浙江地区甬优15直播稻的最佳播期分析*

江晓东，吕 润，金志凤，毛智军，李建业，杨沈斌，郭建茂



浙江地区甬优15直播稻的最佳播期分析*

江晓东1，吕 润1，金志凤2，毛智军3，李建业3，杨沈斌1，郭建茂1

（1．南京信息工程大学江苏省农业气象重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心，南京 210044；2．浙江省气候中心，杭州 310017；3．龙游县气象局 龙游 324400）

以“甬优15”水稻为材料，于2017年在浙江龙游农业气象试验站进行5个播期的分期播种试验（A1：5月5日，A2：5月15日，A3：5月25日，A4：6月4日，A5：6月14日），分析播期对直播稻叶面积指数（LAI）、光合生产、群体干物质积累和转移以及产量的影响。结果表明：适宜播期（A2，5月15日）下，直播稻LAI、群体光合势、群体生长率高，群体干物质积累多，地上部干物质的输出量和转化率大，A2地上部营养器官干物质输出量和转换率分别比A1、A3、A4、A5高7.87%、15.29%、49.43%、56.43%和5.59%、13.18%、28.60%和39.83%。与当地常年单季晚稻适宜播种日期（5月25日）相比，适当早播（5月15日）可增加直播稻的有效穗数、结实率及穗粒数，提高水稻产量，其中A2产量最高（为8879.70kg·hm−2），分别比A1、A3、A4和A5高392.10、610.20、1445.85和2085.15kg·hm−2。由此可见，甬优15在浙江龙游最佳直播期为5月中旬，偏早或偏迟（5月上旬或5月下旬）播种均将导致减产，而过迟播种（6月及以后）将导致产量严重降低。

直播稻；播期；光合势；干物质积累；产量

水稻是世界三大粮食作物之一，中国水稻种植面积和总产量分别占粮食作物面积和总产的27.0%和34.7%[1]。目前中国水稻种植多采用育苗移栽的方式[2]，生产工序多，生产成本高，而直播稻相较于移栽稻具有省力、省工、简化的优点[3]，此外，水稻直播在节约水资源、降低稻田温室气体排放等方面也具有显著的优势，近年来种植面积有加速扩大发展的趋势[4]。

有关播期对直播稻生长特性及产量的影响，前人做了大量研究。霍中洋等[5]认为随播期的推迟，直播稻的干物质积累量，叶、茎的输出量、输出率和输出物质转化率均呈显著或极显著下降趋势，早播直播稻干物质总量大且分配合理，抽穗后光合生产能力更强。潘俊等[6]研究认为，播期推迟，直播稻的生育进程加快，植株生长量明显减少；过迟播种会致使结实率大幅降低，产量减少，而千粒重受播期影响较小。杜斌等[7]研究表明，播种期是直播稻获得高产的基础，播期推迟导致产量下降的主要原因是播期对生育期有一定影响，生产上应根据水稻品种特性确定适宜的播种期。王文婷[8]研究认为，推迟播期对直播稻生育期及温光资源利用有较大的影响，随着播种期的推迟全生育期明显缩短，产量呈极显著下降趋势，穗粒数是产量极显著下降的重要原因。姚义等[9]研究结果也表明，随着播期推迟，直播稻全生育期缩短，各阶段群体生长率和光合势下降趋势显著。

水稻是浙江主要的粮食作物，近年来，直播稻栽培面积占浙江省水稻总面积的比例稳定在38%左右，是浙江主要的水稻栽培方式[10]。但相较于移栽稻，直播稻存在成穗率低、生育期缩短、个体生长量下降、穗型变小，易受气象条件影响等问题[5−9,11]，故研究播期对直播稻的干物质生产与积累动态的影响，有利于明确水稻产量形成规律，对指导当地直播稻生产具有现实意义。鉴于此，本研究选择浙江推广面积较大的“甬优15”水稻品种为试验材料，在浙江龙游开展了分期播种试验，对直播稻的发育期变化、干物质积累动态及产量等进行比较研究，以期找出该地直播稻的最佳播期，为直播稻的种植栽培管理措施提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2017年5−10月在浙江龙游县农业气象试验站内（28°59’33” N，119°10’23”E）进行，当地属亚热带季风气候，年平均气温17.1℃，年平均降雨量1602.6mm。供试品种为当地推广面积较大的晚熟籼稻“甬优15”，播期设置以当地常年单季晚稻适宜播种日期5月25日为基准，以10d为时间间隔，分别往前、后各推20d，共设5个播期，分别为5月5日（A1）、5月15日（A2）、5月25日（A3）、6月4日（A4）、6月14日（A5）。采用人工撒播方式进行直播，播种量为26kg·hm−2。每个播期处理3次重复，共15个小区，采用完全随机区组设计，每个小区单做田埂，小区面积为6m×6m。每个试验小区的田间管理同当地高产田。

