播期及秧龄对湖北二季晚粳产量和品质的影响

彭福燕，杨罗浩，高俊阳，夏方招， 曹志刚，陈杰，姚璇，杨特武

1.华中农业大学植物科学技术学院/农业农村部长江中游作物生理生态与耕作重点实验室,武汉430070； 2.湖北省黄冈市农业科学研究院,黄冈438000

发展双季稻有利于实现水稻生产高产稳产和高效利用农作资源的目标，在保障我国粮食安全中具有战略意义[1]。湖北省多数稻作区具有发展双季稻的气候资源，尤其适合发展“早籼-晚粳”种植模式[2]。目前湖北省水稻生产以种植籼稻为主。由于粳米的食味品质、营养价值和商品价值均优于籼米[3]，发展“早籼-晚粳”种植模式、扩大粳稻种植面积，对于提升湖北省的水稻生产效益也具有重要作用[2]。然而，缺乏适宜的二季晚粳品种和高产优质栽培技术是当前制约“早籼-晚粳”种植模式发展的主要技术瓶颈[3]，迫切需要加强研究。

适宜的播期和秧龄有利于水稻的生长发育及产量和品质形成[4-5]，是水稻高产优质栽培的重要技术内容。大量研究表明，在不同的播期和秧龄下由于水稻的生育进程及灌浆结实期温光条件发生改变，进而影响其产量和品质的形成[4-6]。然而，不同水稻品种类型及其在不同的环境和耕作制度下产量和品质形成对播期和秧龄的反应不同[4]，需要针对性地开展研究；同时，有关播期和秧龄的互作效应目前研究也较少。在双季稻生产中由于茬口较紧，在晚稻生产季常常需要推迟播种和延长秧龄，因此,深入了解播期、秧龄及二者互作对其产量和品质的影响对于合理安排二季晚粳生产尤其重要。本研究以二季晚粳品种鄂粳403为材料，设置不同播期与秧龄组合处理，通过田间试验观测其生育进程、产量和品质变化，分析灌浆结实期温度条件与品质形成的关系，为确定本地区二季晚粳的适宜播期和秧龄、推动“早籼-晚粳”种植模式的发展提供试验依据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于2018年在湖北省黄冈市现代农业技术示范园(北纬30°34′，东经114°56′)进行，属北亚热带季风气候区。试验地土壤为长江冲积土，含碱解氮128.6 mg/kg、速效磷6.8 mg/kg、有效钾77.3 mg/kg和有机质25.7 g/kg，pH值为7.1。试验地前茬种植早籼稻品种冈早籼11号。晚稻试验于2018年6月25日开始，11月14日结束，期间平均气温24.2 ℃，日均温变幅10.7～34.8 ℃，降雨量360.2 mm。气象资料来源于试验点自动气象站。

1.2 试验材料

以用湖北省当前主推的晚粳品种鄂粳403为材料。

1.3 试验设计和方法

按2(播期)×4(秧龄)双因素随机区组试验设计，8个处理，3次重复，本田小区面积15 m2。播期分别为：6月25日(S1，本地二季晚稻正常播期)和7月2日(S2，迟播)；秧龄分别为：15(A1)、20(A2)、25(A3)和30 d(A4)。参照当地晚稻习惯种植法进行育秧移栽和田间管理。播种前在秧田中施入30 kg/667 m2复合肥(16∶16∶16)作基肥；本田全生育期施氮量为225 kg/hm2，氮磷钾施用质量比为N∶ P2O5∶ K2O=1∶0.5∶1。氮肥50%作基肥，30%作分蘖肥，20%作穗肥；磷肥全部作基肥；钾肥50%作基肥，50%作穗肥。小区间筑30 cm宽、15 cm高的隔离埂，并用黑色塑料膜包裹，防止窜肥。本田移栽密度为20 cm×13.3 cm，每穴4本。

1.4 测定项目和方法

记载各处理水稻生育进程。在水稻成熟期实测各小区产量，并在每小区取典型10株连根挖取，洗净、去根后测定生物学产量，调查产量构成[3]。参照GB/T 5495-2008和GB/T 21719-2008方法，干燥稻谷在阴凉通风处储藏3个月后，在稻谷含水量为14.5%的条件下应用砻谷机(BLH3250X01316，浙江伯利恒仪器设备有限公司)和精米机(Pearlest，日本Kett)测定糙米率、精米率和整精米率等加工品质；采用MICROTEK Scan Maker i800plus(上海中晶科技有限公司)测定精米长宽比、透明度、垩白粒率和垩白度等外观品质；应用TechMaster RVA仪(PerkinElmer公司，美国)测定稻米糊化特性，采用配套软件TCW(Themral Cycle for Windows)分析RVA谱特征值[7-8]。

