劉 萍 邵彩虹 張紅林 劉光榮

（1揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)/江蘇省農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)工程技術(shù)研究中心，225009,江蘇揚(yáng)州；2江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與資源環(huán)境研究所，300200，江西南昌；3贛州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，341000，江西贛州）

水稻是我國(guó)的主要糧食作物，隨著糧食供給側(cè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和消費(fèi)者對(duì)優(yōu)質(zhì)稻米的青睞，豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)成為了我國(guó)現(xiàn)階段糧食生產(chǎn)的目標(biāo)。水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的形成除受自身遺傳特性控制外，水分調(diào)控也是影響的重要因素之一[1-2]，傳統(tǒng)栽培技術(shù)模式習(xí)慣在水稻生育后期采用長(zhǎng)期淹灌，耗水量大，且影響產(chǎn)量和品質(zhì)[3-5]，研究人員圍繞肥水調(diào)控對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育影響開展了大量研究，明確了干濕交替灌溉提質(zhì)增效效應(yīng)[3，6]。但這些成果多基于人為控制條件，研究結(jié)果雖然體現(xiàn)了水分調(diào)控對(duì)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，但實(shí)際生產(chǎn)受自然降雨影響很大，相關(guān)研究結(jié)果在生產(chǎn)中往往難以應(yīng)用。因此只有基于區(qū)域生態(tài)氣候特點(diǎn)提出適宜的灌溉管理技術(shù)，才是作物產(chǎn)量和資源高效利用協(xié)同發(fā)展的關(guān)鍵。

江西省位于長(zhǎng)江中游南部，區(qū)域季節(jié)性降雨特點(diǎn)非常明顯，多年份6-7月降雨量大，12月至次年2月少雨[7]。已有研究結(jié)果表明，與水稻生育后期長(zhǎng)期淹灌相比，水稻灌漿期干濕交替節(jié)水灌溉可增強(qiáng)植株的生理代謝活性，提高分蘗成穗率、結(jié)實(shí)率和千粒重[8-10]，稻米加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)顯著提升[11-12]。據(jù)此，本研究基于長(zhǎng)江中游南部（江西）季節(jié)性降雨特點(diǎn)，以早、晚優(yōu)質(zhì)稻品種為材料，研究灌漿期利用季節(jié)性降雨實(shí)現(xiàn)干濕交替灌溉對(duì)雙季稻產(chǎn)量及品質(zhì)影響，以期為實(shí)現(xiàn)本區(qū)域水資源高效利用和雙季稻提質(zhì)增效提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選擇在江西省種植面積較大的雙季優(yōu)質(zhì)稻品種，分別為早稻湘早秈45（常規(guī)中熟早秈，全生育期106d左右）和晚稻泰優(yōu)398（早熟秈型雜交晚稻品種，全生育期111d左右）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于 2019 年 3-11 月在（115°58′E，26°19′N）進(jìn)行。早、晚稻采用人工模擬機(jī)插，栽插規(guī)格分別為25cm×12cm和25cm×14cm，早稻于6月14日齊穗，7月16日成熟收割；晚稻于9月16日齊穗，10月20日成熟收割。在早晚稻齊穗后設(shè)置4個(gè)停止灌溉時(shí)期處理，分別為齊穗當(dāng)天、齊穗后7d、14d和21d（對(duì)照）。每個(gè)處理小區(qū)面積60m2，設(shè)3次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列，處理間采用高25cm隔水板進(jìn)行肥水隔離，單獨(dú)排灌，所有處理停止灌溉自然落干后保持田面無水層，主要利用自然降雨實(shí)現(xiàn)干濕交替灌溉直至收獲。早、晚稻移栽后至停止灌溉處理前，除曬田控蘗期排干水外，其他時(shí)期均保持田面2～3cm水層。

養(yǎng)分施用：早稻湘早秈45施氮量165kg/hm2，晚稻泰優(yōu)398施氮量195kg/hm2，養(yǎng)分比例N∶P2O5∶K2O為2∶1∶2，氮肥按基肥∶分蘗肥∶穗粒肥比例為4∶3∶3施用，磷肥作基肥一次性施用，鉀肥按基肥∶穗粒肥為7∶3分次施用，統(tǒng)一病蟲害防控。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 葉綠素含量 從齊穗處理當(dāng)天開始，每5d用葉綠素儀（SPAD-502 Minolta Japan）測(cè)定水稻上部2片葉，避開葉脈測(cè)定葉片中段的SPAD值，連續(xù)測(cè)定10穴，記錄平均值，每個(gè)處理測(cè)定5組數(shù)據(jù)。

