旱作条件下水稻生长指标、产量对播期的响应特征

白晨阳，姜浩，苏庆旺，李韫哲魏晓双，崔菁菁，杨美英，王东超，武志海*

（1.吉林农业大学农学院，长春 130000；2.吉林农业大学生命科学学院，长春 130000；3.长春吉农大农业科技有限公司，长春 130000）

0 引言

【研究意义】水稻旱作是在全程无淹水条件下进行的一种水稻栽培新模式，区别于以人工育苗移栽为主，种植方式劳动强度大，需水量高的传统水稻种植方式[1]。在水稻旱作栽培条件下，水稻的生育期会产生不同程度的变化。播期的改变，使得水稻品种类型必须做出相应的调整[2]。不同地区温光资源差异较大，水稻适宜播期也有所不同[3]。选择适宜的水稻品种类型，并确定合理的播期，对充分利用当地温光资源发挥品种产量潜力，确保水稻旱作高产稳产具有十分重要的意义[4-5]。【研究进展】前人针对播期对水稻生育的影响，已进行了大量的研究。凌启鸿[6]认为，明确合理的播种期使水稻灌浆期处于较好的光温状态是高产栽培管理中的重要技术，适宜播期可以有效利用温光资源，充分发挥水稻品种的生产潜力[7-8]。鲁昕等[9]研究认为，品种选用应根据不同的播期来确定，生育期长的品种应早播，反之则应适当晚播。余鹏等[10]研究认为，播期过早或过迟均会使直播稻生育期发生变化，从而对结实率、千粒重和产量产生影响，合理安排播期是获得高产稳产的关键。周建霞等[11]认为品种株高随播期延后呈先上升后下降的趋势。【切入点】纵观以往研究发现，多数学者针对单一品种或同一品种类型进行研究，且存在地理条件限制。在水稻旱作栽培条件下，针对播期及其配套水稻品种的系统研究还有待加强。【拟解决的关键问题】为此，本研究以3 种熟期（早熟粳稻、中熟粳稻、晚熟粳稻）水稻为供试材料，在旱作栽培条件下，通过分期播种试验，研究播期与品种类型对水稻旱作产量、生育期及农艺性状的影响，明确不同播期不同品种类型的水稻旱作产量、生育期及农艺性状的差异，为旱作条件下不同播期科学配套水稻品种类型提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 供试品种及试验设计

供试粳稻品种有早熟品种：宏科57 与绥粳18；中熟品种：吉农大738 与通院香518；晚熟品种：吉农大138 与吉农大168。试验于2019年在吉林省长春市吉林农业大学国家农作物品种审定特性鉴定站进行，土壤质地为壤质黏土，前茬为玉米，有机质量为18.1%，土壤碱解氮量为119.02 mg/kg，速效磷量为43.7 mg/kg，速效钾量为231.33 mg/kg，pH 值为6.7，试验地点气温和降水量如图1 所示，试验设置4月25日（Ⅰ）、4月30日（Ⅱ）、5月5日（Ⅲ）、5月10日（Ⅳ）、5月15日（Ⅴ）5 个播期。每个处理3 次重复，每小区长6 m，宽1.5 m。采用旱直播方式播种，播种量为28.1 g/行，行长6 m，每个品种6 行，行间距为30cm，施肥量为氮140 kg/hm2，施肥方式为按基肥一次性施入，灌溉方式为定喷式360°雾化旋转喷灌，喷洒半径为8 m，出水量为0.7 m3/h，使用8 cm 主管道，间隔12 m 安装1 组喷洒装置，喷洒装置输水管直径3.3 cm，上端旋转喷头入水口直径1.3 cm，灌水控制的计划湿润层为0～10 cm 土层，在记录天气、降雨量的同时结合植株的田间长势进行喷灌补水，补水后保持在田间持水率的60%～80%，全生育期共喷灌5 次，平均每次2 h。其他措施均按高产栽培要求管理。

图1 2019年水稻旱作生长季的气温与降水量Fig.1 Temperature and precipitation of rice under dry condition in the growing season of 2019

