抽穗灌浆期持续强降水对双季早稻产量及生育期的影响

章起明,帅莉莉,郭水连,李 鹰,廖满庭,辛玮琦

(1.江西省宜春市气象局,江西 宜春 336000;2.江西省樟树市气象局,江西 樟树 331200;3.江西省宜丰县气象局,江西 宜丰 336300)

江西地处长江中下游地区,是我国典型的双季稻种植省份[1-3]。每年6月中下旬江西省早稻在抽穗灌浆期正逢雨季,易受到持续强降水的影响[4],而抽穗灌浆期是水稻生产的关键时期,此时的水稻敏感性强、抗逆性差[5]。持续降雨一方面对水稻有洗花影响,导致空秕粒增多[6],另一方面严重阻障水稻的光合及呼吸等生理活动,使其结实率下降、千粒重减少[7],最终造成早稻减产。为了明确持续强降水过程对处于抽穗灌浆期早稻产量及生育期的影响,殷剑敏[8]、李永和[9]、蔺万煌[10]等研究了不同水淹深度对生殖生长阶段早稻的影响,但是这些研究大多是在人工模拟水淹的条件下进行的，而在大田环境下通过多年试验调查分析某次具体持续降水过程对处于抽穗灌浆阶段水稻影响的研究还鲜有报道。因此,我们基于宜春市各区县2012～2017每年6月21日～7月2日的气象资料以及宜丰、樟树、上高三个试验地早稻的生长情况,分析了2017年6月21日～7月2日发生在宜春的持续强降水过程对早稻种植的影响,以期为该市及周边类似地区强降水过程后水稻受灾的调查评估提供依据,为增强农业生产的防灾减灾能力提供参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

本研究所用的气象资料(2012～2017年每年6月21日～7月2日逐日平均气温、日照时数、24 h日降水量)均来自宜春市气象局；2012～2017年各年份早稻产量及生育期(播种期、抽穗期、乳熟期、成熟期)数据由宜丰、樟树2个国家一级农业气象试验站和上高县农业局提供。

1.2 试验设计

通过分析2017年6月21日～7月2日宜春全市各区县站点过程降水量的情况,选择在过程降水量中等的宜丰(342.2 mm)、樟树(241.8 mm)、上高(322.7 mm)三地进行试验,其中宜丰、樟树为国家一级农业气象试验站,水稻移栽方式为手栽；上高试验点的水稻移栽方式为机插。选择近几年在当地大面积推广种植的早稻品种,其中宜丰县的供试早稻品种为陵两优268，樟树市为益禾5号，上高县为中嘉早17。各试验点稻田的水肥管理及病虫草害防治等技术措施均按照常规高产栽培要求统一实施。

1.3 调查与测定方法

1.3.1 产量和产量构成 于早稻成熟期，在各站点试验田块按对角线等距离5点取样法选取5个5 m2稻株，用于产量的测定,折算除去13.5%的含水量后记为实际产量。同时,每个取样点选取长势均匀一致的水稻50穴，计算有效穗数；然后进行人工脱粒,用水漂法区分实粒和空秕粒并全部计数；从实粒和空秕粒中各称取3份30 g的样品，分别计数,在70 ℃下烘至恒重后称重,计算每穗粒数、结实率和千粒重。3个试验点2012～2017年试验所用田块均为同一地块,全年种植模式均为早稻-晚稻-紫云英模式。

1.3.2 生育期 观测记录各试验站水稻田块的播种期、抽穗期、乳熟期和成熟期。

1.4 数据分析

使用Microsoft Excel 2010进行数据处理和图表绘制,用SPSS 19.0软件进行其他统计分析。

2 结果与分析

2.1 连阴雨概况

2017年6月21日～7月2日,宜春市经历了一次持续性暴雨天气过程。此次降雨过程累计降水量大,暴雨和大暴雨范围广,持续时间长,并且伴随低温寡照,大部分地区出现了洪涝灾害。据统计,6月21日20:00至7月2日20:00全市总雨量为229.2～542.2 mm,全市11个区(县、市)有9个累计降雨量超过300 mm,雨量空间分布呈现北多南少、西多东少的特点,其中,丰城雨量最小为229.2 mm；最大降雨量出现在铜鼓县,过程雨量达542.2 mm。

逐日平均雨量和日照时数分布(图1)显示,本试验所选取的3个代表县(市)日最大雨量出现在6月24～25日；在整个降水过程期间,日照时数除了宜丰和上高在6月22日分别有5.6 h和3.8 h外,其余时段均为0。2017年过程降雨日数均为12 d,与常年同期相比宜丰、上高偏多1～2倍,樟树偏多2～3倍。分析暴雨(≥50 mm)日数与大雨(≥30 mm)日数,2012～2016年6月21日～7月2日期间，在3个试验点中只有樟树出现1站次的大雨,而2017年同期共出现6站次的暴雨和6站次的大雨。

