全球气候变暖已成为不容置疑的事实[1]。近百年全球平均气温上升0.85℃（0.65℃~1.06℃）[2];中国年平均气温上升（0.78±0.27）℃[2-3]。江西[4]和湖南[5]等双季稻区在近50年,特别是从20世纪80年代后期开始,年平均气温和冬季平均气温均呈稳步上升的趋势。江西是我国双季稻优势产区,双季稻种植面积占水稻种植面积的90%,是全国双季稻种植比例最高的省份,在保障国家粮食安全方面占有极其重要的地位[6]。目前针对早稻播种期已经做了大量研究,结果表明,适时早播有利于延长早稻生育期,提早成熟,提高早稻产量[7-8],且江西省部分地区农户已经开始了提早播种[9]。在此基础上,晚稻作为早稻下一茬作物,研究晚稻播期对选用适宜生长期的品种、提高温光资源利用和产量、保障江西乃至中国粮食安全具有重要意义。
目前,针对晚稻播期研究主要集中在新品种适宜播种期确定、播期对晚稻产量及农艺性状的影响及晚稻安全生长期等方面。李诚永等[10]研究认为,甬优1540作晚稻种植在浙江衢州地区适宜播种期为6月25日。薛占奎等[11]研究发现,随着播期推迟,移栽秧苗素质下降,抽穗期推迟,安全齐穗风险加大。卢依灵等[12]研究浙江临海晚稻种植极限播期发现,以甬优1540为试验材料,其临界播期为7月24-25日。成臣等[13]研究表明,随着播期推迟,籼粳稻产量均呈下降趋势,光照利用率因品种不同存在差异。汪本福[14]也发现,随水稻播期的推迟,不同类型品种生育期缩短,成熟期叶面积指数、干物质积累量和水稻产量均呈下降趋势。综上,前人研究主要集中在适宜播期的选择及播期对晚稻产量及相关性状的影响上,而播期对晚稻生长影响、安全生长期内温光资源利用及气候变化背景下江西安全齐穗期和成熟期变化趋势等系统研究较少。本研究基于2018-2019年晚稻大田分期播种试验及江西1991-2020年气候变化资料,研究播期对江西地区晚稻生育期、产量及温光资源利用的影响,为江西晚稻种植提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验于2018-2019年晚稻季在江西省南昌县塔城乡芳湖村试验田（116°04′ E,28°31′ N）进行,该地属亚热带温暖湿润季风气候区,年均气温17.9℃,年降水量1599.2mm,无霜期273.9d,年均日照时数1732.4h。试验前茬为双季早稻,土壤肥力中等。试验前耕层（0~20cm）土壤基本理化性质为全氮1.85g/kg、速效氮129.40mg/kg、有机质29.82g/kg、速效磷25.54mg/kg、速效钾139.56mg/kg、pH 5.73。供试水稻品种为杂交籼型荣优华占。
1.2 试验设计
2018年试验设置6月10日（第Ⅰ播期）、6月20日（第Ⅱ播期）、6月30日（第Ⅲ播期）和7月10日（第Ⅳ播期）4个播期;2019年试验设置6月13日（第Ⅰ播期）、6月22日（第Ⅱ播期）、7月2日（第Ⅲ播期）和7月12日（第Ⅳ播期）4个播期。每个播期设置3次重复,每个小区100m2,每个小区独立作埂,并用塑料薄膜包埂防止串肥。
各处理均采用湿润方式育秧,秧龄30d,采用人工栽插方式,株行距栽插规格为16.7cm×20.0cm,每穴栽插2~3苗。施肥水平：氮肥用尿素（含N 46%）,折合纯氮为150kg/hm2,按基肥:分蘖肥:穗肥为5:2:3分次施用;磷肥用钙镁磷肥（含P2O5 12%）,折合成P2O5为90kg/hm2,全部作基肥施用;钾肥用氯化钾（含K2O 60%）,折合成K2O为150kg/hm2,按基肥:穗肥为6:4施用。水分管理及其他大田栽培措施均按高产田栽培进行。2018和2019年晚稻季气候均正常,无重大气象灾害发生,温度和降水量变化如图1所示。
图1
图1
2018-2019年晚稻季气温和降雨量
Fig.1
Air temperature and precipitation during late-rice growing seasons in 2018 and 2019
1.3 测定项目与方法
按照《农业气象观测规范》标准,精确记录拔节期（拔节高度距最高生根节长度1.0cm）、穗分化期（幼穗分化程度达3~4期）、抽穗普期（80%抽穗）和成熟期（80%以上的谷粒呈黄色）等发育期的准确日期。
