播期对南方双季晚籼稻温光资源利用、产量及品质形成的影响

徐俊豪 解嘉鑫 熊若愚 郭琳 谭雪明 曾勇军 石庆华 潘晓华 曾研华

（江西农业大学/作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室/双季稻现代化生产协同创新中心，南昌330045；第一作者：1120923249＠qq.com；*通讯作者：zyh74049501＠163.com）

高产、优质一直是水稻栽培和育种工作者长久不变的研究方向。随着我国人民生活水平的提高，优质稻米越来越受市场和广大消费者的青睐[1-2]。南方双季稻种植面积日益增大，目前已占我国水稻种植总面积的30%左右，同时优质化生产趋势明显[3]。但在南方双季晚稻实际生产中，常面临拔节期和孕穗期高温少雨，灌浆成熟期易遇“寒露风”侵害等问题，制约着产量和品质的提升[4-5]。同时，由全球变暖造成的环境气候变化亦对水稻生产造成严重不利影响[6]。调整播期可以改变水稻生长发育中的环境气候条件，对于充分利用自然资源，调节水稻生育进程及提高水稻产量和品质具有重要意义[7]。研究表明，随着播期推迟，中籼稻和晚粳稻在各生育阶段内积温和累计日照时数呈降低趋势，营养生长期缩短，生育进程加快[8-9]。董明辉等[10]研究认为，不同生育类型粳稻品种产量随播期的推迟均表现为降低趋势。成臣等[11]研究认为，播期对水稻产量的影响因品种类型而异，籼稻品种早播更有利于提高产量；而粳稻品种早播和晚播均会导致减产。关于播期对稻米品质的影响，段斌等[12]研究表明，随着播期推迟，不同粳稻品种加工品质和外观品质变优，直链淀粉含量和碱消值增大而胶稠度变短。而关世武等[13]研究则认为，随播期推迟，水稻的外观品质变优而加工品质变劣，但对蒸煮和食味品质影响不显著。成臣等[11]则认为，籼稻品种适时早播有利于品质提升，而粳稻品种应按品种特性适期播种，早播或晚播均会降低稻米品质。这些研究多以粳稻或单季籼稻为研究对象，针对南方双季晚籼稻的研究报道较少。因此，为明确南方双季晚籼稻优质丰产与温光资源相匹配的最佳播种期，本研究以万象优华占、象牙香珍和美香占2号等3个晚籼稻品种为试验材料，通过分期播种试验，系统探讨了播期对南方双季晚籼稻生育期、产量及稻米品质的影响，以期为南方双季晚籼稻优质丰产栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点及参试品种

试验于2020年6月至11月在江西农业大学上高科技小院（114°02′E，28°13′N，海拔54 m）进行。试验前土壤有机质含量23.51 g/kg，全氮2.11 g/kg，速效钾65.83 mg/kg，有效磷23.81 mg/kg，pH 5.36。供试水稻品种为南方双季稻区推广面积较大的万象优华占（杂交籼稻）、象牙香珍（常规籼稻）和美香占2号（常规籼稻）。

1.2 试验设计和田间管理

试验按照裂区设计排列，以播期为主区，品种为副区，以正常播期（6月20日）为基准，前后设置6月10日（Ⅰ）、6月20日（Ⅱ）、6月30日（Ⅲ）共3个播期处理，主区面积为100 m2，裂区面积17 m2，各3次重复，小区间筑埂保证单排单灌，田埂用塑料膜覆盖防止窜肥。秧龄20 d，施肥水平同当地高产栽培习惯，氮肥（折合纯N）为195 kg/hm2、磷肥（P2O5）为105 kg/hm2、钾肥（K2O）为180 kg/hm2，氮肥按基肥∶分蘖肥∶穗肥=2∶1∶2施用，钾肥按基肥∶穗肥=1∶1施用，磷肥作基肥于插秧前一次性施用。氮肥为尿素（N含量为46%），磷肥为钙镁磷肥（P2O5含量为12%），钾肥为氯化钾（K2O含量为60%）。基质育秧，人工移栽，栽插规格25 cm×16 cm，每丛2株苗，间歇灌溉。按照当地高产栽培要求严格控制病虫草害。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 生育期

