湘北西洞庭湖平原一季杂交中稻产量、米质与温光条件的关系

戴帅汝 龙志长

（1.湖南省气象服务中心 湖南长沙 410118；2.长沙农业气象试验站 湖南长沙 410125）

湘北西洞庭湖平原是湖南省最重要的商品粮生产基地。 近年来，以“湘米优化工程”为契机，大面积建设高档优质稻生产基地，其优质稻为单季中稻，一般在5 月中旬初播种、6 月上旬移栽、8 月中旬齐穗、9 月中旬至下旬成熟收获。中稻种植全生育期间温光充足，降水适宜，能满足安全齐穗和成熟要求。 但是受单季中稻播期伸缩性较大等因素的影响， 生产上不同播期间的中稻米质和产量差异较大， 因而有必要从温光气象条件入手探索适宜的中稻播种期。

水稻分期播种试验能较为便捷地分析水稻不同生育阶段的温光水条件与籽粒充实及稻米品质的关系， 得到播期变化的气候条件对水稻品质与产量的影响效应[1-3]。 前人关于水稻品质与产量对播期响应的研究报道颇多，有研究表明，随着播期的延迟，籽粒灌浆持续时间延长，进程变慢，灌浆速率下降[4-6]，而且会造成水稻产量、垩白度和整精米率等降低[7-10]；此外， 气象因子对产量构成因素的影响以苗期和抽穗期为主，对灌浆期的影响明显下降[11-13]。 以往研究的关注点主要在水稻不同生育阶段温光因子与水稻生育进程和产量的影响， 以及抽穗至乳熟期温光条件对水稻产量形成和品质的影响效应， 而对不同播期水稻籽粒灌浆特性及产量构成和米质情况研究较少。 因此，本试验拟采用分期播种试验，观测和采集水稻各播期不同发育阶段温、 光、 水等气象因子数据，测定籽粒灌浆速率及相关产量构成要素、最终产量和米质，旨在研究不同生育阶段的温、光、水条件对水稻灌浆结实、产量要素和米质的影响，为确定湘北西洞庭湖平原中稻适宜播种期提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点和时间

试验地点位于西洞庭湖平原的澧县农业科学研究所，该地区属亚热带季风湿润气候，热量丰富，降水充沛，是传统的水稻种植区。 试验田地势平坦，土壤质地为壤土，前茬为油菜。田间试验于2020 年3-9 月进行，室内测定分析于2020 年10-12 月在澧县气象局进行。

1.2 试验材料和设计

1.2.1 试验材料 为籼型三系杂交迟熟中稻主推品种兆优5455（省评二等优质稻），由深圳市兆农农业科技有限公司选育，全生育期140 d。

1.2.2 试验设计 采取软盘播种育秧， 设置3 个播期，即4 月30 日（A1）、5 月10 日（A2）和5 月20 日（A3），秧龄22 d。 每个播期设4 个重复，随机区组设计，共12 个试验区组。 小区间做围埂隔开。 人工插秧，宽窄行栽培，移栽行距40 cm+20 cm、株距16.5 cm，小区面积为22.2 m2，试验区周围设置保护行。稻田病虫害防治和水肥等田间管理与当地稻区一致。

1.3 测定项目

1.3.1 主要生育时期 记录水稻播种、移栽、拨节、抽穗、乳熟、成熟等发育日期。

1.3.2 灌浆速率 于开花后10 d 开始， 每5 d 取样1 次，取20 穗（每区5 穗），测定粒重直至成熟为止。灌浆速率［mg/（粒·d）］=（本次测定的粒重-前一次测定的粒重）/2 次测定的间隔日数。

1.3.3 产量构成因素 于成熟期在每个小区连续取40 穴，供考种测定。 考察指标包括每穗总粒数、每穗实粒数、空壳率、秕谷率、千粒重、成穗率、理论产量。产量构成因素、灌浆速率等测定项目均按《农业气象观测规范》（上卷）[14]执行。

1.3.4 气象资料 气象数据来源于澧县气象局 （距试验田3 km）， 主要包括日平均气温、 高于或等于35℃及以上极端最高温、日照时数等数据，结合生育期记载算出播种至齐穗、 齐穗至成熟及全生育时期≥10℃的活动积温、日均温、日照时数等气象指标。

