻區晚秈稻應適當早播，可充分利用前期溫光資源以達到高產。姚義等[16]研究表明播期推遲使直播晚粳稻的溫光利用率呈下降趨勢；不同水稻品種對生存環境的敏感性不一致，感光性越強的品種對生境反應越敏感[17]。【本研究切入點】目前國內關于播期對雙季稻光熱資源利用率變化的研究主要針對雙季早稻或雙季晚稻，開展周年的研究相對較少，因此通過播期調整明確早、晚稻光熱資源利用的變化規律，并提出資源高效利用的早晚稻茬口期對雙季稻種植具有重要意義。【擬解決的關鍵問題】本研究通過連續2年開展多品種播期試驗，重點分析播期對不同熟期類型的水稻品種的生育期、產量及產量構成、光能利用率和熱能利用率的影響，以期為提高雙季稻的資源利用效率提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018—2019年連續2年在湖南省益陽市赫山區龍光橋鎮益陽市農業科學研究所試驗田（112°24′34″E，28°32′56″N）開展。試驗地屬于亞熱帶季風性氣候，年均降雨量1 432.8 mm。年平均氣溫為16.9℃，無霜期272 d，年日照時間數為1 553.7 h（圖 1）。土種為白夾泥，土質為黏土；0—20 cm土層中土壤有機質含量26.22 g·kg-1，礦質氮含量56.84 mg·kg-1，有效磷含量22.08 mg·kg-1，速效鉀含量41.05 mg·kg-1，pH 5.52。

1.2 田間試驗設計

采用兩因素裂區試驗設計，主因素為播期，副因素為品種。早晚稻的播期各設3個，其中2018年早稻的3個播期分別是3月15日（ER-Ⅰ）、3月22日（ER-Ⅱ）、3月29日（ER-Ⅲ）；晚稻的3個播期分別是6月18日（LR-Ⅰ）、6月28日（LR-Ⅱ）、7月8日（LR-Ⅲ）。2019年早稻的播期分別是3月15日（ER-Ⅰ）、3月22日（ER-Ⅱ）、3月29日（ER-Ⅲ）；晚稻播期分別為6月18日（LR-Ⅰ）、6月25日（LR-Ⅱ）、7月2日（LR-Ⅲ）。用常規生產管理方法進行播種，3葉1心時移栽。采用半旱式機插秧盤育秧，機械插秧移栽，大田小區面積為30 m2。每處理育秧5盤，每盤用干種90 g，其他管理按當地高產習慣進行。2年中大田早稻的施肥量為氮肥120 kg·hm-2，磷肥60 kg·hm-2，鉀肥120 kg·hm-2，其中磷肥和鉀肥作為基肥一次性施入，氮肥按基肥與分蘗肥1﹕1比例的方式分兩次撒施；晚稻季肥料施加方式同早稻，施肥量為氮肥150 kg·hm-2，磷肥90 kg·hm-2，鉀肥120 kg·hm-2，施肥方式同早稻。各處理灌溉模式、病蟲草等管理措施同當地常規操作。

1.3 試驗品種

選用近年來湖南雙季稻主產區的主推或通過審定表現優秀的水稻品種為試驗材料，2年品種一致，具體品種信息見表1。

圖1 2018-2019年雙季稻生育期內太陽輻射和溫度

表1 2018-2019年供試雙季稻品種及基本信息

1.4 測定指標與方法

1.4.1 生育期 觀測記載雙季稻的播種期、移栽期、孕穗期、始穗期、齊穗期、成熟期。通過人工觀測，當田間有50%以上的植株出現某生育期的性狀特征時定為該生育期的日期。其中播種和移栽為進行該操作的具體日期；孕穗期為50%以上稻株的劍葉葉枕全部露出倒二葉葉枕；始穗期為50%以上稻株的稻穗頂露出劍葉葉鞘1 cm；齊穗期為50%以上稻穗的穗頸節露出劍葉葉枕；成熟期為50%以上稻株的谷粒變黃，米質變硬。

