潘志軍，吳晨陽，呂和平，吳小文，張曉紅，何海兵，柯 健，武立權(quán)，宮傳英，周 兵

（1.廬江縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，合肥 231500；2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，合肥 230031；3.廬江縣氣象局，合肥 231500）

發(fā)展雙季稻對提高復(fù)種指數(shù)，保障中國糧食安全具有重要意義。沿江雙季稻北緣地區(qū)是中國重要的雙季稻生產(chǎn)區(qū)，但由于受到溫光資源雙季略顯不足、氣候多變、水稻生長季節(jié)緊張等因素影響，該地區(qū)雙季稻周年產(chǎn)量不穩(wěn)定，增長受限制［1，2］。已有研究表明，氣象要素與水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量形成密切相關(guān)，分蘗期長期陰雨寡照使植株內(nèi)糖氮比例失調(diào)、光合受阻，導(dǎo)致分蘗能力下降，有效穗數(shù)不足，抽穗灌漿期低溫弱光可降低水稻光合速率，灌漿期高溫不利于子粒灌漿和產(chǎn)量形成［3-9］。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，雙季稻周年生產(chǎn)最主要的障礙因子是氣象因素變化，特別是周年生產(chǎn)時間跨度長、遭遇氣象災(zāi)害多，極易造成產(chǎn)量降低。因此，根據(jù)氣象因素規(guī)律科學(xué)優(yōu)化安排雙季稻生產(chǎn)，是破解周年產(chǎn)量不穩(wěn)且規(guī)避自然災(zāi)害的主要途徑。品種選用、肥水運(yùn)籌、群體調(diào)控等方面對沿江地區(qū)雙季稻生產(chǎn)栽培已有大量研究［10-13］，但基于大田生產(chǎn)環(huán)境下，沿江地區(qū)雙季稻生產(chǎn)季主要氣象要素分布及其與水稻生產(chǎn)發(fā)育相關(guān)關(guān)系的研究還較少。本研究選取18 個早、晚稻常規(guī)品種，通過持續(xù)3 a 品種栽培試驗，旨在探究沿江地區(qū)雙季稻生產(chǎn)季主要氣象要素分布規(guī)律及其與水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的相關(guān)關(guān)系，為進(jìn)一步優(yōu)化該區(qū)域雙季稻種植提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于合肥市廬江縣湯池鎮(zhèn)雙墩村（117°06′32″E，31°21′31″N）進(jìn)行，該地區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年平均降水量1 260.4 mm，年平均氣溫16.3 ℃，年有效積溫2 875.3 ℃，是典型雙季稻生產(chǎn)北緣區(qū)。供試田塊土壤為河流沖積物母質(zhì)發(fā)育形成的潴育型水稻土亞類沙泥田土屬沙泥田土種，土壤pH 6.1，有機(jī)質(zhì)31.1 g/kg，全氮0.83 g/kg，有效磷（P2O5）3.6 mg/kg，速效鉀（K2O）40.0 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，設(shè)3 次重復(fù)，早稻（標(biāo)記為E）選取浙輻203、中早33、中嘉早17 和嘉早311 等8 個常規(guī)品種（分別標(biāo)記C1—C8），晚稻（標(biāo)記為L）選取鎮(zhèn)稻18、鎮(zhèn)稻16、南粳9108 和安選晚1 號等10 個常規(guī)品種（分別標(biāo)記為C9—C18），相同田塊連續(xù)3 a（2015—2017 年，分別標(biāo)記為Y1—Y3）進(jìn)行人工定位栽插，栽植行株距均為16.7 cm×13.3 cm，小區(qū)面積14.2 m2。早稻季全生育期施N 200.0 kg/hm2，P2O590.0 kg/hm2，純K2O 180.0 kg/hm2，晚稻季全生育 期 施N 250.0 kg/hm2，P2O590.0 kg/hm2，純K2O 180.0 kg/hm2，不同年份間參試品種、施肥水平和田間管理均保持一致。

1.3 測定項目與數(shù)據(jù)處理

1.3.1 生育特征 參照國家水稻品種區(qū)域試驗觀察標(biāo)準(zhǔn)記載品種生育期，本研究將水稻全生育期劃分為4 個階段，即移栽期至移栽后7 d（M1）、移栽期至始穗期（M2）、始穗期至齊穗期（M3）和齊穗期至完熟期（M4）。

