播期对籼粳杂交稻甬优1540 产量、品质的影响及其与气候因子的相关性

冯向前 徐建强 沈足金 王丹英 徐春梅 陈松 章秀福 肖玉苹*

（1 中国水稻研究所，杭州 310006；2 嘉兴市农业科学研究院桐乡农业科学研究所，浙江 桐乡 314500；3 长江大学，湖北 荆州 434025；#共同第一作者：201604651@yangtzeu.edu.cn; ttttxjq@163.com；*通信作者：179188746@qq.com）

随着生活水平的提高，人们对优质稻米的需求越来越大[1]。近年来，通过审定的优质稻品种占比逐年增大，2021 年国审水稻品种中达到国家或行业标准优质2 级及以上的品种数量达到300 多个，品种优质化率为54.2%；优质稻推广面积亦逐年扩大，2020 年水稻种植面积前10 位的品种中有8 个为优质稻，占水稻推广面积的17.0%[2]。优质稻品种甬优1540 既具有籼稻米饭的蓬松清香，又具有粳稻米饭的柔滑甘润，既能适应喜食籼米人群又能满足喜食粳米人群[3]，因此在长江中下游地区及华南北部地区大面积种植，2021 年全国种植面积达到13.3 万hm2以上。

优质稻米的形成与生长环境密不可分，生态区选择[4-7]、播栽期配置[8-10]均会不同程度影响稻米品质的形成。其中播期配置是优质稻米质属地优化的重要栽培措施。播期差异对优质稻米质的影响已有大量报道，但以往的研究局限在播期设置与稻米品质差异方面，不同报道的结果不尽相同。以直链淀粉含量为例，随着播期推迟，不同区域、不同品种的直链淀粉含量，可表现为升高[11-12]、不变[13]和降低[14]等现象。优质稻米质形成与生育期内（尤其是灌浆期）气候特征密切相关。现有研究表明，在各种气象因子中温度和光照尤为重要[15-16]。其中垩白面积、垩白粒率、胶稠度往往与结实期温度、日照时数成正相关，而直链淀粉含量、糙米率、精米率、整精米率和碱消值则表现为负相关[17-18]。一般认为，结实期温度过高会对稻米品质不利[19]。因此，通过调控播期实现优质稻米质提升，需明确气候特征与优质稻品质提升的关系。但现有针对播栽期差异导致的气候条件变化，及其对优质稻产量米质影响的研究尚未见系统报道。

本研究以甬优1540 为材料，通过设置不同播期，构建不同的灌浆期气候环境，探索影响优质稻米质优劣的关键气候指标，为优化播期配置提升产量和米质提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验地点与条件

试验于2020—2021 年在浙江省桐乡市红洋粮油农机专业合作社基地（东经：120°34′18″，北纬：30°42′58″，海拔4.6 m）进行，前作空闲田，供试土壤为潴育型水稻土中的黄斑田土属，粉砂质粘土，地力中等。供试土壤pH 值5.8，有机质25.1 g/kg，全氮150 mg/kg，速效磷8.4 mg/kg，速效钾185.0 mg/kg。

1.2 试验材料

偏早中熟籼粳杂交稻甬优1540：主茎叶片数14～15 叶，伸长节间4～5 个，千粒重23.1 g；整精米率70.2%，长宽比2.3，垩白粒率18%，垩白度3.0%，胶稠度75 mm，直链淀粉含量14.3%，达到食用稻部颁优质2 等标准（长江中下游单季晚粳稻区试送样检测结果）；长江中下游单季晚粳稻区试平均产量10.7 t/hm2（数据来源：https://www.ricedata.cn）。

1.3 试验设计

大区试验，面积600 m2（15 m×40 m）。各处理用塑料薄膜覆盖的田埂隔离，四周设保护行。采用全基质叠盘暗育苗，软盘（规格58 cm×28 cm）水育秧，落谷量90 g/盘（干质量），采用东洋PF455S 式插秧机机插，移栽期见表1。氮、磷、钾肥施用量分别为219.0 kg/hm2、55.5 kg/hm2、96.8 kg/hm2，按基肥∶蘖肥∶穗肥=34∶47∶19 施用。基肥为375 kg/hm2缓控释复合肥（N-P2O5-K2O=20∶10∶15），蘖肥为225 kg/hm2尿素，穗肥为225 kg/hm2水稻配方肥（N-P2O5-K2O=18∶8∶18）。蘖肥于栽后20 d 施，穗肥于倒4 叶期施，田间管理措施按机插常规栽培要求。