1.4.2 產量與產量構成 成熟期每小區調查連續

60兜的有效穗，計算單穴有效穗數，然后每小區按平均有效穗數取5兜，帶回實驗室考察每穗粒數、結實率和千粒重。各小區分收分曬，計算實際產量。

1.4.3 氣象信息 在每個播期田塊的中央布置1臺Vantage Pro2 DAVIS便攜式自動氣象，進行氣象數據的自動采集。采集數據包括最高溫度、最低溫度、太陽總輻射。田間觀察與生長時期記錄定期按照試驗實施方案嚴格進行。

1.5 計算方法

1.5.1 光能利用率 作物光溫利用率可以用來評價

一個地區作物生產的基本生產狀況和潛力，本文采用公式（1）計算長江中下游地區雙季稻光能利用率[18]：

E=H×Y/∑Q×100% （1）

式中，E為光能利用率（%）；Y為單位面積早稻或晚稻產量（kg·hm-2）；H為單位面積上干物質燃燒熱（J·g-1），取1.799×107J·kg-1；∑Q為早稻或晚稻生長期間（播種至成熟）的太陽總輻射（MJ·m-2）。

1.5.2 熱能利用率 熱量資源利用效率可以評價一個地區的農業生產水平，采用公式（2）計算熱能利用率[18]：

HUE=Y/∑T （2）

式中，HUE熱量利用率，Y為單位面積雙季稻產量（kg·hm-2）。∑T為雙季稻生長期間（播種至成熟）≥10℃的有效積溫（℃·d）。HUE即積溫每1℃·d所生產的糧食單產，單位為kg·℃-1·d-1·hm-2。

1.6 數據處理

采用Microsoft Excel 2019進行數據處理，應用SPSS17.0軟件對不同播期的生育期、產量、熱能利用效率以及光能利用效率進行單因素方差分析（one-way ANOVA）和單變量一般線型模型分析（GLM），方差分析中的多重比較采用Duncan法進行。

2 結果

2.1 年份、播期、熟型其及交互作用對雙季稻生育期、產量、熱能利用率、光能利用率的影響

雙季稻生育期受到年份、播期和熟型的影響而變化，其中以播期的影響最為顯著（表2）。雙季稻產量主要受品種、年份和播期的顯著影響，熟型對產量影響不顯著；從產量變異來源來看，早稻產量顯著受品種、年份、年份與播期交互、以及年份播期和熟制的交互效應的影響；晚稻產量則主要受播期的顯著影響。兩季相比，早稻產量對2年不同氣候狀況的變化更為敏感，而晚稻產量對播期更為敏感，隨著播期推遲，晚稻產量處于下降趨勢。雙季稻的熱能利用率受多個因素的影響，其中早稻受品種、熟制、年份與播期交互、年份與熟型交互、以及年份播期熟型的交互效應影響顯著；晚稻則受品種、年份以及播期的影響顯著。雙季稻的光能利用率在不同年份與不同播期間均存在顯著差異。其中早稻的光能利用率受品種、年份、播期、熟型、年份與熟型交互、年份播期熟型交互效應影響顯著；晚稻則顯著受到品種、年份和播期的影響，表明年份和播期均顯著影響不同品種早稻和晚稻的光能利用率。

