播期对浙东南地区直播晚粳稻产量、生育期及温光利用的影响

马义虎 何贤彪,* 朱练峰 余山红 张中熙

(1 浙江省台州市农业科学研究院，浙江 临海 317000；2 中国水稻研究所，水稻生物学国家重点实验室，浙江 杭州 311400)

水稻(OryzasativaL.)作为我国以及世界重要的粮食作物之一[1]，一直占据我国粮食总产量的1/3以上，因此确保水稻高产、稳产、高效生产对国家粮食安全起着举足轻重的作用[2-3]。浙东南地处我国东南沿海，温光资源丰富，是典型的单双季稻皆适宜、籼粳混杂的水稻主产区。然而，浙东南由于地域气候的特殊性，在单季稻生长期间，尤其是7、8月份台风、暴雨等自然灾害天气频发，据统计每年登陆我国的台风，大约有20%会在浙江境内登陆，该地区首当其冲，灾害发生时，往往狂风夹带着暴雨，导致田间水稻倒伏、折断、淹水，对水稻生产造成极其不利的影响[4]。例如，2019年1909号台风“利奇马”从浙东南台州登陆，造成全国113.7万公顷农作物受灾，其中绝收9.35万公顷[5]。因此，灾后选择适宜的品种补播以挽回产量损失，对保障本地区粮食生产安全具有重要意义。

由于自然灾害发生的时间具有不确定性，通过常规水稻育秧、机械移栽方式来挽回产量损失既不现实、也有难度，而水稻直播可作为救灾补播的首选栽培技术，该方式播种时间灵活，可降低劳动强度[6]、提高氮肥回收利用率[7]、减少稻田温室气体排放[8]，尤其适用于灾后补播。播期是影响水稻产量与品质的重要因素[9-11]。根据受灾时间确定播期并选择相匹配的救灾补播品种，是水稻作物救灾减灾的主要内容之一。

目前，对直播稻的研究多集中在品种筛选上[12-14]，对播期的研究则大多集中在机插[15-16]、手栽[17]等移栽稻方面，两者综合研究可为水稻救灾补播提供技术支撑。有少数学者选择早籼稻品种，设置不同播期对晚稻救灾补播进行了研究，如陈爱柳等[18]于2005年在浙江平阳县用1个早籼稻设置1个播期和卢建华等[19]于2013年在浙江瑞安市用5个早籼稻设置4个播期，采用直播方式进行了晚稻救灾补播研究；刘鑫等[20]于2009年在浙江省选用早籼稻和常规粳稻，设置4个播期，采用移栽方式开展了晚稻救灾补播试验。前人对晚稻救灾补播研究多以早籼稻材料为主，粳稻较少，缺乏籼粳杂交稻，且由于品种更新换代，目前这些品种基本已退出生产应用；在水稻灌浆结实后期，由于籼稻低温耐性较粳稻差，影响水稻产量，加上温光资源具有很强的地域性，其研究结果难以直接应用在浙东南地区的晚稻救灾补播上。

针对以上问题，本研究立足于浙东南地区，以浙江省近年来新审定或大面积推广的具有代表性的不同类型粳稻品种(籼粳杂交稻3个、常规粳稻2个)作为供试材料，在大田直播栽培模式下，于易发生自然灾害的时间段内设置不同播期，研究温光资源配置与水稻产量、生育期间的关系，旨在明确不同播期的水稻产量及其构成因素、生育期及温光资源利用的差异，为该地区受灾后，选择适宜的品种，采用直播技术作救灾补播提供实践指导与科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018—2019连续两年在浙江省台州市农业科学研究院小溪试验基地(28°46′59″N，121°6′56″E，海拔4 m)进行。该试验基地属亚热带季风气候，年均气温为18.0℃，年均降水量为1 708.5 mm，年均日照时长为1 699.33 h，无霜期为260 d。试验田排灌方便，土壤理化性状良好，为砂壤土，土壤容重1.25 g·cm-3、 有机质含量30.10 g·kg-1、全氮含量2.19 g·kg-1、 碱解氮含量99.56 mg·kg-1、有效磷含量38.29 mg·kg-1、速效钾含量114.98 mg·kg-1、镉含量0.21 mg·kg-1、pH值5.68，前茬为空闲田。在水稻生育期内，两年日均温度随生育期的推进总体呈下降趋势(图1)，2018年较2019年日平均气温下降速率略快，2018年总积温(3 192.6℃·d)略低于2019年(3 209.8℃·d)； 在灌浆至收获期，仅极个别天内(2018为5 d，2019为9 d)日最低气温低于10℃，但日均温度均在10℃以上。2018年日照时数(800.4 h)略高于2019年(779.5 h)，前者主要分布在水稻生育前期，而在水稻灌浆期少于后者，且分布不均匀。