1.5 统计分析方法

应用SPSS 20.0进行数据方差分析，采用Duncan’s多重比较法检验处理间数据差异显著性。

2 结果与分析

2.1 生育进程

表1显示，在相同播期下随着秧龄的延长，二季晚粳拔节、抽穗和成熟时间均推迟，移栽-始穗和拔节-始穗历期缩短，而播种-拔节和齐穗-成熟历期及全生育期延长；在相同秧龄下，迟播的全生育期较正常播期延长1 d，其中播种-拔节、移栽-始穗历期分别缩短1～3 d，齐穗-成熟历期延长3 d，短秧龄(15和20 d)处理的拔节-始穗历期缩短1 d。

表1 不同播期和秧龄组合处理的二季晚粳的生育进程Table 1 Developmental progress of late-season japonica rice at different sowing date and seedling age combinations

2.2 农艺及产量性状

成熟期调查显示，播期和秧龄及二者互作显著影响二季晚粳株高、单位面积有效穗数、结实率和千粒重，播期和秧龄显著影响成穗率，而每穗实粒数和经济产量仅受播期影响显著，生物学产量受播期与秧龄互作影响显著(表2)。在相同播期下株高随着秧龄的延长而显著降低，在相同秧龄下迟播的株高显著低于正常播期处理。在正常播期下，经济产量以20 d秧龄(A2)最高，生物学产量以25 d秧龄(A3)最高，但二者仅与30 d秧龄(A4)差异达到显著水平；单位面积有效穗数和成穗率均以20 d秧龄最高，结实率以30 d秧龄最高，千粒重以15 d秧龄(A1)最高，不同秧龄的每穗实粒数差异不显著。在迟播条件下，不同秧龄的经济产量、生物学产量及每穗实粒数差异不显著，但千粒重随秧龄的延长而降低，单位面积有效穗数和成穗率以15 d秧龄最低，结实率以25 d秧龄最低。在相同秧龄下，迟播的经济产量和生物学产量均不同程度地低于正常播期，成穗率和每穗实粒数也基本呈降低趋势；在15和20 d秧龄条件下，迟播的单位面积有效穗数显著低于正常播期；在25和30 d秧龄条件下，迟播的结实率和千粒重低于正常播期，差异显著(表2)。相关性分析显示，籽粒产量与单位面积有效穗数(r=0.606，P<0.01)和每穗实粒数(r=0.571，P<0.01)呈极显著正相关。

表2 不同播期和秧龄组合处理的二季晚粳农艺及产量相关性状Table 2 Agronomic and yield-related traits of late-season japonica rice at differentsowing date and seedling age combinations

2.3 稻米品质

1)加工品质。方差分析表明，播期、秧龄及二者互作显著影响二季晚粳的精米率和整精米率，但糙米率仅受秧龄显著影响(资料未列出)。在正常播期下随着秧龄的延长，糙米率、精米率和整精米率均呈下降趋势，15 d秧龄与其他秧龄处理差异显著；在迟播条件下，不同秧龄的糙米率和整精米率差异不显著，但精米率随秧龄的延长而呈降低趋势。在相同秧龄条件下，迟播的糙米率与正常播期差异不显著，但精米率和整精米率显著低于正常播期(表3)。在所有处理中，糙米率、精米率和整精米率均以正常播期的15 d秧龄最高。

表3 不同播期和秧龄组合处理的二季晚粳的加工品质Table 3 Processing quality of late-season japonica rice at different sowing date and seedling age combinations %

2)外观品质。表4显示，在相同播期条件下，不同秧龄的稻米长宽比及透明度差异不显著。在正常播期下随着秧龄的延长，稻米垩白粒率和垩白度呈先增后降趋势；在迟播条件下，垩白粒率和垩白度均以15 d秧龄最高、30 d秧龄最低。在相同秧龄条件下，迟播的垩白粒率和垩白度均不同程度地低于正常播期(表4)。

表4 不同播期和秧龄组合处理的二季晚粳稻米外观品质Table 4 Appearance quality of late-season japonica rice at different sowing date and seedling age combinations

3)稻米糊化特性。表5显示，在不同播期和秧龄下二季晚粳稻米RVA谱特征值差异显著。在正常播期下随着秧龄的延长，稻米峰值黏度、最低黏度、最终黏度、崩解值和回升值均呈先升后降趋势，以20 d秧龄最高，而消减值、峰值时间和糊化温度差异不显著。在迟播下随着秧龄的延长，峰值黏度、最低黏度和崩解值也呈先升后降趋势，以20 d秧龄最高，而最终黏度和回升值逐渐降低，消减值、峰值时间和糊化温度以15 d秧龄最高，其余秧龄水平间差异不显著。在相同秧龄条件下，迟播的峰值黏度、最低黏度和崩解值均不同程度地低于正常播期；在秧龄≥20 d条件下，迟播的最终黏度、回升值、峰值时间和糊化温度也有低于正常播期的趋势，但在15 d秧龄条件下迟播的最终黏度、回升值和消减值均高于正常播期；在20 d秧龄条件下迟播的消减值低于正常播期，但在其他秧龄下迟播的消减值与正常播期差异不显著(表5)。

表5 不同播期和秧龄组合处理的二季晚粳稻米RVA谱参数Table 5 RVA profile parameters of late-season japonica rice at different sowing date and seedling age combinations