1.3.2 產(chǎn)量 雙季稻收獲前2d每個(gè)處理取代表植株5穴，考種記錄每穴有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、空癟粒數(shù)及千粒重，計(jì)算理論產(chǎn)量和單穴實(shí)際產(chǎn)量；各小區(qū)實(shí)割測(cè)定產(chǎn)量，并根據(jù)取樣產(chǎn)量和小區(qū)面積換算實(shí)際產(chǎn)量。

1.3.3 生物量 分別于水稻抽穗期和成熟期采集各處理代表植株3蔸，每個(gè)處理3次重復(fù)，將植株分為葉片、莖鞘和穗3個(gè)部分，于105℃殺青30min后80℃烘干至恒重，測(cè)定各部分干重。

1.3.4 米質(zhì) 各處理收獲后脫粒，晾曬至稻谷含水量14%左右（秈稻稻谷入倉(cāng)含水量），取2kg送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心測(cè)定稻米品質(zhì)。

1.3.5 氣象記錄 從處理當(dāng)天開始至收獲，記錄天氣情況。

1.4 數(shù)據(jù)分析及計(jì)算

采用DPS（V7.05）及Excel 1.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

計(jì)算莖鞘、葉片干物質(zhì)輸出率及轉(zhuǎn)化率：器官干物質(zhì)輸出率=（抽穗期器官干重?成熟期器官干重）/抽穗期器官干重×100%，器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)化率=（抽穗期器官干物質(zhì)重?成熟期器官干物質(zhì)重）/（成熟期穗干重?抽穗期穗干重）×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 早晚稻齊穗后區(qū)域溫度及降雨情況分析

對(duì)雙季稻灌漿期天氣情況進(jìn)行分析，結(jié)果（圖1）顯示，本年度早稻灌漿期間區(qū)域季節(jié)性降雨非常明顯，在33d的時(shí)間里降雨天數(shù)達(dá)到了31d，中到暴雨的天數(shù)達(dá)到了24d，累計(jì)降雨1500mm以上，且持續(xù)降雨主要集中在7月份，6月份的持續(xù)強(qiáng)降雨較少，齊穗后0～14d停止灌溉處理可實(shí)現(xiàn)干濕交替灌溉，對(duì)照習(xí)慣技術(shù)則因?yàn)楣酀{中后期（6月30日-7月16日）持續(xù)降雨無法實(shí)現(xiàn)干濕交替灌溉。晚稻天氣表現(xiàn)為自齊穗后降雨顯著減少，僅為9d，主要以陰轉(zhuǎn)多云天氣為主，平均氣溫保持在25℃左右，齊穗后較早停止灌溉的處理處于重度干濕交替灌溉，較遲停止灌溉的處理則為輕度干濕交替灌溉。早稻灌漿期季節(jié)性降雨非常明顯，完全能夠滿足早稻對(duì)水分的需求，晚稻降雨量相對(duì)較少，但氣溫低減少了田間蒸騰和蒸發(fā)，為田間僅依靠自然降雨實(shí)現(xiàn)干濕交替灌溉提供了條件。

圖1 雙季稻灌漿期天氣Fig.1 The weather at double cropping rice grain filling stage

2.2 齊穗后停止灌溉時(shí)間對(duì)水稻葉片SPAD值的影響

水稻齊穗后停止灌溉對(duì)水稻功能葉葉綠素含量影響分析（圖2）表明，早稻灌漿期雨量充足，齊穗后較早停止灌溉可形成輕度干濕交替灌溉，促進(jìn)葉片后期干物質(zhì)輸出和轉(zhuǎn)化，表現(xiàn)為后期葉綠素含量下降明顯，至齊穗后25d，不同處理葉綠素含量表現(xiàn)為0d＜7d＜14d＜CK；晚稻灌漿期降雨量減少，齊穗后早停止灌溉屬重度干濕交替灌溉，影響灌漿前期葉片葉綠素含量，表現(xiàn)為齊穗后0d和7d停止灌溉處理在前期葉綠素含量下降明顯，但一定的水分虧缺也會(huì)激發(fā)植株抗逆代謝[9]，表現(xiàn)為至齊穗15d后，不同處理間葉綠素含量差異不明顯。

圖2 齊穗后停止灌溉時(shí)間對(duì)雙季稻葉綠素含量的影響Fig.2 Effects of stop-irrigation time after full-heading on chlorophyll content of double cropping rice