记载参试品种播种期、齐穗期和成熟期。

1.3.2 气象资料

温度、光照等气象数据来源于田间小型气象站。有效积温指作物全生育期或不同生育阶段内有效积温的总和，其中，有效温度是指活动温度与生物学下限温度之差。对于籼稻而言，生物学下限温度为12°C（当温度≤12°C有效温度计为0°C）。

1.3.3 产量及产量构成

于成熟期在每小区调查100丛水稻的有效穗数，按平均有效穗数选取5丛进行考种。每小区选取150丛进行测产。

1.3.4 稻米品质

加工外观品质：将稻谷样品统一用NP-4350型风选机风选出饱满的实粒，室内储藏3个月后，参照GB/T 17891-2017《优质稻谷》测定糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率及垩白度等指标。

蒸煮食味品质：利用碘比色法测定直链淀粉含量，操作参照GB/T 17891-2017《优质稻谷》；采用Super3型RVA快速黏度分析仪（澳大利亚Newport Scientific仪器公司生产）测定糊化温度。

营养品质：用凯氏定氮法测定精米中的含氮量，再乘以换算系数5.95计算出蛋白质含量。

1.4 数据分析

试验数据均采用Microsoft excel 2010和DPS 7.05软件进行分析和处理，用LSD法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 播期对晚籼稻各生育阶段温光资源利用的影响

由表1可知，随播期推迟，供试品种在不同生育阶段日均温度和有效积温、全生育期和齐穗至成熟阶段的日照时数均呈递减趋势，播种至齐穗阶段日照时数变化因品种而异，万象优华占随播期推迟先增加后减少，象牙香珍和美香占2号则呈递增趋势。

表1 播期对晚籼稻各生育阶段温光参数的影响

2.2 播期对晚籼稻生育期的影响

如表2所示，播期对供试品种全生育期天数影响不大，变幅仅为1～2 d。随着播种期的推迟，各晚籼稻品种齐穗期和成熟期也相应推迟；供试品种营养生长天数和生殖生长天数均无明显变化。

表2 播期对晚籼稻生育期的影响

2.3 不同播期下晚籼稻产量及产量构成的变化

从表3可见，播期对供试品种有效穗数、千粒重和产量均有极显著影响；品种间产量及产量构成因子差异均达极显著水平；品种与播期仅对有效穗数有极显著互作效应。供试品种产量均表现为播期Ⅱ＞播期Ⅲ＞播期Ⅰ。分析产量构成因子，供试品种有效穗数变化趋势同产量一致；千粒重均表现为播期Ⅲ＞播期Ⅱ＞播期Ⅰ播种，万象优华占和象牙香珍3个播期处理间差异均达显著水平，美香占2号播期Ⅰ处理显著低于播期Ⅱ和播期Ⅲ；不同播期对每穗粒数和结实率均无显著影响。以上结果说明，有效穗数和千粒重的改变是引起水稻产量变化的主要原因，早播（播期Ⅰ）会导致晚籼稻显著减产，适期播种（播期Ⅱ）有利于增加产量，而晚播（播期Ⅲ）能显著增加千粒重。

表3 播期对晚籼稻产量及产量构成的影响

2.4 不同播期下晚籼稻稻米品质的变化

由表4可知，播期对供试品种稻米品质均有极显著影响（除蛋白质含量外）；品种间各品质性状差异均达显著或极显著水平；除直链淀粉和蛋白质含量外，品种与播期对各品质性状均有极显著互作效应。在各稻米品质性状中，垩白粒率和垩白度变异系数最大，其次为精米率、整精米率和直链淀粉含量，糙米率和蛋白质含量变异系数较小。

表4 播期对晚籼稻稻米品质的影响

随播期推迟，供试品种糙米率、精米率和整精米率逐渐提高，加工品质变优，除美香占2号整精米率外，供试品种各性状在播期Ⅰ和播期Ⅲ间差异均达显著水平；随播期推迟，垩白粒率和垩白度逐渐减小，外观品质变优，其中，万象优华占和象牙香珍各性状在不同播期间差异均达显著水平，美香占2号各性状播期Ⅲ也显著小于播期Ⅰ和播期Ⅱ；供试品种直链淀粉含量随播期推迟均呈增加趋势，其中，万象优华占各播期间差异达显著水平，象牙香珍播期Ⅰ显著低于播期Ⅱ和播期Ⅲ；而糊化温度变化趋势与直链淀粉含量相反，随播期推迟而减小，其中万象优华占和美香占2号在播期Ⅰ显著高于播期Ⅱ和播期Ⅲ；供试品种蛋白质含量在不同播期间变化规律不明显。