图1 2018—2019年水稻生长季节内的日均温度和日照时数Fig.1 Average daily temperature and sunshine hours during rice growing season from 2018 to 2019

1.2 试验材料与设计

选取浙江省近年来新审定或大面积推广的5个不同类型粳稻品种作为供试材料，其中籼粳杂交稻为甬优1540、甬优7850和嘉优中科3号；常规粳稻为秀水519和秀水417。上述各品种全生育天数依次分别为146、143、146、123和119 d。采用二因素裂区设计，以播期处理为主区，共设4个播期，两年播期相同，分别为7月10日(Ⅰ)、7月15日(Ⅱ)、7月20日(Ⅲ)和7月25日(Ⅳ)；以品种为副区，共20个处理组合。小区面积为20 m2，重复3次。主区及副区间筑埂并用黑色塑料薄膜包埂隔离，并设立相互独立的排灌沟渠，以便进行单独肥水管理。两年间籼粳杂交稻、常规粳稻播种量分别为22.5、75.0 kg·hm-2(以干种子计)，种子经浸种催芽(芽长为谷长一半)后直播，播种时保持田面湿润无积水，采用人工撒播方式进行，4～5叶期移密补稀，使小区内稻苗密度均匀一致。

肥料运筹：施纯氮量195 kg·hm-2，氮磷钾比例为1∶0.5∶0.8；氮肥、钾肥分为基面肥和追肥，比例为 1∶1， 磷肥全部作基面肥；基面肥与追肥分别于耕整后播种前1 d、3～4叶期施入。其他措施均按高产栽培要求进行，生长期内严格防治病、虫、草害，确保每播期各品种正常生长。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 生育进程 准确记录各品种播种期、齐穗期、成熟期等主要生育时期所对应的日期。

1.3.2 考种与计产 在收获前1 d，各小区沿对角线用1 m×1 m的正方形铁圈套取3个样方，调查样方内有效穗；并采集有代表性的植株10丛，考查植株穗粒结构(株高、穗粒数、千粒重和结实率)；所有小区全部收割脱粒去杂晒干换算成标准含水量后计算产量。

1.3.3 气象资料 水稻生育期内的两年气象数据来自于浙江省临海市气象局，主要包括日最低温度、日均温度和日照时数。

1.4 计算与统计方法

以第Ⅰ播期播种时间7月10日为起点，至第Ⅳ播期最迟收获时间(两年均为11月20日)为终点，作为水稻生长期间总的温光资源计算时间，以各播期下不同品种各生育阶段内所利用温光占总温光资源的比例计算其温光利用率。有效积温、有效积温利用率、有效积温生产效率和日照时数利用率具体计算公式如下：

(1)

有效积温利用率=(生育阶段有效积温/总有效积温)×100%

(2)

有效积温生产效率(kg·hm-2·℃-1·d-1)=产量/全生育期有效积温

(3)

日照时数利用率=(生育阶段日照时数/总日照时数)×l00%

(4)

采用Excel 2007软件进行试验数据处理，SPSS 19.0软件进行裂区方差分析，最小显著差数法(least significant difference，LSD)进行多重比较(P<0.05)，Pearson相关分析方法计算相关关系。