2.3 齊穗后停止灌溉時(shí)間對(duì)雙季稻干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

齊穗后停止灌溉對(duì)水稻葉片、莖鞘干物質(zhì)輸出和轉(zhuǎn)化有顯著影響（表1），早稻隨停止灌溉天數(shù)的提前，葉片、莖鞘干物質(zhì)輸出率和轉(zhuǎn)化率顯著提高，齊穗后0d停止灌溉處理葉片和莖鞘干物質(zhì)輸出率最高，分別為54.8%和38.6%，較對(duì)照分別提高14.4%和47.9%；轉(zhuǎn)化率也最高，分別為17.3%和34.3%，較對(duì)照分別提高14.6%和38.9%。晚稻表現(xiàn)為齊穗后7d停止灌溉處理的葉片、莖鞘干物質(zhì)輸出率和轉(zhuǎn)化率最高，其次是齊穗后0d和齊穗后14d停止灌溉處理，與對(duì)照相比，齊穗后7d停止灌溉處理葉片、莖鞘干物質(zhì)輸出率分別提高38.2%和37.3%，轉(zhuǎn)化率分別提高45.2%和16.7%。

表1 齊穗后停止灌溉時(shí)間對(duì)雙季稻干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響Table 1 Effects of stop-irrigation time after full-heading on dry matter transportation of double cropping rice %

2.4 齊穗后停止灌溉時(shí)間對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

齊穗后停止灌溉對(duì)雙季稻的產(chǎn)量影響結(jié)果（表2）顯示，齊穗后較早停止灌溉會(huì)降低早稻群體有效穗數(shù)，晚稻不同處理間有效穗數(shù)差異不顯著；齊穗后停止灌溉，利用自然降雨干濕交替灌溉有助于籽粒灌漿充實(shí)，提高穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重，早稻表現(xiàn)為齊穗后7d停止灌溉處理產(chǎn)量最高，但與齊穗后0d停止灌溉處理差異不顯著，晚稻齊穗后7d停止灌溉處理產(chǎn)量最高；早稻長(zhǎng)期淹水狀態(tài)（CK）雖然保證了較多的穗數(shù)，但后期分蘗成穗穗小且充實(shí)度差，表現(xiàn)為較晚灌溉斷水處理平均穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率及千粒重均較低。早稻不同處理產(chǎn)量表現(xiàn)為7d＞0d＞14d＞CK，晚稻不同處理產(chǎn)量表現(xiàn)為7d＞0d＞14d＞CK，結(jié)合雙季稻不同處理葉片和莖鞘干物質(zhì)輸出轉(zhuǎn)化特點(diǎn)，早稻在齊穗后0d停止灌溉和晚稻齊穗后7d停止灌溉有利于豐產(chǎn)。

表2 齊穗后停止灌溉時(shí)間對(duì)雙季稻產(chǎn)量的影響Table 2 Effects of stop-irrigation time after full-heading on double cropping rice yield

2.5 齊穗后停止灌溉時(shí)間對(duì)稻米品質(zhì)的影響

整精米率是稻米加工品質(zhì)的核心指標(biāo)，最具有商業(yè)價(jià)值，水稻齊穗后停止灌溉會(huì)影響整精米率。相對(duì)于長(zhǎng)期淹灌，雙季稻齊穗后停止灌溉，利用自然降雨實(shí)現(xiàn)干濕交替灌溉可提高整精米率，表現(xiàn)為早稻齊穗后0d和晚稻齊穗后7d停止灌溉處理整精米率顯著高于CK，其中早稻整精米率提高了8.1%，晚稻提高了6.1%（表3）。

堊白度、堊白粒率及透明度是稻米外觀品質(zhì)的重要性狀，早晚稻齊穗后停止灌溉對(duì)稻米外觀品質(zhì)的影響表明，稻米的堊白度及堊白粒率與產(chǎn)量呈正相關(guān)變化，表現(xiàn)為較早停止灌溉產(chǎn)量較高處理的稻米堊白度和堊白粒率相對(duì)較高，早晚稻均以長(zhǎng)期淹灌產(chǎn)量較低，其堊白度和堊白粒率最低。其中，早稻湘早秈45所有處理堊白度均小于1，達(dá)到一級(jí)米標(biāo)準(zhǔn)，泰優(yōu)398除對(duì)照處理堊白度達(dá)到一級(jí)米標(biāo)準(zhǔn)以外，其他處理堊白度均達(dá)到二級(jí)米標(biāo)準(zhǔn)；透明度表現(xiàn)為早稻隨停止灌溉處理提前而增加，透明度0d＞7d＞14d=CK，晚稻處理間無差異，透明度均為1.0（表3）；該結(jié)果表明，齊穗后隨干濕交替灌溉處理提前，稻米外觀品質(zhì)有變差的趨勢(shì)，但表現(xiàn)出較強(qiáng)的遺傳控制特點(diǎn)，外觀品質(zhì)仍可達(dá)到二級(jí)米及以上標(biāo)準(zhǔn)，均屬于優(yōu)質(zhì)稻米等級(jí)范圍。