表2 雙季稻生育期、產量、熱能利用率、光能利用率的F值

2.2 播期對雙季稻主要生育進程及生育期的影響

播期對雙季稻主要生育進程及生育期有顯著影響（表3—4）。隨著播期推遲，雙季早稻和雙季晚稻的始穗期、成熟期相應延遲，早晚稻全生育期呈縮短趨勢；早稻2018年播期每推遲7 d，全生育期分別縮短7.5 d、3.2 d，2019年每推遲7 d，全生育期分別縮短4.5 d、2.5 d；晚稻2018年每推遲10 d，全生育期分別縮短6.8 d、-0.8 d，2019年每推遲7 d，全生育期分別縮短5.5 d、5 d。隨著播期推遲，早稻和晚稻的播種—始穗期呈下降或顯著下降趨勢，始穗—成熟期無顯著變化；雙季稻全生育期縮短主要表現在播種—始穗期階段，隨播期推遲，早稻2018年播種—始穗期分別縮短6.9 d、6.4 d，2019年分別縮短5.6 d、1.9 d；晚稻2018年播種—始穗期分別縮短8.3 d、-0.5 d，2019年分別縮短5.0 d、6.4 d。同一播期下，遲熟早稻（LMER）、遲熟晚稻（LMLR）的全生育期均高于中熟早稻（MMER）和中熟晚稻（MMLR）；隨著播期推遲，中熟早稻全生育期縮短幅度小于遲熟早稻，中熟晚稻和遲熟晚稻的全生育期縮短幅度相似。

2.3 播期對雙季稻產量構成因子及產量的影響

總體來看，隨著播期推遲，2018年早稻產量呈下降趨勢，但差異不顯著，2019年早稻產量呈顯著增加趨勢；而晚稻產量隨播期推遲顯著下降，且2年數據一致（表5—6）。2018年早稻的產量變化范圍為7 982.86—8 857.14 kg·hm-2，晚稻的產量變化范圍為7 799.33—9 762.74 kg·hm-2；早稻播期每推遲7 d，實際產量分別下降4.23%、2.07%，晚稻播期每推遲10 d，實際產量分別下降5.25%、13.53%；2019年早稻播期每推遲7 d，實際產量分別增加2.75%、24.52%，晚稻播期每推遲7 d，實際產量分別下降3.63%、10.58%。2019年ER-Ⅲ播期產量較ER-Ⅰ播期和ER-Ⅱ播期顯著增加，主要是水稻有效穗數和每穗總粒數較前兩個播期增加，分別增加22.01%、33.18%；2018年晚稻播期間隔為10 d，2019年播期間隔為7 d，晚稻播期越延后，產量下降幅度越大。從不同熟期類型的水稻品種來看，中熟早稻（MMER）2018年ER-Ⅱ播期較

表3 播期對2018年雙季稻各品種生育進程及生育期的影響

ER-Ⅰ:早稻第一播期；ER-Ⅱ：早稻第二播期；ER-Ⅲ：早稻第三播期；LR-Ⅰ：晚稻第一播期；LR-Ⅱ：晚稻第二播期；LR-Ⅲ：晚稻第三播期；MMER：中熟早稻；LMER：遲熟早稻；MMLR：中熟晚稻；LMLR：遲熟晚稻；不同字母表示不同播期間差異顯著（＜0.05）。下同

ER-Ⅰ: The first sowing date of early rice; ER-Ⅱ: The second sowing date of early rice; ER - Ⅲ: The third sowing date of early rice; LR - Ⅰ: The first sowing date of late rice; LR - Ⅱ: The second sowing date of late rice; LR - Ⅲ: The third sowing date of late rice; MMER: Medium Maturing Early Rice; LMER: Late Maturing Early Rice; MMLR: Medium Maturing Late Rice; LMLR: Late Maturing Late Rice; Different letters indicate significant difference in different sowing periods (＜0.05). The same as below

