歐陽由男 王艷麗 葉淑珍 何賢彪 秦葉波

摘 要：選用寒地早粳稻品種龍慶稻3號和空育131，以及早秈稻中早39在杭州3月1日播種，大棚育秧，18日移栽。通過黑龍江虎林（經(jīng)度132.61°，緯度45.63°）和浙江杭州（經(jīng)度119.94°，緯度30.08°）兩地的2011-2018年的平均日氣溫、>10℃活動積溫和2018年日光照時數(shù)等溫光因子的比較，結(jié)合參試早稻生育期、產(chǎn)量及其構(gòu)成和稻米品質(zhì)，分析了寒地早粳稻在杭州地區(qū)雙季早粳種植的適宜時期。討論了長江中下游雙季早稻“理想溫光生態(tài)型粳稻”品種選育等問題，提出根據(jù)目標區(qū)域溫光資源和寒地早粳稻溫光特性相適宜的雙季早粳稻引種策略。

關(guān)鍵詞：雙季早稻;區(qū)域溫光資源;粳稻;理想溫光型

中圖分類號：S511? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

Trial Planting of Double Cropping Early Japonica Rice Based on Comparison of Temperature and Light in Target Area

OUYANG Younan1，WANG Yanli2*，YE Shuzhen1，HE Xianbiao3，QIN Yebo4

（1China National Rice Research Institute， Hangzhou， Zhejiang 310006， China; 2Zhejiang Academy of Agricultural Sciences， Hangzhou， Zhejiang 310022， China; 3Taizhou Academy of Agricultural Sciences， Taizhou， Zhejiang 318001， China; 4Zhejiang Agricultural Technology Extension Center， Hangzhou，Zhejiang 310020， China）

Abstract： Early Japonica rice varieties Longqingdao 3， Kongyu 131 and Zhongzao 39 were sown on March 1 in greenhouse and transplanted on March 18 in Hangzhou. Based on the comparison of the average daily temperature， > 10 ℃ active accumulated temperature and sunshine hours in 2011-2018 between Hulin， Heilongjiang Province （longitude 132.61 ° and latitude 45.63°） and Hangzhou， Zhejiang Province （longitude 119.94° and latitude 30.08°）， with the analysis of the growth period， yield and quality of early rice， the suitable period of double cropping early Japonica rice planting in Hangzhou was studied. According to the temperature-light resources in the target area and the suitable temperature-light characteristics for early Japonica rice in the cold region， the introduction strategy of double cropping early Japonica rice was put forward， and the breeding of“ideal temperature-light ecotype Japonica rice”in the middle and lower reaches of the Yangtze River was discussed.

Key words： Double cropping early rice; regional temperature and light resources; Japonica rice; ideal type of temperature and light

20世紀50年代以來，長江流域早季粳稻（早粳稻）的研究一直在持續(xù)[1]。除了極少數(shù)本地選育的早粳稻品種[2-4]，大多引用北方早熟粳稻[5]，基本沿用早秈稻種植技術(shù)模式，生育期短，產(chǎn)量和品質(zhì)迄今未有突破[6-7]。顯然要想在長江流域早秈改早粳，首先必須決解決早粳稻生物量小的問題，從北方早粳稻感溫性[8]和耐冷生長[9]的基本特性來看，解決這個問題的有效途徑，關(guān)鍵在于通過北方粳稻苗期耐低溫生長習(xí)性將長江流域早春積溫利用起來。本文通過比對黑龍江省早粳稻區(qū)5-9月和浙江省杭州市3-6月的有效積溫和光照時數(shù)，引用北方早粳稻品種在杭州早春季引種試種，在長江流域早秈改早粳提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2017年和2018年分別在中國水稻研究所試驗基地（以下簡稱水稻所基地;浙江富陽;經(jīng)度119.94°，緯度30.08°）和黑龍江省牡丹江農(nóng)墾銀虎寒地農(nóng)作物科研所（以下簡稱銀虎科研所，黑龍江省虎林市;經(jīng)度132.61°，緯度45.63°）進行。中國水稻研究所試驗稻田土壤為青紫泥，耕作層土壤有機質(zhì)含量36.8 g/kg，堿解氮142 mg/kg、速效磷17 mg/kg、速效鉀14.1 mg/kg，pH值6.9。銀虎科研所試驗田土壤屬草甸稻田土，有機質(zhì)37.8g/ kg，堿解氮146.56 mg/kg，速效磷26.5mg/kg，速效鉀133.63mg/kg，pH值6.37。兩地試驗田前作為水稻，冬閑田。