1.3.5 米质测定 水稻收获晒干贮存3 个月后，送样至湖南省农业科学院稻米及制品检测中心检测。

1.4 数据统计分析

利用Excel 2010、DPS v19.05 版数据处理系统进行数据整理、分析及简单图表绘制。

2 结果与分析

2.1 水稻生育时期及气象条件

由表1 可知， 各处理从移栽至返青的时间随着播期的推迟呈逐渐增长态势，A1 移栽至返青天数最多，为5 d；A2、A3 移栽至返青天数均为3 d。 移栽至齐穗时间随着播期推迟逐渐缩短，A1 天数最长，为78 d；A2、A3 天数均为74 d。 齐穗至成熟时间随播期推迟而逐渐延长，A1、A2 天数均为29 d，A3 为31 d。反映出随播期延迟播种至齐穗期天数减少， 齐穗至成熟期天数增加，全生育期天数也呈缩短趋势。

表1 各处理生育时期（单位：月/日）

从各处理全生育期温光条件（表2）来看，日均温从高到低依次为A3 （27.1℃）、A2 期 （27.0℃）、A1 （26.4℃）； 日照从多到少依次为A3 （793.4 h）、A2（756.1 h）、A1（750.9 h），表明随着播期的延迟日均温、光照逐渐增加。≥10℃活动积温则有所不同，从高到低依次为A3（3 447.8℃·d）、A1（3 406.5℃·d）、A2（3 379.3℃·d），这主要由播期早与迟和全生育期天数决定。 播种至齐穗期随播期延迟日均温、日照时数逐渐增加，齐穗至成熟期随播期延迟日均温、日照时数逐渐减少。

表2 各处理不同生育期的活动积温、日均温和日照时数

2.2 产量构成因素与气象条件的关系

2.2.1 灌浆特性与光热条件的关系 各播期籽粒灌浆速率都呈现先快后慢的趋势(表3），抽穗开花15 d后第1 次测定的灌浆速率最快，其次为第2 次，最后1 次最慢（A1 除外）。 3 个播期灌浆速率平均值A2＞A3＞A1。 开花后15 d、20 d、25 d、30 d、35 d 各播期间灌浆速率无显著性差异。

表3 各处理籽粒灌浆速率［mg/（粒·d）］

通过灌浆期间观察气象因子对产量性状的影响可知，A2 播期积温和累积最高气温最高，A1 播期次之，A3 播期最少。 同一温光条件和产量性状在A1、A2、A3 间无显著性差异（表4）。

表4 各播期处理产量性状

通过分析各个播期每5 d 所测千粒重、灌浆速率与相应时段积温之和的关系得到千粒重、 灌浆速率均与抽穗期至观测日的积温呈一元二次函数关系（图1），其对应的方程式分别为：

图1 千粒重和灌浆速率与积温关系

式中，Yi为灌浆速率［g/（1000 粒·d）］；Yw为千粒重（g）；X为抽穗期至观测日的积温（℃·d）。两个方程式均通过了0.01 水平显著性检验。通过分析计算，千粒重随积温的增加逐渐增加（图1a），而灌浆速率随积温的增加逐渐降低（图1b）。 当积温达到822℃·d 时千粒重最高。表明齐穗至成熟期间当积温≥825℃·d时灌浆基本完成，籽粒趋于饱满，籽粒充实最好，当积温达到850（℃·d）时灌浆速率趋于停滞。 同理分析计算可知，灌浆速率随日照时数的增加逐渐降低，而千粒重随着日照时数的增加逐渐增加 （一定范围内）。当日照时数达到200 h 时灌浆速率趋于停滞，当日照时数达到270 h 时千粒重最高。表明齐穗至成熟期间接近235 h 时灌浆趋于完成， 籽粒趋于饱满，籽粒充实最好。

2.2.2 产量构成因素与光热条件的关系 表4 列出了各播期试验产量结构数据。 不同播期产量构成因素中除穗结实粒数差异不明显外，其他差异较明显。每穗粒数3 个播期间差异不显著， 最多仅差3.6 粒。其他因素的差异主要表现在千粒重、 空秕率和理论产量等方面。 千粒重随着播期的推迟呈逐步增加的趋势，A3 播期千粒重比A2 播期高0.38 g，A2 播期千粒重比A1 播期高1.75 g；空秕率随着播期的推迟呈逐步增加的趋势，A2 播期空秕率最高， 为11.9%，A3次之，A1 最低，为8.5%；成穗率和理论产量由高到低的依次是A3 （73.4%、939.2 g）、A1 （71%、747.2 g）、A2（62.2%、660.5 g）。 据气象资料统计， 澧县从7 月21日开始进入长时间高温天气，最高气温≥35.0℃时段主要集中在7 月21 至8 月1 日、8 月9-21 日2 个时期，从气象条件分析看，拔节至乳熟阶段，A2 高温日数最多、A3 最少，由此发现成穗率、空秕率、1 m2产量的高低与高温日数有很大关系。 综合上述各播期试验产量构成数据和积温及高温情况分析，A3 播种至齐穗阶段及全生育期的总积温高于其他2 个播期，A1 次之，A2 最少，1 m2产量与总积温呈正相关。在齐穗至成熟阶段A2 积温最高、A3 最低，理论产量与积温负相关， 表明不同生育阶段的温光条件对产量及产量构成因素的影响依次为移栽至齐穗＞齐穗至成熟＞全生育期。