表4 播期對2019年雙季稻各品種生育進程及生育期的影響

表5 播期對2018年雙季稻各品種的產量及構成因子的影響

表6 播期對2019年雙季稻各品種的產量及構成因子的影響

ER-Ⅰ播期的產量下降3.65%，ER-Ⅲ播期較ER-Ⅱ播期的產量下降6.46%，2019年ER-Ⅱ播期較ER-Ⅰ播期的產量下降0.21%，ER-Ⅲ播期較ER-Ⅱ播期的產量上升29.51%；遲熟早稻（LMER）2018年ER-Ⅱ播期較ER-Ⅰ播期的產量下降4.82%，ER-Ⅲ播期較ER-Ⅱ播產量上升2.43%，2019年ER-Ⅱ播期較ER-Ⅰ播期的產量上升5.72%，ER-Ⅲ播期較ER-Ⅱ播的產量上升19.79%；2年數據表明，隨著播期推遲，早稻產量呈現出先降低后增加的趨勢，而遲熟早稻比中熟早稻更能適應晚播。中熟晚稻（MMLR）2018年LR-Ⅱ播期較LR-Ⅰ播期的產量下降7.52%，LR-Ⅲ播期較LR-Ⅱ播期的產量下降9.11%，2019年LR-Ⅱ播期較LR-Ⅰ播期的產量下降1.40%，LR-Ⅲ播期較LR-Ⅱ播期的產量下降10.07%；遲熟晚稻（LMLR）2018年LR-Ⅱ播期較LR-Ⅰ播期的產量下降3.08%，LR-Ⅲ播期較LR-Ⅱ播期的產量下降17.57%，2019年LR-Ⅱ播期較LR-Ⅰ播期的產量下降5.85%，LR-Ⅲ播期較LR-Ⅱ播期的產量下降11.12%；中熟晚稻和遲熟晚稻隨著播期的推遲都呈現出下降的趨勢，但是中熟晚稻下降的幅度低于遲熟晚稻，說明中熟晚稻可以適當晚播，而遲熟晚稻不建議晚播。

2.4 播期對雙季稻光熱能資源利用的影響

隨著播期推遲，雙季稻各品種的主要生育時期相應延遲，全生育期逐漸縮短，進而對雙季早晚稻生育期內的有效積溫和太陽輻射量均有較大影響（表7—8）。隨著播期推遲，2018年早稻全生育期內有效積溫分別增加-1.38%、1.70%，累積太陽輻射累積量分別減少2.97%、4.15%；2019年早稻全生育期內有效積溫分別增加0.45%、3.78%，累積太陽輻射分別減少1.46%、-2.18%。隨著播期推遲，早稻在播期—始穗期內有效積溫和累積太陽輻射量逐漸下降，始穗—成熟期內有效積溫和累積太陽輻射量逐漸上升；2018年早稻始穗—成熟期內有效積溫分別增加-1.9%、11.39%，累積太陽輻射量分別增加-1.04%、10.60%；2019年早稻始穗—成熟期內有效積溫分別增加1.84%、4.60%，累積太陽輻射量分析增加1.53%、9.77%；播期延遲使早稻生育期縮短，但是有效積溫卻呈增加趨勢，主要是在早稻始穗—成熟期增加，使早稻在籽粒生成時期具有較好的光熱資源，最終使得早稻增產。隨著播期推遲，2018年晚稻全生育期內有效積溫分別減少7.73%、5.81%，累積太陽輻射量分別減少7.40%、0.06%；2019年晚稻全生育期內有效積溫分別減少4.35%、4.69%，累積太陽輻射量分別減少3.23%、4.49%；2018年、2019年2年晚稻播種—始穗期和始穗—成熟期內有效積溫和累積太陽輻射量隨著播期推遲都呈現出下降的趨勢。晚稻隨著播期推遲，生長過程中的光熱資源量均呈下降的趨勢，最終使得晚稻減產。

從不同熟期類型的水稻品種來看，在同一播期下，遲熟早稻（LMER）全生育期內有效積溫和累積太陽輻射量均高于中熟早稻（MMER）；主要是在播種—始穗期內遲熟早稻的有效積溫和累積太陽輻射量高于中熟早稻，遲熟早稻在水稻營養生長階段的熱量資源優于中熟早稻。中熟晚稻（MMLR）全生育期內有效積溫和累積太陽輻射量均低于遲熟晚稻（LMLR），主要是中熟晚稻在播種—始穗期內有效積溫和累積太陽輻射量低于遲熟晚稻，而在始穗—成熟期內有效積溫和累積太陽輻射量高于遲熟晚稻，且2年數據一致，

表7 播期對2018年雙季稻品種各階段的熱能利用率和光能利用率的影響

S-I: 播種-始穗期；I-M: 始穗-成熟期。下同 S-I: Sowing - Initial heading；I-M: Initial heading - Maturity. The same as below