1.2 參試水稻品種

供試水稻品種為空育131和龍慶稻3號（常規(guī)粳稻品種）及中早39（長江中下游早秈中、遲熟品種），分別由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院和中國水稻研究所提供。

1.3 試驗設(shè)計

銀虎科研所種植空育131和龍慶稻3號，水稻所基地種植空育131、龍慶稻3號和中早39。銀虎科研所兩年試驗均于4月12日播種，塑料大棚軟塑盤高臺旱育秧，5月16日人工移栽。水稻所基地兩年試驗均于3月1日播種，塑料大棚硬塑盤旱育秧，3月18日人工移栽。水稻所試驗基地水稻行株距均為30 cm×14 cm，每穴5～6株，銀虎科研所試驗基地水稻行株距為30 cm×10 cm。試驗以品種為處理，采用隨機區(qū)組設(shè)計，小區(qū)面積30 m2，重復(fù)3次，試驗田四周設(shè)有保護行。田間管理、生長動態(tài)觀察記載、取樣考種、收割測產(chǎn)和品質(zhì)分析均按國家早稻區(qū)試標準進行。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 13.0和Excel軟件實現(xiàn)不同處理組間差異分析，采用單因素方差分析，LSD法進行顯著性檢驗（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩地水稻生長期的氣溫

圖1是兩個試驗地水稻生長期間的2011年-2018年平均日最高氣溫、平均日最低氣溫和平均日均氣溫。由圖1A可知，水稻所試驗基地早粳稻生長期的氣溫從3月1日至6月30日呈穩(wěn)定的升高趨勢。平均日氣溫在7.84～24.82℃，平均日最高氣溫11.36～31.22℃，平均日最低氣溫在4.64～24.33℃。整個早粳稻生長期間沒有低于4℃的低溫。由圖1B可知，銀虎科研所試驗基地粳稻生長期間的氣溫從4月12日到9月15日呈先增加后降低的趨勢。平均日氣溫在4.30～23.90℃，平均日最高氣溫9.70～28.40℃，平均日最低氣溫在-1.10～19.70℃，其中4月12日～4月27日最低氣溫低于4℃。

表1是兩個試驗地水稻生長期間的2011年-2018年>10℃的活動積溫。由表1可知水稻所試驗基地從2011年至2018年的3月1日至6月30日的>10℃的平均活動積溫為2299℃。最低為2011年的2187℃，最高為2018年的2488℃，從數(shù)據(jù)分析從2011年開始有增加的趨勢。由表可知銀虎科研所試驗基地從2011年至2018年的4月12日至9月30日的>10℃的平均活動積溫為2634℃。最低為2011年的2467℃，最高為2012年的2742℃。

2.2 兩地水稻生長期間的光照時數(shù)

圖2是兩個試驗地水稻生長期間的2017年和2018年的日平均光照時數(shù)。由圖2A可知水稻所試驗基地早粳稻生長期的日光照時數(shù)在3月1日至6月30日期間逐漸加長后縮短。3月1日為11.56 h，最高為6月21日14.10 h，此后逐漸縮短，至6月30日為14.07 h。由圖2B可知銀虎科研所試驗基地粳稻生長期的日光照時數(shù)在4月12日至9月15日期間逐漸加長后縮短。4月12日為13.39 h，最高為6月19日的15.72 h，此后逐漸縮短，至9月15日12.55 h。

2.3 兩地參試水稻品種的生育期

表2是兩地參試水稻品種2018年的生育期。由表2可知，水稻所試驗基地參試水稻品種均于3月1日播種，其中空育131、龍慶稻3號和中早39的齊穗期分別為6月2日、5月28日和6月6日，成熟期分別為7月2日、6月30日和7月10日，播齊歷期分別為93 d、88 d和97 d，全生育期分別為123 d、121 d和131d。銀虎科研所試驗基地參試水稻均于4月12日播種，其中空育131和龍慶稻3號的齊穗期分別為7月26日和8月2日，成熟期分別為9月12日和9月9日，播齊歷期分別為105 d和112 d，全生育期分別為153 d和150 d。

2.4 兩地參試水稻品種的產(chǎn)量及構(gòu)成

表3是兩地參試水稻品種的產(chǎn)量及其構(gòu)成。由表3可知水稻所試驗基地龍慶稻3號和空育131的理論產(chǎn)量分別為0.80 kg/m2和0.68 kg/m2，產(chǎn)量構(gòu)成中每平方米有效穗分別達到540.48個和477.81個，超過中早39的468.67個/m2;每穗平均總粒數(shù)龍慶稻為62.97粒、空育131為63.48粒，不到中早39的146.27粒的50%;龍慶稻3號和空育131的結(jié)實率分別為91.70%和85.88%，均超過中早39的78.99%。比較水稻所試驗基地和銀虎科研所兩地龍慶稻3號和空育131的產(chǎn)量及其構(gòu)成，有效穗數(shù)、結(jié)實率和千粒重變化不明顯，每穗總粒數(shù)有明顯降低。另，株高和穗長等形態(tài)指標變化不明顯。