每个小区进行实割测产,稻谷晒干扬净,实测干谷产量。
按照《农业气象观测规范》标准,取50穗测定总粒数、实粒数和空粒数等。
1.4 气象数据来源
分析试验地2018-2019年气象条件所需要的气象数据,包括日均气温、日最低气温和日照时数等,来源于试验点气象观测站6-11月的气象观测资料。
根据江西省第1次经济普查数据,对江西进行赣北、赣中和赣南的地理区域划分,用于分析各区域各年代不同气象因子平均终日的区域分布特征。具体为,赣北指九江、宜春、南昌、上饶、景德镇、鹰潭、萍乡和新余,赣中指吉安和抚州,赣南指赣州市。各区域各年代平均终日所需气象资料取自江西省85个气象站1981-2020年的日平均气温资料。
1.5 数据处理
采用Microsoft Excel 2010进行数据处理,采用DPS 7.5软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 江西双季晚稻安全齐穗期和安全成熟期及其变化
由表1可知,在保证80%抽穗率下,1991-2020年晚稻安全齐穗期总体变化不大,赣北2006-2020年较1991-2005年基本无变化,赣中和赣南2006-2020年较1991-2005年分别推迟2和3d,全省2006-2020年较1991-2005年平均仅推迟1d。与安全齐穗期相比,晚稻安全成熟期变化趋势更为明显,30年间全省明显推迟,2006-2020年较1991-2005年推迟9d。分区域分析可知,安全成熟期变化赣北较赣中和赣南更为明显,其中2006-2020年较1991-2005年赣北延迟11d,赣中和赣南均延迟6d。对比江西晚稻各区安全齐穗期和安全成熟期变化可知,安全齐穗期由北向南随年份变化与安全成熟期推迟变化相反。
表1 江西双季晚稻安全齐穗期和安全成熟期及其变化（80%抽穗率）
Table 1
| 地区 Region | 安全齐穗期Safe full heading date | 安全成熟期Safe maturity date | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 30年（月-日） 30 years (month-day) | 1991-2005 （月-日） (month-day) | 2006-2020 （月-日） (month-day) | 变化天数 Changed days (d) | 30年（月-日） 30 years (month-day) | 1991-2005 （月-日） (month-day) | 2006-2020 （月-日） (month-day) | 变化天数 Changed days (d) | |
| 赣北Northern Jiangxi | 09-14 | 09-14 | 09-14 | 0 | 10-22 | 10-18 | 10-29 | 11 |
| 赣中Central Jiangxi | 09-14 | 09-12 | 09-14 | 2 | 10-26 | 10-23 | 10-29 | 6 |
| 赣南Southern Jiangxi | 09-19 | 09-17 | 09-20 | 3 | 11-02 | 10-31 | 11-06 | 6 |
| 平均Mean | 09-15 | 09-14 | 09-15 | 1 | 10-25 | 10-22 | 10-31 | 9 |
2.2 播期对双季晚稻生育期的影响
由表2可知,随播期推迟,成熟期相应推迟。受播期推迟影响,晚稻生育期呈缩短趋势,不同年份间存在一定差异,其中2018年第Ⅳ播期较第Ⅰ播期缩短3d,2019年第Ⅳ播期较第Ⅰ播期缩短6d。全生育期天数的缩短主要表现在播种―抽穗阶段,而在抽穗至成熟阶段缩短天数较少。
表2 播期对晚稻生育期的影响
Table 2
| 年份 Year | 播期 Sowing date | 播种期（月-日） Sowing date (month-day) | 抽穗期（月-日） Heading date (month-day) | 成熟期（月-日） Maturity date (month-day) | 播种―抽穗 Sowing-heading (d) | 播种―成熟 Sowing-maturity (d) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2018 | Ⅰ | 06-10 | 09-02 | 10-10 | 85 | 123 |