表8 播期對2019年雙季稻品種各階段的熱能利用率和光能利用率的影響

中熟晚稻在籽粒生長階段擁有更優的光熱資源，隨著播期推遲，中熟晚稻的產量逐漸高于遲熟晚稻。總體上，隨著播期推遲，2018年早稻各播期熱能利用率：ER-Ⅰ＞ER-Ⅱ＞ER-Ⅲ，2019年早稻各播期熱能利用率：ER-Ⅲ＞ER-Ⅱ＞ER-Ⅰ，但差異不顯著；2018年晚稻各播期熱能利用率：LR-Ⅱ＞LR-Ⅰ＞LR-Ⅲ，2019年晚稻各播期熱能利用率：LR-Ⅱ＞LR-Ⅰ＞LR-Ⅲ；2018年早稻平均光能利用率分別提高-1.28%、1.77%，2019年分別提高1.53%、12.52%；2018年晚稻平均光能利用率分別降低-2.14%、13.25%，2019年分別降低0.58%、6.21%。2018年早稻各播期的熱能利用率差異不顯著，2019年早稻在3個不同播期中均以ER-Ⅲ播期的熱能利用率最高；而在晚稻中，3個不同播期中均以LR-Ⅲ播期的熱能利用率最低；2年早稻ER-Ⅲ播期平均光能利用率高于ER-Ⅰ、ER-Ⅱ播期，晚稻LR-Ⅰ、LR-Ⅱ播期的平均光能利用率高于LR-Ⅲ播期。2年結果表明，早稻季播期后移提高了光能利用率和熱能利用率，晚稻播期后移降低了光能利用率和熱能利用率，早稻播期適當推遲有利于光熱資源利用效率提高，晚稻播期適中同樣有利于光熱資源利用效率提高，但晚稻播期宜早不宜晚。

3 討論

3.1 播期對不同雙季稻品種生育期的影響

水稻的生育期主要由其自身感溫性、感光性、基本營養生長性決定[19]；播期能改變水稻各生育階段的氣候生態條件及其持續時間，進而影響水稻生長發育過程中的溫光資源量[20]；合理的播期可以充分利用當季的溫光資源，有利于水稻高產[21]。長江中下游的雙季稻常常會遭遇低溫冷害影響而導致減產，一般表現為早稻苗期的倒春寒和晚稻抽穗開花期的寒露風[22]。適宜的播期也是避開影響的關鍵措施。前人關于播期對水稻生育期影響報道較多，成臣等[20]發現隨著播期推遲，秈稻和粳稻全生育期天數和總積溫均降低；許軻等[9]、孫建軍等[23]研究認為隨著播期推遲，不同品種類型的水稻的拔節期、抽穗期和成熟期相應推遲，生育期明顯縮短。本研究中無論早稻還是晚稻，生育期均顯著受到年份、播期和熟型的影響，其中以播期的影響效應最為強烈（＜0.001）。本研究2年的結果表明，對于早稻隨著播期后移，不同品種的生育期總體呈縮短趨勢。這是由于早稻季前期溫度較低，秧苗生長緩慢，播期后移縮短了秧苗的緩慢生長期，加快了水稻的營養生長，因此早稻播期后移縮短了生育期，與張馳等[24]的研究一致；對于雙季晚稻，當播期后移超過半個月時（2018年），生育期隨播期呈先變短后延長的趨勢；當播期后移不超過半個月時（2019年），生育期隨播期后移而縮短，這是因為在安全生育期內，晚稻播期適當推后，可明顯縮短各品種的生育期；但當播期過分推遲（如2018年LR-Ⅲ播期），使生育進程拖后，在生育后期會遭遇持續的低溫天氣，導致不能正常成熟，從而延長了生育期。從降低晚稻遭遇寒露風風險并正常成熟的角度，晚稻生育期越短風險越小。因此，對于機械移栽的雙季稻，早稻播期過早延長生育期，晚稻播期過遲同樣不利于及時收獲。晚稻的安全生育播種期應在LR-Ⅲ播期之前，即在7月之前完成。

