中国有一半以上的人口以大米为主食,其中粳米是主要口粮之一。近年来,随着南方“籼改粳”项目的实施,人均粳米年消费量迅速增加到30kg^[1,2,3,4]。因此提高粳稻产量和提升粳米品质对促进南方粳稻的进一步发展具有重要意义。

湖北省自古就有“湖广熟,天下收”的美誉^[5],作为全国重要的粮食大省,温光资源丰富,年活动积温4800℃~5200℃,能满足一季粳稻的生长要求^[6,7]。《全国粳稻生产发展规划（2011-2015年）》将湖北省列入了南方粳稻适宜生态区^[8]。其中,鄂中北地区属于南部亚热带气候向北部温带气候过度地带,是江淮粳稻优势区^[4],具有得天独厚的粳稻生产生态条件。该区域稻麦周年生产存在茬口衔接紧张、籼稻价格低迷和光温资源利用率低等严峻问题。粳稻具有感光性、不易脱粒和耐低温能力强等优点,能有效解决该区域稻麦生产存在的问题^[7,8,9]。

2011年,湖北省襄州和宜城开展粳稻引种示范,种植沪旱3号13.3hm²（200亩）,实现了粳稻“零”种植的突破^[8]。2012年,湖北省现代农业粮棉油发展专项水稻“籼改粳”工程正式启动,有力地推动了全省粳稻的发展,2013年一季中粳产量较2012年提高375kg/hm²以上^[10]。鄂中北地区粳稻种植面积随之稳步增加。但是,适合鄂中北种植的优质高效粳稻品种匮乏,对改种粳稻后的光温资源特性、不同类型粳稻的播种时间和栽培技术缺乏系统研究。针对上述问题,本研究立足鄂中北生态区,以常规早熟中粳、中熟中粳、迟熟中粳、籼粳杂交早熟中粳和籼粳杂交中熟中粳为试验材料,设置5个播期,明确鄂中北地区粳麦周年轮作模式下,播期对不同类型粳稻生育期、产量及其构成因素和温光资源利用的影响,以期为鄂中北地区粳麦周年轮作机械化高产高效栽培提供参考。

试验于2018年在湖北省襄阳市农业科学院团山试验基地（31.54°N,112.11°E）进行。

粳稻品种为镇9471（早熟中粳）、盐粳16（中熟中粳）、扬粳239（迟熟中粳）、甬优4949（籼粳杂交中熟中粳）和甬优2640（籼粳杂交早熟中粳）。

试验地前茬作物为小麦,种植方式为育秧移栽,根据鄂中北温光条件设置水稻安全成熟的5个播期,分别为5月12日（Ⅰ）、5月18日（Ⅱ）、5月24日（Ⅲ）、5月30日（Ⅳ）和6月5日（Ⅴ）。

采用机械化配套的软盘育秧方式,播种量为杂交稻90g/盘、常规稻110g/盘。秧龄25d,采用人工模拟毯苗机插,株行距13.5cm×26.5cm,杂交稻2本栽插,常规稻4本栽插。

试验采用裂区设计,播期为主区,品种为副区,小区面积20m²,3次重复。不同小区间用薄膜包埂,确保水肥单独管理。氮肥施用量270kg/hm²,按基肥︰蘖肥︰穗肥=4︰3︰3施入,氮磷钾（N︰P₂O₅︰K₂O）比例为1︰0.5︰1,基肥于整地时施入,蘖肥于移栽后7d施入,穗肥于晒田复水后施用。磷肥作基肥一次性施入,钾肥分2次施入,基肥和穗肥各施入50%。水分管理和病虫害防治等相关栽培措施统一按照高产模式管理。

1.6.1 生育进程 准确记录各小区播种期、出苗期、移栽期、返青期、始穗期、抽穗期、齐穗期和成熟期。

1.6.2 温光数据 记录全生育期气温（日均温、日最高温、日最低温）、降水量和日照时数等,计算各品种每个生育阶段及全生育期有效积温和活动积温等。

1.6.3 产量与产量构成因素 成熟后,按每个品种单穴平均穗数取5穴,测定穗粒数和结实率;称重1000实粒样本（干种子）,重复3次（误差不超过0.05g）,计算千粒重;成熟期各小区割方测实产,测产面积3m²,3次重复。

以第Ⅰ播期播种时间为起点至第Ⅴ播期最迟收获时间为终点作为水稻生长总的温光资源,以各播期处理全生育期内利用的温光占总的温光资源的比例计算其温光利用率。积温利用率（%）=（全生育期积温/总积温）×100;热量利用率（%）=产量/全生育期有效积温×100;日照时数利用率（%）=（全生育期日照时数/总日照时数）×l00。使用Microsoft Excel 2013处理数据,采用SPSS 25.0进行统计分析。