2 结果与分析

2.1 播期对不同类型粳稻产量及其构成因素的影响

经方差分析，产量在年度间、播期间、品种间和播期×品种的互作效应上均存在显著或极显著差异，F值分别为2.98、85.87、54.82和3.09。由表1可知，虽然不同类型粳稻在所有播期内的平均产量为2019年(8.03 t·hm-2) 高于2018年(7.85 t·hm-2)，差异达显著水平(P<0.05)，但播期间及品种间变化趋势基本一致。随着播期的推迟，所有类型粳稻产量均呈下降趋势，Ⅰ期与Ⅲ期、Ⅳ期间产量均有显著差异，而Ⅰ期与Ⅱ期间产量基本无显著差异；不同品种间产量下降幅度有差异，甬优1540下降最快，而秀水519下降最慢。分析两年播期t(其值为实际播期自第Ⅰ播期向后推迟的天数)与平均产量Y的关系，拟合出产量Y与播期t的线性回归方程(Y=at+b)，求得播期每推迟5 d，籼粳杂交稻平均产量减少0.71 t·hm-2，常规粳稻平均产量减少0.30 t·hm-2(表2)。在同一播期下，籼粳杂交稻的产量高于常规粳稻，表现出较强的杂种优势。

表1 播期对不同类型粳稻产量的影响Table 1 Effects of seeding dates on grain yield of different types of japonica rice /(t·hm-2)

表2 播期对不同类型粳稻产量影响的线性回归方程Table 2 Linear regression equation of effect of seeding dates on grain yield of different types of japonica rice

由表3、4可知，产量构成因素两年变化趋势基本一致，即随播期推迟，不同品种的产量构成因素均呈下降趋势，在形态上表现为植株变矮。有效穗表现为常规粳稻大于籼粳杂交稻，每穗粒数则相反；在结实率和千粒重方面，两类型粳稻无明显变化规律；在产量构成因素变化幅度上，除秀水417和甬优7850(2019年)结实率>每穗粒数外，其余产量构成因素均表现为每穗粒数>结实率>有效穗>千粒重，表明每穗粒数、结实率的降低是播期推迟导致产量下降的主要原因。

表3 2018年播期对不同类型粳稻产量及其构成因素的影响Table 3 Effects of seeding dates on grain yield and its components of different types of japonica rice in 2018

表4 2019年播期对不同类型粳稻产量及其构成因素的影响Table 4 Effects of seeding dates on grain yield and its components of different types of japonica rice in 2019

2.2 播期对不同类型粳稻生育期的影响

由表5、6可知，随播期推迟，不同品种水稻的主要生育时期相应延迟，全生育期缩短，主要由播种-齐穗期、齐穗-成熟期等主要生育阶段共同缩短所导致，齐穗-成熟期缩短的贡献大于播种-齐穗期，不同类型间表现为籼粳杂交稻缩短幅度大于常规粳稻，两年各品种表现趋势基本一致。播期每推迟5 d，甬优1540、甬优7850、嘉优中科3号、秀水519、秀水417全生育期两年平均分别缩短2.7、3.2、3.5、2.0、1.7 d。在播期为7月25日时，籼粳杂交稻两年均不能正常成熟，且嘉优中科3号在2019年7月20日播期时即不能正常成熟，表明随着播期的推迟，水稻生育安全性降低，播期对不同粳稻生育期的影响存在差异。

表5 2018年播期对不同类型粳稻主要生育时期的影响Table 5 Effects of seeding dates on main growth periods of different types of japonica rice in 2018

表5(续)

表6 2019年播期对不同类型粳稻主要生育时期的影响Table 6 Effects of seeding dates on main growth periods of different types of japonica rice in 2019

2.3 播期对不同类型粳稻温光资源利用的影响

由表7、8可知，生育期越长的品种，在全生育期内可利用的有效积温、日照时数越高，两年趋势基本一致，以2018年为例，全生育期最长的品种甬优7850在第I播期中，有效积温和日照时数分别为1 841.1℃·d 和799.0 h，而生育期最短的品种秀水417在第Ⅳ播期中，有效积温和日照时数分别仅为1 570.6℃·d和690.5 h。不同播期导致水稻生育进程各异，并对温光资源利用率产生影响。随播期推迟，不同品种有效积温、日照时数(播种-齐穗期除外)及其利用率和有效积温生产效率基本均呈下降的趋势；在同一播期内，全生育期温光资源及其利用率大致表现为甬优7850>嘉优中科3号>甬优1540>秀水519>秀水417，有效积温生产效率表现为甬优1540>甬优7850>嘉优中科3号>秀水519>秀水417。

表7 2018年播期对不同类型粳稻生育期间温光利用的影响Table 7 Effects of seeding dates on utilization of temperature and sunshine of different types of japonica rice during rice growing season in 2018