3.2 播期對雙季稻產量的影響

播期對水稻產量的影響十分明顯[25]，主要原因是播期對產量構成因素有效穗數、穗粒數、結實率、千粒重均有影響；播期可以調整水稻整個生育期內的溫光資源，特別是對在籽粒形成過程的灌漿結實期的影響[26-28]；汪本福等[21]對湖北省粳麥生產區粳稻進行研究，隨著播期推遲粳稻產量呈下降趨勢；成臣等[20]對南方稻區晚稻進行研究發現，隨著播期推遲秈稻產量下降，粳稻呈現出先上升后下降等趨勢，產量與穗粒數和結實率顯著相關；本研究發現隨著播期推遲早稻產量呈現出先下降后上升的趨勢，而晚稻產量隨著播期的推遲而下降；這是因為早稻隨著播期推遲，其單位面積有效穗數和每穗總粒數呈現出先降后增加的趨勢；而晚稻隨著播期推遲，其單位面積有效穗數、每穗總粒數、結實率都呈現出下降趨勢，且播期越遲，下降幅度越大。隨著播期推遲，遲熟早稻的產量逐漸高于中熟早稻，主要是遲熟早稻的單位面積有效穗數和每穗總粒數逐漸高于中熟早稻，遲熟早稻比中熟早稻更能適應晚播。對于晚稻而言，總體上隨播期推后，晚稻的產量呈下降趨勢，主要是單位面積有效穗數和每穗粒數的下降使得產量降低，且播期越遲產量下降越多。盡管不同年份間因氣候條件的差異導致產量結果有所不同，2018—2019年2年的結果均表明LR-Ⅰ播期和LR-Ⅱ播期的產量顯著高于LR-Ⅲ播期，即使2018年和2019年均對LR-Ⅱ播期和LR-Ⅲ播期的間隔時間進行了調整，從間隔10 d減少為間隔7 d，仍表現出一致的趨勢。表明產量對晚稻播期的響應比對早稻播期的響應更為敏感，晚稻播期是影響周年產量的關鍵因素之一。

3.3 播期對雙季稻光熱能資源利用效率的影響

光能和熱能是農業生產的必要資源和條件，使作物能夠正常生長、發育并形成產量[29]。充分利用光溫資源，并保證作物安全生產是農作制度的基本要求[30]。播期不同，直接影響著熱量資源的分布，限制水稻的光能利用，進而影響產量。對湖南雙季稻兩季間光熱資源優化配置是提升周年產量和資源利用率的關鍵，也是避開早稻的倒春寒和晚稻的寒露風的關鍵措施。徐富賢等[31]研究發現優質稻旌優127的2015 年的結實率、粒重和產量分別與齊穗—成熟期的日平均氣溫呈極顯著正相關，分別與拔節—齊穗期的日照時數呈顯著負相關；趙海燕等[32]研究發現早稻的空殼率隨著各個生育期平均最高氣溫的升高而減小，千粒重與乳熟前期和乳熟后期的平均最高氣溫呈正相關。本研究表明隨著播期推遲，早稻季的有效積溫和累積太陽輻射量往始穗—成熟期偏移，雖然生育期縮短，但是在早稻生殖生長階段擁有更優的光熱資源，有利于籽粒充實和產量增加；徐俊豪等[33]研究表明播期推遲加速了水稻播期至齊穗期的生育進程，縮短了營養生長期；晚稻隨著播期推遲，播種—始穗期和始穗—成熟期內有效積溫和累積太陽輻射量均呈現出下降趨勢，其全生育期也隨之下降，最終使得產量下降，究其原因，播期推遲，水稻營養生長期縮短，同時光溫資源下降，群體縮小[15]；播期延遲也會造成灌漿速率降低[34]，最終使得晚稻減產。