1.2 气象条件

试验期间（5月5日−10月30日）平均温度为25.8℃，雨量为886.1mm，降雨日数73d，日照时数1183.5h（图1），与往年同期基本持平。在直播稻播种−拔节期（6月中下旬）有连续降雨，降雨量258mm，此时正值A4、A5处理的分蘖期，对其生长造成一定影响。平均气温≥30℃的天数为40d，其中7、8、9月分别为21、15和4d，高温主要集中在7、8月，但8、9月未发生超过3d以上、日平均气温≥30℃的高温过程。10月温度开始显著下降，中旬温度为18.33℃，下旬降至17.01℃，此时正值A4、A5处理的灌浆−成熟阶段，影响水稻正常成熟。

图1 试验期间田间气象要素逐日变化过程

1.3 测定项目与方法

气象要素观测：气温、降水量和日照时数等气象要素数据来自于龙游县农业气象试验站（区站号58547）。

发育期观测：参照《农业气象观测规范》，观测直播稻的出苗期、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期、乳熟期、成熟期等发育期[12]。

群体密度调查：直播稻出苗后，在每个试验小区选择面积为0.5m2，水稻出苗均匀的地块进行定点标记，在上述发育期普遍期，调查定点面积内的直播稻总茎数，再换算成单位面积群体密度。

干物质积累及叶面积测定：在发育期普遍期，在每个试验小区另选面积为0.09m2，水稻长势均匀的地段进行取样，将样品带回实验室，清点样品的茎数，将叶片剪下，用LI-3000型叶面积仪（Li-COR，USA）测定叶面积，再将叶片、茎秆（包括茎和叶鞘）和穗（植株穗分化后）分别装袋，用烘箱105℃杀青30min，75℃烘干至恒重，分别称量叶片、茎秆和穗的干物质重。根据群体密度和取样面积，换算LAI和群体干物质积累量。

产量测定：成熟期，每个小区选取面积为2m2，水稻长势均匀的地块进行收割，计数收获面积内的总穗数；从收获稻穗中随机选择50穗稻穗进行产量性状的测定，包括穗粒数、千粒重和结实率；将收获稻穗进行脱粒，待籽粒风干至含水量为13%～14%时进行称重，计算产量。

1.4 数据计算与统计分析

样方中叶片、茎秆物质输出量和转换率以及光合势、生长率的计算式分别为

输出量=抽穗期干重−成熟期干重 （1）

转换率=输出量/籽粒干重×100 （2）

以上各项除以样方面积（0.09m2）可得到相应的群体指标。

式中，群体叶片（茎秆）物质输出量单位为kg·hm−2，叶片（茎秆）干重单位为kg·hm−2，叶片（茎秆）物质转换率单位为%，光合势单位为m2·d·hm−2，作物群体生长率单位为kg·hm−2·d−1，叶面积单位为m2，测定面积单位为hm2，地上部分总干物质重单位为kg·hm−2，相邻两次取样的日期间隔单位为d。

试验数据采用DPS软件和Excel 2003处理分析。

2 结果与分析

2.1 不同播期直播稻光合势和生长率的比较

2.1.1 生育期持续天数

由图2可见，本试验中不同播期甬优15直播稻的生育期有一定差异。总体上来看，播种越早，相应的发育期出现也就越早，以抽穗期为例，A1、A2、A3、A4和A5分别为8月12日、8月21日、8月29日、9月7日和9月11日。但由于各阶段气象条件不一致，所以造成各发育期以及全生育期持续天数明显不同。其中，A1播种最早，A4、A5播种较晚，其全生育期天数均相对较长，分别为137、142和139d，而A2、A3播期的播种时间居中，全生育期持续天数相对较短，分别为134d和133d。