| Ⅱ | 06-20 | 09-09 | 10-22 | 82 | 125 | |
| Ⅲ | 06-30 | 09-13 | 10-30 | 76 | 123 | |
| Ⅳ | 07-10 | 09-23 | 11-06 | 76 | 120 | |
| 2019 | Ⅰ | 06-13 | 09-09 | 10-14 | 89 | 124 |
| Ⅱ | 06-22 | 09-12 | 10-22 | 83 | 123 | |
| Ⅲ | 07-02 | 09-18 | 10-28 | 79 | 119 | |
| Ⅳ | 07-12 | 09-29 | 11-06 | 80 | 118 |
2.3 播期对双季晚稻产量及其构成因素的影响
表3 播期对晚稻产量及其构成因素的影响
Table 3
| 年份 Year | 播期 Sowing date | 有效穗数 Effective panicle number (×104/hm2) | 穗粒数 Grain number per panicle | 结实率 Seed-setting rate (%) | 千粒重 1000-grain weight (g) | 产量 Yield (t/hm2) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2018 | Ⅰ | 348.74a | 160.6a | 74.37a | 23.76a | 7.92a |
| Ⅱ | 345.62a | 151.6ab | 75.47a | 23.95a | 7.58ab | |
| Ⅲ | 342.18ab | 137.7c | 74.80a | 23.57a | 6.65c | |
| Ⅳ | 338.12c | 130.8c | 69.04b | 23.98a | 5.86d | |
| 2019 | Ⅰ | 324.37a | 159.7a | 80.60a | 24.16a | 8.07a |
| Ⅱ | 314.06b | 157.3a | 81.74a | 24.47a | 7.91a | |
| Ⅲ | 310.93b | 143.0b | 74.83ab | 25.01a | 6.66b | |
| Ⅳ | 285.62c | 143.7b | 63.05c | 24.13a | 4.99c |
不同小写字母表示差异达显著水平（P < 0.05）
Different lowercase letters indicate significant difference (P < 0.05)
表4 产量与其构成因素之间相关性分析
Table 4
| 类别 Type | 年份 Year | 有效穗数 Effective panicle number | 穗粒数 Grain number per panicle | 结实率 Seed-setting rate | 千粒重 1000-grain weight |
|---|---|---|---|---|---|
| 产量 Yield | 2018 | 0.991** | 0.983* | 0.796 | -0.140 |
| 2019 | 0.957* | 0.861 | 0.990** | 0.090 |
“*”和“**”分别表示在0.05和0.01水平上差异显著,下同
“*”and“**”indicate significant correlation at 0.05 and 0.01 level, respectively, the same below
2.4 播期对双季晚稻温光资源利用的影响
随着播期推迟,全生育期积温和日照时数均呈下降趋势（表5）。以第Ⅰ播期的积温为100%计算,2018和2019年全生育期积温随着播期推迟,全生育期积温利用率呈明显下降趋势,第Ⅳ播期较第Ⅰ播期分别降低10.6%和9.8%。以第Ⅰ播期的日照时数为100%计算,2018年日照时数利用率明显下降,第Ⅳ播期较第Ⅰ播期下降8.9%;2019年日照时数利用率各播期之间差异不明显。