如图1所示,随着播期推迟,各粳稻全生育期均显著缩短。不同类型粳稻生育期缩短幅度为迟熟中粳>中熟中粳>早熟中粳,籼粳杂交中熟中粳>籼粳杂交早熟中粳,播期Ⅴ与Ⅰ相比,缩短天数分别为22、21、18、19和16d。同一类型粳稻,随着播期推迟,生育期缩短天数减少。播期每推迟6d,迟熟中粳、中熟中粳、早熟中粳、籼粳杂交中熟中粳和籼粳杂交早熟中粳全生育期分别平均缩短5.5、5.3、4.5、4.7和4.0d。

进一步分析不同类型粳稻的播种–拔节期、拔节–齐穗期和齐穗–成熟期3个生长发育阶段,随着播期推迟,播种–拔节期阶段的天数显著减少,拔节–齐穗期和齐穗–成熟期减少幅度较小。播期每推迟6d,迟熟中粳、中熟中粳、早熟中粳、籼粳杂交中熟中粳和籼粳杂交早熟中粳播种–拔节期分别缩短4.7、4.3、3.5、3.3和3.2d。常规粳稻3个生育阶段的变异系数变化一致,即播种–拔节期最大,拔节–齐穗期次之,齐穗–成熟期最小。籼粳杂交粳稻播种–拔节期变异系数最大,齐穗–成熟期次之,拔节–齐穗期最小。表明各类型粳稻营养生长阶段受温光影响较大,而生殖生长阶段相对稳定。

随着播期推迟,各类型粳稻全生育期均显著缩短,进而对温光资源利用产生影响。由表1可知,生育期越长,有效积温和光照时数越大。以播期Ⅰ为例,迟熟中粳的有效积温和日照时数分别为2336.9℃和910.7h,籼粳杂交早熟中粳有效积温和日照时数分别为2149.1℃和804.3h。同一播期内,有效积温及其利用率为迟熟中粳>中熟中粳>早熟中粳,籼粳杂交中熟中粳>籼粳杂交早熟中粳。随着播期推迟,各类型粳稻有效积温及其利用率显著降低。

各类型粳稻的热量利用率随播期推迟而减少,同一播期内,杂交中粳热量利用率高于常规中粳。同一播期内,日照时数及其利用率表现为迟熟中粳>中熟中粳>早熟中粳,籼粳杂交中熟中粳>籼粳杂交早熟中粳。随着播期推迟,各类型粳稻日照时数及其利用率呈减少趋势。

由表2可知,随着播期推迟,各类型粳稻产量均显著降低,降低幅度为早熟中粳>中熟中粳>迟熟中粳,籼粳杂交早熟中粳>籼粳杂交中熟中粳。表明播期对籼粳杂交中熟中粳和常规迟熟中粳产量影响较小。播期每推迟6d,早熟中粳、中熟中粳、迟熟中粳、籼粳杂交早熟中粳和籼粳杂交中熟中粳产量平均分别降低1010、605、493、860和670kg/hm²,平均降低728kg/hm²。随着播期推迟,各类型粳稻产量差异增大,表现为籼粳杂交中粳>常规中粳,籼粳杂交中熟中粳>籼粳杂交早熟中粳,迟熟中粳>早熟中粳>中熟中粳。各类型粳稻平均产量为籼粳杂交中熟中粳>籼粳杂交早熟中粳>迟熟中粳>早熟中粳>中熟中粳。

进一步分析产量构成因素（表3）,随着播期推迟,各类型粳稻的产量构成因素呈减少趋势。除中熟中粳外,不同因素变化幅度为每穗颖花数>结实率>穗数>千粒重,其中穗数和千粒重变化幅度较小,相对稳定,表明播期推迟产量下降的主要原因是每穗颖花数和结实率降低。不同类型粳稻每穗颖花数和结实率变化表现为早熟中粳>中熟中粳>迟熟中粳,籼粳杂交早熟中粳>籼粳杂交中熟中粳,与产量变化趋势基本一致。

对播期（t）与产量（Y）进行回归分析,拟合出播期与产量的一元二次方程（表4）,决定系数（R²）在0.950^*~0.985^**,达到显著或者极显著水平。各类型粳稻的产量潜力表现为籼粳杂交中熟中粳>籼粳杂交早熟中粳,迟熟中粳>早熟中粳>中熟中粳,籼粳杂交中粳表现出较强的杂种优势。进一步分析产量实现率可知,在现有播期范围内,籼粳杂交中粳和迟熟中粳表现出较高的产量实现率,早熟中粳和中熟中粳产量实现率较低。

不同类型粳稻只有在合适的播期内播种,才能表现出较高的产量实现率。根据拟合出的播期与产量的一元二次方程,按照最高产量推算最佳播期（产量实现率≥90%）和适宜播期（产量实现率≥80%）,然后根据鄂中北地区稻麦周年轮作茬口安排,初步划分出各类型粳稻的播期,如表5所示。

