播期對秈粳雜交稻甬優1540 產量、品質的影響及其與氣候因子的相關性

馮向前 徐建強 沈足金 王丹英 徐春梅 陳松 章秀福 肖玉蘋*

（1 中國水稻研究所，杭州 310006；2 嘉興市農業科學研究院桐鄉農業科學研究所，浙江 桐鄉 314500；3 長江大學，湖北 荊州 434025；#共同第一作者：201604651@yangtzeu.edu.cn; ttttxjq@163.com；*通信作者：179188746@qq.com）

隨著生活水平的提高，人們對優質稻米的需求越來越大[1]。近年來，通過審定的優質稻品種占比逐年增大，2021 年國審水稻品種中達到國家或行業標準優質2 級及以上的品種數量達到300 多個，品種優質化率為54.2%；優質稻推廣面積亦逐年擴大，2020 年水稻種植面積前10 位的品種中有8 個為優質稻，占水稻推廣面積的17.0%[2]。優質稻品種甬優1540 既具有秈稻米飯的蓬松清香，又具有粳稻米飯的柔滑甘潤，既能適應喜食秈米人群又能滿足喜食粳米人群[3]，因此在長江中下游地區及華南北部地區大面積種植，2021 年全國種植面積達到13.3 萬hm2以上。

優質稻米的形成與生長環境密不可分，生態區選擇[4-7]、播栽期配置[8-10]均會不同程度影響稻米品質的形成。其中播期配置是優質稻米質屬地優化的重要栽培措施。播期差異對優質稻米質的影響已有大量報道，但以往的研究局限在播期設置與稻米品質差異方面，不同報道的結果不盡相同。以直鏈淀粉含量為例，隨著播期推遲，不同區域、不同品種的直鏈淀粉含量，可表現為升高[11-12]、不變[13]和降低[14]等現象。優質稻米質形成與生育期內（尤其是灌漿期）氣候特征密切相關?，F有研究表明，在各種氣象因子中溫度和光照尤為重要[15-16]。其中堊白面積、堊白粒率、膠稠度往往與結實期溫度、日照時數成正相關，而直鏈淀粉含量、糙米率、精米率、整精米率和堿消值則表現為負相關[17-18]。一般認為，結實期溫度過高會對稻米品質不利[19]。因此，通過調控播期實現優質稻米質提升，需明確氣候特征與優質稻品質提升的關系。但現有針對播栽期差異導致的氣候條件變化，及其對優質稻產量米質影響的研究尚未見系統報道。

本研究以甬優1540 為材料，通過設置不同播期，構建不同的灌漿期氣候環境，探索影響優質稻米質優劣的關鍵氣候指標，為優化播期配置提升產量和米質提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與條件

試驗于2020—2021 年在浙江省桐鄉市紅洋糧油農機專業合作社基地（東經：120°34′18″，北緯：30°42′58″，海拔4.6 m）進行，前作空閑田，供試土壤為潴育型水稻土中的黃斑田土屬，粉砂質粘土，地力中等。供試土壤pH 值5.8，有機質25.1 g/kg，全氮150 mg/kg，速效磷8.4 mg/kg，速效鉀185.0 mg/kg。

1.2 試驗材料

偏早中熟秈粳雜交稻甬優1540：主莖葉片數14～15 葉，伸長節間4～5 個，千粒重23.1 g；整精米率70.2%，長寬比2.3，堊白粒率18%，堊白度3.0%，膠稠度75 mm，直鏈淀粉含量14.3%，達到食用稻部頒優質2 等標準（長江中下游單季晚粳稻區試送樣檢測結果）；長江中下游單季晚粳稻區試平均產量10.7 t/hm2（數據來源：https://www.ricedata.cn）。

1.3 試驗設計

大區試驗，面積600 m2（15 m×40 m）。各處理用塑料薄膜覆蓋的田埂隔離，四周設保護行。采用全基質疊盤暗育苗，軟盤（規格58 cm×28 cm）水育秧，落谷量90 g/盤（干質量），采用東洋PF455S 式插秧機機插，移栽期見表1。氮、磷、鉀肥施用量分別為219.0 kg/hm2、55.5 kg/hm2、96.8 kg/hm2，按基肥∶蘗肥∶穗肥=34∶47∶19 施用?；蕿?75 kg/hm2緩控釋復合肥（N-P2O5-K2O=20∶10∶15），蘗肥為225 kg/hm2尿素，穗肥為225 kg/hm2水稻配方肥（N-P2O5-K2O=18∶8∶18）。蘗肥于栽后20 d 施，穗肥于倒4 葉期施，田間管理措施按機插常規栽培要求。