表5 播期对双季晚稻温光资源利用的影响
Table 5
| 年份 Year | 播期 Sowing date | 积温Accumulative temperature (℃) | 日照时数Light hours (h) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 播种―抽穗 Sowing- heading | 抽穗―成熟 Heading- maturity | 全生育期Growth duration | 播种―抽穗 Sowing- heading | 抽穗―成熟 Heading- maturity | 全生育期Growth duration | ||||
| 总积温 Total accumulative temperature (℃) | 利用率 Utilization ratio (%) | 总日照时数 Total light hours (h) | 利用率 Utilization ratio (%) | ||||||
| 2018 | Ⅰ | 2541.8 | 972.7 | 3514.5 | 100.0 | 655.8 | 229.8 | 885.6 | 100.0 |
| Ⅱ | 2460.4 | 984.1 | 3444.5 | 98.0 | 622.7 | 219.6 | 842.3 | 95.1 | |
| Ⅲ | 2272.4 | 1051.6 | 3324.0 | 94.6 | 587.2 | 243.5 | 830.7 | 93.8 | |
| Ⅳ | 2266.8 | 875.9 | 3142.7 | 89.4 | 598.3 | 208.6 | 806.9 | 91.1 | |
| 2019 | Ⅰ | 2597.9 | 916.3 | 3514.2 | 100.0 | 541.2 | 272.4 | 813.6 | 100.0 |
| Ⅱ | 2450.8 | 985.4 | 3436.2 | 97.8 | 534.1 | 286.5 | 820.6 | 100.9 | |
| Ⅲ | 2347.4 | 917.6 | 3265.0 | 92.9 | 552.2 | 236.9 | 789.1 | 96.9 | |
| Ⅳ | 2363.2 | 806.3 | 3169.5 | 90.2 | 634.2 | 202.5 | 836.7 | 102.8 | |
用2018和2019年2年数据分析各全生育期气象要素与生育期和产量的相关性（表6）可知,晚稻各播期全生育期积温与全生育期天数和产量有极显著正相关关系,相关系数分别达0.849和0.949;总日照时数和总降雨量与全生育期天数和产量无显著相关关系。由此可知,积温对全生育期天数和产量有显著影响。
表6 各气象要素与生育期和产量之间的相关性分析
Table 6
| 类别 Type | 总积温 Total accumulative temperature | 总日照时数 Total light hours | 总降雨量 Total rainfall |
|---|---|---|---|
| 全生育期 Growth duration | 0.849** | 0.374 | 0.682 |
| 产量Yield | 0.949** | 0.258 | 0.882 |
3 讨论
播期能改变水稻各生育阶段的气候生态条件及其持续时间,进而影响水稻生长发育过程中温光资源的利用和群体干物质的积累量,最终影响水稻产量形成[17]。因土壤肥力、供试品种和播期设置等不同,研究播期对水稻产量的影响结果不尽相同[18-19]。成臣等[13]研究表明,随着播期推迟,籼稻和粳稻全生育天数和总积温均降低,籼稻产量下降,粳稻产量呈先增加后降低的趋势。许轲等[20]研究表明,随着播期推迟,各品种水稻生育进程延迟,生育期缩短,全生育期积温和日照时数均极显著减少,产量显著降低。姚义等[21]发现,随着播期推迟,不同品种水稻生育期缩短,成熟期叶面积指数和干物质积累量递减,水稻产量呈下降趋势。综上可知,对于籼稻而言,随着播期推迟,晚稻全生育期缩短,温光资源利用率降低,产量下降,这与本研究结果基本一致。本研究中,随着播期推迟,有效穗数和穗粒数逐渐减少,结实率呈先增加后降低的趋势。研究[22]表明,穗开花结实期高温会影响花粉活性,导致结实率下降,进一步解释了本研究第Ⅰ播期较第Ⅱ播期结实率低的原因。本研究中,虽然第Ⅰ播期结实率相对较低,但有效穗数和穗粒数均明显较高,因此产量仍最高。