表1 2020—2021 年播期对甬优1540 生育进程的影响

设3 个播种期处理：2020 年和2021 年均为4 月30 日（Ⅰ）、5 月10 日（Ⅱ）和5 月20 日（Ⅲ）。2020 年移栽期分别为5 月20 日、5 月31 日和6 月12 日，2021年移栽期分别为5 月21 日、6 月2 日和6 月13 日。3次重复。栽插行株距统一为25 cm×20 cm，每丛插1～2株苗，叶龄3 叶。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 生育期

准确记录不同处理的拔节期、抽穗期、齐穗期和成熟期。

1.4.2 产量及其构成

于成熟期每大区调查50 丛，计算有效穗数，取代表性5 丛考察每穗总粒数、实粒数、结实率和千粒重。库容=单位面积有效穗数×每穗总粒数。对每大区进行实打单收，晾晒至标准水分，去除茎秆、泥块等杂质后称重。3 次重复。

1.4.3 稻米品质

成熟期稻谷在空气干燥条件下收获，自然风干后在室温下贮藏3 个月备用。依据NY/T 83—2017《米质测定方法》测定稻米加工品质（糙米率、精米率、整精米率）、外观品质（粒型、垩白粒率、垩白度、透明度）和蒸煮食味品质（碱消值、胶稠度、直链淀粉含量和蛋白质含量）。

1.4.4 气象数据

气象数据来源于浙江省桐乡国家气象观测站（DZZ4 型国家级新型自动站，航天新气象科技有限公司）采集的水稻全生育期日均温度、日最高与最低温度、日照时数和降雨量（见图1）。

图1 2020—2021 年气候因子变化图

1.5 数据统计和分析

使用Excel 2019 整理试验数据，用R 语言（R 4.0.4）进行方差和主成分分析，差异显著性采用最小显著性差数（LSD）方法，使用OriginPro 2021 作图。

2 结果与分析

2.1 播期对甬优1540 生育期的影响

由表1 可见，相比播期Ⅰ，甬优1540 全生育期随播期推迟而缩短，播期每推迟10 d，全生育期分别缩短4～6 d。其中播种～拔节期随播期的推迟缩短2～4 d，拔节～齐穗期随播期的推迟缩短1～2 d，齐穗～成熟期随播期的推迟缩短1 d，而灌浆时间随播期的推迟延长1 d。随着播期推迟，甬优1540 生殖生长期略有延长，但由于营养生长期缩短幅度较大，导致全生育期明显缩短。

2.2 播期对甬优1540 产量及产量构成因子的影响

如表2 所示，甬优1540 在不同播期下2020 年产量均高于2021 年，各处理产量要比2021 年高2.9%～3.6%。随着播期的推迟，甬优1540 产量先显著增加后略有降低，播期Ⅲ和播期Ⅱ产量均显著高于播期Ⅰ，分别高6.6%～6.8%（2020 年）和6.1%～6.4%（2021 年）；但播期Ⅱ和播期Ⅲ间差异不显著。

表2 播期对甬优1540 产量及产量构成因子的影响

由表2 可见，随着播期推迟，甬优1540 有效穗数表现为2020 无显著差异，而2021 年播期Ⅲ要显著高于播期Ⅰ，年份间差异达显著水平。每穗总粒数、库容、结实率2 年间均随着播期推迟不同程度提高，播期Ⅱ和播期Ⅲ均显著高于播期Ⅰ，但播期Ⅱ和播期Ⅲ之间差异不显著。千粒重随播期推迟有所增加，播期间差异达极显著水平。综上，除有效穗数外，随着播期延迟甬优1540 产量构成因子均有不同程度增加，但播期Ⅱ和Ⅲ间无显著差异。

2.3 播期对甬优1540 稻米品质的影响

由表3 可知，播期推迟后甬优1540 的糙米率无明显变化，而精米率和整精米率则不同程度提高（2021年精米率除外），播期间及年份间差异均达极显著水平。播期推迟后粒长、长宽比和籽粒透明度无明显变化，但长宽比在年份间差异达极显著水平。播期推迟后垩白粒率和垩白度逐渐降低，播期间差异达显著水平，其中垩白粒率在不同年份下同一播期均表现为2020年显著低于2021 年，年份间差异达极显著水平。蛋白质和直链淀粉含量年份间表现不一，2020 年蛋白质含量随播期推迟显著提高，而2021 年则表现为先升高后降低，且年份间差异达极显著水平。直链淀粉含量变化与蛋白质含量变化相反。胶稠度和碱消值年际间变化不一致，2020 年不同播期处理无显著差异，而2021 年则表现为随播期延迟逐渐提高。