1.3.2 產(chǎn)量結(jié)構(gòu)與產(chǎn)量 每品種選取60 穴調(diào)查葉齡莖蘗消長動態(tài)，成熟期每品種選取150 蔸測定單位面積有效穗數(shù)，根據(jù)平均有效穗數(shù)取9 蔸測定每穗總粒數(shù)和結(jié)實率；成熟期收割、去雜測定標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)量，取樣晾干測定千粒重。

1.3.3 氣象數(shù)據(jù) 廬江縣近40 年（1980—2019 年）的日平均氣溫、日最低氣溫、日最高氣溫、日均降水量和日光照時數(shù)等氣象參數(shù)由廬江縣氣象局提供。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理 采用Microsoft Excel 2010 和SPSS 22.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 沿江地區(qū)雙季稻周年氣象要素分布

通過對近40 年該地區(qū)主要氣象要素的分析發(fā)現(xiàn)（圖1），該地區(qū)全年氣溫變化為“倒V”字形，降水量分布不均勻；3 月中下旬為該地區(qū)早稻播種時間，這段時期日平均氣溫穩(wěn)定在10 ℃以上；6 月中旬至7月上旬為該地區(qū)早稻抽穗揚(yáng)花期，這段時期降水量達(dá)到全年降雨高峰；高溫極值出現(xiàn)在7 月中下旬，最高氣溫超過35 ℃，該時期為雙季晚稻移栽期；9 月中下旬氣溫快速下降，最低氣溫低于20 ℃，該時期雙季晚稻處于抽穗揚(yáng)花期；10 月中旬氣溫降至20 ℃以下，該時期為雙季晚稻灌漿初期；11 月氣溫逐漸降至10℃以下，該時期為雙季晚稻灌漿末期。

圖1 沿江雙季稻北緣區(qū)雙季稻生產(chǎn)季節(jié)主要氣象要素動態(tài)變化

通過對不同生育時期連續(xù)3 年氣象要素的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)（表1、表2），早稻M2、M3 和M4 期2015—2017 年日平均氣溫分別為23.01、25.10、27.05 ℃，3年日平均降水量分別為3.31、12.62、8.33 mm，3 年平均日照時數(shù)分別為4.48、2.48、4.01 h；雙季晚稻M2、M3 和M4 期3 年 日 平均 氣 溫分 別 為27.33、23.15、18.20 ℃，日降水量分別為2.78、2.22、4.21 mm，日照時數(shù)分別為5.74、4.86、3.17 h。

2.2 沿江地區(qū)雙季稻產(chǎn)量及其構(gòu)成指標(biāo)

由表1、表2 可知，早稻季參試品種2015—2017年有效穗數(shù)為382.50×104～400.78×104/hm2，結(jié)實率為63.38%～77.84%，千粒重為24.24～25.36 g，每穗粒數(shù)為114.48～118.73 粒，實測產(chǎn)量為6.21～8.38 t/hm2，其中結(jié)實率和理論產(chǎn)量不同年份間均存在顯著差異；晚稻季參試品種單位面積有效穗數(shù)為341.23×104～407.91×104/hm2，結(jié)實率為74.07%～84.59%，千粒重為25.85～27.00 g，每穗粒數(shù)為96.94～110.27 粒，實測產(chǎn)量為6.29～8.38 t/hm2。

