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(zhèn)市氣象局，貴州 清鎮(zhèn) 551400)

水稻是我國最重要的糧食作物之一，其產(chǎn)量關系到我國的糧食安全問題[1-2]。水稻產(chǎn)量不僅與品種、稻田基礎肥力和農(nóng)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(xiàn)水稻高產(chǎn)的必要條件之一[9-10]。關于不同播期對水稻產(chǎn)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(qū)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)量占全省糧食總產(chǎn)近40%[17]。貴州屬海拔較高、緯度較低、喀斯特地貌典型發(fā)育的山區(qū)，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(qū)氣象條件對水稻生長性狀及產(chǎn)量的影響，探明黔中地區(qū)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(chǎn)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(qū)水稻生產(chǎn)決策提供參考依據(jù)。

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(yōu)2017，貴州省黔南州農(nóng)業(yè)科學研究所選育，該品種抗寒性較強，米質優(yōu)良，2010年被貴州省農(nóng)作物品種審定委員會定為貴州省水稻區(qū)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(nóng)業(yè)氣象試驗站進行。試驗田位于清鎮(zhèn)市暗流鎮(zhèn)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(qū)，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(chǎn)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(shù)據(jù)來源于中國氣象局CIMISS系統(tǒng)。自動氣象站設置在農(nóng)業(yè)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?shù)爻Ｒ?guī)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?shù)爻Ｒ?guī)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(tǒng)一收割。移栽時施氮磷鉀平衡型復合肥(總養(yǎng)分含量≥45%，N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)作底肥。試驗期間田間管理按當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(guī)育秧，播種量與當?shù)氐咎锉３忠恢隆８鞑テ诜謩e進行4次重復，小區(qū)面積50 m2，試驗小區(qū)之間保留0.5 m保護間隔。區(qū)間留走道，四周設保護行。移栽規(guī)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(jié)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(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范》[19]，在水稻移栽、返青、拔節(jié)、抽穗和乳熟期進行株高、單位面積分蘗數(shù)、地上部分干物重及葉面積指數(shù)的觀測。收獲時每個小區(qū)隨機選取10 株調查穗長、單位面積有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗結實粒數(shù)、千粒重和理論產(chǎn)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(huán)境因素[20]，熱量條件的高低可以決定作物品種的布局。根據(jù)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(fā)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(fā)育，一般來說，當適宜度小于0.5，水稻發(fā)育緩慢，接近0時，基本停止發(fā)育[22]。從表2看出，4個播期處理的苗期和拔節(jié)-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(xiàn)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?？傮w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(shù)、株高、葉面積指數(shù)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(shù)、株高、葉面積指數(shù)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(shù)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(chǎn)量。

表3 不同播期水稻生長性狀與積溫的相關系數(shù)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(shù) 由圖1看出，水稻單位面積分蘗數(shù)隨積溫的增加而增加，當積溫達到一定的數(shù)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(shù)都表現(xiàn)為最多，最大值達378莖/m2，而播期Ⅳ的單位面積分蘗數(shù)最少，峰值僅262莖/m2。Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ播期的最高分蘗數(shù)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(xiàn)偏低，峰值也略矮于其他播期，這是由于播期過早(較常規(guī)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(shù) 葉面積指數(shù)隨積溫的增加而增加，當積溫增加到一定量時，葉面積指數(shù)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(shù)最大(圖1)，其中Ⅳ播期最大葉面積指數(shù)最大，Ⅰ播期最小。Ⅰ播期最大葉面積指數(shù)較Ⅱ播期低31.4%，而Ⅲ、Ⅳ播期最大葉面積指數(shù)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(guī)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(chǎn)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(shù)、穗實粒數(shù)減少，千粒重、莖稈重、理論產(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)Ⅰ播期產(chǎn)量最高，Ⅱ播期略偏低，而Ⅲ、Ⅳ播期的產(chǎn)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(chǎn)量的形成，Ⅲ、Ⅳ播期由于積溫較少，不利于產(chǎn)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(chǎn)量最低。穗粒數(shù)和穗實粒數(shù)Ⅱ播期比Ⅰ播期略有減少，而Ⅲ、Ⅳ播期減少明顯，穗粒數(shù)和穗實粒數(shù)減少是導致播期延后水稻減產(chǎn)的主要因素。

圖1 水稻生長性狀隨積溫的動態(tài)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(chǎn)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(yōu)2017在黔中地區(qū)不同播期的生長性狀及產(chǎn)量表現(xiàn)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?shù)爻Ｒ?guī)播期提前10 d；播期Ⅱ，當?shù)爻Ｒ?guī)播期，4月4日播種；播期Ⅲ，4月14日播種，比當?shù)爻Ｒ?guī)播期延后10 d；播期Ⅳ，4月24日播種，比當?shù)爻Ｒ?guī)播期延后20 d)表現(xiàn)出不同的生長發(fā)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?？傮w看，播期延后20 d的熱量條件不利于水稻生長發(fā)育。

水稻的主要生長性狀(單位面積分蘗數(shù)、株高、葉面積指數(shù)和地上總干重)與≥10℃積溫呈正相關，多數(shù)生長性狀指標與積溫的相關性達極顯著水平(P<0.01)?！?0℃積溫為1 300～1 400℃時水稻單位面積分蘗數(shù)達峰值，積溫達1 500℃后分蘗一般不再增加。播期比當?shù)爻Ｒ?guī)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(fā)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(shù)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(shù)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(chǎn)量及其產(chǎn)量性狀差異較大。隨播期延后，水稻穗粒數(shù)、穗實粒數(shù)減少，千粒重、莖稈重和理論產(chǎn)量下降。Ⅰ、Ⅱ播期的熱量條件更利于水稻產(chǎn)量的形成，Ⅲ、Ⅳ播期水稻生長期間積溫少，不利于產(chǎn)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(chǎn)量的提高。

綜合黔中地區(qū)水稻生長及產(chǎn)量構成因素與熱量條件，得出黔中地區(qū)播期Ⅰ(3月25日播種,比當?shù)爻Ｒ?guī)播期提前10 d)和播期Ⅱ(當?shù)爻Ｒ?guī)播期，4月4日播種)較適宜水稻的生長發(fā)育和產(chǎn)量形成。因此，黔中地區(qū)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(qū)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(fā)育，容易獲得高產(chǎn)。