表1 2020—2021 年播期對甬優1540 生育進程的影響

設3 個播種期處理：2020 年和2021 年均為4 月30 日（Ⅰ）、5 月10 日（Ⅱ）和5 月20 日（Ⅲ）。2020 年移栽期分別為5 月20 日、5 月31 日和6 月12 日，2021年移栽期分別為5 月21 日、6 月2 日和6 月13 日。3次重復。栽插行株距統一為25 cm×20 cm，每叢插1～2株苗，葉齡3 葉。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 生育期

準確記錄不同處理的拔節期、抽穗期、齊穗期和成熟期。

1.4.2 產量及其構成

于成熟期每大區調查50 叢，計算有效穗數，取代表性5 叢考察每穗總粒數、實粒數、結實率和千粒重。庫容=單位面積有效穗數×每穗總粒數。對每大區進行實打單收，晾曬至標準水分，去除莖稈、泥塊等雜質后稱重。3 次重復。

1.4.3 稻米品質

成熟期稻谷在空氣干燥條件下收獲，自然風干后在室溫下貯藏3 個月備用。依據NY/T 83—2017《米質測定方法》測定稻米加工品質（糙米率、精米率、整精米率）、外觀品質（粒型、堊白粒率、堊白度、透明度）和蒸煮食味品質（堿消值、膠稠度、直鏈淀粉含量和蛋白質含量）。

1.4.4 氣象數據

氣象數據來源于浙江省桐鄉國家氣象觀測站（DZZ4 型國家級新型自動站，航天新氣象科技有限公司）采集的水稻全生育期日均溫度、日最高與最低溫度、日照時數和降雨量（見圖1）。

圖1 2020—2021 年氣候因子變化圖

1.5 數據統計和分析

使用Excel 2019 整理試驗數據，用R 語言（R 4.0.4）進行方差和主成分分析，差異顯著性采用最小顯著性差數（LSD）方法，使用OriginPro 2021 作圖。

2 結果與分析

2.1 播期對甬優1540 生育期的影響

由表1 可見，相比播期Ⅰ，甬優1540 全生育期隨播期推遲而縮短，播期每推遲10 d，全生育期分別縮短4～6 d。其中播種～拔節期隨播期的推遲縮短2～4 d，拔節～齊穗期隨播期的推遲縮短1～2 d，齊穗～成熟期隨播期的推遲縮短1 d，而灌漿時間隨播期的推遲延長1 d。隨著播期推遲，甬優1540 生殖生長期略有延長，但由于營養生長期縮短幅度較大，導致全生育期明顯縮短。

2.2 播期對甬優1540 產量及產量構成因子的影響

如表2 所示，甬優1540 在不同播期下2020 年產量均高于2021 年，各處理產量要比2021 年高2.9%～3.6%。隨著播期的推遲，甬優1540 產量先顯著增加后略有降低，播期Ⅲ和播期Ⅱ產量均顯著高于播期Ⅰ，分別高6.6%～6.8%（2020 年）和6.1%～6.4%（2021 年）；但播期Ⅱ和播期Ⅲ間差異不顯著。

表2 播期對甬優1540 產量及產量構成因子的影響

由表2 可見，隨著播期推遲，甬優1540 有效穗數表現為2020 無顯著差異，而2021 年播期Ⅲ要顯著高于播期Ⅰ，年份間差異達顯著水平。每穗總粒數、庫容、結實率2 年間均隨著播期推遲不同程度提高，播期Ⅱ和播期Ⅲ均顯著高于播期Ⅰ，但播期Ⅱ和播期Ⅲ之間差異不顯著。千粒重隨播期推遲有所增加，播期間差異達極顯著水平。綜上，除有效穗數外，隨著播期延遲甬優1540 產量構成因子均有不同程度增加，但播期Ⅱ和Ⅲ間無顯著差異。

2.3 播期對甬優1540 稻米品質的影響

由表3 可知，播期推遲后甬優1540 的糙米率無明顯變化，而精米率和整精米率則不同程度提高（2021年精米率除外），播期間及年份間差異均達極顯著水平。播期推遲后粒長、長寬比和籽粒透明度無明顯變化，但長寬比在年份間差異達極顯著水平。播期推遲后堊白粒率和堊白度逐漸降低，播期間差異達顯著水平，其中堊白粒率在不同年份下同一播期均表現為2020年顯著低于2021 年，年份間差異達極顯著水平。蛋白質和直鏈淀粉含量年份間表現不一，2020 年蛋白質含量隨播期推遲顯著提高，而2021 年則表現為先升高后降低，且年份間差異達極顯著水平。直鏈淀粉含量變化與蛋白質含量變化相反。膠稠度和堿消值年際間變化不一致，2020 年不同播期處理無顯著差異，而2021 年則表現為隨播期延遲逐漸提高。

