播期对辽南地区耐盐碱水稻生长发育及产量的影响

陈 龙 ，张美玲 ，陈洪利 ，李俊和 ，于文颖

（1.中国气象局沈阳大气环境研究所，沈阳 110166；2.盘锦市气象局，辽宁 盘锦 124010；3.大洼区气象局，辽宁 盘锦 124000）

大量气候统计数据表明，全球气候变暖已成为不争的事实，尤其在北半球，过去30年（1983—2012年）可能是近千年来气温最高的30年［1］。东北地区是中国受全球气候变暖影响最显著的地区之一，1951—2010年，东北地区升温最快（0.30℃/10年），远高于同期全球平均增温速率［2］。全球升温的同时，极端气候事件也频发，随着全球气候变化不稳定性的增加，气候波动更明显，气象灾害频发，对农业生产的影响也越来越突出［3］。气候变化可能会逐步增加某些地区作物产量年际间的变化。据政府间气候变化专门委员会（IPCC）预测，自2030年开始，气候变化的平均负面影响为每10年0～2%，到2050年由于粮食需求增加，负面影响可能增至14%。在低纬度地区，作物生产将持续受未来气候变化的负面影响；在北半球高纬度地区，气候变化对作物生产及产量影响可能利弊共存［4］。

由于水稻（Oryza sative L.）生长及产量不仅受品种遗传特性控制，还受植株营养状况、气候因子和栽培措施等多种外界环境因素的影响，造成水稻在全国各地的产量和品质差距较大［5-7］。合理确定水稻播期在水稻高产、优质栽培中显得极为关键［8］。水稻的主要物候期需要特定的温度（如分蘖、开花、抽穗和成熟等发育期），这些均受播期的影响［9］。陈金龙等［10］、郑根龙等［11］认为，水稻适宜播期受品种特性、光温资源、生产条件和前后茬口等诸多因素的综合影响，表现出较强的变动性和系统性。李建国等［12］以沈农265、丰优2000为材料，分析了推迟播期对水稻产量及品质的影响，结果表明适当地推迟播期和移栽期是有利的。适宜的播期对改善水稻生育进程、提高分蘖成穗率、有效利用温光资源、保证植株正常生长发育和安全成熟、减轻病虫害发生和提高抗倒伏性能等方面影响较大［13-15］。

东北地区是中国水稻主产区之一，其水稻种植面积占中国水稻种植面积的15%，气候变化对水稻的影响直接关系着中国粮食生产的安全与稳定［16］。盘锦市位于辽宁省西南部，位于辽河三角洲中心地带，全市水稻种植面积10.67万hm2。中国盐碱地有1亿hm2，充分利用盐碱地种植水稻，能有效节约淡水资源，促进环境保护和农业可持续发展［17］。中国滨海盐碱地水稻种植区主要分布在天津市、河北省、山东省和辽宁省，其中辽宁省所占面积最大，而辽宁省的滨海盐碱地稻区60%主要分布在盘锦市［18］。以往关于播期对水稻生长发育的影响大多是常规土壤及淡水灌溉种植的水稻，而针对盐碱地水稻对播期的适应情况研究较少。本试验以辽南地区的主栽耐盐碱水稻品种盐丰47为材料，研究了不同播期水稻的群体生长发育和产量构成，揭示了播期变化对耐盐碱水稻群体生长发育特征和产量的影响，对于充分利用当地的气候资源，趋利避害，确保水稻的稳产高产及充分利用辽南地区盐渍化土壤具有重要的科学和现实意义。

1 材料与方法

1.1 研究区概况与试验材料

试验观测区域位于中国气象局沈阳大气环境研究所盘锦水稻野外观测站，地处辽宁省南部的盘锦市大洼区，东经 40°56′，北纬 121°57′，观测场面积为100 m×100 m。观测区域年平均气温9.5℃，年降水总量655.2 mm，年总日照时间2 648.8 h，全年无霜期190d。试验区土壤为盐渍水稻土，土壤pH为8.3～9.1；土壤全氮、全磷、全钾含量分别为0.042%～0.075%、0.014%～0.042%、1.51%～1.67%。土壤有机质含量为0.17%～1.44%。该地区水稻种植面积5.3万hm2，以耐盐碱的盐丰47为主。故本试验选取盐丰47为供试材料。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 以辽南地区正常播期（4月15日）为对照，开展辽南地区主栽品种的分期播种试验，利用提前和推迟播期的方法调节温差，达到模拟不同气候变暖情景的效果，为辽南地区耐盐碱水稻应对未来气候变化可能采取的适应措施提供试验依据。