由播期对各发育期持续天数的影响可见，在A1−A5播期中播种−拔节期持续天数分别为64、65、65、67和66d，各播期处理差异不明显；而拔节−抽穗期持续天数的表现各处理则明显不同，A1−A5处理分别为35、33、31、28和23d，表现为持续天数随播期推迟明显减少，最短的A5处理比最长的A1处理持续天数少12d；抽穗−成熟期A1−A5处理的天数分别为37、35、36、46和49d，表现出播种最早的A1和播种较晚A4、A5处理抽穗−成熟期持续天数较长，播种时间居中的A2、A3处理相对较短，这可能是A4、A5在后期遭遇连续低温，影响水稻的成熟，造成了发育时间的明显延长。由此可见，5个播期对直播稻甬优15营养生长阶段（播种−拔节期）、营养生长和生殖生长并进阶段（拔节−抽穗期）、生殖生长阶段（抽穗−成熟期）的影响是不同的，播种太早和太晚都会使整个生育期延长，播种期居中的A2、A3处理各发育期持续时间适中、全生育期持续天数相对较短。

图2 不同播期直播稻生育期的比较

Note: A1:the sowing date is May 5, A2: the sowing date is May 15, A3: the sowing date is May 25, A4: the sowing date is June 4, A5: the sowing date is June 14.The same as below.

2.1.2 叶面积指数

叶面积指数（LAI）的高低是衡量水稻群体光合生产力的重要指标之一，高产水稻群体不仅要求有较高而适宜的LAI，而且在生育进程中还应具备合理的LAI动态变化。由图3可见，不同播期甬优15直播稻的LAI在各生育期均有一定差异，各个播期LAI随生育期的推进呈先增后减的趋势，A2处理LAI值最大，其次为A1处理，A5最小，播种提前或推迟会导致LAI变小。播期对直播稻不同发育期LAI的影响大致相同，在分蘖期之前，各播期的LAI无明显差异，分蘖期后不同播期间LAI开始出现较明显差异。在抽穗期，各播期处理差异显著（P<0.05），A1处理比A2早10 d，LAI比A2低0.51，而A3-A5处理分别比A2晚10、20和30d，LAI分别比A2低1.81、2.88和3.57。在生殖生长阶段（抽穗−成熟期）各播期处理LAI差异仍然显著（P<0.05），在成熟期，播种时间居中的A2最大（6.61），较早播种的A1其次（5.96），播种偏迟的A3为4.51，而播种过迟的A4、A5明显较低，分别为3.45和2.79。以上分析表明，相对于A2播期，过晚会明显抑制LAI的增长，使LAI明显降低，提前播种也会对LAI产生不利影响，A2播期LAI动态合理且数值大，有利于直播稻光合生产。

图3 不同播期直播稻群体叶面积指数变化过程

注：图中短线表示标准差。下同。

Note: The bar shows standard deviation. The same as below.

2.1.3 群体光合势和生长率

光合产物是水稻产量的直接来源，不同播期直播稻由于LAI和生育进程不同，群体光合势有明显差异，播期越晚，其群体光合势越低，但过早播种也会造成一定的不利影响。由表2可以看出，各播期处理的群体光合势均为A2最大，在播种−拔节期，A2分别比A1、A3、A4和A5高7.83%、15.10%、21.61%和41.97%，显著高于其它播期（P<0.05）；在拔节−抽穗期，A2分别比A1、A3、A4和A5高1.17%、31.21%、66.13%和129.82%，A2显著高于A3、A4和A5（P<0.05）；抽穗−成熟期，A2的光合势仍为最大，显著高于A3、A4和A5（P<0.05）。

不同播期对群体生长率的影响规律与光合势基本一致，各播期均为A2处理最大。播种−拔节期A2分别比A1、A3、A4和A5高2.42%、14.80%、21.49%和23.93%，A2显著高于A3、A4和A5（P<0.05）；拔节−抽穗期A2处理分别比A1、A3、A4和A5高2.85%、5.28%、6.50%和6.83%；抽穗−成熟期A2处理分别比A1、A3、A4和A5显著高21.93%、17.80%、49.09%和58.13%。由此可见，播种太早和太晚都会导致群体光合势和生长率下降，A2播期为最佳播期。

表1 不同播期直播稻群体光合势和生长率的比较（平均值±均方差）

注：同列小写字母表示处理间在0.05水平上的差异显著性。下同。

Note：Lowercases in the same row indicate the difference significance among treatments at 0.05 level. The same as below.