4)稻米品质与灌浆结实期气温的关系。相关性分析结果(表6)显示，精米率、垩白粒率、垩白度、最终黏度和糊化温度等稻米品质指标均与灌浆结实期前20 d(齐穗后20 d)日平均气温、平均日最高和最低气温及有效积温呈显著或极显著正相关；整精米率除与平均日最高气温的相关系数未达到显著水平外，与日平均气温、日平均最低气温、有效积温呈显著相关关系。

表6 稻米品质指标与齐穗后20 d气温的相关系数(n=8)Table 6 Correlation coefficients between rice quality parameters and air temperature in 20 days after full heading

3 讨 论

适宜的播期和秧龄有利于水稻改善生育进程和高效利用温光资源，从而实现高产[4-5,9]。本研究结果显示，在6月25日即本地二季晚稻正常播期播种、秧龄为20 d时二季晚粳产量最高，迟播及长秧龄(30 d)则显著减产。大量单因素试验表明，推迟播种或延长秧龄均可造成晚稻产量构成因子不同程度下降，从而导致减产[10-12]。在本研究中，播期和秧龄互作对二季晚粳单位面积有效穗数、结实率和千粒重也产生显著影响。作物的产量形成与不同生育阶段所经历的温光条件密切相关[13]。在本研究中，随播期的推迟和秧龄的延长，虽然二季晚粳灌浆结实期延长，但因抽穗时间推迟，生育后期温光不足，从而造成籽粒充实度下降和千粒重降低[14]，这也是本研究中多数处理的经济系数偏低的原因之一。本研究还显示，在相同秧龄下迟播处理的营养生长期缩短；在相同播期条件下随着秧龄的延长，虽然整个营养生长期延长，但本田营养生长期也呈缩短趋势，这与前人在不同播期[15-16]和秧龄[5]单因素试验中的结果一致。营养生长期特别是本田营养生长期缩短，群体光合产物积累不足[15]，因而造成减产。

稻米品质受到生态环境和栽培技术等因素的显著制约[4]。本研究中迟播和长秧龄移栽均降低二季晚粳稻米垩白粒率和垩白度，从而提高稻米外观品质，但不同程度地降低精米率和整精米率等加工品质。姚义等[4]研究也表明，适当推迟播期可改善早熟晚粳外观品质，但使其加工品质变劣。然而，张桂莲等[5]研究认为，延长秧龄可同时改善晚粳稻米的外观品质和加工品质。不同研究者试验结果的差异可能与种植地域、栽培条件或品种特性不同有关，尚需进一步研究。稻米RVA谱特征值可用于评价稻米的蒸煮食味品质，但不同品种类型的适宜评价指标可能不同[7-8,16-17]。一般认为，峰值黏度、最终黏度和崩解值高，而糊化温度低的粳米食味品质好[7,17]。在本研究中，不同播期和秧龄处理的稻米糊化温度差异较小，但峰值黏度、最终黏度和崩解值差异较大，且迟播处理的稻米峰值黏度、最终黏度、崩解值一般低于正常播期处理。邢志鹏等[18]在机插稻中也获得类似的研究结果。本研究还显示，相同播期的稻米峰值黏度和崩解值以及正常播期的最终黏度均随秧龄的延长而呈先升后降趋势，以20 d秧龄的最高，而迟播的最终黏度则随秧龄的延长而降低。由此可见，本地区二季晚粳在正常播期播种秧龄为20 d时可获得较高的综合品质。

前人研究表明，灌浆结实期前20 d较低的气温有利于提高稻米加工品质和外观品质[19-20]。然而，程方民等[21]研究发现，粳稻品质形成的最佳灌浆期日均温为21.0～22.3 ℃，高温、低温均降低其加工品质和外观品质；吕文彦等[22]则认为，粳稻品质形成的适宜灌浆温度为21～26 ℃。本研究相关性分析显示，齐穗后20 d较高的气温有利于提高稻米加工品质，但降低其外观品质。本试验各处理齐穗后20 d的日平均气温均处于前人认为的适宜灌浆温度范围内[21-22]，但抽穗较迟的处理(S2A3和S2A4)在齐穗后10～20 d的平均日均温却低于21 ℃，这可能是本研究中稻米加工品质与气温指标呈正相关关系的原因。本研究结果说明，在抽穗较迟时灌浆结实期低温也可能成为限制二季晚粳加工品质形成的因素；同时也说明，二季晚粳加工品质和外观品质形成对灌浆结实期不同时段气温的反应也可能存在差异，尚需进一步研究。多数研究表明，稻米峰值黏度、崩解值和糊化温度随灌浆结实期温度升高而提高[23-25]；然而，张国发等[26]认为，峰值黏度和崩解值随温度的降低而升高。在本试验范围内，二季晚粳的稻米RVA谱特征值中仅最终黏度和糊化温度随齐穗后20 d的气温升高而提高。综上，环境温度对稻米RVA谱的影响较为复杂[27]。同时，本研究仅以1个品种进行了1 a的试验，尚需开展多年多点试验进一步验证。