2.5 兩地參試水稻品種的稻米品質(zhì)

表4是兩地參試水稻品種的稻米品質(zhì)。由表4可知，水稻所試驗基地參試龍慶稻3號和空育131的稻米加工指標（糙米率、精米率和整精米率）、外觀品質(zhì)（堊白度、堊白粒率和透明度）和食味指標（膠稠度、堿消值和直鏈淀粉含量）均優(yōu)于中早39。龍慶稻3號和空育131在水稻所試驗基地的稻米品質(zhì)較銀虎科研所試驗基地的有差異，其中加工指標降低，尤其是整精米率下降明顯，龍慶稻3號從72.4%下降到65.5%，空育131從73.3%下降到63.2%;外觀指標兩個品種表現(xiàn)不一，兩個品種的堊白粒率均有所增加，堊白度龍慶稻3號從4.4%下降到0.8%、空育131則從0增加到1.1%，透明度則沒有變化;食味指標中膠稠度、堿消值均表現(xiàn)增加，直鏈淀粉含量則有減小。龍慶稻3號和空育131的稻米蛋白質(zhì)含量兩地均較中早39高，另水稻所試驗基地種植的比銀虎科研所的要高。

3 討論

3.1 試驗兩地的關(guān)鍵溫光因子具有相似性

日氣溫：水稻“三性”決定水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量形成，即感光性、感溫性和基本營養(yǎng)生長性。種植地區(qū)的溫光特性決定了該區(qū)域的適宜水稻品種。本文比較了高緯度地區(qū)（北緯45.63°，黑龍江省虎林市銀虎科研所試驗基地）和中緯度地區(qū)（北緯30.08°，浙江省杭州市富陽區(qū)中國水稻研究所試驗基地），結(jié)果表明兩地不同時期具有相似的溫度和光照特性。其中，銀虎科研所的2011年至2018年的8年內(nèi)每年4月12日至9月15日的平均日最高氣溫、平均日均氣溫和平均日最低氣溫等，與水稻所相比具有明顯的一致性（圖1）。其中最高氣溫、最低氣溫和日均氣溫都較為接近，且水稻所試驗基地沒有出現(xiàn)低于4℃的低溫;溫度逐漸升溫至6月30日也未有出現(xiàn)超過32℃的高溫。較顯著的區(qū)別在于銀虎科研所從4月12日至9月15日內(nèi)，氣溫先增加后降低;水稻所每年從3月1日至6月30日內(nèi)，氣溫是穩(wěn)定上升，期間有降溫和升溫反復(fù)出現(xiàn)，但氣溫上升趨勢不變。>10℃活動積溫：粳稻活動積溫為>10℃。水稻所試驗基地從2011年至2018年的每年3月1日至6月20日的活動積溫為2187℃～2488℃，平均2299℃;銀虎科研所的則為2467℃～2755℃（4月12日至9月15日），平均為2634℃?？紤]到兩地塑料育秧大棚的增溫效應(yīng)，兩地兩個時期內(nèi)的活動積溫基本接近。同時，兩地兩個時期內(nèi)的>10℃的活動積溫有較為明顯的上升趨勢（表1）。日照時數(shù)：粳稻具有感光性，即其生長發(fā)育受當?shù)厝展庹諘r數(shù)影響，且不同生態(tài)型的感光性差異明顯。一般而言長江中下游粳稻感光性較強，北方早粳稻感光性較弱。作者對兩個不同緯度地區(qū)不同時期內(nèi)的日光照時數(shù)進行了比較和分析，結(jié)果表明兩地不同時期內(nèi)的日光照時數(shù)具有相似性，即兩地粳稻大田生長期內(nèi)的日光照時數(shù)均超過12 h，其中水稻所試驗基地3月18日的日照時數(shù)為12.08 h，其后逐漸延長;銀虎科研所5月16日為14.98 h，隨后逐漸延長，6月19日最長為15.72 h，隨后再縮短，至9月15日的12.55 h（圖2）。結(jié)果表明在水稻所試驗基地3月1日至6月30日和銀虎科研所試驗基地的粳稻生長期內(nèi)均沒有出現(xiàn)低于12 h的短日照時數(shù)。