2.2 不同播期直播稻茎叶干物质积累和运转的比较

由表2可见，不同播期干物质积累量有很大差异，A2处理各个时期的干物质积累量为各个播期的最高值，过早播种和过晚播种都导致直播稻群体干物质积累的减少。在播种−拔节期，A2干物质积累量显著高于其它播期（P<0.05）；在拔节−抽穗期各播期干物质积累量表现为A2最大，A5最小，A1比A2低2.23%，A3、A4和A5分别比A2低6.73%、18.65%和19.81%，A2处理与其它处理均差异显著（P<0.05）。在抽穗−成熟期，A1−A5分别为7408.83、7603.03、7007.41、5775.07和5544.45kg·hm−2，A2干物质积累量与A1无显著差异，但比A3、A4和A5分别高8.50%、31.65和37.13%，差异显著（P<0.05）。由此可见，晚播（A3、A4和A5）不利于直播稻甬优15干物质积累，早播（A1）也会造成水稻地上部干物质积累的减少。

表2 不同播期直播稻干物质积累量的比较（平均值±均方差）

水稻籽粒的灌浆物质一部分来自于叶片、茎秆贮积运转到穗部的非结构性碳水化合物，一部分直接来自于光合产物[13]。水稻的叶片（茎秆）物质输出量和叶片（茎秆）物质转换率主要反映叶片（茎秆）物质转运到水稻籽粒的特点。表3为不同播期在抽穗−成熟期叶片、茎秆以及营养器官（茎+叶）干物质转运特点的比较。由表可见，不同播期直播稻贮藏物质的运转有明显差异，输出量和转换率均为茎秆>叶片，相对于A2，随着播期的推迟，叶片和茎秆物质的输出量和转化率均呈显著下降趋势（P<0.05），但提前播种（A1）也会对干物质运转造成不利影响。茎秆物质输出量以A2最高，分别比A1、A3、A4和A5高7.00%、18.36%、63.80%和75.92%，各播期差异显著（P<0.05）；茎秆物质转换率A2处理为25.74%，显著高于其它播期（P<0.05）。叶片物质输出量也为A2处理最高，分别比A1、A3、A4和A5高9.42%、10.69%、29.56%和31.03%，各播期差异显著（P<0.05）；A1−A5的叶片物质转换率也以A2最大，A5最小，各处理数值在12.06%～14.28%之间波动，晚播的A4和A5显著低于A2（P<0.05）。各播期地上部营养器官物质输出量和转换率同样表现为A2最大，A5最小，输出量A2比A1、A3、A4和A5高7.87%、15.29%、49.43%和56.43%，转换率A2比A1、A3、A4和A5高5.59%、13.18%、28.60%和39.83%，各播期差异显著（P<0.05）。由此可见，A2处理地上部干物质输出量和转换率最高，播期早于或晚于A2均不利于地上部干物质的输出和转换。

