安徽沿江平原區(qū)播期對稻麥周年產(chǎn)量、生育期及溫光資源利用的影響

阮新民 陳曦 岳偉 占新春 從夕漢 杜弘楊 施伏芝 吳德祥 羅志祥

（1 安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，合肥230031；2 安徽省農(nóng)業(yè)氣象中心，合肥230031；3 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，合肥230061；第一作者：rxinmin@126.com）

稻麥輪作是安徽省的主要栽培模式，種植面積分別占小麥播種面積的44.1%，占水稻播種面積的58.2%[1]。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，稻麥兩熟種植的機(jī)械化與輕簡化是發(fā)展的必然趨勢。在稻麥兩熟條件下，水稻機(jī)插、直播等輕簡栽培方式的應(yīng)用，因受秧齡或小麥讓茬的限制，生產(chǎn)上不得不推遲水稻播期[2]。稻麥播期的推遲，如部分水稻直播田推遲到6月底、小麥推遲到12 月中旬，會導(dǎo)致季節(jié)性茬口矛盾，受災(zāi)風(fēng)險加大，影響到稻麥周年豐產(chǎn)增收[3-4]。前人研究表明，播期、品種類型、生育期等與光、溫、水資源的匹配度是影響作物生長發(fā)育、產(chǎn)量與品質(zhì)形成的主要因素[5]。合理播期是充分利用溫光資源的基礎(chǔ)。在全球氣候變化大背景下，研究安徽沿江平原區(qū)播期對稻麥周年產(chǎn)量、生育期和溫光資源利用的影響，對減少溫光資源浪費，充分發(fā)揮品種增產(chǎn)潛力，確保稻麥周年豐產(chǎn)增效具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗點概況

試驗于2017—2018 年在安徽省廬江縣同大鎮(zhèn)古圩村（31°33′N，117°01′E）進(jìn)行，該地屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，常年平均氣溫16.2℃，極端最高氣溫39.3℃（2013年 8 月 10 日），極端最低氣溫-7.4℃（2011 年 1 月 16日），年均常年降水1 262.9 mm，無霜期300 d 左右。

試驗地土壤（0~20 cm）耕層全氮1.48 g/kg，全磷0.69 g/kg，全鉀 20.81 g/kg，堿解氮 171.54 mg/kg，有效磷 36.63 mg/kg，速效鉀101.07 mg/kg，有機(jī)質(zhì) 26.63 g/kg，土壤pH 值4.73，土壤質(zhì)地為壤土。

1.2 試驗材料

以近年在生產(chǎn)上大面積應(yīng)用的主栽品種為試驗材料：遲熟中秈稻品種Y 兩優(yōu)900、天優(yōu)華占，中熟中粳稻品種天協(xié)1 號、武運(yùn)粳27，遲熟中粳稻品種南粳9108、當(dāng)粳8 號，早熟晚粳稻品種鎮(zhèn)稻18、南粳5055，中熟晚粳稻品種嘉花1 號、甬優(yōu)1540，春性小麥品種寧麥13。

1.3 試驗設(shè)計

兩因素裂區(qū)設(shè)計，播期為主區(qū)，品種為副區(qū)。試驗中水稻設(shè) 5 個播期：R1，5 月 10 日；R2，5 月 20 日；R3，5月 30 日；R4，6 月 9 日；R5，6 月 19 日。每個處理 3 次重復(fù)，小區(qū)面積13.33 m2，四周設(shè)對應(yīng)品種保護(hù)行。濕潤育秧，20 d 秧齡，拉繩手工移栽，株行距13 cm×30 cm，常規(guī)稻每叢插4 苗、雜交稻每叢插2 苗。每hm2施純氮225 kg，基、蘗、穗肥比例 4∶3∶3。氮、磷、鉀比例 1∶0.5∶0.5，磷肥全部基施，鉀肥基施與追肥各施50%。不同播期處理間筑田埂隔離，單獨排灌。其他管理措施均按水稻高產(chǎn)栽培要求進(jìn)行。

小麥設(shè) 3 個播期：W1，11 月 4 日；W2，11 月 14 日；W3，11 月 24 日。3 次重復(fù)，小區(qū)面積 66.67 m2，人工撒播，播量225 kg/hm2。每hm2施用氮肥226.5 kg、磷肥120 kg、鉀肥 120 kg；氮肥中，基肥∶苗肥∶拔節(jié)肥 =5∶1∶4。其他管理措施均按小麥高產(chǎn)栽培要求進(jìn)行。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 生育期

觀測水稻、小麥拔節(jié)、抽穗、成熟等主要生育時期對應(yīng)的準(zhǔn)確日期。

1.4.2 產(chǎn)量

水稻在成熟期，每個重復(fù)連續(xù)調(diào)查30 株，計算有效分蘗數(shù)的平均值，并取樣5 叢進(jìn)行考種，調(diào)查有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重、結(jié)實率等產(chǎn)量構(gòu)成因素；連續(xù)收割3 行，每行10 株，測定籽粒含水量，計算實際產(chǎn)量。小麥季成熟期各小區(qū)選取割3 點，每點割1.0 m2，測定籽粒含水量，計算實際產(chǎn)量。

