播期对湖南省双季稻产量和光热资源利用效率的影响

2023-02-01张玮严玲玲傅志强徐莹郭慧娟周梦瑶龙攀

中国农业科学 2023年1期

张玮，严玲玲，傅志强，徐莹，郭慧娟，周梦瑶，龙攀

张玮1，严玲玲2，傅志强1，徐莹1，郭慧娟1，周梦瑶1，龙攀1

1湖南农业大学农学院，长沙 410128；2益阳市农业科学研究所，湖南益阳 413046

【】探讨有利于湖南省双季稻产量和资源利用效率的最佳播期，通过对比不同播期对早晚稻产量和光热资源效率的影响，分析不同熟型双季稻对播期响应的敏感性。【】以双季稻主产区湖南省通过审定的主推双季稻品种为试验材料，于2018年至2019年早晚稻各设置3个播期进行大田试验，通过测定分析生育期、产量和产量构成因子、气象资料，比较不同播期下各品种的产量和光热资源利用效率的差异。【】随着播期推迟，早晚稻通过缩短播种—始穗阶段的天数使生育期缩短，早稻产量呈增加的趋势，对中熟早稻和迟熟早稻产量影响不显著，晚稻产量呈下降的趋势，迟熟晚稻对播期推迟的响应比中熟晚稻快；2018年随着播期推迟早稻的热能利用率分别下降2.73%、4.45%，光能利用率分别下降1.28%、-1.77%，晚稻的热能利用率分别下降-2.64%、8.15%，光能利用率分别下降-2.14%、13.25%；2019年随着播期推迟早稻的热能利用率分别增加0.36%、10.36%，光能利用率分别增加1.53%、12.52%，晚稻的热能利用率分别下降-0.72%、6.09%，光能利用率分别下降0.58%、6.21%。【】播期对双季稻光、热资源利用效率影响显著，早稻播期宜适当推迟、晚稻播期适当提前有利于光热资源效率的提高，双季稻周年以早稻第Ⅱ播期+晚稻第Ⅱ播期组合的综合效率较高，品种搭配以迟熟早稻和中熟晚稻组合的综合效益较高。

播期；双季稻；产量；光能利用效率；热能利用效率

0 引言

【研究意义】水稻是我国60%以上人口的主食[1]，长江中下游地区是双季稻的主要种植区，水稻产量占全国总产量的70%左右[2]，是我国重要的粮食生产基地。农业生产对气候条件有着极高的依赖，IPCC第五次评估报告显示，过去100多年来全球平均温度升高了约 0.85℃，全球气候变暖已是不争的事实[3]；进入21 世纪初以来的10年我国双季稻可种植区向北推移近300 km[4]，使得湖南省双季稻种植区的热量资源增加[5]，可使粮食单产不同程度的增加[6-7]；然而，湖南省双季稻存在着早晚两季水稻争夺光热资源的问题，尤其是农业机械化和规模化推广以后，机插秧生育期延长[8]，秧龄弹性变小[9]，操作周期变长导致光热资源的分配矛盾更加突出。在双季稻中，早稻的播期决定了晚稻的播期，决定了全年的光热资源的分配；晚稻的播期受限于早稻，处于被动状态。双季早稻播期过早会遭遇倒春寒导致烂种、烂秧或秧苗僵而不发，播期过晚则推迟晚稻的移栽与生长；晚稻播期过早，可能导致秧龄过长，秧苗过高而不适于机插；播期过晚，则可能遭遇寒露风和成熟期低温而无法完熟，这就使得双季稻的安全生产以及光温资源的高效利用等尤为突出，而调整播期可以减轻气候对水稻生产的负面影响[10]，因此播期是影响双季稻生产的关键因素。农业产物是由光、热、水、空气等转化而来，其中光能是作物生产的基本能源，是产量形成的基础；热量条件不仅决定地区的作物生产力，还影响和制约着光、水等资源的转换[11]。同时热量资源还决定了作物的品种、熟型、产量及作物的生长发育[12]。光热资源具有时空分布特点，播期调整直接影响作物对光热资源的利用率。【前人研究进展】前人针对播期对作物光热资源利用及分配进行了大量研究。付雪丽等[13]对黄淮平原冬小麦-夏玉米“双晚”种植模式的资源利用效率进行研究表明，将更多的光热资源分配给C4高光效作物玉米可显著提高周年产量和资源利用率；陈天晔等[14]研究表明随着播期推迟，周年积温生产效率和光能生产效率呈下降趋势且播期越迟越显著，通过调节稻麦合理播期搭配可实现该区温光资源的高效利用和稻麦稳定高产优质。许轲等[9]研究“稻-麦”两熟制下播期、水稻品种类型与温光利用效率的关系，表明不同品种类型水稻随着播期推迟，水稻产量呈下降趋势，播期对水稻温光资源利用率的影响与水稻品种类型以及生育期长短有关。冯向前等[15]表明长江下游稻区晚籼稻应适当早播，可充分利用前期温光资源以达到高产。姚义等[16]研究表明播期推迟使直播晚粳稻的温光利用率呈下降趋势；不同水稻品种对生存环境的敏感性不一致，感光性越强的品种对生境反应越敏感[17]。【本研究切入点】目前国内关于播期对双季稻光热资源利用率变化的研究主要针对双季早稻或双季晚稻，开展周年的研究相对较少，因此通过播期调整明确早、晚稻光热资源利用的变化规律，并提出资源高效利用的早晚稻茬口期对双季稻种植具有重要意义。【拟解决的关键问题】本研究通过连续2年开展多品种播期试验，重点分析播期对不同熟期类型的水稻品种的生育期、产量及产量构成、光能利用率和热能利用率的影响，以期为提高双季稻的资源利用效率提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018—2019年连续2年在湖南省益阳市赫山区龙光桥镇益阳市农业科学研究所试验田（112°24′34″E，28°32′56″N）开展。试验地属于亚热带季风性气候，年均降雨量1 432.8 mm。年平均气温为16.9℃，无霜期272 d，年日照时间数为1 553.7 h（图 1）。土种为白夹泥，土质为黏土；0—20 cm土层中土壤有机质含量26.22 g·kg-1，矿质氮含量56.84 mg·kg-1，有效磷含量22.08 mg·kg-1，速效钾含量41.05 mg·kg-1，pH 5.52。