对晚稻而言,其播期主要受前茬作物的影响,在江西则主要受双季早稻播种及收割时间的影响。大量研究[24-25]表明,在全球气候变暖的大背景下,双季早稻安全播种期呈提前趋势。王学林等[26]研究表明,长江中下游地区双季早稻适播期呈提早趋势,晚稻安全齐穗期呈推迟趋势,双季稻安全生产期时间变长。郭瑞鸽等[9]分析了江西省双季早稻早播可行性发现,1960-2019年江西早春时期热量资源呈现出平均气温上升、有效积温增多和晴暖天气增多为主的变化特征,具备提早播种双季早稻的气候可行性,在金溪县、吉安县、鄱阳县和进贤县等地早稻播种期明显提前。因此,早稻合理早播已成为一种趋势。适时地早播早稻有利早稻提早收割,为晚稻合理安排播种期、延长晚稻生长期争取了时间[25]。本研究发现,晚稻适时早播早栽有利于提高温光资源利用,提高晚稻产量。从1991-2020年江西晚稻季温光资源变化来看,抽穗期和成熟期安全生长日期均有所推迟,安全齐穗期2006-2020年与1991-2005年相比,赣北无变化,赣南推迟3d,安全成熟期2006-2020年与1991-2005年相比,赣北推迟11d,赣南推迟6d;且安全成熟期较安全齐穗期推迟更为明显。因此,晚稻播栽期提前和成熟期延迟有利于选用生育期更长的晚稻品种,以提高温光资源利用,提高产量。因本试验选用一个杂交籼稻品种参与研究,而随着籼粳杂交稻及晚粳稻在江西的逐渐推广[13],籼粳杂交稻、粳稻及常规籼稻与本试验选用的品种温光资源利用特性是否相同还有待进一步深入研究。
4 结论
本试验条件下,双季晚稻产量随播种期推迟呈下降趋势,其中第Ⅰ播期和第Ⅱ播期产量无明显差异,在第Ⅱ播期和第Ⅲ播期出现显著下降,这主要是由于有效穗数降低所致;同时播期越早,全生育期积温越高,温光资源利用率增加,对提高晚稻产量有利。本试验条件下在6月20日及以前播种有利于晚稻产量的提高。
气候变化背景下,江西省安全齐穗期和安全成熟期均呈推迟趋势。相较于安全齐穗期,晚稻安全成熟期推迟更为明显,全省安全成熟期2006-2020年较1991-2005年平均推迟9d。这将有利于选用
灌浆期更长的晚稻品种,以达到增产的目的。
参考文献
Acceleration of global warming due to carbon-cycle feedbacks in a coupled climate model
DOI:10.1038/35041539 URL [本文引用: 1]
南方稻区优质晚粳稻产量和品质调优的播期效应
DOI:10.11869/j.issn.100-8551.2018.10.2019
[本文引用: 5]
为探究在南方稻区通过播期调控来同步实现晚粳稻高产和优质的可行性,以籼稻品种‘黄华占’(对照)和粳稻品种‘常优5号’、‘甬优1538’和‘金农香粳1267’为试验材料,通过分期播种试验,研究优质粳稻在南方稻区不同播期条件下产量和米质的变异特征。结果表明,随着播期推迟,籼稻产量下降(降幅达4.5%~19.2%),粳稻均呈先上升后下降的趋势(降幅达2.1%~15.9%)。相关分析表明,籼稻产量与每穗粒数和结实率相关系数分别为0.91和0.97,粳稻产量与每穗粒数的相关系数为0.88~0.99,这也是粳稻产量下降的主要原因之一。不同播期下籼、粳稻的主要品质性状存在差异,随着播期推迟,籼、粳稻的加工品质、外观品质、稻米蒸煮及食味品质均产生相同效应,但变化趋势不同,外观品质均变优,蒸煮与食味品质变劣,加工品质呈先变优后变劣的趋势;籼、粳稻的营养品质产生效应存在差异,其中籼稻营养品质先变劣后变优,而粳稻营养品质则变优。随着播期推迟,籼、粳稻的峰值黏度、热浆黏度、冷胶粘度和崩解值均呈降低趋势,但消减值、回复值均呈增加趋势。综上,籼稻适时早播有利于优质增产,而粳稻早播或晚播均不利于优质粳稻生产,适宜播期因粳稻品种特性而异。本研究结果为南方双季稻区优质晚粳稻增产提质的合理播期提供了理论依据。