试验在当地正常播期（4月15日）前后，每隔10 d设置一个播期，共设置4月5日 （S1）、4月15日（CK）、4月 25日（S2）、5 月 5 日（S3）共 4 个播期，每个播期处理设置4个重复，其中3个重复的试验小区面积为20 m2（5 m×4 m），另一个重复的面积为40 m2（5 m×8 m）。水肥管理措施均与当地常规管理措施一致，保证水稻不受水分因素和病虫害影响。

1.2.2 观测内容 播种当天日期记为播期；其他发育期按照《农业气象观测规范（作物篇）》中水稻发育期标准进行比对、记录；每周观测两次，记录水稻发育期。生长发育及产量观测项目包括：①株高。在三叶期（移栽前3 d）、拔节期、乳熟期选择具有代表性的地方，选取三穴有代表性的植株，从中挑选10株有代表性的植株测定高度。②叶面积。在分蘖期、拔节期、抽穗期和乳熟期4个生长发育关键期进行测定，将样本叶片完全展开，直接测量长度和宽度，将长度和宽度之积乘以校正系数（校正系数取0.83）即为叶面积。③地上部干物重。分别于分蘖期、拔节期、抽穗期、成熟期每小区取3穴，每穴取10株，测定水稻地上部干物重。方法为鲜样于105℃下杀青30 min，80℃下烘至恒重，测定其干物重。④产量结构。于成熟期每个处理取40丛穗数，测定穗结实粒数、空壳率、秕谷率、千粒重、理论产量。

1.3 数据处理方法

试验数据的整理及统计分析采用Excel 2003和SPSS 19.0软件。

2 结果与分析

2.1 播期对盐丰47生育进程的影响

从水稻播种出苗开始记录主要发育期，每周观测2次。从图1可以看出，从出苗至三叶期，S1、S2和S3与CK之间的生育期差分别为4、5、5 d。从出苗至拔节期，3个播期与CK之间的生育期差分别为0、12、15 d。从出苗至乳熟期，3个播期与CK之间的生育期差分别为 0、11、15 d。 S1、CK、S2 和 S3的全生育期分别为 175、165、155、153 d。

图1 不同播期盐丰47发育期随时间的变化

从表1可以看出，出苗期历时时间最长的是S1，为10 d，比CK增加2 d；出苗期时间最短的是S2和S3，均为5 d，比CK减少3 d。三叶期历时时间最长的是S1，为12 d，比CK增加2 d；三叶期历时时间最短的是S2和S3，均为8 d，比CK减少2 d。分蘖期历时时间最长的是CK，为60 d，分别比S1、S2和S3增加7、10、12 d。拔节期历时时间最短的是CK，为 19 d，分别比 S1、S2 和 S3 减少 3、3、2 d。孕穗期历时时间最长的是S1和CK，均为21 d，分别比S2和S3增加8 d和5 d。抽穗期历时时间最长的是S2，为16 d，分别比 S1、CK 和 S3 增加 9、9、4 d。 乳熟期历时时间最短的是S2，分别比S1、CK和S2减少9、9、4 d。成熟期S1、CK和S2历时时间均为35 d，比S3增加2 d。由于播期提前10 d引起S1的全生育期增加10 d；播期延后10 d和20 d分别引起全生育期减少10 d和12 d。全生育期内，分蘖期前4种播期间的发育期日期差距较大；分蘖期后4种播期间的发育期日期差距缩小。

表1 不同播期盐丰47不同生育期累计时间 （单位：d）

2.2 播期对盐丰47株高的影响

选取三叶期（移栽前3 d）、拔节期、乳熟期3个关键时期对水稻株高进行测定，结果（图2）表明，三叶期 S1、CK、S2、S3 的株高分别为 9.2、8.8、14.9、11.6 cm，其中S2最高，CK、S1和S3分别比S2减少38.3%、40.9%和 22.1%。 拔节期 S1、CK、S2、S3的株高分别为 53.5、49.4、57.2、53.1 cm， 其中 S2 最高，CK、S1和S3分别比 S2减少 6.5%、13.6%和 7.2%。乳 熟 期 S1、CK、S2、S3 的 株 高 分 别 为 81.2、93.4、84.1、86.9 cm，其中 CK 最高，S1、S2和 S3分别比 CK减少13.1%、10.0%和7.0%。三叶期和拔节期时，S1、S2和S3的株高均超过了CK株高，而乳熟期时CK植株最高。