1.2 田间试验设计

采用两因素裂区试验设计，主因素为播期，副因素为品种。早晚稻的播期各设3个，其中2018年早稻的3个播期分别是3月15日（ER-Ⅰ）、3月22日（ER-Ⅱ）、3月29日（ER-Ⅲ）；晚稻的3个播期分别是6月18日（LR-Ⅰ）、6月28日（LR-Ⅱ）、7月8日（LR-Ⅲ）。2019年早稻的播期分别是3月15日（ER-Ⅰ）、3月22日（ER-Ⅱ）、3月29日（ER-Ⅲ）；晚稻播期分别为6月18日（LR-Ⅰ）、6月25日（LR-Ⅱ）、7月2日（LR-Ⅲ）。用常规生产管理方法进行播种，3叶1心时移栽。采用半旱式机插秧盘育秧，机械插秧移栽，大田小区面积为30 m2。每处理育秧5盘，每盘用干种90 g，其他管理按当地高产习惯进行。2年中大田早稻的施肥量为氮肥120 kg·hm-2，磷肥60 kg·hm-2，钾肥120 kg·hm-2，其中磷肥和钾肥作为基肥一次性施入，氮肥按基肥与分蘖肥1﹕1比例的方式分两次撒施；晚稻季肥料施加方式同早稻，施肥量为氮肥150 kg·hm-2，磷肥90 kg·hm-2，钾肥120 kg·hm-2，施肥方式同早稻。各处理灌溉模式、病虫草等管理措施同当地常规操作。

1.3 试验品种

选用近年来湖南双季稻主产区的主推或通过审定表现优秀的水稻品种为试验材料，2年品种一致，具体品种信息见表1。

图1 2018-2019年双季稻生育期内太阳辐射和温度

表1 2018-2019年供试双季稻品种及基本信息

1.4 测定指标与方法

1.4.1 生育期观测记载双季稻的播种期、移栽期、孕穗期、始穗期、齐穗期、成熟期。通过人工观测，当田间有50%以上的植株出现某生育期的性状特征时定为该生育期的日期。其中播种和移栽为进行该操作的具体日期；孕穗期为50%以上稻株的剑叶叶枕全部露出倒二叶叶枕；始穗期为50%以上稻株的稻穗顶露出剑叶叶鞘1 cm；齐穗期为50%以上稻穗的穗颈节露出剑叶叶枕；成熟期为50%以上稻株的谷粒变黄，米质变硬。