图1 2017年6月21日～7月2日平均降水量和日照时数

2.2 抽穗灌浆期持续降水过程对早稻产量及产量构成因子的影响

抽穗灌浆期是水稻生长的关键时期,其生长发育对外界条件要求较高,光照不足、降水过多都不利于水稻正常的灌浆进行。从表1可以看出：与2012～2016年相比,各试验点2017年早稻平均产量均显著降低,减产幅度宜丰为9.03%，樟树为10.63%，上高为10.52%；与2012～2016年早稻产量构成因子平均值相比,2017年早稻结实率显著下降,而有效穗数、每穗粒数和千粒重均无显著差异。

表1 3个试验点早稻产量及产量构成因子

注:同列数据后标有不同小写字母者表示在0.05水平上差异显著。下同。

对抽穗至灌浆阶段早稻的过程降水量与产量及产量构成因子进行相关分析，结果(表2)表明：产量与结实率呈极显著正相关关系；6月21日～7月2日的过程降水量与早稻产量及结实率之间均呈极显著负相关关系，即早稻抽穗灌浆阶段持续降水对早稻产量的影响主要表现在水稻空壳率、秕谷率显著增加上,致使结实率显著下降,进而影响早稻的产量。

注:x1为有效穗数;x2为每穗粒数;x3为结实率;x4为千粒重;y为产量;R为日均降水量；“*”和“**”分别表示在5%和1%水平上相关显著。

2.3 抽穗灌浆期持续降水过程对早稻生育期的影响

由表3可知：2017年早稻播种至抽穗期生育进程与常年相比无显著变化;播种至乳熟历期与常年相比，宜丰延迟了4 d，樟树延迟了5 d，上高延迟了2 d;全生育期与常年相比，宜丰延迟了7 d,樟树延迟了8 d,上高延迟了4 d。综上可知,抽穗灌浆阶段的持续降水过程对抽穗之前的生育进程基本上无影响,而显著延迟了抽穗至成熟阶段的生育进程。另外,宜丰和樟树2017年早稻全生育期延长的天数显著多于上高,分析其原因，可能是由于上高试验点早稻移栽方式为机插,播种期较其他两个试验点有所提前,相应的抽穗期也提前了15 d左右,这有利于减弱6月21日～7月2日持续降水过程对上高试验点早稻抽穗灌浆阶段的不利影响。

3 讨论与结论

水稻抽穗灌浆期,从生物学的角度看,是受精卵发育形成胚、受精极核发育成胚乳的过程[11];从生产角度看,此时是产量形成的关键时期,充足的光照和适宜的水分条件是此阶段正常进行的重要保证[12-14]。大量研究表明,抽穗灌浆期的光照时间和光照强度影响有效叶的光合作用和碳水化合物向谷粒的转运[15-17];此时期水分不足会削弱叶片的同化能力和降低干物质的转运,致使灌浆不足,而持续强降水又会使水稻结实率下降,最后均造成减产[18-19]。本试验相关分析结果显示：早稻产量与抽穗灌浆期的日平均降水量呈极显著负相关；而对产量影响程度最大的产量构成因子是结实率。说明抽穗灌浆期持续强降水造成的早稻减产主要是因为阴雨寡照天气使水稻秕谷率和空壳率显著增加。

表3 早稻生育期的变化情况

充分利用生长季节是双季稻高产的根本要求,但季节矛盾又是限制大部分地区双季稻推广的主要原因之一,因此,在充分利用生长季节的同时,也必须注意安全生长期的问题[20-22]。本试验研究发现,早稻抽穗灌浆期持续强降水均显著延长了抽穗至成熟历期及全生育期,这对双季稻的安全生产是不利的：首先,早稻收获时间推迟,双季晚稻的生育期必定滞后,增大了二晚遭受寒露风危害的概率;其次,为了保证晚稻安全齐穗与成熟,大多地区又会选择提前收割尚未成熟的早稻,这又对早稻产量影响较大。

抽穗灌浆期持续强降水作为影响双季早稻产量及生育进程的主要自然灾害之一,通过降低结实率和延长抽穗至成熟期历期,给我国粮食生产安全造成了很大的问题,因此,为了降低这种不利影响,在实际生产过程中,可根据安全播种期适当提前早稻的播种日期[23-25],确保早稻在经历持续连阴雨过程后即使生育进程有所延迟,也不会影响晚稻的种植移栽,避免双季稻生产中的季节矛盾。

本研究虽然针对2017年早稻抽穗灌浆期间的持续强降水过程对宜春市早稻产量及生育期的影响进行了系统的调查分析,但研究内容尚显单薄。今后对于持续强降水过程对早稻产量影响的具体机理还有待进一步研究探讨。