综上，随播期推迟，双季晚籼稻品种加工品质和外观品质变优，直链淀粉含量增加而糊化温度减小，营养品质无显著变化；垩白粒率和垩白度受生育期内温光条件变化影响较大，其次为精米率、整精米率和直链淀粉含量，而糙米率和蛋白质含量则较为稳定。

3 讨论

3.1 播期对晚籼稻品种温光资源利用及生育进程的影响

稻米产量和品质的形成既受到遗传因素影响，同时也受环境条件制约，尤其是受生育期内的温光资源变化影响较大[14]。适宜的播期能使水稻在其安全生长期内合理有效利用自然温光资源，是水稻高产、优质的基础[15]。目前，有关播期对水稻温光资源利用及生育期影响的研究较多。姚正兰等[16]研究表明，随播期推迟水稻生育期平均气温升高，积温和累积日照时数减少，生育期缩短。龚金龙[17]等研究认为，随播期推迟水稻生育期相应缩短，缩短的天数主要表现在出苗至抽穗生育阶段。胡启星等[18]研究也认为，播期推迟加速了水稻播种至齐穗阶段的生育进程，缩短了营养生长期，使全生育期缩短，而本研究与前人结果不尽相同。本研究中，随播期推迟，供试水稻品种在不同生育阶段日均温度和有效积温、全生育期和齐穗至成熟期阶段的日照时数均呈递减趋势，这或与试验过程中不同晚籼稻品种所处气象条件不同有关。水稻为喜温作物，较高的温度条件可加快营养生长，缩短生育期[19]。在本研究中，不同播期下各水稻品种全生育期天数均无明显变化，这也与前人研究结果不同，可能是由于供试晚籼稻品种各生育阶段的日均温度和有效积温均随播期推迟逐渐降低，而较低的日均温度和有效积温延长了生育天数。

3.2 播期对晚籼稻品种产量及产量构成的影响

水稻产量形成是器官建成、物质生产和分配等综合作用的结果，其构成因子包括有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重[20]，环境条件是影响水稻生长的关键因子之一，水稻产量及产量构成因子均随温光资源的变化而明显改变，播期是调控水稻生长发育阶段温光资源利用的重要手段之一[21]。众多学者认为，不同类型的中、晚熟籼稻或粳稻品种产量均随播期推迟表现出不同程度下降[14,22-23]。而孙琪等[24]研究则表明，播期推迟可促进水稻器官物质转运量与转运率提高，使有效穗数及结实率提高，从而增加产量。在本研究中3个播期处理下，不同晚籼稻品种产量均以适播（6月20日）达到最高，早播（6月10日）最低，与前人研究结果出现差异的原因可能与播期设置以及不同的气候条件有关。从产量构成因子看，有效穗数和千粒重的改变是播期引起水稻产量变化的主要原因，随播期推迟，有效穗数呈先增后降的趋势，而千粒重则呈递增趋势。而蒋巧梅等[25]研究也发现，在不同栽插密度下，晚播有效穗数较早播有不同程度增加，与本研究结果类似；千粒重随播期增加呈递增趋势的原因可能与灌浆成熟期日均温度逐渐降低有关，因为温度上升会加快水稻籽粒灌浆速率、减少活跃灌浆时间从而导致粒重降低[26]，其具体原因仍需进一步探究。

3.3 播期对晚籼稻品种稻米品质的影响

水稻自身遗传特性和外界环境因子等共同决定着稻米品质的形成，灌浆结实期是稻米品质形成的关键时期，通过调整播期可以改变水稻灌浆结实期的气候环境条件，进而影响稻米品质[27-28]。研究表明，调整播期对稻米品质的影响程度在不同性状指标间存在差异，垩白粒率和垩白度受播期影响最大；而糙米率、蛋白质含量和食味值等性状对环境变化反应较为迟钝；整精米率则介于二者之间[29]。本研究结果表明，在各品质性状中，垩白粒率和垩白度变异系数最大，其次为精米率、整精米率和直链淀粉含量，糙米率和蛋白质含量变异系数较小，与前人研究结果基本一致。