1.4.2 产量与产量构成成熟期每小区调查连续

60兜的有效穗，计算单穴有效穗数，然后每小区按平均有效穗数取5兜，带回实验室考察每穗粒数、结实率和千粒重。各小区分收分晒，计算实际产量。

1.4.3 气象信息在每个播期田块的中央布置1台Vantage Pro2 DAVIS便携式自动气象，进行气象数据的自动采集。采集数据包括最高温度、最低温度、太阳总辐射。田间观察与生长时期记录定期按照试验实施方案严格进行。

1.5 计算方法

1.5.1 光能利用率作物光温利用率可以用来评价

一个地区作物生产的基本生产状况和潜力，本文采用公式（1）计算长江中下游地区双季稻光能利用率[18]：

E=H×Y/∑Q×100% （1）

式中，E为光能利用率（%）；Y为单位面积早稻或晚稻产量（kg·hm-2）；H为单位面积上干物质燃烧热（J·g-1），取1.799×107J·kg-1；∑Q为早稻或晚稻生长期间（播种至成熟）的太阳总辐射（MJ·m-2）。

1.5.2 热能利用率热量资源利用效率可以评价一个地区的农业生产水平，采用公式（2）计算热能利用率[18]：

HUE=Y/∑T （2）

式中，HUE热量利用率，Y为单位面积双季稻产量（kg·hm-2）。∑T为双季稻生长期间（播种至成熟）≥10℃的有效积温（℃·d）。HUE即积温每1℃·d所生产的粮食单产，单位为kg·℃-1·d-1·hm-2。

1.6 数据处理

采用Microsoft Excel 2019进行数据处理，应用SPSS17.0软件对不同播期的生育期、产量、热能利用效率以及光能利用效率进行单因素方差分析（one-way ANOVA）和单变量一般线型模型分析（GLM），方差分析中的多重比较采用Duncan法进行。

2 结果

2.1 年份、播期、熟型其及交互作用对双季稻生育期、产量、热能利用率、光能利用率的影响

双季稻生育期受到年份、播期和熟型的影响而变化，其中以播期的影响最为显著（表2）。双季稻产量主要受品种、年份和播期的显著影响，熟型对产量影响不显著；从产量变异来源来看，早稻产量显著受品种、年份、年份与播期交互、以及年份播期和熟制的交互效应的影响；晚稻产量则主要受播期的显著影响。两季相比，早稻产量对2年不同气候状况的变化更为敏感，而晚稻产量对播期更为敏感，随着播期推迟，晚稻产量处于下降趋势。双季稻的热能利用率受多个因素的影响，其中早稻受品种、熟制、年份与播期交互、年份与熟型交互、以及年份播期熟型的交互效应影响显著；晚稻则受品种、年份以及播期的影响显著。双季稻的光能利用率在不同年份与不同播期间均存在显著差异。其中早稻的光能利用率受品种、年份、播期、熟型、年份与熟型交互、年份播期熟型交互效应影响显著；晚稻则显著受到品种、年份和播期的影响，表明年份和播期均显著影响不同品种早稻和晚稻的光能利用率。

表2 双季稻生育期、产量、热能利用率、光能利用率的F值

2.2 播期对双季稻主要生育进程及生育期的影响

播期对双季稻主要生育进程及生育期有显著影响（表3—4）。随着播期推迟，双季早稻和双季晚稻的始穗期、成熟期相应延迟，早晚稻全生育期呈缩短趋势；早稻2018年播期每推迟7 d，全生育期分别缩短7.5 d、3.2 d，2019年每推迟7 d，全生育期分别缩短4.5 d、2.5 d；晚稻2018年每推迟10 d，全生育期分别缩短6.8 d、-0.8 d，2019年每推迟7 d，全生育期分别缩短5.5 d、5 d。随着播期推迟，早稻和晚稻的播种—始穗期呈下降或显著下降趋势，始穗—成熟期无显著变化；双季稻全生育期缩短主要表现在播种—始穗期阶段，随播期推迟，早稻2018年播种—始穗期分别缩短6.9 d、6.4 d，2019年分别缩短5.6 d、1.9 d；晚稻2018年播种—始穗期分别缩短8.3 d、-0.5 d，2019年分别缩短5.0 d、6.4 d。同一播期下，迟熟早稻（LMER）、迟熟晚稻（LMLR）的全生育期均高于中熟早稻（MMER）和中熟晚稻（MMLR）；随着播期推迟，中熟早稻全生育期缩短幅度小于迟熟早稻，中熟晚稻和迟熟晚稻的全生育期缩短幅度相似。