同一播期下，遲熟早稻擁有比中熟早稻更優的光熱資源；中熟晚稻在始穗—成熟期的有效積溫和累積太陽輻射量高于遲熟晚稻，中熟晚稻比遲熟晚稻更能穩產。岳偉等[18]研究表明安徽沿江地區的晚粳稻熱量利用效率在0.28—1.99 kg·℃-1·d-1·hm-2，張帆[35]開展冬季作物-雙季稻研究表明，早稻季的熱能利用率3.59—4.21 kg·℃-1·d-1·hm-2，晚稻季為4.04— 5.39 kg·℃-1·d-1·hm-2。本研究中不同品種的平均熱能利用率在4.066—6.133 kg·℃-1·d-1·hm-2，2年早稻平均熱能利用率為5.370 kg·℃-1·d-1·hm-2，晚稻為4.187 kg·℃-1·d-1·hm-2，總體高于安徽沿江地區。與安徽相比，湖南的熱量資源更為豐沛，生育期較短，熱能利用率較高。本研究供試大多是當地主推的、豐產性較好的品種作為材料，熱能利用率整體較高。與晚稻相比，早稻的熱能利用率較高，這可能與早稻生育期更短，物質積累更快有關。光能利用率與產量和太陽累積輻射量密切相關，本研究的光能利用率在0.78%—1.46%，總體高于河南信陽[36]和安徽沿江粳稻的光能利用率，與胡繼杰等[37]在浙江臨海地區的0.94%—1.18%接近，這與各地所處的地理條件密切相關。與河南信陽和安徽沿江相比，本試驗所在地湘北和湘中地區的太陽總輻射量較低，如2018年僅1 327—1 485 MJ·m-2，2019年為1 744— 1 908 MJ·m-2，均低于兩地2 300—2 400 MJ·m-2的太陽總輻射量，因此光能利用率較高。

本研究2周年的結果表明，早稻的熱能和光能利用率總體上隨著播期后移而增加，ER-Ⅰ播期和ER-Ⅱ播期之間無顯著性差異；晚稻熱能和光能利用率則隨播期后移總體呈下降趨勢，同樣前兩個播期之間無顯著性差異。說明雖然早稻的安全播期較過去30年有所提前，但過早播種降低了水稻的熱能和光能利用率，且不能顯著提早收獲，對產量無顯著提高作用，因此不建議過早播種。對于晚稻，產量和光能利用率總體隨著播期后移而下降，而熱能利用率隨播期呈先上升后下降的趨勢。在晚稻的3個播期中，LR-Ⅰ播期至LR-Ⅱ播期的光熱綜合利用效率最高，表明晚稻在6月18日至6月25日之間的產量和資源利用效率最高；盡管LR-Ⅲ播期從7月8日提前到7月2日，其產量、熱能利用率和光能利用率仍均顯著低于LR-Ⅱ播期。可見，播期晚于6月25日將顯著降低晚稻的資源利用利率，不利于高產高效。從周年的角度，ER-Ⅲ播期的資源利用效率最高，而晚稻為LR-Ⅰ播期和LR-Ⅱ播期的資源利用效率最高，如果ER-Ⅲ播期能與LR-Ⅰ播期和LR-Ⅱ播期安全接茬，則可使全年資源效率達到最高。但從茬口的角度，ER-Ⅲ播期的收獲期在7月16日左右，根據生產中機插晚稻的秧齡一般在18—20 d左右[38-39]推算，接茬的晚稻播期應在6月26日至28日之間，即在LR-Ⅱ播期之后，這將顯著降低晚稻的資源利用效率。事實上晚稻生育期和產量對播期的敏感性高于早稻，因此宜根據晚稻的資源利用效率最高的播期來推早稻播期。在晚稻的3個播期中，LR-Ⅰ播期和LR-Ⅱ播期的綜合利用效率最高，其中LR-Ⅰ播期對應的早稻收獲期需在7月6日至8日之前，沒有相應的早稻播期能滿足；因此晚稻最佳播期為LR-Ⅱ播期，最佳的早稻茬口播期為ER-Ⅱ播期，即周年以ER-Ⅱ播期+LR-Ⅱ播期組合的綜合效率較高。