表3 不同播期处理甬优1540 的主要稻米品质

综上，播期推迟后，甬优1540 的加工、外观不同程度提升，而食味品质则变化不一。

2.4 灌浆期气象因子对甬优1540 稻米品质及产量性状的影响

由表4 可知，随着播期推迟，甬优1540 灌浆期日照时数、日平均气温、日最高温度和日最低气温均呈逐渐降低趋势。降雨量与昼夜温差在不同年际间存在一定差异，降雨量随播期的推迟有降低趋势（2020 年播期Ⅰ和播期Ⅱ除外），昼夜温差随播期的推迟差异小。进一步对气象因子与产量及其构成因子的相关分析（图2）表明，灌浆期日照时数、日均温度等参数与株高（R=-1～-0.55，p＜0.05）、结实率（R=-0.83～-0.77，p＜0.05）、实际产量（R=-0.83～-0.52，p＜0.05）负相关；而灌浆期昼夜温差（R=0.25～0.48，无显著差异）、全生育期日均低温（R=0.54～0.62，无显著差异），则在一定程度上与千粒重正相关。此外，分蘖期（R=-0.82，p＜0.05）、穗发育期（R=-0.85，p＜0.05）长短与产量显著负相关。综上，播期延迟导致的温度变化是影响水稻产量的关键，其中灌浆期温度的降低导致结实率增加，而昼夜温差增大有利于千粒重提高。

图2 甬优1540 产量及其构成因子与生育期温光资源的相关热图

表4 不同播期的甬优1540 灌浆期气象因子差异

进一步对灌浆期气象因子与稻米品质形成进行相关分析（图3）可得，日均日照时数与稻米加工品质呈显著负相关（糙米率：R=-0.58，p＜0.05；精米率：R=-0.90，p＜0.05；整精米率：R=-0.86，p＜0.05），与稻米垩白呈显著正相关（垩白粒率：R=0.88，p＜0.05；垩白度：R=0.56，p＜0.05）。日平均气温、日最高温度、日最低温度与稻米品质性状的相关规律与日照时数一致，说明随着播期的推迟，灌浆期日均日照时数、日平均气温、日最高温度和日最低温度降低，从而显著提高稻米加工品质，降低垩白。

图3 灌浆期温光资源与甬优1540 稻米品质的相关热图

降雨量与整精米率（R=-0.49，p＜0.05）、碱消值（R=-0.59，p＜0.05）显著负相关，与垩白粒率（R=0.49，p＜0.05）、垩白度（R=0.66，p＜0.05）、直链淀粉含量（R=0.49，p＜0.05）显著正相关，说明降雨量增加会增加垩白度及垩白粒率。昼夜温差与稻米外观品质显著负相关（糙米率：R=-0.63，p＜0.05；精米率：R=-0.67，p＜0.05），与碱消值（R=0.50，p＜0.05）、胶稠度（R=0.87，p＜0.05）、蛋白质含量（R=0.74，p＜0.05）显著正相关，而与直链淀粉含量（R=-0.83，p＜0.05）显著负相关，表明随着播期推迟，灌浆期昼夜温差变大，有助于稻米外观和蒸煮品质的提升。

2.5 不同播期处理下甬优1540 主要性状主成分分析

对不同播期下甬优1540 稻米品质、产量构成因子等相关参数分别进行主成分分析，以解析不同播期甬优1540 特有的生理特征及其差异。

由图4 可见，播期Ⅱ与播期Ⅲ在主成分1 和主成分2 下荷载相似，表现高度重合性；与播期Ⅰ在主成分1 下差异较小、在主成分2 上差异显著。主成分2 正效应为每穗总粒数、库容、产量、蛋白质含量和胶稠度，负效应为垩白度、垩白粒率和直链淀粉含量。说明主成分2 为高产但食味品质劣化的综合属性。说明随着播期的推迟，甬优1540 的产量和外观品质会有所提高，但食味品质降低。

图4 甬优1540 不同播期处理主成分载荷信息图

3 讨论

3.1 播期延迟对优质稻产量的影响

前人关于播期对水稻产量、生育特性影响的研究已有大量报道，但因种植生态区、生长季、品种以及研究方法的差异，结果并不一致[12，20-22]。曾仁杰[23]研究了播期对湖南优质稻玉针香的影响，结果表明，随着播期推迟，玉针香产量先升后降，最高产量出现在5 月8 日至5 月18 日之间。而徐年龙等[24]则发现，优质稻南粳9108 产量随着播期推迟而逐渐降低，最佳播期为5 月14 日前后。本研究结果与其基本相符，优质稻甬优1540 在杭嘉湖稻区5 月10 日播种产量较高。