2.3 播期对双季稻产量构成因子及产量的影响

总体来看，随着播期推迟，2018年早稻产量呈下降趋势，但差异不显著，2019年早稻产量呈显著增加趋势；而晚稻产量随播期推迟显著下降，且2年数据一致（表5—6）。2018年早稻的产量变化范围为7 982.86—8 857.14 kg·hm-2，晚稻的产量变化范围为7 799.33—9 762.74 kg·hm-2；早稻播期每推迟7 d，实际产量分别下降4.23%、2.07%，晚稻播期每推迟10 d，实际产量分别下降5.25%、13.53%；2019年早稻播期每推迟7 d，实际产量分别增加2.75%、24.52%，晚稻播期每推迟7 d，实际产量分别下降3.63%、10.58%。2019年ER-Ⅲ播期产量较ER-Ⅰ播期和ER-Ⅱ播期显著增加，主要是水稻有效穗数和每穗总粒数较前两个播期增加，分别增加22.01%、33.18%；2018年晚稻播期间隔为10 d，2019年播期间隔为7 d，晚稻播期越延后，产量下降幅度越大。从不同熟期类型的水稻品种来看，中熟早稻（MMER）2018年ER-Ⅱ播期较

表3 播期对2018年双季稻各品种生育进程及生育期的影响

ER-Ⅰ:早稻第一播期；ER-Ⅱ：早稻第二播期；ER-Ⅲ：早稻第三播期；LR-Ⅰ：晚稻第一播期；LR-Ⅱ：晚稻第二播期；LR-Ⅲ：晚稻第三播期；MMER：中熟早稻；LMER：迟熟早稻；MMLR：中熟晚稻；LMLR：迟熟晚稻；不同字母表示不同播期间差异显著（＜0.05）。下同

ER-Ⅰ: The first sowing date of early rice; ER-Ⅱ: The second sowing date of early rice; ER - Ⅲ: The third sowing date of early rice; LR - Ⅰ: The first sowing date of late rice; LR - Ⅱ: The second sowing date of late rice; LR - Ⅲ: The third sowing date of late rice; MMER: Medium Maturing Early Rice; LMER: Late Maturing Early Rice; MMLR: Medium Maturing Late Rice; LMLR: Late Maturing Late Rice; Different letters indicate significant difference in different sowing periods (＜0.05). The same as below

表4 播期对2019年双季稻各品种生育进程及生育期的影响

表5 播期对2018年双季稻各品种的产量及构成因子的影响

表6 播期对2019年双季稻各品种的产量及构成因子的影响

ER-Ⅰ播期的产量下降3.65%，ER-Ⅲ播期较ER-Ⅱ播期的产量下降6.46%，2019年ER-Ⅱ播期较ER-Ⅰ播期的产量下降0.21%，ER-Ⅲ播期较ER-Ⅱ播期的产量上升29.51%；迟熟早稻（LMER）2018年ER-Ⅱ播期较ER-Ⅰ播期的产量下降4.82%，ER-Ⅲ播期较ER-Ⅱ播产量上升2.43%，2019年ER-Ⅱ播期较ER-Ⅰ播期的产量上升5.72%，ER-Ⅲ播期较ER-Ⅱ播的产量上升19.79%；2年数据表明，随着播期推迟，早稻产量呈现出先降低后增加的趋势，而迟熟早稻比中熟早稻更能适应晚播。中熟晚稻（MMLR）2018年LR-Ⅱ播期较LR-Ⅰ播期的产量下降7.52%，LR-Ⅲ播期较LR-Ⅱ播期的产量下降9.11%，2019年LR-Ⅱ播期较LR-Ⅰ播期的产量下降1.40%，LR-Ⅲ播期较LR-Ⅱ播期的产量下降10.07%；迟熟晚稻（LMLR）2018年LR-Ⅱ播期较LR-Ⅰ播期的产量下降3.08%，LR-Ⅲ播期较LR-Ⅱ播期的产量下降17.57%，2019年LR-Ⅱ播期较LR-Ⅰ播期的产量下降5.85%，LR-Ⅲ播期较LR-Ⅱ播期的产量下降11.12%；中熟晚稻和迟熟晚稻随着播期的推迟都呈现出下降的趋势，但是中熟晚稻下降的幅度低于迟熟晚稻，说明中熟晚稻可以适当晚播，而迟熟晚稻不建议晚播。