3.2 寒地早粳稻在杭州的生育期和產(chǎn)量及品質(zhì)對早秈稻優(yōu)勢

參試的龍慶稻3號是黑龍江省第三積溫帶種植品種，空育131曾經(jīng)是黑龍江省主要種植品種。生育期：本試驗兩品種從黑龍江引種到浙江杭州地區(qū)，3月1日播種，齊穗期分別為5月28日和6月2日，均早于當?shù)刂魍圃缍i稻品種中早39的6月6日齊穗期;兩個粳稻品種的成熟期則分別比中早39提早10 d和8 d（表2）。杭州地區(qū)的高溫天氣從7月上中旬開始，即兩個寒地粳稻品種均能在杭州地區(qū)高溫天氣到來之前成熟。產(chǎn)量：試驗數(shù)據(jù)顯示龍慶稻3號和空育131在水稻所試驗基地種植的實收產(chǎn)量分別為0.60 kg/m2和0.56 kg/m2，產(chǎn)量潛力（理論產(chǎn)量）可以達到0.80 kg/m2、0.68 kg/m2，相較于早秈稻品種中早39的實收產(chǎn)量0.68 kg/m2和理論產(chǎn)量0.95 kg/m2有一定差距（表3）。進一步分析龍慶稻3號和空育131在水稻所試驗基地種植的穗型小，龍慶稻3號穗粒數(shù)62.97粒，空育131為63.48粒，不僅少于銀虎科研所種植的穗粒數(shù)，僅為早秈稻品種中早39的146.27粒的一半不到，兩個粳稻品種的產(chǎn)量主要來自于較高的有效穗數(shù)，其中龍慶稻3號有效穗達到547.22個/m2，空育131為477.81個/m2，超過中早39有效穗312.44個/m2的一半以上。另，本文作者在2019-2021年水稻所試驗基地實施的寒地早粳引種篩選試驗有超過0.75 kg/m2實收產(chǎn)量及0.90 kg/m2產(chǎn)量潛力的品種表現(xiàn)（數(shù)據(jù)未顯示）。稻米品質(zhì)：參試粳稻品種龍慶稻3號和空育131在水稻所種植比在銀虎科研所種植有所降低，而較中早39的各項稻米品質(zhì)指標要優(yōu)良。表明龍慶稻3號和空育131在水稻所試驗基地能獲得較好的稻米品質(zhì)。

4 小結(jié)

4.1 寒地早粳稻在長江流域雙季早稻引種和品種選育具有重要價值

1956年長江流域各地推行水稻“三改”，即單季稻改雙季稻、間作稻改連作稻和秈稻改粳稻，在當時取得了重要的成就。秈稻改粳稻中的雙季早秈改雙季早粳并不成功[10-12]。為此，有研究認為長江流域不易提倡“秈改粳”[6]。上世紀末，浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)和杭州農(nóng)科院開展了早粳稻遺傳育種工作，選育了早粳稻品種并進行了栽培應(yīng)用示范和推廣，但因產(chǎn)量等諸多因素未能推廣應(yīng)用[2-4]。進入本世紀，以湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)為代表相關(guān)科研單位利用東北早粳稻在湖南等地開展了雙季粳稻的適應(yīng)性研究，結(jié)果表明東北早粳稻豐產(chǎn)性一般、生育期較長、整精米率低等，認為早秈稻更適合湖南地區(qū)作早稻栽培[1，5]。本文試驗中的肥水管理（水稻所試驗基地按照中早39高產(chǎn)管理）和龍慶稻3號與空育131田間生態(tài)分離（數(shù)據(jù)未顯示），以及粳稻米相對秈稻米的市場等，寒地兩個粳稻品種直接引種試種的產(chǎn)量及其潛力對于長江流域早粳稻品種選育乃至早粳稻生產(chǎn)推廣，我們認為具有一定的產(chǎn)業(yè)價值。

4.2 目標區(qū)域光溫特性分析是寒地早粳稻引種雙季早稻的基礎(chǔ)

