优良食味粳稻产量、品质及资源利用效率对播期的响应

周丽慧， 孙凯文， 朱 镇， 赵 凌， 陈 涛， 赵庆勇， 张亚东， 王才林

(1.江苏省农业科学院粮食作物研究所/江苏省优质水稻工程技术研究中心/国家水稻改良中心南京分中心，江苏南京210014；2.江苏省农垦农业发展股份有限公司现代农业研究院，江苏盐城224624)

近年来随着全球气候变暖，气象因素在农业生产中的作用越来越重要，农业生产对气候变化的响应及应对气候变化的措施已经成为作物科学的研究热点[1-2]。江苏水稻单产居全国首位，生产水平高，其可持续高产稳产对于保证地区乃至全国粮食安全至关重要，如何合理利用温光资源，形成高产优质高效的种植技术是当前粮食生产的重点[3-4]。

水稻播期影响到不同生育阶段的温光资源配置，通过影响水稻光合生产能力进而影响水稻物质生产及产量构成因素等，最终对水稻产量产生影响。王夫玉等研究表明，水稻播期明显影响籽粒充实度，充实度随成熟期的推迟而降低[5]。也有研究发现，播期对结实率和千粒质量没有明显影响，但显著影响水稻穗数和每穗粒数[6]。李秀芬等研究显示，随着播期的推迟，水稻营养生长期缩短，籽粒充实度变差，空秕粒数增加，结实率和千粒质量均下降[7]。邢志鹏等研究不同类型水稻后认为，播期显著影响水稻每穗粒数和结实率，对穗数和千粒质量的影响较小[8]。季红娟等对扬粳805的研究结果表明，播期对水稻产量有显著影响，随着播期的推迟，穗数有增加趋势，每穗粒数和结实率呈下降趋势，千粒质量的变化不明显[9]。综上所述，不同研究者对水稻播期影响产量以及产量构成因素做了大量的研究，但是结果不完全一致，总体上适宜播期有利于提高水稻产量，其产量构成因素更为协调。

外观好、易加工、食味佳是优质食用稻米的特点。众多研究显示，稻米品质性状既由品种自身遗传控制，又受水稻生长期间的气候条件、农艺措施等的影响，稻米品质形成的关键时期是水稻灌浆结实期[10]。前人对于播期影响稻米品质的研究结果，与播期对水稻产量的影响一样，由于试验地点、水稻品种、农艺措施等不同，其结果不尽相同[9，11-15]。赵庆勇等发现，整精米率和直链淀粉含量随着播期的推迟呈增高趋势，蛋白质含量呈下降趋势，食味值随着播期的推迟变优[11]。姚义等认为，外观品质随着播期的推迟有变优趋势，但是蒸煮与食味品质呈变劣趋势[12]。也有研究指出，播期对外观品质的影响最大，随着播期的推迟，垩白米率和垩白度等外观品质明显变优，糙米率、精米率和整精米率等加工品质随着播期的推迟有提高趋势，而蛋白质含量、直链淀粉含量等指标呈下降趋势[15]。季红娟等研究显示，随着播期的推迟，加工品质变差，糙米率、精米率和整精米率等呈下降趋势，外观品质(垩白率和垩白度)呈先下降后增加的趋势[9]。

有关播期影响水稻产量及其构成因素、品质等方面的报道较多，而关于播期对温光资源利用影响的报道较少[16]。本试验以中熟中粳南粳2728和迟熟中粳南粳9108为材料，设置5个播期，研究播期对水稻产量、品质及温光资源利用效率的影响，以期为确定江苏淮北地区优良食味粳稻合理播期提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020年在江苏农垦集团黄海农场试验示范基地进行，该区属大陆性季风气候，年平均气温约14 ℃，年均降水1 000 mm，无霜期209 d。试验土壤为黏土，肥力中等，0～20 cm土层有机质含量20.1 g/kg、全氮含量1.80 g/kg、速效磷含量13.64 mg/kg、速效钾含量120.8 mg/kg。