2.4 播期对双季稻光热能资源利用的影响

随着播期推迟，双季稻各品种的主要生育时期相应延迟，全生育期逐渐缩短，进而对双季早晚稻生育期内的有效积温和太阳辐射量均有较大影响（表7—8）。随着播期推迟，2018年早稻全生育期内有效积温分别增加-1.38%、1.70%，累积太阳辐射累积量分别减少2.97%、4.15%；2019年早稻全生育期内有效积温分别增加0.45%、3.78%，累积太阳辐射分别减少1.46%、-2.18%。随着播期推迟，早稻在播期—始穗期内有效积温和累积太阳辐射量逐渐下降，始穗—成熟期内有效积温和累积太阳辐射量逐渐上升；2018年早稻始穗—成熟期内有效积温分别增加-1.9%、11.39%，累积太阳辐射量分别增加-1.04%、10.60%；2019年早稻始穗—成熟期内有效积温分别增加1.84%、4.60%，累积太阳辐射量分析增加1.53%、9.77%；播期延迟使早稻生育期缩短，但是有效积温却呈增加趋势，主要是在早稻始穗—成熟期增加，使早稻在籽粒生成时期具有较好的光热资源，最终使得早稻增产。随着播期推迟，2018年晚稻全生育期内有效积温分别减少7.73%、5.81%，累积太阳辐射量分别减少7.40%、0.06%；2019年晚稻全生育期内有效积温分别减少4.35%、4.69%，累积太阳辐射量分别减少3.23%、4.49%；2018年、2019年2年晚稻播种—始穗期和始穗—成熟期内有效积温和累积太阳辐射量随着播期推迟都呈现出下降的趋势。晚稻随着播期推迟，生长过程中的光热资源量均呈下降的趋势，最终使得晚稻减产。

从不同熟期类型的水稻品种来看，在同一播期下，迟熟早稻（LMER）全生育期内有效积温和累积太阳辐射量均高于中熟早稻（MMER）；主要是在播种—始穗期内迟熟早稻的有效积温和累积太阳辐射量高于中熟早稻，迟熟早稻在水稻营养生长阶段的热量资源优于中熟早稻。中熟晚稻（MMLR）全生育期内有效积温和累积太阳辐射量均低于迟熟晚稻（LMLR），主要是中熟晚稻在播种—始穗期内有效积温和累积太阳辐射量低于迟熟晚稻，而在始穗—成熟期内有效积温和累积太阳辐射量高于迟熟晚稻，且2年数据一致，

表7 播期对2018年双季稻品种各阶段的热能利用率和光能利用率的影响

S-I: 播种-始穗期；I-M: 始穗-成熟期。下同 S-I: Sowing - Initial heading；I-M: Initial heading - Maturity. The same as below

表8 播期对2019年双季稻品种各阶段的热能利用率和光能利用率的影响

中熟晚稻在籽粒生长阶段拥有更优的光热资源，随着播期推迟，中熟晚稻的产量逐渐高于迟熟晚稻。总体上，随着播期推迟，2018年早稻各播期热能利用率：ER-Ⅰ＞ER-Ⅱ＞ER-Ⅲ，2019年早稻各播期热能利用率：ER-Ⅲ＞ER-Ⅱ＞ER-Ⅰ，但差异不显著；2018年晚稻各播期热能利用率：LR-Ⅱ＞LR-Ⅰ＞LR-Ⅲ，2019年晚稻各播期热能利用率：LR-Ⅱ＞LR-Ⅰ＞LR-Ⅲ；2018年早稻平均光能利用率分别提高-1.28%、1.77%，2019年分别提高1.53%、12.52%；2018年晚稻平均光能利用率分别降低-2.14%、13.25%，2019年分别降低0.58%、6.21%。2018年早稻各播期的热能利用率差异不显著，2019年早稻在3个不同播期中均以ER-Ⅲ播期的热能利用率最高；而在晚稻中，3个不同播期中均以LR-Ⅲ播期的热能利用率最低；2年早稻ER-Ⅲ播期平均光能利用率高于ER-Ⅰ、ER-Ⅱ播期，晚稻LR-Ⅰ、LR-Ⅱ播期的平均光能利用率高于LR-Ⅲ播期。2年结果表明，早稻季播期后移提高了光能利用率和热能利用率，晚稻播期后移降低了光能利用率和热能利用率，早稻播期适当推迟有利于光热资源利用效率提高，晚稻播期适中同样有利于光热资源利用效率提高，但晚稻播期宜早不宜晚。