秈稻的生物學(xué)活動積溫>12℃。早秈稻品種，絕大多數(shù)感光性弱，感溫性中等，基本營養(yǎng)生長期短至中等，感光性強和基本營養(yǎng)生長性強的品種較少[13]。南方雙季早稻主要種植秈稻品種，移栽種植大多在3月中下旬播種、4月中下旬移栽，直播則推遲10-15天。粳稻喜溫涼，其生物學(xué)零度（即植物生物學(xué)下限溫度，也叫活動溫度）>10℃[14]。寒地早熟粳稻品種比南方早秈稻品種的感溫性強，其生長發(fā)育的總積溫及各生育期的積溫相對穩(wěn)定[8]。寒地粳稻品種不同生育期的耐冷性均較強[9，15]，4月中旬播種于高臺塑料大棚、5月中下旬移栽、9月中下旬成熟。寒地稻區(qū)氣候特點是前期升溫慢，中期高溫時間短，后期降溫快。長江流域早粳稻品種及育種材料的篩選，需要研究北方早熟粳稻和長江中下游目標早粳稻區(qū)域的區(qū)域適宜時期內(nèi)的溫光特性。

4.3 寒地粳稻生態(tài)型剖析是長江流域雙季早粳品種選育的前提

水稻品種的生育期和適應(yīng)性與品種的光溫生態(tài)型關(guān)系密切。要選育出早熟、抗災(zāi)、適應(yīng)性強的高產(chǎn)品種，應(yīng)首先了解當?shù)乩硐氲墓鉁厣鷳B(tài)型，以作為母本選配、后代選擇和品種推廣的依據(jù)。黑龍江水稻品種經(jīng)歷了極其復(fù)雜而漫長的演化過程，從高氣溫短日照的低緯度地區(qū)逐漸向高緯度地區(qū)發(fā)展。在長期的自然選擇和人工選擇過程中，保留了適應(yīng)新的生態(tài)因子的變異個體。這一變化的總趨勢，在光溫反應(yīng)上的表現(xiàn)是對日照時間鈍感，對適溫的要求逐漸降低，基本營養(yǎng)生長期逐漸縮短，這是共性。不同品種，在決定其出穗日期的諸因子中，起主導(dǎo)作用的因子是不同的。感光性弱、感溫性中、基本營養(yǎng)生性中等的類型品種光反應(yīng)不敏感，影響出穗日期的主導(dǎo)因子是溫度。在不同緯度地區(qū)和不同積溫年份出穗日期均有一定差異，故適應(yīng)性一般。感光性中等、感溫性中等、基本營養(yǎng)生長性中等的類型品種光、溫反應(yīng)均較敏感，在不同緯度地區(qū)和不同積溫年份的出穗日期均有明顯差異，適應(yīng)性較差。感光性中等、感溫性弱、基本營養(yǎng)生長性中等的類型品種對溫度條件的反應(yīng)不敏感，在不同積溫年份和地區(qū)間出穗日期的差異較小，適應(yīng)性較強。感光性弱、感溫性弱、基本營養(yǎng)生長性中等的類型品種光溫反應(yīng)均不敏感，在不同緯度地區(qū)和不同積溫年份間出穗日期差異較小，適應(yīng)性較強。

4.4 理想溫光生態(tài)型粳稻是長江流域早粳品種選育目標的首要

所謂理想的光溫生態(tài)型，就是對長江流域低溫長日照和周期性出現(xiàn)的低溫冷害年份的環(huán)境條件，有高度適應(yīng)能力的光溫反應(yīng)類型。有研究表明，能高度適應(yīng)這種環(huán)境的光溫反應(yīng)類型是感光性弱感溫性弱基本營養(yǎng)生長性較強的類型。感光性弱則適應(yīng)性強、感溫性弱則適應(yīng)性強、基本營養(yǎng)生長性強則適應(yīng)性弱。高緯度地區(qū)的中、早粳稻主要是由晚稻中的粳稻發(fā)生感光性的弱變，在比較晚近的時期獨立演化出來的一群[16]。有研究表明，依據(jù)黑龍江省寒地光溫資源，其早熟粳稻感光性弱、感溫性強、基本營養(yǎng)生長性較強，并能在當?shù)匕踩樗肫谝郧俺樗氲念愋?，是該省水稻理想的光、溫生態(tài)型，是該省早熟粳稻親本選配、后代選擇和引種的依據(jù)。由此，長江流域雙季早粳新品種進行豐產(chǎn)性鑒定的同時，也要進行光、溫反應(yīng)型的研究和測定。這樣，在確定一個品種是否應(yīng)當推廣和在哪些地區(qū)推廣時，就能從該品種的豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性、適應(yīng)性等方面提出可靠的依據(jù)。

長江流域不同區(qū)域不同年份偶有低溫冷害年份。就杭州地區(qū)而言，每年3-6月期間清明節(jié)前后有倒春寒。黑龍江寒地和杭州兩地早粳稻大田生長季的氣溫比較現(xiàn)實，杭州3月中旬后的日平均氣溫和日最低氣溫均高于黑龍江早熟粳稻種植地區(qū)，即第2、3積溫帶。

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