1.2 测定项目与方法

1.2.1 生育期观测

观测并记载供试水稻旱作品种拔节、抽穗、成熟等主要生育时期出现的日期。

1.2.2 叶绿素

采用叶绿素计直接测定SPAD值，每次测定倒1叶的SPAD值，重复3 次。

1.2.3 干物质积累量

将成熟期取回的样品用烘箱105 ℃杀青30 min，后在75 ℃烘干，分别测定叶片、茎秆和穗的干物质质量。

1.2.4 叶面积

利用长宽校正法，在抽穗、灌浆、成熟期植株上选取上三叶，测定水稻叶片的长度和最宽处叶片宽度，重复3 次；计算式为：叶面积（cm2）=长度×宽度×0.75。

1.2.5 籽粒增长速率测定

从花后对标记的长势一致的20 个植株每隔7 d取1 次样，每次在标记的植株中取10 个长势相同的穗。取样烘干后分为强、弱势粒计算千粒质量。

1.2.6 产量

收获期随机取15 株测量株高、主穗穗长、穗质量、实粒数、秕粒数。每小区随机选取1 m2测产量，并计算理论产量。

1.3 数据处理方法

数据使用SPSS、Microsoft Excel 2019 整理和分析

2 结果与分析

2.1 播期对旱作水稻产量及构成因素的影响

表1 为水稻产量及其构成因素，由表1 可知，随着播期推迟，3 种熟期水稻平均产量表现为：早熟品种＞晚熟品种＞中熟品种；早熟品种产量变异系数小于中、晚熟品种。随着播期的推迟，早熟品种穗数先增后减，穗粒数先减后增；晚熟品种结实率随着播期的推迟呈下降趋势。播期处理对旱作水稻的穗数和穗粒数影响较大。早熟品种结实率变化无显著差。

2.2 播期对水稻旱作生育期的影响

表2 为水稻主要生育时期开始时间及时长，由表2 可知，随着播期推迟，各类型水稻的生育时期相应延迟。各生育阶段显著缩短。播期每向后推迟5 d，早熟品种、中熟品种、晚熟品种生育期平均分别缩短2.6、2.7、4.1 d。

表1 水稻产量及其构成因素Table 1 Rice yield and its components

表2 水稻主要生育时期开始时间及时长Table 2 The beginning and duration of the main growing period of rice

2.3 播期对不同品种水稻农艺性状的影响

2.3.1 播期对株高、主穗穗长的影响

图2 为不同播期各品种株高与穗长，由图2 可知，宏科57 株高在不同播期处理下较为稳定；中熟品种株高在播期Ⅰ—播期Ⅱ和播期Ⅳ—播期Ⅴ变化较大；吉农大168 株高在播期Ⅴ有明显提高，吉农大138 株高随播期的推迟表现为先增高后降低。

绥粳18 在播期Ⅰ与播期Ⅴ处理穗长有明显增加；宏科57 穗长在播期Ⅰ—播期Ⅱ下较高；通院香518穗长在播期Ⅰ和播期Ⅲ下相对其他播期较低；吉农大738 穗长受播期影响较小；吉农大138 在后3 个播期处理平均大于前2 个播期处理。

图2 不同播期各品种株高与穗长Fig.2 Plantheight and spike length of each variety in different sowing dates

2.3.2 播期对叶面积的影响

由图3 可知，各个品种上三叶叶面积在抽穗期到成熟期表现出先增加后降低的趋势，早熟品种在播期Ⅲ—播期Ⅴ下上三叶叶面积较高，但各播期下差异不明显；吉农大168 与通院香518 灌浆期上三叶叶面积在播期Ⅲ时较小于其他时期，吉农大138 与吉农大738 在播期Ⅱ—播期Ⅲ时灌浆期上三叶叶面积平均值高于播期Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ上叶面积平均值19.8、7.5 cm2。

图3 各品种抽穗期后上三叶叶叶面积Fig.3 Leaf area of the topthree leaves after heading stage of each variety

图4 各品种不同生育期叶片SPAD 值Fig.4 SPAD value of leaves in different growth stages of each variety