3 讨论

3.1 播期对不同双季稻品种生育期的影响

水稻的生育期主要由其自身感温性、感光性、基本营养生长性决定[19]；播期能改变水稻各生育阶段的气候生态条件及其持续时间，进而影响水稻生长发育过程中的温光资源量[20]；合理的播期可以充分利用当季的温光资源，有利于水稻高产[21]。长江中下游的双季稻常常会遭遇低温冷害影响而导致减产，一般表现为早稻苗期的倒春寒和晚稻抽穗开花期的寒露风[22]。适宜的播期也是避开影响的关键措施。前人关于播期对水稻生育期影响报道较多，成臣等[20]发现随着播期推迟，籼稻和粳稻全生育期天数和总积温均降低；许轲等[9]、孙建军等[23]研究认为随着播期推迟，不同品种类型的水稻的拔节期、抽穗期和成熟期相应推迟，生育期明显缩短。本研究中无论早稻还是晚稻，生育期均显著受到年份、播期和熟型的影响，其中以播期的影响效应最为强烈（＜0.001）。本研究2年的结果表明，对于早稻随着播期后移，不同品种的生育期总体呈缩短趋势。这是由于早稻季前期温度较低，秧苗生长缓慢，播期后移缩短了秧苗的缓慢生长期，加快了水稻的营养生长，因此早稻播期后移缩短了生育期，与张驰等[24]的研究一致；对于双季晚稻，当播期后移超过半个月时（2018年），生育期随播期呈先变短后延长的趋势；当播期后移不超过半个月时（2019年），生育期随播期后移而缩短，这是因为在安全生育期内，晚稻播期适当推后，可明显缩短各品种的生育期；但当播期过分推迟（如2018年LR-Ⅲ播期），使生育进程拖后，在生育后期会遭遇持续的低温天气，导致不能正常成熟，从而延长了生育期。从降低晚稻遭遇寒露风风险并正常成熟的角度，晚稻生育期越短风险越小。因此，对于机械移栽的双季稻，早稻播期过早延长生育期，晚稻播期过迟同样不利于及时收获。晚稻的安全生育播种期应在LR-Ⅲ播期之前，即在7月之前完成。

3.2 播期对双季稻产量的影响

播期对水稻产量的影响十分明显[25]，主要原因是播期对产量构成因素有效穗数、穗粒数、结实率、千粒重均有影响；播期可以调整水稻整个生育期内的温光资源，特别是对在籽粒形成过程的灌浆结实期的影响[26-28]；汪本福等[21]对湖北省粳麦生产区粳稻进行研究，随着播期推迟粳稻产量呈下降趋势；成臣等[20]对南方稻区晚稻进行研究发现，随着播期推迟籼稻产量下降，粳稻呈现出先上升后下降等趋势，产量与穗粒数和结实率显著相关；本研究发现随着播期推迟早稻产量呈现出先下降后上升的趋势，而晚稻产量随着播期的推迟而下降；这是因为早稻随着播期推迟，其单位面积有效穗数和每穗总粒数呈现出先降后增加的趋势；而晚稻随着播期推迟，其单位面积有效穗数、每穗总粒数、结实率都呈现出下降趋势，且播期越迟，下降幅度越大。随着播期推迟，迟熟早稻的产量逐渐高于中熟早稻，主要是迟熟早稻的单位面积有效穗数和每穗总粒数逐渐高于中熟早稻，迟熟早稻比中熟早稻更能适应晚播。对于晚稻而言，总体上随播期推后，晚稻的产量呈下降趋势，主要是单位面积有效穗数和每穗粒数的下降使得产量降低，且播期越迟产量下降越多。尽管不同年份间因气候条件的差异导致产量结果有所不同，2018—2019年2年的结果均表明LR-Ⅰ播期和LR-Ⅱ播期的产量显著高于LR-Ⅲ播期，即使2018年和2019年均对LR-Ⅱ播期和LR-Ⅲ播期的间隔时间进行了调整，从间隔10 d减少为间隔7 d，仍表现出一致的趋势。表明产量对晚稻播期的响应比对早稻播期的响应更为敏感，晚稻播期是影响周年产量的关键因素之一。