表3 不同播期處理甬優1540 的主要稻米品質

綜上，播期推遲后，甬優1540 的加工、外觀不同程度提升，而食味品質則變化不一。

2.4 灌漿期氣象因子對甬優1540 稻米品質及產量性狀的影響

由表4 可知，隨著播期推遲，甬優1540 灌漿期日照時數、日平均氣溫、日最高溫度和日最低氣溫均呈逐漸降低趨勢。降雨量與晝夜溫差在不同年際間存在一定差異，降雨量隨播期的推遲有降低趨勢（2020 年播期Ⅰ和播期Ⅱ除外），晝夜溫差隨播期的推遲差異小。進一步對氣象因子與產量及其構成因子的相關分析（圖2）表明，灌漿期日照時數、日均溫度等參數與株高（R=-1～-0.55，p＜0.05）、結實率（R=-0.83～-0.77，p＜0.05）、實際產量（R=-0.83～-0.52，p＜0.05）負相關；而灌漿期晝夜溫差（R=0.25～0.48，無顯著差異）、全生育期日均低溫（R=0.54～0.62，無顯著差異），則在一定程度上與千粒重正相關。此外，分蘗期（R=-0.82，p＜0.05）、穗發育期（R=-0.85，p＜0.05）長短與產量顯著負相關。綜上，播期延遲導致的溫度變化是影響水稻產量的關鍵，其中灌漿期溫度的降低導致結實率增加，而晝夜溫差增大有利于千粒重提高。

圖2 甬優1540 產量及其構成因子與生育期溫光資源的相關熱圖

表4 不同播期的甬優1540 灌漿期氣象因子差異

進一步對灌漿期氣象因子與稻米品質形成進行相關分析（圖3）可得，日均日照時數與稻米加工品質呈顯著負相關（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），與稻米堊白呈顯著正相關（堊白粒率：R=0.88，p＜0.05；堊白度：R=0.56，p＜0.05）。日平均氣溫、日最高溫度、日最低溫度與稻米品質性狀的相關規律與日照時數一致，說明隨著播期的推遲，灌漿期日均日照時數、日平均氣溫、日最高溫度和日最低溫度降低，從而顯著提高稻米加工品質，降低堊白。

圖3 灌漿期溫光資源與甬優1540 稻米品質的相關熱圖

降雨量與整精米率（R=-0.49，p＜0.05）、堿消值（R=-0.59，p＜0.05）顯著負相關，與堊白粒率（R=0.49，p＜0.05）、堊白度（R=0.66，p＜0.05）、直鏈淀粉含量（R=0.49，p＜0.05）顯著正相關，說明降雨量增加會增加堊白度及堊白粒率。晝夜溫差與稻米外觀品質顯著負相關（糙米率：R=-0.63，p＜0.05；精米率：R=-0.67，p＜0.05），與堿消值（R=0.50，p＜0.05）、膠稠度（R=0.87，p＜0.05）、蛋白質含量（R=0.74，p＜0.05）顯著正相關，而與直鏈淀粉含量（R=-0.83，p＜0.05）顯著負相關，表明隨著播期推遲，灌漿期晝夜溫差變大，有助于稻米外觀和蒸煮品質的提升。

2.5 不同播期處理下甬優1540 主要性狀主成分分析

對不同播期下甬優1540 稻米品質、產量構成因子等相關參數分別進行主成分分析，以解析不同播期甬優1540 特有的生理特征及其差異。

由圖4 可見，播期Ⅱ與播期Ⅲ在主成分1 和主成分2 下荷載相似，表現高度重合性；與播期Ⅰ在主成分1 下差異較小、在主成分2 上差異顯著。主成分2 正效應為每穗總粒數、庫容、產量、蛋白質含量和膠稠度，負效應為堊白度、堊白粒率和直鏈淀粉含量。說明主成分2 為高產但食味品質劣化的綜合屬性。說明隨著播期的推遲，甬優1540 的產量和外觀品質會有所提高，但食味品質降低。

圖4 甬優1540 不同播期處理主成分載荷信息圖

3 討論

3.1 播期延遲對優質稻產量的影響

前人關于播期對水稻產量、生育特性影響的研究已有大量報道，但因種植生態區、生長季、品種以及研究方法的差異，結果并不一致[12，20-22]。曾仁杰[23]研究了播期對湖南優質稻玉針香的影響，結果表明，隨著播期推遲，玉針香產量先升后降，最高產量出現在5 月8 日至5 月18 日之間。而徐年龍等[24]則發現，優質稻南粳9108 產量隨著播期推遲而逐漸降低，最佳播期為5 月14 日前后。本研究結果與其基本相符，優質稻甬優1540 在杭嘉湖稻區5 月10 日播種產量較高。