4 結論

本研究通過2018—2019連續2周年的多品種播期試驗發現，隨著播期推遲，水稻生育期縮短，早稻產量先減后增、晚稻產量遞減。早稻生育期內有效積溫隨播期推遲而增加，加快了生育進程，縮短了早稻生育期，累積太陽輻射量無明顯變化趨勢，總體是有利于產量、熱能和光能利用率的提高。晚稻播期推遲其生育期內有效積溫、累積太陽輻射量均呈下降趨勢，降低了晚稻光能利用率。早晚兩季相比，晚稻對播期的敏感性強于早稻。綜合來看，早稻播期對產量、熱能資源利用率影響不顯著，播期適當延遲可提高光能利用率；晚稻播期延遲則顯著降低產量和光、熱資源利用效率；從播期角度優化雙季稻周年光溫資源配置，有利于周年光溫資源利用率和產量的提高。因此根據播期分布，湖南省雙季早稻的適宜播期為3月22日前后3 d，晚稻的最適播期為6月25日前后3 d；周年以早稻第Ⅱ播期+晚稻第Ⅱ播期組合的綜合效率較高，品種搭配以遲熟早稻和中熟晚稻組合的綜合效益較高。

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Effects of Sowing Date on Yield of double cropping rice and Utilization Efficiency of Light and Heat Energy in Hunan Province

ZHANG Wei1, YAN LingLing2, FU ZhiQiang1, XU Ying1, GUO HuiJuan1, ZHOU MengYao1, Long Pan1

1College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha 410128;2Yiyang Institute of Agricultural Sciences, Yiyang 413046, Hunan

【】By comparing the effects of different sowing dates on yield of double cropping rice and utilization efficiency of light and heat energy, and analyzing the sensitivity of different varieties to sowing date and light and heat resource efficiency, the best sowing date was investigated, which was conducive to double-cropping rice yield and resource utilization efficiency in Hunan province.【】Using the main double-cropping rice varieties approved in Hunan province, the main double-cropping rice producing area, as the test materials, three sowing dates for early and late rice were set up for field experiments from 2018 to 2019. The rice growth period, yield and yield components as well as meteorological data were analyzed to compare the yield and the utilization efficiency of light and heat resources of each variety under different sowing dates.【】With the delay of the sowing date, the early and late rice shortened the growth period by shortening the days of the sowing-ear start stage, while the yield of early rice showed an increasing trend. Late-maturing rice responded faster to late sowing than middle-maturing late rice; In 2018, with the delay of sowing date, the heat energy utilization rate of early rice decreased by 2.73% and 4.45% respectively, the light energy utilization rate decreased by 1.28% and -1.77% respectively, the heat energy utilization rate of late rice decreased by -2.64% and 8.15% respectively, and the light energy utilization rate decreased by 2.14% and 13.25% respectively. In 2019, with the postponement of sowing date, the heat energy utilization rate of early rice increased by 0.36% and 10.36% respectively, and the light energy utilization rate increased by 1.53% and 12.52% respectively. The heat energy utilization rate of late rice decreased by -0.72% and 6.09% respectively, and the light energy utilization rate decreased by 0.58% and 6.21% respectively.【】The sowing date had a significant impact on the utilization efficiency of light and heat resources of double-cropping rice. It was appropriate to delay the sowing date of early rice and advance the sowing date of late rice to improve the efficiency of light and heat resources.The comprehensive efficiency of the combination of the second sowing date of early rice+the second sowing date of late rice for double cropping rice is higher, and the combination of late-maturing early rice and medium-maturing late rice combination had higher comprehensive efficiency.

sowing date; double-cropping rice; yield; light utilization efficiency; heat utilization efficiency

2022-02-21；

2022-06-14

國家重點研發計劃（2017YFD0300410）、湖南省教育廳科研項目（20A256）、國家自然科學基金（31501277）

張瑋，E-mail：zhangwei_20210714@126.com。通信作者龍攀，E-mail：longpan_lp@126.com

（責任編輯 楊鑫浩）