1.2 试验设计

供试水稻品种为中熟中粳南粳2728和迟熟中粳南粳9108，采用二因素裂区试验，以播期为主区，设5月11日(S1)、5月18日(S2)、5月25日(S3)、6月1日(S4)和6月8日(S5)5个播期，以水稻品种为裂区，小区面积60 m2，重复2次，共20个小区。塑盘育秧，机插秧龄统一为22 d，行株距为25 cm和11.5 cm，每穴4苗。所有处理均施纯氮300 kg/hm2和75 kg P2O5/hm2；氮肥按基肥 ∶分蘖肥 ∶穗肥=3 ∶4 ∶3 施用，磷肥全部基施。

1.3 测定内容与方法

生育期：田间观察记载抽穗期和成熟期时间，计算播种至成熟的全生育期。

产量及产量构成因素：每小区在水稻成熟期调查100穴植株的穗数，取代表性植株5穴，调查每穗粒数、结实率(水漂法)和饱粒千粒质量，以14%含水量折算水稻产量。

稻米品质：糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率、垩白度等指标的测定参照GB/T 17891-2017《优质稻谷》，直链淀粉含量测定采用碘蓝比色法，蛋白质含量测定采用半微量凯氏定氮法，食味值测定采用STA1A食味仪(日本佐竹)。

气象数据：气象数据(≥10 ℃积温和太阳总辐射量)来自江苏省响水县气象站。

2 结果与分析

2.1 播期对优良食味粳稻生育期的影响

播期对中熟中粳南粳2728和迟熟中粳南粳9108生育期有明显影响(表1)，随着播期推迟，2个品种的抽穗期和成熟期也相应推迟、播种至抽穗天数缩短而抽穗至成熟天数增加、全生育期略有减少。南粳2728在6月中旬移栽(即5月25日播种、 6月16日移栽)，可以在10月19日成熟，对应南粳9108的成熟期在10月27日；2个品种在6月下旬(6月23日)移栽，则南粳2728的成熟期在10月25日、南粳9108的成熟期在11月3日。以上结果说明，淮北地区水稻早播种早收获，早播生育期较长，主要是抽穗前生育天数增加所至。

表1 播期对优良食味粳稻生育期的影响

2.2 播期对优良食味粳稻产量及产量构成因素的影响

由表2可知，随着播期的推迟，优良食味粳稻品种产量明显降低，与播期S1相比，南粳2728的S2～S5播期分别减产0.2、1.7、2.2、3.4 t/hm2，南粳9108的S2～S5播期分别减产0.3、1.9、2.5、3.8 t/hm2，播期S1和S2处理间产量无显著差异，但均显著高于其他处理，其他处理间的产量差异均达显著水平。南粳9108的产量水平高于南粳2728，平均增产0.4 t/hm2，但品种间的产量差距随着播期的推迟有减少趋势，从0.6 t/hm2减少到 0.2 t/hm2。说明淮北地区水稻提早播种有利于提高产量，尤其是可以发挥生育期较长的迟熟中粳南粳9108的产量潜力。

表2 播期对优良食味粳稻产量及产量构成因素的影响

南粳2728和南粳9108的有效穗数和结实率均随着播期推迟呈先增加后降低的变化趋势，而每穗粒数和千粒质量呈降低的趋势。相同播期下，南粳9108的每穗粒数高于南粳2728，而结实率和千粒质量低于后者。南粳2728和南粳9108的有效穗数均以播期S2为最高，分别为426.4万/hm2和416.0万/hm2，其次是S1、S3、S4和S5。每穗粒数播期S1和S2间无显著差异，但均高于其他播期，南粳2728播期S3、S4和S5处理间每穗粒数无显著差异，南粳9108播期S3和S4的每穗粒数显著高于播期S5处理。结实率均以播期S2为最高，显著高于播期S5处理，其他播期间结实率均无显著差异。千粒质量播期S1和S2均显著高于S5处理，2个品种表现一致。以上结果说明，提早播种有利于争取大穗、提高千粒质量，能获得较高的有效穗数和结实率，产量构成更为协调，表现为水稻高产。