表1 雙季早稻產(chǎn)量構(gòu)成指標(biāo)及關(guān)鍵生育時期氣象要素

表2 雙季晚稻產(chǎn)量構(gòu)成指標(biāo)及關(guān)鍵生育時期氣象要素

續(xù)表1

續(xù)表2

2.3 主要氣象要素與雙季稻生長發(fā)育的相關(guān)性

通過對雙季稻生長發(fā)育特征與氣象要素相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)（表3），在M1 期，早稻緩苗時間與移栽后7 d 的日平均氣溫（-0.725**）、日最高氣溫（-0.691**）和日最低氣溫（-0.895**）呈極顯著負(fù)相關(guān)，晚稻緩苗時間與移栽后7 d 日平均氣溫（0.787**）、日最高氣溫（0.776**）、日最低 氣溫（0.683**）和日照時數(shù)（0.713**）呈極顯著正相關(guān)。在M2 期，早稻日最低氣溫與單位面積有效穗數(shù)（0.564**）和產(chǎn)量（0.805**）呈極顯著正相關(guān)，日平均氣溫與產(chǎn)量（0.645**）極顯著正相關(guān)。在M3 期，早稻和晚稻日降水量與結(jié)實率均呈極顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.695**、-0.741**），晚稻抽穗揚(yáng)花期日降水量與產(chǎn)量（-0.565**）呈極顯著負(fù)相關(guān)。在M4 期，早稻和晚稻灌漿期日降水量與結(jié)實率均呈極顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.663**、-0.601**），早稻灌漿期日平均氣溫與產(chǎn)量（-0.501**）呈極顯著負(fù)相關(guān)，日照時數(shù)與產(chǎn)量（0.535**）呈極顯著正相關(guān)，晚稻灌漿期日照時數(shù)與結(jié)實率（0.682**）呈極顯著正相關(guān)，日平均氣溫（0.504**）、日 最 高 氣 溫（0.710**）和 日 照 時 數(shù)（0.718**）與產(chǎn)量極顯著正相關(guān)，日降水量與產(chǎn)量（-0.666**）呈極顯著負(fù)相關(guān)。

表3 主要氣象要素與產(chǎn)量及其構(gòu)成要素之間的相關(guān)性

3 討論

3.1 氣象要素對移栽期至始穗期水稻生長發(fā)育的影響

研究發(fā)現(xiàn)，移栽后溫度適度升高可以促進(jìn)水稻分蘗，增加植株干物質(zhì)積累，當(dāng)溫度低于16 ℃時分蘗停滯［14，15］。本研究發(fā)現(xiàn)，雙季稻兩季移栽后1 周內(nèi)日均氣溫與緩苗時間顯著相關(guān)，早稻季移栽期溫度越高緩苗越快，晚稻季移栽期溫度越高緩苗越慢，早稻季移栽期至始穗期日均氣溫與有效穗數(shù)、產(chǎn)量顯著正相關(guān)。通過對近40 年早稻移栽期氣溫分析發(fā)現(xiàn)，早稻季移栽期（4 月25 日左右）日平均氣溫約18 ℃，日最低氣溫低于12 ℃，移栽期至始穗期光溫條件逐漸向好，該時期溫度逐步升高趨近于最適分蘗生長溫度，從而促進(jìn)分蘗產(chǎn)生，增加單位面積有效穗數(shù)。晚稻季移栽期為該地區(qū)全年高溫時段，日均溫高于29 ℃，日最高氣溫大于35 ℃。移栽期高溫是雙季晚稻生產(chǎn)主要的逆境因子，移栽后“高溫煮苗”現(xiàn)象嚴(yán)重，阻礙秧苗緩苗分蘗，極大縮短了有效分蘗時間，本研究中晚稻季移栽期高溫顯著影響緩苗進(jìn)程但未影響最終單位面積有效穗數(shù)和產(chǎn)量。

3.2 氣象要素對抽穗揚(yáng)花期水稻生長發(fā)育的影響

研究發(fā)現(xiàn)，水稻生殖生長期降水對結(jié)實率會產(chǎn)生不利影響，降雨會影響水稻開花受精，陰雨寡照不利于光合產(chǎn)物積累，導(dǎo)致結(jié)實率下降，結(jié)實率與始穗前9～14 d 日均溫、始穗后5～10 d 相對濕度均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系［16-18］。始穗期至齊穗期氣象因子對雙季稻產(chǎn)量影響尚未見報道，本研究中雙季稻抽穗揚(yáng)花期日降水量與結(jié)實率均為負(fù)相關(guān)，通過對氣象數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，本地區(qū)雙季早稻抽穗揚(yáng)花期一般在6 月中下旬，全年降水量極值出現(xiàn)在6 月底（梅雨季節(jié)），抽穗揚(yáng)花期與降雨高峰存在重疊，晚稻季抽穗揚(yáng)花期一般在9 月上中旬，9 月份本地降雨呈前少后多分布，降雨高峰與抽穗揚(yáng)花重疊面較小，該時期日降水量與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)。