3.3.1 播期对晚籼稻加工品质和外观品质的影响

稻米加工品质主要取决于籽粒的灌浆特性、胚乳结构及糠层厚度等，包括糙米率、精米率和整精米率[30]；外观品质又称商品品质，很大程度上影响稻米的市场价值，一般以垩白粒率和垩白度为主要评价指标[31]。前人关于播期对水稻加工品质和外观品质研究较多。王文霞等[32]研究认为，早播会降低稻米糙米率、精米率和整精米率，同时增加垩白粒率和垩白度，不利于改善加工品质和外观品质。成臣等[11]研究认为，籼、粳稻加工品质均随播期推迟呈先变优后变劣趋势，而外观品质逐渐变优。朱大伟等[33]研究表明，加工品质与灌浆结实期日最高温、日最低温和日均温呈极显著负相关，与日平均光照时数呈负相关；垩白粒率和垩白度与日最高温、日最低温和日均温呈正相关。本研究结果也表明，随播期推迟，供试品种在灌浆成熟期的日均温、有效积温和日照时数均呈递减趋势，糙米率、精米率和整精米率逐渐提高，垩白粒率和垩白度逐渐减小，加工品质和外观品质均变优，与前人研究结果基本一致。

3.3.2 播期对晚籼稻蒸煮食味品质和营养品质的影响

蒸煮品质是米粒在蒸煮过程中反映出的糊化特性、胀性和吸水性等物理特征，糊化温度是其中的重要指标，其高低与米饭蒸煮所需水量和时间成正比[34-35]。张国发等[36]研究发现，播期推迟，籼、粳稻灌浆结实期温度降低，糊化温度呈上升趋势。本研究结果与其不同，本研究中各水稻品种灌浆结实期温度随播期推迟而降低，糊化温度也呈降低趋势，早播会显著提高稻米糊化温度。这与王长发等的研究结果一致[37]。与前人研究结果不同，可能与不同品种灌浆特性差异有关。本研究结果表明，晚籼稻品种随播期推迟，灌浆结实期温度降低，稻米糊化温度降低可减少米饭蒸煮所需用水和时间，有利于提高稻米蒸煮品质。

食味品质是指米饭的色、香、味及口感等，由于诸多人为因素影响，难以统一快速评定，而直链淀粉是衡量稻米食味品质的重要指标，一定范围内水稻直链淀粉含量越低，米饭质地越柔软，色泽更光亮，食味也相对较好[38-39]。姚姝等[40]研究表明，播期对水稻直链淀粉含量有显著影响，直链淀粉含量变化主要与抽穗后6～15 d的温度有关，高温可使直链淀粉含量降低。本研究结果也表明，随播期推迟，供试晚籼稻品种在齐穗至成熟阶段日均温度和有效积温均呈下降趋势，但直链淀粉含量却逐渐升高，二者呈极显著负相关关系。说明晚籼稻品种直链淀粉含量随播期推迟而升高，不利于改善稻米食味品质。

稻米蛋白质含有谷蛋白及多种人体必需氨基酸，易被人体消化吸收，是水稻最主要的营养物质，GS（谷氨酰胺合成酶）和GOGAT（谷氨酸合成酶）分别为调控蛋白质和氨基酸合成的关键酶。前人研究表明，升高温度和增加日照时长均可增强籽粒中GS和GOGAT的活性，从而促进蛋白质合成增加[41]。而本研究中，尽管播期改变了水稻灌浆成熟期的温度和光照条件，但蛋白质含量却无显著变化。这可能是因为本研究中播期设置较少，温光资源变化幅度较小使得播期调整并未对蛋白质和氨基酸合成相关酶造成显著影响。

4 结论

随播期推迟，供试晚籼稻品种在不同生育阶段日均温度和有效积温、全生育期和齐穗至成熟期阶段的日照时数均呈递减趋势，而全生育期天数无明显变化；产量以适播（6月20日）最高，早播（6月10日）会导致显著减产，而晚播（6月30日）可显著增加千粒重；各品质性状以垩白粒率和垩白度受环境条件变化影响最大，其次为精米率、整精米率和直链淀粉含量，糙米率和蛋白质含量则较为稳定，随播期推迟，各晚籼稻品种加工品质、外观品质和蒸煮品质变优，但不利于改善食味品质，对营养品质无显著影响。因此，在南方双季晚籼稻实际生产中，不建议早播，应根据品种不同进行适期播种或适当晚播，能使水稻更合理有效地利用温光资源，有利于协调水稻高产和品质提升。