2.3 播期对优良食味粳稻米质的影响

由表3可知，随着播期的推迟，中熟中粳南粳2728和迟熟中粳南粳9108的加工品质指标(糙米率、精米率、整精米率)有轻度下降趋势，但相邻播期间的差异不大。从整精米率来看，南粳2728播期S2、S3、S4较播期S1分别下降0.3、0.8、1.6百分点，播期S5较播期S1显著下降4.1百分点。2个品种的外观品质指标(垩白粒率和垩白度)随着播期的推迟表现出下降趋势，南粳2728和南粳9108播期S5较播期S1的垩白粒率分别下降15.3和12.6百分点，降幅明显。随着播期的推迟，直链淀粉含量和蛋白质含量均小幅增加。南粳2728和南粳9108的食味值分别为71.8～82.3、75.0～85.4，均随着播期的推迟呈下降趋势，播期S1和S2的食味值均显著高于S4和S5处理。由表3还可以看出，南粳9108的加工品质不如南粳2728，而外观品质和食味值优于南粳2728。说明水稻品种和播期的优选对于提高稻米品质相当重要，推迟播种使直链淀粉含量和蛋白质含量增加、外观品质变优、加工品质和食味值变劣。

表3 播期对优良食味粳稻米质的影响

2.4 播期对优良食味粳稻资源利用效率的影响

水稻全生育期有效积温(≥10 ℃)和总辐射量随播期的推迟呈逐渐减少的趋势(表4)，相同播期南粳9108的有效积温和总辐射量高于南粳2728。南粳2728播期S1的有效积温和总辐射量分别为 2 221.7 ℃ 和2 445.8 MJ/m2，比播期S2～S5增加43.6～244.3 ℃和 116.7～340.5 MJ/m2；南粳9108播期S1的有效积温和总辐射量分别为2 275.8 ℃和2 505.7 MJ/m2，比播期S2～S5增加51.7～ 276.3 ℃ 和 70.1～332.6 MJ/m2。由表4可知，南粳2728的积温生产效率以播期S1最高，为5.32 kg/(hm2·℃)，与播期S2 [5.31 kg/(hm2·℃)]差异不大，二者均显著高于其他处理，播期S3、S4显著高于播期S5处理；南粳9108的积温生产效率播期S1[5.41 kg/(hm2·℃)]和S2[5.43 kg/(hm2·℃)]差异不大，但均显著高于其他处理，播期S3、S4显著高于播期S5处理。南粳2728和南粳9108的辐射生产效率均表现为播期S2>S1>S3>S4>S5，总体上呈下降趋势。相关分析表明，全生育期有效积温、总辐射量、积温生产效率、辐射生产效率与水稻产量均呈极显著线性正相关，相关系数r分别为0.986**、0.959**、0.997**、0.975**。由此说明，早播有利于增加中熟中粳南粳2728和迟熟中粳南粳9108全生育期有效积温和总辐射量，同时提高积温生产效率和辐射生产效率，进而提高水稻产量。