表8 2019年播期对不同类型粳稻生育期间温光利用的影响Table 8 Effects of seeding dates on utilization of temperature and sunshine of different types of japonica rice during rice growing season in 2019

在播种-齐穗期，随播期推迟，2018年不同类型粳稻的日照时数均呈现先减少后增加的趋势，2019年则呈现先增加后减少的趋势，但在齐穗-成熟期，两年日照时数均随播期的推迟而逐渐减少，最终表现为2018年全生育期的日照时数随播期推迟呈逐渐减少的趋势，2019年则呈现先增加后减少的趋势。

2.4 不同类型粳稻产量与温光资源的相关性

相关分析结果如表9所示，各生育阶段有效积温与水稻产量呈显著或极显著正相关；播种-齐穗期的日照时数与水稻产量相关性不显著，齐穗-成熟期的日照时数与水稻产量呈极显著正相关，全生育期日照时数与水稻产量呈显著或极显著正相关，说明齐穗-成熟期温光资源的增加有利于产量提高。

表9 不同粳稻产量与温光资源的相关分析Table 9 Correlation analysis between grain yield of different types of japonica rice and resources of temperature and sunshine

3 讨论

3.1 不同播期的直播稻产量水平

合理并充分利用温光资源是水稻高产形成的基础条件之一。不同播期内的温光条件不同，适宜的播期可能通过影响水稻各生育阶段有效积温、日照时数和降雨量等气象因子而合理调节不同生育阶段的光合物质积累量[21-22]，并促进花后光合物质向籽粒转运，提高水稻产量。关于播期对直播稻产量的影响已有较多报道，在水稻生长季，若温度呈现由低到高再下降的变化趋势时，一般认为播期与直播稻产量呈抛物线关系[23-24]。在生产实践中，因设置的播种期区段所对应的产量抛物线区间不同，可能会造成试验结果差异[25-26]。本研究表明，播期设在7月中、下旬，不同直播粳稻产量随播期推迟而下降，除第Ⅱ播期(7月15日)与第I播期(7月10日)下降的差异基本未达显著水平外，其余各播期间的差异基本达显著水平；籼粳杂交稻产量较常规粳稻下降快，说明在本区域籼粳杂交稻产量受播期的影响较大，适期早播利于产量提高，这可能与前两期播种下的温光较适宜，籼粳杂交稻表现出较强的杂种优势有关。

进一步分析，直播稻产量随播期推迟而下降是由各产量构成因素同步下降所致，其中每穗粒数和结实率下降幅度较大，而有效穗和千粒重下降幅度小，这与前人研究结果基本一致[27]。造成其下降的原因，可能是因为直播稻抽穗前期温度相对较适宜，造成群体小分蘖过多，后期因成穗率大幅下降，个体干物质生产与积累相对较低[28-29]，难以形成大穗，导致有效穗和每穗粒数下降；而后期水稻灌浆结实阶段易受低温影响，造成籽粒充实差[30]，导致结实率与千粒重下降。基于此，若受灾须补播晚粳稻，应及时播种，利用直播粳稻早播的优势减少产量损失。并通过加强前期田间管理，优化直播稻群体，提高个体干物质积累，壮大个体，为大穗形成打好基础；后期应加强水肥管理，可通过喷施植物生长调节剂或叶面肥来提高结实率与千粒重，从而提高救灾补播的晚稻产量。

3.2 不同播期的生育期变化

播期对水稻生育期的影响因试验位置、栽培季节、品种选择、栽培措施等不同而异。作者曾以广两优7217和天优华占为材料，设置5个播期处理，发现随着播期推迟，水稻全生育期呈缩短的趋势，主要是由播种-齐穗期大幅缩短所导致，而齐穗-成熟期缩短幅度因品种而异[31]；潘高峰等[32]在鄂中北和孙建军等[33]在河南稻作区的研究表明，随播期推迟，各类型粳稻全生育期均显著缩短，生育期短的品种生育期较稳定，并指出全生育期缩短的主要原因是播种-拔节等营养生长期显著缩短，而齐穗-成熟期缩短幅度有限。但近年来也有学者认为，随着播期推迟，全生育期和播种-抽穗期显著缩短，而齐穗-成熟期呈延长的趋势[27]。