随着播期推迟，水稻生育时期会发生变化[25]。本研究中随着播期延迟，甬优1540 前期（营养生长期和穗发育期）生育进程加快，但灌浆期略有延长，全生育期明显缩短（表2）。水稻生育进程一般与温光资源配置密切相关[26-28]，其中温度是影响生育进程的主要气象因子。本研究中，甬优1540 营养生长期有效积温随播期的推迟显著降低，所以营养生长期表现为略有缩短，但对于群体有效穗的影响不显著，由此可见，适度迟播并不影响高产群体的构建。但随着播期推迟，生育阶段会发生变化并作用于各产量构成因子。本研究中，生育期缩短导致温光资源配置发生变化，全生育阶段平均温度、最低温度、最高温度都不同程度降低，其中以穗发育和籽粒灌浆阶段最为关键（表4）。水稻产量受库-源-流限制，灌浆期温度、日照是光合产物积累的保证，本研究中3 个播期处理差异较小，灌浆期平均温度保持在22.1 ℃～28.5 ℃，不同播期间灌浆期平均温差仅在1.0 ℃以内，属于适宜水稻生长基点温度范围内，因此，我们推测该阶段的温度细微变化可能尚不足以造成光合积累（源强）的显著性变化[29]。但从PCA 结果分析，穗发育阶段温度降低，有利于减少颖花退化，提高每穗粒数；而灌浆期昼夜温差增大则有利于千粒重提高（图2），这表明库容及转化效率均得到提升。鉴此，我们推测单季稻优质丰产的播期精调优化，应在保证灌浆期源强稳定的前提下（适度高温、高日均日照时数），适度降低穗分化期温度，提高灌浆期昼夜温差。

值得注意的是，灌浆期适度高温、长日照时数是籽粒产量的基础，该阶段光合产物积累量占全生育期50%以上[30-31]。但本研究中灌浆期日照时数、温度与产量呈负相关，这可能与本研究的生态类型和播期处理有关。本研究以单季稻为对象，生育期长，播期处理导致的局部细微变化无法体现；其次播期仅为3 个，这使得在相关性分析或其他分析中存在一定的偶然性。从研究结果上看，本研究中的米质、库容变化等指标可能对于温度的细微变化更为敏感，故而数据分析解析的生理机制具有一定的借鉴意义。

3.2 气候因子对优质稻品质的影响

前人关于播期对稻米品质的影响已有不少报道。赵庆勇等[32]研究发现，5 个不同生态类型的粳稻随着播期推迟其直链淀粉和蛋白质含量均有提高的趋势。朱镇等[33-34]研究表明，早熟晚粳南粳44 和中熟晚粳南粳46 直链淀粉含量在不同播期间差异较大，但无明显规律。姚姝等[35]的研究表明，随着播期推迟，半糯粳稻的直链淀粉含量呈降低趋势。王才林等[36]研究表明，随着播期推迟，半糯粳稻的直链淀粉含量升高，胶稠度下降，外观品质普遍提高。本研究中，甬优1540 随着播期延迟，其加工品质、外观品质（垩白度降低）和蒸煮品质（如胶稠度、碱消值）均有所提升；食味品质中直链淀粉含量降低而蛋白质含量升高。这表明，播期推迟有利于甬优1540 稻米外观、蒸煮品质的提高，但对食味品质的影响尚不明确。

灌浆期昼夜温差是影响稻米品质形成的重要气象因子。崔弘等[37]基于不同类型粳稻品种研究发现，灌浆期昼夜温差与稻米加工和外观品质负相关，而与食味品质正相关。前者与本研究结果基本一致。本研究还发现，灌浆期昼夜温差提高有利于提升稻米蒸煮品质。除昼夜温差外，随着播期推迟，灌浆期日照时数、温度降低，有利于提高甬优1540 稻米加工品质，改善外观品质（如垩白）；能够降低直链淀粉含量，但却又会提高蛋白质含量，因此播期推迟导致的灌浆期温度变化对食味品质的影响仍需进一步研究。

4 结论

本研究表明，随着播期推迟，甬优1540 灌浆期略有延长，营养生长期缩短，全生育期明显缩短；产量显著增加，增产主要源于除有效穗数外产量构成因子的不同程度增加；加工、外观品质不同程度提升，蒸煮品质有所下降。综合评价，杭嘉湖稻区优质稻甬优1540在5 月10 日左右播种能一定程度上实现产量与米质的协同变优。