表4 播期对优良食味粳稻资源利用效率的影响

3 结论与讨论

本研究在江苏淮北地区对中熟中粳南粳2728和迟熟中粳南粳9108的试验表明，随着播期推迟，2个品种的抽穗期和成熟期推迟、抽穗前天数缩短而抽穗至成熟天数增加、全生育期略有减少。这与代金英等[6]、李秀芬等[7]、许轲等[10]、孙建军[17]、董明辉等[18]对粳稻或籼稻品种的研究结果相同，与舒素芳等[19]以粳稻品种和冯向前等[20]以籼稻品种为材料的研究结论不一致，原因可能与研究者采用的水稻品种类型、设置的播期以及试验所在地的气候不同有关[16]。水稻播期影响不同生育阶段温光资源的配置，在叶片光合作用和干物质生产等方面有着重要作用。适期播种可以保证水稻前期足够的基本苗群体，为获得充足的群体颖花量创造物质基础，同时避免抽穗期高温热害影响开花受精，给籽粒的灌浆结实提供有利的温光条件，增加结实率和千粒质量，实现水稻高产优质[21]。Ohsumia等研究指出，过早或过迟播种移栽均会使与干物质生产密切相关的叶片光合作用受到低温限制，不利于水稻高产[22]。从本研究结果来看，提早播种有利于提高水稻全生育期有效积温和总辐射量，同时也有利于提高积温生产效率和辐射生产效率，提升了水稻高产潜力，全生育期有效积温、总辐射量、积温生产效率、辐射生产效率与水稻产量均呈极显著线性正相关，相关系数r为0.959**～0.997**。随着播期推迟，南粳2728和南粳9108的有效穗数和结实率呈先增加后降低的变化趋势，而每穗粒数和千粒质量呈降低的趋势。这与大多数研究的结论[5-10，13-15]较为一致，原因可能是随着播期的推迟，导致水稻生育期缩短，降低了水稻生育期的光能截获和光合物质生产，进而对产量构成因素造成不利影响，最终降低了水稻产量。在生产实践中，各地首先要确定合理的水稻播期，以获得高而稳定的产量，另外也要和前后茬作物的播期相协调，从而获得周年的高产。当前江苏淮北地区粳稻主推中熟中粳品种，稻田以稻麦轮作为主，小麦一般在10月下旬播种、次年6月中旬收获，因此选择中熟中粳南粳2728在5月25日播种，6月中旬移栽，能够在10月中旬收获，茬口略显宽松，如果种植生育期较长的迟熟中粳南粳9108，则在10月下旬收获，茬口较为紧张。从本研究来看，南粳9108在5月中旬播种(6月上中旬移栽)，才能发挥高产潜力，又不影响下茬小麦播种，有利于稻麦周年高产。随着近年来全球气候变暖，江苏迟熟中粳品种种植界限北移的趋势愈发明显，淮北地区的水稻产量潜力将进一步得到提升。

在生产实践中，水稻种植主要依据历史气象资料或者生产者经验，通过调节播期来调控水稻的抽穗期，在灌浆结实阶段获得较为有利的温光条件，通过优化籽粒灌浆充实进程，最终实现水稻产量与品质协同提升[21]。Siddik等人工气候室试验结果显示，温度影响稻米品质形成的关键时期在抽穗后的第二周[23]。增温提高了稻米蛋白质含量，并且在降低水稻直链淀粉含量的同时增加了淀粉颗粒的粒径[24]，导致在加工过程中稻米易碎，降低了糙米率、精米率和整精米率等加工品质，也使稻米外观品质变差(垩白度提高)[25]。本研究对中熟中粳南粳2728和迟熟中粳南粳9108的播期试验结果表明，随着播期的推迟，稻米直链淀粉含量和蛋白质含量增加、外观品质变优、加工品质和食味值变劣，这与前人的研究结果[9，11-16，24-25]不尽相同，原因可能是不同研究采用的水稻品种、播栽方式、密度肥料等农艺措施不同，也可能是试验地的气候条件、土壤肥力等环境条件的不同，即使在同一试验地，也可能因为年际间天气条件的变化导致试验结果不一致。综合本研究结果来看，早播有利于提高江苏淮北地区优良食味粳稻的产量、加工品质和食味值，利好稻米产业中的生产者、加工者及消费者，但早播不利于外观品质的提高，而外观品质是目前制约江苏优质稻米产业发展的重要因素[26]。借鉴国内外优质稻米发展经验，品种改良是提高稻米外观品质的主要途径。