3.3 播期对双季稻光热能资源利用效率的影响

光能和热能是农业生产的必要资源和条件，使作物能够正常生长、发育并形成产量[29]。充分利用光温资源，并保证作物安全生产是农作制度的基本要求[30]。播期不同，直接影响着热量资源的分布，限制水稻的光能利用，进而影响产量。对湖南双季稻两季间光热资源优化配置是提升周年产量和资源利用率的关键，也是避开早稻的倒春寒和晚稻的寒露风的关键措施。徐富贤等[31]研究发现优质稻旌优127的2015 年的结实率、粒重和产量分别与齐穗—成熟期的日平均气温呈极显著正相关，分别与拔节—齐穗期的日照时数呈显著负相关；赵海燕等[32]研究发现早稻的空壳率随着各个生育期平均最高气温的升高而减小，千粒重与乳熟前期和乳熟后期的平均最高气温呈正相关。本研究表明随着播期推迟，早稻季的有效积温和累积太阳辐射量往始穗—成熟期偏移，虽然生育期缩短，但是在早稻生殖生长阶段拥有更优的光热资源，有利于籽粒充实和产量增加；徐俊豪等[33]研究表明播期推迟加速了水稻播期至齐穗期的生育进程，缩短了营养生长期；晚稻随着播期推迟，播种—始穗期和始穗—成熟期内有效积温和累积太阳辐射量均呈现出下降趋势，其全生育期也随之下降，最终使得产量下降，究其原因，播期推迟，水稻营养生长期缩短，同时光温资源下降，群体缩小[15]；播期延迟也会造成灌浆速率降低[34]，最终使得晚稻减产。

同一播期下，迟熟早稻拥有比中熟早稻更优的光热资源；中熟晚稻在始穗—成熟期的有效积温和累积太阳辐射量高于迟熟晚稻，中熟晚稻比迟熟晚稻更能稳产。岳伟等[18]研究表明安徽沿江地区的晚粳稻热量利用效率在0.28—1.99 kg·℃-1·d-1·hm-2，张帆[35]开展冬季作物-双季稻研究表明，早稻季的热能利用率3.59—4.21 kg·℃-1·d-1·hm-2，晚稻季为4.04— 5.39 kg·℃-1·d-1·hm-2。本研究中不同品种的平均热能利用率在4.066—6.133 kg·℃-1·d-1·hm-2，2年早稻平均热能利用率为5.370 kg·℃-1·d-1·hm-2，晚稻为4.187 kg·℃-1·d-1·hm-2，总体高于安徽沿江地区。与安徽相比，湖南的热量资源更为丰沛，生育期较短，热能利用率较高。本研究供试大多是当地主推的、丰产性较好的品种作为材料，热能利用率整体较高。与晚稻相比，早稻的热能利用率较高，这可能与早稻生育期更短，物质积累更快有关。光能利用率与产量和太阳累积辐射量密切相关，本研究的光能利用率在0.78%—1.46%，总体高于河南信阳[36]和安徽沿江粳稻的光能利用率，与胡继杰等[37]在浙江临海地区的0.94%—1.18%接近，这与各地所处的地理条件密切相关。与河南信阳和安徽沿江相比，本试验所在地湘北和湘中地区的太阳总辐射量较低，如2018年仅1 327—1 485 MJ·m-2，2019年为1 744— 1 908 MJ·m-2，均低于两地2 300—2 400 MJ·m-2的太阳总辐射量，因此光能利用率较高。

本研究2周年的结果表明，早稻的热能和光能利用率总体上随着播期后移而增加，ER-Ⅰ播期和ER-Ⅱ播期之间无显著性差异；晚稻热能和光能利用率则随播期后移总体呈下降趋势，同样前两个播期之间无显著性差异。说明虽然早稻的安全播期较过去30年有所提前，但过早播种降低了水稻的热能和光能利用率，且不能显著提早收获，对产量无显著提高作用，因此不建议过早播种。对于晚稻，产量和光能利用率总体随着播期后移而下降，而热能利用率随播期呈先上升后下降的趋势。在晚稻的3个播期中，LR-Ⅰ播期至LR-Ⅱ播期的光热综合利用效率最高，表明晚稻在6月18日至6月25日之间的产量和资源利用效率最高；尽管LR-Ⅲ播期从7月8日提前到7月2日，其产量、热能利用率和光能利用率仍均显著低于LR-Ⅱ播期。可见，播期晚于6月25日将显著降低晚稻的资源利用利率，不利于高产高效。从周年的角度，ER-Ⅲ播期的资源利用效率最高，而晚稻为LR-Ⅰ播期和LR-Ⅱ播期的资源利用效率最高，如果ER-Ⅲ播期能与LR-Ⅰ播期和LR-Ⅱ播期安全接茬，则可使全年资源效率达到最高。但从茬口的角度，ER-Ⅲ播期的收获期在7月16日左右，根据生产中机插晚稻的秧龄一般在18—20 d左右[38-39]推算，接茬的晚稻播期应在6月26日至28日之间，即在LR-Ⅱ播期之后，这将显著降低晚稻的资源利用效率。事实上晚稻生育期和产量对播期的敏感性高于早稻，因此宜根据晚稻的资源利用效率最高的播期来推早稻播期。在晚稻的3个播期中，LR-Ⅰ播期和LR-Ⅱ播期的综合利用效率最高，其中LR-Ⅰ播期对应的早稻收获期需在7月6日至8日之前，没有相应的早稻播期能满足；因此晚稻最佳播期为LR-Ⅱ播期，最佳的早稻茬口播期为ER-Ⅱ播期，即周年以ER-Ⅱ播期+LR-Ⅱ播期组合的综合效率较高。