不同类型的粳稻只有在适宜播期内才能最大限度发挥产量潜力,达到高产优质^[11]。播期对粳稻生育期和产量的影响,由于试验地理位置、田间气候、品种选择和栽培措施等差异,研究结果不尽相同。孙建军等^[12]在河南罗山、新蔡和原阳的研究结果认为,随着播期推迟,各类型粳稻的全生育期显著缩短,缩短的主要阶段是播种–拔节期的营养生长阶段,拔节–齐穗期和齐穗–成熟期相对稳定。艾磊^[13]认为生育期缩短的主要原因是灌浆结实期的差异。本试验条件下,随着播期推迟,各类型粳稻全生育期均显著缩短,缩短幅度表现为迟熟中粳>中熟中粳>早熟中粳,籼粳杂交中熟中粳>籼粳杂交早熟中粳,即生育期短的品种相对稳定。进一步分析3个生育阶段,认为造成全生育期缩短的主要原因是播种–拔节期显著缩短,这与孙建军等^[12]和许轲等^[14]的研究结果一致。本研究认为,随着播期推迟常规粳稻3个生育阶段的变异系数变化一致,即播种–拔节期最大,拔节–齐穗期次之,齐穗–成熟期最小,籼粳杂交粳稻播种–拔节期变异系数最大,齐穗–成熟期次之,拔节–齐穗期最小,这与孙建军等^[12]和许轲等^[14]的研究结果不同,究其原因,可能是本研究选用的是籼粳杂交系列粳稻,感光性较弱,品种本身兼有粳稻和籼稻的部分特性导致,需进一步试验验证。

许轲等^[14]在江苏姜堰的研究结果认为,中熟中粳、迟熟中粳、早熟晚粳和中熟晚粳产量随播期推迟均呈显著降低。本研究认为,随着播期推迟,各类型粳稻产量均显著降低,降低幅度表现为早熟中粳>中熟中粳>迟熟中粳,籼粳杂交早熟中粳>籼粳杂交中熟中粳。随着播期推迟,温度升高,加上粳稻的感光特性,导致播种–拔节期缩短,致使粳稻前期营养生长积累不够,进而导致后期向穗部转运不足,产量降低。有研究认为^[12,13]中熟中粳产量随播期推迟表现为先增后减的趋势,主要是播期设置不同导致。许轲等^[14]研究认为,中熟中粳较迟熟中粳产量稳定,这可能是试验材料对温光条件敏感不同所致。王夫玉等^[15]研究认为,随着播期的推迟,结实率最先受到影响,其次是千粒重和每穗颖花数,穗数受影响最小。许轲等^[14]和姚义等^[16]研究认为千粒重和穗数相对稳定,产量降低的主要原因是每穗颖花数和结实率显著降低,本试验研究结果与其一致。随着播期推迟,不同类型粳稻之间产量差异增大,这与孙圳^[17]在江苏里下河地区的研究结果一致。

鄂中北地区水稻大多在9月中下旬成熟,小麦在10月下旬播种,近1个月的温光资源没有被利用,适宜本区域的粳稻品种大多在10月上旬收获,改种粳稻后,能很好地利用这部分温光资源。艾磊^[13]认为随着播期推迟,日照时数利用率呈现先增后减的趋势,有研究^[12,14]认为随着播期推迟,不同类型粳稻全生育期的有效积温、日照时数和温光资源利用率均显著降低。本试验表明,随着播期推迟,各类型粳稻有效积温及其利用率均显著降低,日照时数及其利用率呈现下降趋势。同一播期内,籼粳杂交中粳热量利用率高于常规中粳,表现出较高的积温利用效率。

鄂中北地区稻麦周年轮作的突出问题是茬口衔接紧张。因此,选用合适的粳稻品种类型,确定适宜的播种期,确保品种实现最大产量潜力具有重要意义。本研究通过回归分析（R²=0.950^*~0.985^**）,拟合出播期与产量的一元二次方程,按照产量实现率的90%和80%,同时考虑鄂中北地区稻麦茬口安排、粳稻秧龄和温光资源等条件,分别确定了不同类型粳稻的最佳播期和适宜播期。本研究与孙建军等^[12]研究的不同之处在于,品种的最佳播期包括在适宜播期内,主要由于两地的茬口和温光资源不同。

随着播期推迟,各类型粳稻生育期均显著缩短,迟熟中粳缩短幅度最大,籼粳杂交早熟中粳缩短幅度最小;各类型粳稻全生育期有效积温及其利用率显著降低,日照时数及其利用率呈减少趋势;各类型粳稻产量显著降低,产量下降的主要原因是每穗颖花数和结实率显著降低。鄂中北地区稻麦周年轮作模式下,粳稻首选籼粳杂交中熟中粳和常规迟熟中粳,其次是籼粳杂交早熟中粳。籼粳杂交中熟中粳和常规迟熟中粳的最佳播期为5月9日-5月15日。