2.3 不同播期与稻米品质的关系

由表5 可知， 碾米品质中的糙米率随播期的延迟而增加，而精米率反应则呈无规律性。 外观品质上垩白粒率和垩白度随播期的延迟而逐渐下降。 蒸煮品质中，直链淀粉含量随播期的延迟而逐步增多，蛋白质含量则先升后降。 不同播期稻米品质各项指标中的垩白粒率、垩白度、直链淀粉含量以A3 最优、A2的精米率最理想。 综上可知，A3 的米质相对其他播期处理表现最优。

表5 各播期对米质的影响

2.4 不同生育阶段温光条件与稻米品质的关系

糙米率、精米率、垩白粒率、垩白度、直链淀粉、蛋白质在不同播期间均无显著性差异， 但综合表2、表5 分析， 各播期不同生育时段的温光条件对垩白粒率、垩白度、直链淀粉含量存在一定影响。 这是受各播期处理齐穗至成熟阶段温、光条件所决定，A3 的积温（821.9℃）、日均温（26.5℃）、日照时数（196.0 h）最低，其积温分别较A1、A2 低10℃和28℃，日均温分别低2.8℃和3.1℃，光照少35 h 左右，同时A2 高温日数和累积高温值最多，从而在垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量上A3 播期表现最优。 湘北8 月日均温较高（＞26℃）、高温日数和日照时数多，9 月上旬至中旬日均温在23℃以上。 生育阶段温光条件对稻米品质影响依次为齐穗至成熟期＞播种至齐穗期＞全生育期，且日均温和日照时数、高温日数对米质影响大于积温和累积高温值。

3 讨论与结论

本试验通过考察同一品种在同一气候区域分期播种条件下的产量构成因素、实际产量、灌浆特性的差异，分析一季稻产量构成因素、实际产量及稻米品质与气象条件的关系， 初步确定一季稻在湘北的最佳播种期，以及该气候区获得优质高产、稳产所需的温光条件。

本研究发现，移栽至齐穗阶段，温光条件主要通过影响株茎重、有效穗和总粒数进而影响产量。 齐穗至成熟阶段， 温光条件主要通过影响结实率、 千粒重、1 m2产量等进而影响产量，而此时段又是本区域晴热高温的集中阶段， 热量过剩又是导致减产的另一因素。 试验结果表明，产量与移栽至齐穗期积温正相关，与齐穗至成熟阶段积温负相关，这一结论与前人的研究结果相似[2，5]。 不同生育时期温光条件对产量及产量构成因素的影响依次为移栽至齐穗＞齐穗至成熟＞全生育期。

灌浆期温光条件是影响水稻籽粒灌浆的最主要因素， 日平均气温23～30℃是籽粒灌浆的最适温度，在此适宜范围内温度越高， 籽粒灌浆速率与温度呈正相关[6]。 在前人研究的基础上，本研究得出了类似的结论，齐穗至成熟期间，千粒重随积温的增加逐渐增加，而灌浆速率随积温的增加逐渐降低；当积温≥825（℃·d）时灌浆基本完成，籽粒趋于饱满，充实最好；当积温达到850（℃·d）时灌浆速率趋于停滞。 同理， 一定范围内千粒重随着日照时数的增加逐渐增加，而灌浆速率随日照时数的增加逐渐降低。 当日照时数接近235 h 时灌浆趋于完成，籽粒趋于饱满且充实最好，当日照时数达到270 h 时千粒重最高。

本研究表明， 各播期不同生育时段的温光条件对稻米品质的影响虽无显著性差异， 但也存在一定差别， 各生育阶段温光条件对稻米品质影响依次为齐穗至成熟期＞播种至齐穗期＞全生育期， 也认证了气温是影响稻米品质最重要的因素，这与前人[7，10]的研究结论相似。 此外，本研究中A3 的垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量在各播期中表现最优， 说明日均温、日照时数适宜，昼夜温差大，有利于降低稻米垩白粒率、垩白度，增加稻米直链淀粉含量，且日均温和日照时数、 高温日数对米质影响大于积温和累积高温值。

综上所述，西洞庭湖平原一季稻以5 月20 日前后温、光、水条件最为适宜，基本能在抽穂及扬花期避开部分高温热害，其米质最佳，产量表现最好。 本试验条件下一季稻适宜播种期在5 月20 日前后。