表3 不同播期直播稻茎秆和叶片物质转运特点的比较（平均值±均方差）

2.3 不同播期直播稻产量及产量构成因素的比较

由表4可见，播期改变对直播稻产量影响显著，A2处理产量最高，为8879.70kg·hm−2，分别显著高于A1、A3、A4和A5处理392.10、610.20、1445.85和2085.15kg·hm−2。分析产量构成因素可以发现，5个播期千粒重变化幅度在26.82～26.90g，播期间无显著差异（P<0.05）；但不同播期水稻的有效穗数、穗粒数和结实率均有一定差异。A2处理有效穗最多，达2.445×106穗·hm−2，分别比A1、A3、A4和A5高3.51%、1.75%、2.86%和3.25%；穗粒数也以A2最多，为274.88粒，分别比A1、A3、A4和A5高5.14、18.68、35.30和39.86粒，与A3、A4和A5差异达到显著水平（P<0.05）；各播期的结实率仍以A2最高，为87.70%，A4和A5最低，为84.68%和84.57%。综合来看，不同播期间产量的差异主要是结实率、有效穗数及穗粒数不同所致，各播期结实率、有效穗数及穗粒数的变异系数分别为1.83%、1.42%和6.93%，说明播期对穗粒数影响最大。由产量和产量构成因素指标评价，A2因其有效穗数、穗粒数、结实率优于其它播期，产量最高，为直播稻最佳播期，播种过早或过晚，皆会降低有效穗数、每穗总粒数和结实率，使产量显著降低。

表4 不同播期直播稻产量及产量构成因素的比较（平均值±均方差）

3 结论与讨论

3.1 讨论

水稻产量直接来源于光合生产，光合势、群体生长率都是表征群体光合生产能力的重要指标。光合势是单位土地面积的绿叶面积与光合时间的乘积，由LAI及其持续时间共同决定；群体生长率则反映干物质的日生产量。研究指出，播期推迟不利于直播稻的光合生产和干物质积累[5]，本研究结果表明，相对于A2，提前或推迟播期会降低直播稻的LAI，引起了光合势和群体生长率的显著下降，导致干物质积累量的显著下降。虽然A4、A5播期抽穗−成熟期的持续时间明显变长，但由于发育后期温度降低，光合势以及群体生长率下降，干物质积累表现为显著降低。适宜的播期（A2）有利于提高直播稻的LAI、群体光合势和生长率，故其干物质积累量显著高于其它播期。

水稻籽粒的灌浆物质主要来源于自抽穗后的光合产物和抽穗前茎叶贮藏物质的再分配。翟虎渠等[14]研究表明，超高产水稻品种抽穗后光合作用产物对产量的贡献率达到80%以上。黄育民等[15]研究表明杂交稻光合产物贡献率在73%～75%。杨志远等[16]研究表明移栽稻光合作用产物占产量66.6%～72.87%。本研究中直播稻地上营养器官干物质对籽粒的贡献率为28.62%～40.42%，也就是说直播稻抽穗后光合产物对籽粒的贡献率占59.98%～71.38%，小于移栽稻，可见相对于移栽稻，直播稻产量更多依赖于抽穗前贮藏在茎叶中的干物质转换。本研究中，适宜播期处理（A2）的营养器官干物质积累量、输出量和转移量均显著高于其它播期，故其产量也显著高于其它播期。播种时间早于或晚于A2使直播稻抽穗前干物质积累量降低，导致抽穗后营养器官干物质输出量和转移量下降，产量显著降低。

水稻产量由水稻品种本身的遗传特性和环境条件共同决定，不同播期使直播稻处于不同的气象条件下，改变各发育期的持续时间，影响了群体的光合生产，进而决定了最终产量的形成[17]。李秀芬等[11]认为，播期的推迟将会对产量各构成因素均产生负面影响，空秕粒数增加，结实率和千粒重下降，从而导致产量降低。王夫玉等[18]认为，随播期的推迟，结实率首先受影响，千粒重次之，而后是穗粒数，而有效穗数受影响最小，成熟期推迟。本研究结果表明，播期对直播稻的穗粒数、有效穗数和结实率影响显著，而对千粒重无显著影响。水稻拔节−抽穗期是水稻营养生长和生殖生长并进的时期，是水稻分蘖两极分化和稻穗分化的关键时期，水稻有效穗数和稻穗大小在该阶段结束时基本稳定[19−20]。本研究中，直播稻拔节−抽穗期，A1、A3、A4和A5的LAI、光合势和群体生长率均小于A2，表明与A2相比，A1、A3、A4和A5水稻植株光合生产能力弱，干物质积累量小，分配于幼小分蘖和稻穗的有机营养减少，不利于群体有效分蘖的增加和穗分化，故A1、A3、A4和A5播期的群体有效穗数和穗粒数低于A2，导致产量显著下降。抽穗后的光合生产对水稻灌浆、结实率也有显著影响[21]，虽然抽穗后A4、A5播期的发育时间较长，但由于迟播导致生育后期遇低温使两播期光合生产能力下降，灌浆缓慢或停止，空秕粒数增加[11]，降低了结实率，导致产量下降。