图2 不同播期盐丰47株高随生育期的变化

2.3 播期对盐丰47叶面积的影响

选取分蘖期、拔节期、抽穗期和乳熟期4个生长发育关键期对水稻叶面积进行测定，结果（图3）表明，分蘖期 S1、CK、S2、S3 的叶面积分别为 23.6、24.7、19.7、27.3 cm2，其中 S3 为最大值，S1、CK 和 S2叶面积分别比S3减少13.6%、9.5%和27.8%。拔节期 S1、CK、S2、S3 的叶面积分别为 91.0、89.5、113.4、93.7 cm2，其中S2为最大值，S1、CK和S3叶面积分别比S2减少19.8%、21.1%和17.4%。抽穗期S1、CK、S2、S3 的 叶 面 积 分 别 为 130.6、124.8、178.6、137.0 cm2，其中S2为最大值，S1、CK和S3叶面积分别比S2减少了26.9%、30.1%和23.3%。乳熟期S1、CK、S2、S3 的 叶 面 积 分 别 为 100.9、129.9、113.3、109.7 cm2，其中CK为最大值，S1、S2和S3叶面积分别比CK减少了22.3%、12.8%和15.6%。由此可知，拔节期和抽穗期CK的叶面积最小，而乳熟期CK的叶面积最大。分蘖期至抽穗期，由于播期提前和推迟，S1、S2和S3播期水稻叶面积总体上高于CK；乳熟期叶面积均低于CK。

图3 不同播期盐丰47叶面积随生育期的变化

2.4 播期对盐丰47地上部干物质积累的影响

选取分蘖期、拔节期、抽穗期、成熟期测定水稻地上部干物重，结果（图 4）表明，分蘖期 S1、CK、S2、S3 的干物重分别为 1.7、1.5、1.6、1.6 g，其中 S1 为最大值，CK、S2和S3干物重分别较S1减少了11.8%、5.9%和5.9%。拔节期S1、CK、S2、S3的干物重分别为 6.9、5.7、12.0、7.5 g， 其中 S2 为最大值，CK、S1 和S3干物重分别比S2减少了42.5%、52.5%和37.5%。抽穗期 S1、CK、S2、S3 的干物重分别为 27.7、29.1、28.9、27.0 g，其中 CK 为最大值，S1、S2 和 S3 干物重分别比CK减少4.8%、0.7%和7.2%。成熟期 S1、CK、S2、S3 的干物重分别为 35.7、42.9、45.0、40.0 g，其中S2为最大值，CK、S1和S3干物重分别比S2减少了20.7%、4.7%和11.1%。分蘖期和拔节期S1、S2和S3地上部干物重均高于CK；抽穗期时S1、S2和S3地上部干物重均低于CK。提前和推迟播种的水稻地上部干物重分蘖期至拔节期均高于CK，抽穗期地上部干物重均低于CK。

图4 不同播期盐丰47地上部干物重随生育期的变化

2.5 播期对盐丰47产量的影响

从表2可以看出，4个不同播期水稻的每穗总粒数和每穗实粒数均以S2最多，为210、198粒；S1最少，为163、151粒。S3播期的空壳率为10.4%、秕谷率为1.3%，均为最高；CK的空壳率和秕谷率均为最低，分别为4.7%和0.5%。S1、S2、S3播期的空壳率与CK相比，增加了0.8～5.7个百分点。4个不同播期水稻千粒重最高的为CK，为25.1 g。理论产量最大的为 CK， 为 14 505.0 kg／hm2，S1、S2、S3 比 CK 分别降低了28.6%、18.3%和31.2%；理论产量和千粒重从大到小的顺序为 CK、S2、S1、S3。S3播期的千粒重和理论产量均为最低。提前播种的水稻每穗粒数、每穗实粒数、千粒重和理论产量均低于CK，空壳率和秕谷率均高于CK；推迟播种的水稻每穗总粒数、每穗实粒数、秕谷率、空壳率均高于CK；千粒重和理论产量均低于CK。