4 结论

本研究通过2018—2019连续2周年的多品种播期试验发现，随着播期推迟，水稻生育期缩短，早稻产量先减后增、晚稻产量递减。早稻生育期内有效积温随播期推迟而增加，加快了生育进程，缩短了早稻生育期，累积太阳辐射量无明显变化趋势，总体是有利于产量、热能和光能利用率的提高。晚稻播期推迟其生育期内有效积温、累积太阳辐射量均呈下降趋势，降低了晚稻光能利用率。早晚两季相比，晚稻对播期的敏感性强于早稻。综合来看，早稻播期对产量、热能资源利用率影响不显著，播期适当延迟可提高光能利用率；晚稻播期延迟则显著降低产量和光、热资源利用效率；从播期角度优化双季稻周年光温资源配置，有利于周年光温资源利用率和产量的提高。因此根据播期分布，湖南省双季早稻的适宜播期为3月22日前后3 d，晚稻的最适播期为6月25日前后3 d；周年以早稻第Ⅱ播期+晚稻第Ⅱ播期组合的综合效率较高，品种搭配以迟熟早稻和中熟晚稻组合的综合效益较高。

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Effects of Sowing Date on Yield of double cropping rice and Utilization Efficiency of Light and Heat Energy in Hunan Province

ZHANG Wei1, YAN LingLing2, FU ZhiQiang1, XU Ying1, GUO HuiJuan1, ZHOU MengYao1, Long Pan1

1College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha 410128;2Yiyang Institute of Agricultural Sciences, Yiyang 413046, Hunan

【】By comparing the effects of different sowing dates on yield of double cropping rice and utilization efficiency of light and heat energy, and analyzing the sensitivity of different varieties to sowing date and light and heat resource efficiency, the best sowing date was investigated, which was conducive to double-cropping rice yield and resource utilization efficiency in Hunan province.【】Using the main double-cropping rice varieties approved in Hunan province, the main double-cropping rice producing area, as the test materials, three sowing dates for early and late rice were set up for field experiments from 2018 to 2019. The rice growth period, yield and yield components as well as meteorological data were analyzed to compare the yield and the utilization efficiency of light and heat resources of each variety under different sowing dates.【】With the delay of the sowing date, the early and late rice shortened the growth period by shortening the days of the sowing-ear start stage, while the yield of early rice showed an increasing trend. Late-maturing rice responded faster to late sowing than middle-maturing late rice; In 2018, with the delay of sowing date, the heat energy utilization rate of early rice decreased by 2.73% and 4.45% respectively, the light energy utilization rate decreased by 1.28% and -1.77% respectively, the heat energy utilization rate of late rice decreased by -2.64% and 8.15% respectively, and the light energy utilization rate decreased by 2.14% and 13.25% respectively. In 2019, with the postponement of sowing date, the heat energy utilization rate of early rice increased by 0.36% and 10.36% respectively, and the light energy utilization rate increased by 1.53% and 12.52% respectively. The heat energy utilization rate of late rice decreased by -0.72% and 6.09% respectively, and the light energy utilization rate decreased by 0.58% and 6.21% respectively.【】The sowing date had a significant impact on the utilization efficiency of light and heat resources of double-cropping rice. It was appropriate to delay the sowing date of early rice and advance the sowing date of late rice to improve the efficiency of light and heat resources.The comprehensive efficiency of the combination of the second sowing date of early rice+the second sowing date of late rice for double cropping rice is higher, and the combination of late-maturing early rice and medium-maturing late rice combination had higher comprehensive efficiency.

sowing date; double-cropping rice; yield; light utilization efficiency; heat utilization efficiency