2.3.3 播期对SPAD值的影响

图4 为各品种不同生育期叶片SPAD值，由图4可知，宏科57 在播期Ⅱ和播期Ⅲ条件下，孕穗期—抽穗期叶片SPAD值较高，在播期Ⅴ条件下，灌浆期开始叶片SPAD值高于其他时期；绥粳18 在播期Ⅴ下各个时期SPAD值都高于其他处理；吉农大738 在播期Ⅰ和播期Ⅱ条件下，叶片SPAD平均值高于其他处理；通院香518 在播期Ⅲ处理下的灌浆期SPAD值较同时期其他播期处理平均上升5.4；吉农大138 孕穗期叶片SPAD值在播期Ⅱ下显著升高。

图5 不同品种水稻干物质积累量Fig.5 Dry matter accumulation of different varieties

2.4 播期对干物质积累量的影响

图5 为不同品种水稻干物质积累量，由图5 可知，宏科57 成熟期单株干物质质量在播期Ⅳ下显著高于播期Ⅰ—播期Ⅲ处理时的平均值；绥粳18 在播期Ⅰ和播期Ⅴ下单株干物质质量较播期Ⅱ—播期Ⅳ处理下的干物质质量有一定提高；中熟品种在播期Ⅳ下单株干物质质量达到最大；晚熟品种单株干物质质量在播期Ⅴ下达到最大。

2.5 播期对结实期旱作水稻强弱势粒的影响

图6 为不同品种籽粒增长状态，由图6 可知，宏科57 强势粒和弱势粒质量差距较大；绥粳18 强势粒质量增长于花后21 d 后趋于平稳，但弱势粒灌浆速率提高；通院香518 强势粒质量在播期Ⅱ下较其他时期平均高3.2 g；吉农大738 强势籽粒在后期增长比弱势粒较为明显，且播期Ⅰ的强势粒在花后15～20 d内增长最快；吉农大138，在花后21～28 d 内弱势粒质量上升速率较慢，在花后28～35 d 内增长速率与强势粒基本一致，强势粒籽粒质量在播期Ⅱ下高于其他各个播期处理；吉农大168 在播期Ⅱ下弱势粒后期增长较快。

图6 不同品种籽粒增长状态Fig.6 Grainweight gain status of different varieties

3 讨论

水稻为喜温短日照作物，随着播期的推迟，温度升高，所需积温较早播减少。本研究表明在吉林省中部地区水稻旱作栽培条件下，各类型水稻旱作产量随着播期的推迟，导致生育时间缩短，这与许柯[12]研究结果一致。推测为晚播时地温升高使播种至抽穗阶段的生育进程加快。日长逐渐缩短亦可使播种至抽穗阶段的生育进程加快[13]。成臣等[14]研究认为，随着播期推迟，籼稻产量下降，粳稻呈先上升后下降的趋势。本研究中的晚熟粳稻吉农大168 产量也表现出随播期推迟产量先增后减的趋势，晚熟品种晚播会导致灌浆时间不充足，灌浆期温度低，饱满程度不足，导致产量较低。本研究中不同熟期类型水稻旱作后随着播期推迟产量表现也不同，中晚熟品种适时早播有利于增产。早熟品种绥粳18 在播期Ⅲ—播期Ⅴ之间，产量变化随着播期的推迟而增加，这与文浩[15]研究基本一致。蒋军等[16]研究表明，叶面积随着播期的推迟而增加。本研究表明，中晚熟品种提前早播能够一定程度提高叶面积，造成这种差异的原因推测为中晚熟品种早播，能够延长播种到始穗期的时间，从而有利于叶器官的生长，进而有利于物质向穗部运输，提高灌浆速率，减少空瘪粒的形成，提高产量[17]。旱作水稻由于不需要育秧环节，所以对播种时间的把控尤为重要，播期可以人为调节，所以水稻旱作生产中，根据水稻的品种选取适宜的播期是十分重要的。

4 结论

分期播种对旱作水稻的穗数和每穗粒数影响显著。早熟品种在5月10—15日播种能够提高叶片SPAD，且有利于叶面积的提高。中、晚熟品种在4月30日—5月5日播种，有利于叶绿素和灌浆速率的提高。在播期选择上，应根据品种熟期类型确定适当播期，中、晚熟品种适当早播有利于获得高产；早熟品种适当推迟播期，可以获得更高产量。