表2 不同播期对盐丰47理论产量的影响

3 小结与讨论

本试验结果表明，播期不同对辽南地区耐盐碱水稻盐丰47植株的生长发育及产量构成均有不同程度的影响，结论如下。

1）4个不同播期下盐丰47全生育期变化范围为153～175 d。播期提前引起盐丰47全生育期延长，播期推迟引起盐丰47全生育期缩短。水稻发育期除了受遗传因素决定外，还受外部生长环境的影响。在分期播种试验中，由于不同播期水稻所处的温度、光照度等条件存在差异，相应也引起生育进程的变化。播期的选择间接影响了后期水稻植株的生长发育及产量的形成。根据本试验结论，辽南地区耐盐碱水稻盐丰47播期适宜范围为4月15—25日，提前和推迟播种不利于该地区水稻获得高产。

2）4个不同播期下盐丰47在三叶期、拔节期和乳熟期的株高变化范围为 8.8～14.9 cm、49.4～57.2 cm和81.2～93.4 cm。播期提前和推迟均导致盐丰47营养生长期（三叶期至拔节期）的植株高于CK；生殖生长期（乳熟期）植株低于CK。株高是水稻形态建成过程中一个极为重要的性状，对水稻的产量和抗倒性具有重要影响。盐丰47无论是提前或是推迟种植，其最终株高均比CK有所降低，说明合理的播期选择才更有利于水稻植株的营养生长，同时也能为水稻后期的高产奠定良好的物质基础。

3）4个不同播期下盐丰47在分蘖期、拔节期、抽穗期和乳熟期叶面积变化范围分别为19.7～27.3 cm2、89.5～113.4 cm2、124.8～178.6 cm2和 100.9～129.9 cm2。提前和推迟播期盐丰47叶面积在分蘖期至抽穗期总体大于CK；到达乳熟期时叶面积均低于CK。叶片是水稻植株生物量的重要组成部分，叶面积的大小可直接影响光合效能，与水稻产量息息相关。在同样的气候与栽培条件下，叶面积较大的水稻植株有利于接收更多的太阳光能，提高光能利用效率。

4）4个不同播期下盐丰47在分蘖期、拔节期、抽穗期、成熟期地上部干物重变化范围分别为1.5～1.7 g、5.7～12.0 g、27.0～29.1 g 和 35.7～45.0 g。 提前和推迟播种的水稻地上部干物重分蘖期至拔节期均高于CK；抽穗期地上部干重均低于CK。水稻生物量与经济系数的提高，可以使其产量大幅度提高，其中生物量的提高对增产的作用较大［19］。从本试验结果可以看出，水稻地上部干物重增加是一个渐进式积累过程；提前和推迟播种水稻的营养生长期地上部干物重总体上都比CK高，但是进入抽穗期后地上部干重增加速度明显低于CK，说明抽穗期是盐丰47地上部干物质积累的一个重要时期，在抽穗期采取适当措施增加水稻地上部干物重是辽南地区耐盐碱水稻高产栽培的一项重要手段。

5）4个不同播期下盐丰47的每穗总粒数、每穗实粒数、千粒重和理论产量的变化范围分别为163～210 粒、151～198 粒、23.3～25.1 g和 9 982.5～14 505.0 kg／hm2，其中S2每穗总粒数、每穗实粒数最高；CK理论产量最高。4个不同播期下盐丰47的空壳率和秕谷率变化范围为4.7%～10.4%和0.5%～1.3%，其中CK的空壳率和秕谷率最低，S3空壳率和秕谷率最高。提前播种的水稻每穗总粒数、每穗实粒数、千粒重和理论产量均低于CK；空壳率和秕谷率高于CK；推迟播种的水稻每穗总粒数、每穗实粒数、秕谷率、空壳率均高于CK；千粒重和理论产量均低于CK。

S1、CK、S2、S3水稻播种至成熟期所用积温分别为 3 693.3、3 524.1、3 460.9、3 236.5℃。从不同播期积温数据可以看出，辽南地区耐盐碱水稻产量的高低不仅和积温有关，还和播期的选择息息相关。当播期延后20 d产量降幅最大，原因是S3全生育期仅为153 d，所用积温为3 236.5℃，明显小于其他3个播期，因此总热量积累不足，导致产量最低；其次是S1播期，全生育期虽然最长，但是由于前期低温影响，后期的株高、叶面积、地上部干物重及产量均未达到CK的标准，同样对最终产量的影响较大。综上，辽南地区耐盐碱水稻高产栽培最适宜播种日期为4月15—25日，可以在影响水稻生长发育生物量及产量指标的关键时期采取适当措施增加株高、叶面积、地上部干物重，以实现后期的高产。