本研究结果表明，随播期推迟，全生育期逐渐缩短是由播种-齐穗期、齐穗-成熟期等生育阶段共同缩短所导致，且播种-齐穗期生育阶段缩短幅度较齐穗-成熟期小，齐穗-成熟期缩短是引起全生育期缩短的主要原因。本试验播期设置在7月10日至7月25日之间，始末播期时间跨度不大，在水稻生长发育前期，水稻正处于较适宜的高温、短日照生长环境中，生长发育较快，此时水稻进入幼穗分化期所需的发育时间接近基本营养生长期，这可能是同一品种在不同播期处理间，播种-齐穗期缩短差异不大的原因。在生产应用中，如何延长营养生长期，提高水稻生育前期的干物质积累，是提高产量的关键所在。

本试验所用的2个常规晚粳稻，在设计的播期内能正常齐穗(第IV播期最晚于9月26日齐穗)，且能正常成熟；3个籼粳杂交稻在7月25日播种，虽能正常齐穗(第IV播期齐穗范围为9月28日—10月1日)，但由于后期有效积温较低，难以成熟，而于9月26日及以前齐穗的，均能正常成熟。以往研究认为浙江水稻安全齐穗期为9月23日[34]，但经近几年研究发现，齐穗期向后推迟3 d仍能正常成熟，这可能与粳稻较耐寒，且在全球变暖背景下中国地表温度上升有关[35]，因此，浙东南地区水稻安全齐穗期是否向后推迟，还有待进一步验证与研究。

3.3 播期与品种选择及温光资源利用的关系

不同地区具有不同的温光资源[36]，即使在同一地区的不同水稻栽培季节里，温光资源分布也相异，故而在不同地区下，不同播期的温光资源存在差异。不同水稻品种具有不同的特性，只有在适宜的温光资源下才能充分发挥品种优势[37-38]。因此，播期与品种要互相选择、合理匹配，才能使水稻生长发育处于较佳的温光状态之中[39]，这也是水稻高产、稳产和优质栽培中的关键技术之一。在浙东南地区，台风、暴雨等自然灾害多数发生在7月以后，若救灾补播水稻，其灌浆结实期一般在9月中旬至11月中、下旬，此时温光资源逐渐下降，影响后期灌浆结实；而粳稻较籼稻具有耐低温优势[40]，到后期既能够适应低温天气而不早衰，又能有效地利用温光资源进行灌浆结实，使得植株能够安全成熟，保证产量。

随着播期的推迟，在水稻生长过程中温光资源不断变化，水稻生育期也随之发生变化，进而对温光资源的利用产生影响。多数研究认为，有效积温、日照时数及其利用率均随播期推迟呈下降趋势[41-42]，但也有研究认为温光资源及其利用率随播期推迟呈现先增加后减少的趋势[43]。本试验发现，在浙东南地区，于7月中、下旬进行直播，随播期推迟，气温逐渐下降，水稻全生育期缩短，有效积温、日照时数及其利用率和有效积温生产效率均呈下降趋势，与前人研究结果基本一致[41-42]。进一步观察到，籼粳杂交稻的温光资源利用率高于常规粳稻，其中甬优1540表现的更加突出，其有效积温生产效率最高，说明此类品种更能有效地利用温光资源。水稻产量与齐穗-成熟期阶段的温光资源呈显著或极显著正相关，说明增加齐穗-成熟期的温光资源有利于提高产量，这可能是由于齐穗后的温光资源增加有利于水稻光合物质积累，并促进其向籽粒中转运[44-45]，对产量贡献较大，从而提高了产量。

4 结论

水稻不同播期下温光资源存在较大差异，不同类型直播粳稻的产量、生育期和温光资源利用对播期的响应也存在差异。播期推迟均使不同类型直播粳稻的产量加剧下降、生育期缩短、温光资源及其利用率和有效积温生产效率降低，籼粳杂交稻在不同播期间的产量变幅较常规粳稻大，更易受温光资源的调控，不同品种水稻产量与齐穗-成熟期的温光资源呈显著或极显著正相关。在7月份台风、暴雨等自然灾害频发的浙东南地区，选用直播粳稻作为救灾措施时，籼粳杂交稻品种宜选用甬优1540或甬优7850，并在7月15日前播种；常规粳稻则宜选用秀水519，在7月20日前播种。