不同生育期温光条件对直播稻产量的影响
DOI:10.11869/hnxb.2012.07.1043
[本文引用: 1]
在江苏苏南太湖稻区的常熟市(N 31.4°)、苏中里下河稻区的姜堰市((N 32.3°)及苏北淮北稻区的东海县(N 34.5°),分别以不同类型粳稻品种为材料,通过分期播种试验,比较研究不同生育期温光条件对江苏上述不同生态区直播稻产量的影响。结果表明,在本研究设置的播期范围内,随着播期的推迟,各生态区不同熟期类型品种水稻的产量均呈极显著下降趋势,但变化程度略有不同,表现为晚熟品种大于早熟品种,过迟播种导致各生态区部分类型品种不能安全成熟。产量构成因素随播期的推迟按变化程度的大小分为两类,变化较小的一类为千粒重和穗数,变化较大的一类为结实率和每穗颖花数,后者是导致产量极显著下降的主要原因。总颖花量、结实率和产量与抽穗前以及全生育期的积温和光照时数呈显著或极显著相关,各生育期温光条件对千粒重的影响不显著。
播期对不同类型机插稻产量及光合物质生产特性的影响
DOI:10.11869/j.issn.100-8551.2015.03.0528
[本文引用: 1]
为阐明播期对不同类型机插稻产量及光合物质生产特性的影响,以三系籼粳交甬优2640(大穗型)及超级稻武运粳24(多穗型)为试验材料,依据江苏省里下河稻区稻麦周年生产实践,设置6个播期,采用毯苗机插方式,研究不同播期条件下机插稻产量及光合物质生产特性的影响。结果表明,各水稻产量随播期推迟显著下降,但变化幅度有差异;播期推迟,水稻生育时期相对延迟,生育期缩短,主要生育阶段积温及其利用率明显降低;产量构成因素中穗数和千粒重受播期的影响较小,每穗颖花数和结实率变化较大;随播期推迟,水稻主要生育阶段光合势下降,群体生长率和净同化率于生育前期上升,生育中、后期明显下降,叶面积指数、干物质积累在拔节期略有升高,在抽穗期和成熟期相对降低,抽穗后叶面积衰减率呈上升趋势,收获指数下降。试验设置播期范围内,抢时早播有利于调节机插稻主要生育阶段干物质积累,形成"前小、中高、后强"的高质量水稻群体,易攻取高产。从生育安全性考虑,机插稻最迟应在6月15日播种。迟播条件下,应尽量避免选用大穗型品种,规避种植风险,降低生产成本投入,因此大穗型品种最晚播期宜提前至6月5日。本研究可为机插稻高产、高效生产提供参考。
水稻高温热害的研究现状与进展
DOI:10.13287/j.1001-9332.202008.027
[本文引用: 1]
全球气候变暖环境下,水稻高温热害频发,孕穗-开花期和灌浆期高温已成为制约水稻产量和品质的主要因素之一。本文综述了水稻高温热害的发生特点(鉴定与分级、区域和时间)和高温对水稻生长发育(生理、产量和品质)的影响,总结了水稻高温热害的数量性状座位定位、转录组和蛋白质组分析等分子生物学研究及监测预警与风险评估,重点阐述了高温热害的防御措施,包括选用耐热品种、改善田间管理和喷施外源物质,并对今后水稻高温热害研究进行了展望,以期为水稻高温热害防御和农业减灾增效提供科学支持。
长江中下游热量资源时空演变特征及其对双季稻种植的影响
DOI:10.13287/j.1001-9332.201609.013
[本文引用: 1]
热量资源的时空特征是影响双季稻种植布局的主要气候因素.为了分析近52年长江中下游主要双季稻区热量资源的变化特征及其对双季稻种植的影响,本研究选取湖南、江西和湖北3省作为双季稻代表性研究区域,根据3省240个气象站1961—2012年的地面气象观测资料,利用气候倾向率及突变分析等方法,分析研究区双季稻温度生长期的热量资源和双季稻的安全生长期的演变规律,在此基础上分析研究时段内不同水稻品种搭配布局及种植北界的变迁.结果表明: 近52年双季稻温度生长期及安全生长期的热量资源均呈明显增多趋势,其中,双季稻生长期及安全生长期的热量资源由寡至多的突变点均出现在2000年;双季早稻安全播种期提前3～7 d、双季晚稻安全齐穗期延后2 d,双季稻安全生长期平均延长7 d;双季稻种植北界明显北移了200 km左右,至33° N附近;同时,双季稻品种搭配由“早熟早稻+中熟晚稻”和“中熟早稻+中熟晚稻”向“中熟早稻+晚熟晚稻”转变.长江中下游双季稻区热量资源的增加为双季稻种植北界北移、中晚熟品种替代早中熟品种提供了可能.