3.3 氣象要素對灌漿期水稻生長發(fā)育的影響

研究發(fā)現(xiàn)，水稻灌漿期異常高溫或低溫阻礙養(yǎng)分傳輸和子粒灌漿充實，日照不足和弱光條件不利于干物質(zhì)積累［19-22］。在雙季稻北緣區(qū)生產(chǎn)應(yīng)用中，早稻灌漿后期易面臨極端高溫，晚稻灌漿中后期有較大低溫風(fēng)險。本研究發(fā)現(xiàn)，早稻灌漿期日均溫與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，灌漿期日照時數(shù)與產(chǎn)量呈正相關(guān)，這與前人研究結(jié)果一致［16］。本地早稻灌漿期在6 月下旬至7 月上中旬，最高溫度超過35 ℃，晚稻灌漿期在9 月下旬至10 月下旬，平均氣溫從23.2 ℃（9 月15日）降至14.4 ℃（10 月31 日），該時期溫度和日照時數(shù)、產(chǎn)量均呈顯著正相關(guān)，因此增加灌漿期溫度和日照時數(shù)有利于充實子粒。

3.4 氣象要素與雙季稻周年高效生產(chǎn)

雙季稻北緣生產(chǎn)區(qū)，光溫資源有限，如何高效利用和配合氣象要素是保證雙季稻生產(chǎn)安全和優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)的核心問題［23-25］，基于本研究對雙季稻生長季氣象要素分布規(guī)律及其與水稻生長發(fā)育相關(guān)關(guān)系分析和現(xiàn)有雙季稻栽培研究進(jìn)展，通過農(nóng)藝栽培等措施科學(xué)規(guī)避或降低雙季稻生產(chǎn)風(fēng)險。早稻宜選擇生育期115 d 以內(nèi)光溫高效利用優(yōu)質(zhì)高抗品種，搶抓“冷尾暖頭”播種，結(jié)合增保溫措施培育壯秧，充分利用前期光溫資源，在溫度穩(wěn)定上升后移栽，早稻爭取在6 月20 日前完成齊穗，規(guī)避降雨高峰時段，提高早稻結(jié)實率，大田期通過合適肥水運(yùn)籌構(gòu)建優(yōu)質(zhì)群體，在7 月20 日前成熟收割，為雙季晚稻預(yù)留優(yōu)質(zhì)光溫資源。晚稻季宜選用生育期135 d 以內(nèi)光溫高效利用優(yōu)質(zhì)高抗品種，在雙季稻生產(chǎn)重疊期利用充裕光溫資源增加秧苗干物質(zhì)積累，早稻收割后快速完成茬口銜接，采用缽苗擺栽或有序機(jī)拋秧等低損栽培，降低7 月底移栽后高溫逆境傷害，利用生育前期優(yōu)質(zhì)光溫資源“早發(fā)快發(fā)”增加單位面積有效穗數(shù)，在9月15 日前安全齊穗，生育后期光溫資源快速減弱，通過強(qiáng)化栽培措施防止后期植株快速衰弱，保障灌漿期光合產(chǎn)物生成和積累。

4 小結(jié)

本研究發(fā)現(xiàn)，早稻季移栽期日均溫與緩苗時間呈負(fù)相關(guān)，移栽期至始穗期日最低溫度與單位面積有效穗數(shù)和產(chǎn)量呈正相關(guān)，抽穗揚(yáng)花期日降水量與結(jié)實率呈負(fù)相關(guān)，灌漿期日照時數(shù)與產(chǎn)量呈正相關(guān)；晚稻季移栽期日均溫與緩苗時間呈正相關(guān)，抽穗揚(yáng)花期日降水量與結(jié)實率和產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，灌漿期日降水量與結(jié)實率和產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，灌漿期日均溫和日照時數(shù)與產(chǎn)量呈正相關(guān)。因此，可以通過熟期適宜、光溫利用高效、優(yōu)質(zhì)高抗品種篩選和周年高效搭配，適當(dāng)早播培育壯秧，采用機(jī)拋秧或缽苗擺栽等低損栽培，強(qiáng)化促控栽培管理，構(gòu)建健壯植株和優(yōu)質(zhì)群體，降低關(guān)鍵生育時期與不利氣象要素重疊幾率，從而提高稻米品質(zhì)與產(chǎn)量。