综上可见，甬优15在浙江龙游最佳播种时期为5月中旬（A2），偏早或偏迟（A1、A3）均会导致产量的下降，而播种过迟（A4、A5）容易导致生育后期遭遇低温，严重影响产量。此外，水稻直播品种的选择应当谨慎，且不能盲目采取直播方式，否则会带来减产的风险。

3.2 结论

（1）播期推迟或提早均会降低直播稻各发育阶段的LAI、群体光合势和生长率、干物质积累量，降低直播稻的叶片和茎秆干物质的输出量和转换率。

（2）播期推迟或提早对直播稻千粒重无显著影响，但会使直播稻有效穗数、穗粒数和结实率降低，导致直播稻的产量显著降低。

（3）甬优15在浙江龙游最佳直播时期为5月中旬，播种时间的偏早或偏迟均会导致产量下降，而播种过迟容易导致生育后期遭遇低温，严重影响产量。

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Analyzing on the Optimum Direct-sowing Date for Yongyou15 Rice Variety in Zhejiang Region

JIANG Xiao-dong1, LV Run1, JING Zhi-feng2, MAO Zhi-jun3, LI Jian-ye3, YANG Shen-bin1,GUO Jian-mao1

(1.Jiangsu Key Laboratory of Agricultural Meteorology/Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044, China; 2. Zhejiang Climate Center, Hangzhou 310017; 3. Longyou Bureau of Meteorology, Quzhou, 324400)

To reveal the impacts of sowing date on dry matter accumulation and yield composition of direct seeding rice, an experiment with five sowing dates was conducted at the agrometeorological experimental station of Longyou in Zhejiang province in 2017, in which the rice variety of Yongyou15 was used. The five sowing dates were May 5 (denoted as A1), May 15 (denoted as A2), May 25 (denoted as A3), June 4 (denoted as A4) and June 14 (denoted as A5). During the experiment, the leaf area index (LAI), photosynthetic production, dry matter accumulation and transfer, and the characteristics of rice yield were observed and analyzed to examine their relationships with sowing dates. The results showed that under the optimum sowing date (A2), the LAI, the photosynthetic potential, the growth rate of the rice were higher than that of other sowing dates. The output and conversion rates of the dry matter accumulation were also higher. The dry matter output of A2 was 7.87%, 15.29%, 49.43% and 56.43% higher than that of A1, A3, A4 and A5 respectively. The matter conversion rate of A2 was 5.59%, 13.18%, 28.60% and 39.83% higher than that of A1, A3, A4 and A5 respectively. Compared with the optimum sowing date (May 25) of local single cropping of late rice, proper early sowing could increase the effective panicle number, seed setting rate and grain number per panicle which finally contribute to the rice yield of direct-sowing rice. As a result, the yield of A2 reached 8879.70kg·ha−1, about 392.10, 610.20, 1445.85 and 2085.15 kg·ha−1higher than that of A1, A3, A4 and A5 respectively. It concluded that the optimum sowing date of Yongyou 15 with direct-sowing cultivation in Longyou region is in the middle of May. Earlier or later planting (in early May or late May) may lead to a decline in rice production, sowing in June or even later could result in a significant decrease in the final yield. .

Direct-seeding rice; Sowing date; Photosynthetic potential; Dry matter accumulation; Yield

10.3969/j.issn.1000-6362.2019.01.004

收稿日期：2018−06−28

公益性行业（气象）科研专项经费（GYHY201506018）；浙江省重点科技专项（2015C02G1610003）；浙江省气象局重点专项（2016ZD09）；国家自然科学基金面上项目（41875140）；江苏省重点研发计划（现代农业）项目（BE2015365）

江晓东（1976−），博士，副教授，研究方向为农业气象、作物生理生态。E-mail：jiangxd@nuist.edu.cn

江晓东,吕润,金志凤,等.浙江地区甬优15直播稻的最佳播期分析[J].中国农业气象,2019,40(1):33−40