表3 齊穗后停止灌溉時(shí)間對(duì)雙季稻米主要品質(zhì)的影響Table 3 Effects of stop-irrigation time after full-heading on double cropping rice quality

齊穗后停止灌溉對(duì)稻米食味品質(zhì)影響的結(jié)果表明，在雨量充沛的早稻季，較早停止灌溉實(shí)現(xiàn)干濕交替灌溉有助于提升稻米膠稠度，表現(xiàn)為0d、7d和14d大于CK；在雨量較少的晚稻季，較早停止灌溉不利于提升稻米膠稠度，表現(xiàn)為齊穗后0d和7d停止灌溉處理稻米膠稠度低于CK，以齊穗后14d停止灌溉處理膠稠度最高，表現(xiàn)為0d＜7d＜CK＜14d；堿消值、直鏈淀粉及蛋白質(zhì)含量受水分影響較小，處理間無顯著差異（表3）。所有處理稻米的堿消值＞6.0（一級(jí)米），膠稠度＞60（一級(jí)米），直鏈淀粉含量＜18.0（一級(jí)米），蛋白質(zhì)含量＜10.0，蒸煮品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)均達(dá)到一級(jí)米等級(jí)。

3 討論

3.1 齊穗后停止灌溉時(shí)間對(duì)葉綠素含量及干物質(zhì)轉(zhuǎn)化的影響

水稻灌漿所需物質(zhì)大部分來源于花后的功能葉光合作用[12-15]，尤其是劍葉貢獻(xiàn)最大，其次是花前植株儲(chǔ)存物質(zhì)輸出轉(zhuǎn)化。功能葉的葉綠素含量是反映水稻光合能力的關(guān)鍵指標(biāo)之一，有研究顯示，相對(duì)于長(zhǎng)期淹水，生育后期短時(shí)間水分脅迫或非充分灌溉條件下，有利于增強(qiáng)葉片光合能力，表現(xiàn)為水稻葉片的葉綠素含量降低，但光能吸收能力增強(qiáng)[5，16-17]。本研究中，雙季稻齊穗后停止灌溉，利用季節(jié)性降雨特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)干濕交替灌溉，促進(jìn)了葉片、莖鞘干物質(zhì)輸出和轉(zhuǎn)化，產(chǎn)量提高，葉片后期表現(xiàn)出“轉(zhuǎn)色”，葉綠素含量下降。與CK相比，在早稻齊穗0d停止灌溉時(shí)葉綠素含量在后期下降顯著，但葉片、莖鞘干物質(zhì)輸出率和轉(zhuǎn)化率最高，其次為齊穗后7d和14d停止灌溉處理；晚稻在齊穗后7d停止灌溉，更有利于干物質(zhì)輸出和轉(zhuǎn)化，提高產(chǎn)量，其次為齊穗后0d和14d處理，不同處理后期葉綠素含量差異不顯著?；趨^(qū)域季節(jié)性降雨特點(diǎn)，雨量充沛早稻季齊穗后盡早停止灌溉、雨量少的晚稻季適期延遲停止灌溉避免水分虧缺脅迫，有利于促進(jìn)干物質(zhì)向籽粒輸出和轉(zhuǎn)化。

3.2 齊穗后停止灌溉時(shí)間對(duì)雙季稻產(chǎn)量的影響

已有的研究表明，不同時(shí)期適度的水分虧缺或非淹水狀態(tài)更有利于水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的形成[1，10]。本研究中，早稻灌漿期季節(jié)性降雨顯著，其中6月中下旬表現(xiàn)為經(jīng)常性降雨，7月上旬雨量大，持續(xù)降雨明顯，自齊穗后0d停止灌溉，充分利用自然降雨實(shí)現(xiàn)干濕交替灌溉，可抑制部分無效分蘗成穗，減少小穗發(fā)生，實(shí)現(xiàn)穗大粒多，提高充實(shí)度，從而提高產(chǎn)量；晚稻灌漿期由于降雨量相對(duì)較少，適當(dāng)延遲停止灌溉時(shí)間實(shí)現(xiàn)輕度干濕交替灌溉更有利于促進(jìn)籽粒灌漿，提高產(chǎn)量，以齊穗后7d停止灌溉處理產(chǎn)量最高，其次為齊穗0d和14d處理，研究結(jié)果與前人[18]一致。