隨著播期推遲，水稻生育時期會發生變化[25]。本研究中隨著播期延遲，甬優1540 前期（營養生長期和穗發育期）生育進程加快，但灌漿期略有延長，全生育期明顯縮短（表2）。水稻生育進程一般與溫光資源配置密切相關[26-28]，其中溫度是影響生育進程的主要氣象因子。本研究中，甬優1540 營養生長期有效積溫隨播期的推遲顯著降低，所以營養生長期表現為略有縮短，但對于群體有效穗的影響不顯著，由此可見，適度遲播并不影響高產群體的構建。但隨著播期推遲，生育階段會發生變化并作用于各產量構成因子。本研究中，生育期縮短導致溫光資源配置發生變化，全生育階段平均溫度、最低溫度、最高溫度都不同程度降低，其中以穗發育和籽粒灌漿階段最為關鍵（表4）。水稻產量受庫-源-流限制，灌漿期溫度、日照是光合產物積累的保證，本研究中3 個播期處理差異較小，灌漿期平均溫度保持在22.1 ℃～28.5 ℃，不同播期間灌漿期平均溫差僅在1.0 ℃以內，屬于適宜水稻生長基點溫度范圍內，因此，我們推測該階段的溫度細微變化可能尚不足以造成光合積累（源強）的顯著性變化[29]。但從PCA 結果分析，穗發育階段溫度降低，有利于減少穎花退化，提高每穗粒數；而灌漿期晝夜溫差增大則有利于千粒重提高（圖2），這表明庫容及轉化效率均得到提升。鑒此，我們推測單季稻優質豐產的播期精調優化，應在保證灌漿期源強穩定的前提下（適度高溫、高日均日照時數），適度降低穗分化期溫度，提高灌漿期晝夜溫差。

值得注意的是，灌漿期適度高溫、長日照時數是籽粒產量的基礎，該階段光合產物積累量占全生育期50%以上[30-31]。但本研究中灌漿期日照時數、溫度與產量呈負相關，這可能與本研究的生態類型和播期處理有關。本研究以單季稻為對象，生育期長，播期處理導致的局部細微變化無法體現；其次播期僅為3 個，這使得在相關性分析或其他分析中存在一定的偶然性。從研究結果上看，本研究中的米質、庫容變化等指標可能對于溫度的細微變化更為敏感，故而數據分析解析的生理機制具有一定的借鑒意義。

3.2 氣候因子對優質稻品質的影響

前人關于播期對稻米品質的影響已有不少報道。趙慶勇等[32]研究發現，5 個不同生態類型的粳稻隨著播期推遲其直鏈淀粉和蛋白質含量均有提高的趨勢。朱鎮等[33-34]研究表明，早熟晚粳南粳44 和中熟晚粳南粳46 直鏈淀粉含量在不同播期間差異較大，但無明顯規律。姚姝等[35]的研究表明，隨著播期推遲，半糯粳稻的直鏈淀粉含量呈降低趨勢。王才林等[36]研究表明，隨著播期推遲，半糯粳稻的直鏈淀粉含量升高，膠稠度下降，外觀品質普遍提高。本研究中，甬優1540 隨著播期延遲，其加工品質、外觀品質（堊白度降低）和蒸煮品質（如膠稠度、堿消值）均有所提升；食味品質中直鏈淀粉含量降低而蛋白質含量升高。這表明，播期推遲有利于甬優1540 稻米外觀、蒸煮品質的提高，但對食味品質的影響尚不明確。

灌漿期晝夜溫差是影響稻米品質形成的重要氣象因子。崔弘等[37]基于不同類型粳稻品種研究發現，灌漿期晝夜溫差與稻米加工和外觀品質負相關，而與食味品質正相關。前者與本研究結果基本一致。本研究還發現，灌漿期晝夜溫差提高有利于提升稻米蒸煮品質。除晝夜溫差外，隨著播期推遲，灌漿期日照時數、溫度降低，有利于提高甬優1540 稻米加工品質，改善外觀品質（如堊白）；能夠降低直鏈淀粉含量，但卻又會提高蛋白質含量，因此播期推遲導致的灌漿期溫度變化對食味品質的影響仍需進一步研究。

4 結論

本研究表明，隨著播期推遲，甬優1540 灌漿期略有延長，營養生長期縮短，全生育期明顯縮短；產量顯著增加，增產主要源于除有效穗數外產量構成因子的不同程度增加；加工、外觀品質不同程度提升，蒸煮品質有所下降。綜合評價，杭嘉湖稻區優質稻甬優1540在5 月10 日左右播種能一定程度上實現產量與米質的協同變優。