3.3 齊穗后停止灌溉時(shí)間對(duì)雙季稻米品質(zhì)的影響

有研究表明，濕潤(rùn)灌溉增加了稻米的堊白粒率和堊白度，而輕干濕交替灌溉可降低堊白粒率、堊白大小和堊白度，重干濕交替灌溉則相反[18-21]，水稻品種特性、播期及養(yǎng)分管理均影響稻米外觀品質(zhì)形成[22-24]。本研究中，雙季均以齊穗后21d停止灌溉的對(duì)照處理堊白粒率、堊白度及透明度最低，其中堊白粒率和透明度有隨停止灌溉提前而增加的趨勢(shì)，齊穗后21d至成熟收獲，雙季稻均處于持續(xù)降雨條件下，其中早稻雨量較大，表明灌漿期水分充沛更有利于降低堊白粒率、堊白度和透明度，與前人研究結(jié)果不同，可能與品種特性及環(huán)境條件差異有關(guān)，本研究采用材料早晚稻均為優(yōu)質(zhì)稻品種，且是基于本區(qū)域氣候自然環(huán)境條件下的研究結(jié)果。本研究中稻米外觀品質(zhì)與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)變化趨勢(shì)，與邵彩虹等[24]的研究結(jié)果一致，外觀品質(zhì)整體表現(xiàn)出較強(qiáng)的遺傳控制特點(diǎn)，不同處理稻米的堊白粒率＜10%、堊白度＜2%，稻米外觀品質(zhì)均達(dá)到二級(jí)米及以上標(biāo)準(zhǔn)。

影響稻米口感的主要是蒸煮品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，蒸煮品質(zhì)主要包括膠稠度、直鏈淀粉和堿消值（或糊化溫度）等指標(biāo)，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)主要指蛋白質(zhì)含量。其中，糊化溫度是決定稻米食味與蒸煮品質(zhì)的重要因素，而堿消值是衡量稻米糊化溫度的關(guān)鍵指標(biāo)，膠稠度是評(píng)價(jià)米飯質(zhì)地的一項(xiàng)物理指標(biāo)，堿消值和膠稠度數(shù)值大、直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量低的米飯柔軟，口感好，反之則米飯硬，口感差。稻米蒸煮及食味品質(zhì)受干濕交替灌溉影響因程度不同而異，輕干濕交替灌溉會(huì)降低直鏈淀粉含量、增加膠稠度，重干濕交替灌溉則呈相反變化[25-26]。本研究結(jié)果顯示，早稻灌漿中后期降雨量大，持續(xù)降雨多，與CK相比，齊穗后0d和14d停止灌溉實(shí)現(xiàn)輕度干濕交替灌溉，有助于提升膠稠度，在雨量較少的晚稻季，齊穗后較早停止灌溉屬重度干濕交替灌溉，稻米膠稠度有降低趨勢(shì)，以齊穗后14d停止灌溉稻米膠稠度值最大，但早晚稻所有處理稻米膠稠度均達(dá)到了一級(jí)米等級(jí)指標(biāo)；堿消值、直鏈淀粉及蛋白質(zhì)含量受停止灌溉時(shí)間影響較小，處理間無顯著差異。

4 結(jié)論

基于區(qū)域季節(jié)性降雨特點(diǎn)，早稻齊穗后0d、晚稻齊穗后7d停止灌溉實(shí)現(xiàn)灌漿期干濕交替灌溉，可抑制早稻無效分蘗成穗，促進(jìn)葉片和莖鞘干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，提高穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重及整精米率，實(shí)現(xiàn)豐產(chǎn)增效；稻米品質(zhì)整體表現(xiàn)出較強(qiáng)的遺傳控制特點(diǎn)，其中堊白粒率、堊白度及膠稠度受齊穗后停止灌溉時(shí)間影響顯著，但整體品質(zhì)指標(biāo)等級(jí)無變化，均達(dá)二級(jí)米及以上標(biāo)準(zhǔn)。