1.4.3 氣象數(shù)據(jù)

生育期逐日氣溫和日照時數(shù)等氣象資料來自安徽省氣象信息中心。

1.4.4 光熱資源利用效率

按下面公式計算光能利用率、熱能利用率[6]：光能生產(chǎn)效率RPE（g/MJ）=單位面積籽粒產(chǎn)量/生長期間（播種至成熟）的太陽總輻射×100%；積溫生產(chǎn)效率TPE[kg/（℃·d·hm2）]=單位面積籽粒產(chǎn)量/生育期間積溫總量×100%；光能利用效率 RUE（%）=單位面積籽粒產(chǎn)量×每1 kg 干物質(zhì)燃燒釋放熱量H/生長期間（播種至成熟）的太陽總輻射×100%，H 為 1.779 ×107J/kg。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用WPS 2019 和DPS 18.1 軟件錄入和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期對不同類型水稻品種及春小麥產(chǎn)量的影響

不同類型水稻品種產(chǎn)量對播期的響應(yīng)不同，2017年和2018 年兩年產(chǎn)量變化趨勢基本一致，本文以2018 年數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。由表1 可知，播期對不同類型水稻產(chǎn)量影響大小表現(xiàn)為遲熟中秈>中熟中粳>早熟晚粳>遲熟中粳>中熟晚粳。隨播期推遲遲熟中秈水稻產(chǎn)量顯著下降，播期處理間變異系數(shù)為22.2%，但R1 播期與R2 播期產(chǎn)量差異不顯著。說明遲熟雜交中秈水稻適宜播期為 R1 至 R2（5 月 10 日至 20 日）。中熟中粳對溫光反映無明顯變化規(guī)律，播期適應(yīng)時間較寬，最高產(chǎn)量出現(xiàn)在R3 播期，R4、R5 播期也能獲得較高產(chǎn)量，但不宜早播，這可能與其生育期較短有關(guān)，早播易遇高溫?zé)岷?，結(jié)實率下降。遲熟中粳產(chǎn)量隨播期推遲整體表現(xiàn)先降后升趨勢，播期處理間變異系數(shù)為10.0%，最高產(chǎn)量出現(xiàn)在R1 播期。早熟晚粳與中熟晚粳產(chǎn)量均隨播期推遲而下降，播期處理間變異系數(shù)分別為13.8 %和8.8%，不同播期間產(chǎn)量差異顯著，最高產(chǎn)量出現(xiàn)在R1播期，表明早熟晚粳與中熟晚粳適宜早播，播期在5 月10 日左右。R1 播期與R2 播期最高產(chǎn)量均是雜交中秈，其次為中熟晚粳；R3 播期與R5 播期最高產(chǎn)量為中熟中粳；R4 播期最高產(chǎn)量為遲熟中粳。春小麥寧麥13產(chǎn)量隨播期推遲呈下降趨勢，但播期間差異不顯著，變異系數(shù)2.74%（表4）。

表1 播期對不同類型水稻品種產(chǎn)量的影響

2.2 播期對不同類型水稻品種產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

從表2 可見，播期推遲對不同類型水稻品種影響較大的是每穗總粒數(shù)和有效穗數(shù)。隨播期推遲，遲熟中秈、中熟中粳和中熟晚粳稻有效穗數(shù)整體呈上升趨勢，遲熟中粳與早熟晚粳呈下降趨勢，其中早熟晚粳下降趨勢不顯著；隨播期推遲每穗總粒數(shù)在不同類型水稻品種中均表現(xiàn)下降，其中遲熟中秈每穗總粒數(shù)變化最大，變異系數(shù)為34.9%，這可能是引起其產(chǎn)量大幅下降的主要因素。中熟中粳、遲熟中粳與早熟晚粳稻隨播期推遲結(jié)實率整體表現(xiàn)為提高，但中熟中粳在R1 和R2播期結(jié)實率較低，這可能是造成其早播產(chǎn)量反而較低的主要原因；遲熟中秈與中熟晚粳結(jié)實率最高分別出現(xiàn)在R3 和R4 播期。

表2 播期對不同類型水稻品種產(chǎn)量構(gòu)成因素影響

2.3 播期對不同類型水稻品種生育期影響

由表3 可知，各參試水稻在本試驗設(shè)置的播期均能安全成熟。最遲抽穗期在9 月17 日，成熟期范圍為9 月26 日至11 月4 日，播種至成熟全生育期范圍為127~161 d。隨播期推遲，不同類型水稻品種播種至幼穗分化期（幼穗分化Ⅲ期）呈明顯縮短趨勢，變異系數(shù)9.15%~13.45%；幼穗分化至抽穗天數(shù)遲熟中秈呈先增加后減少變化，中熟中粳無明顯規(guī)律，其余類型品種表現(xiàn)為減少；抽穗至成熟變化較小，變異系數(shù)為2.45%~9.78%。播期對各類型水稻品種生育期影響大小表現(xiàn)為遲熟中秈<中熟晚粳<遲熟中粳<早熟晚粳<中熟中粳。

表3 播期對不同類型水稻品種生育進(jìn)程的影響

從播期上看，R5 播期由于過遲，不同類型品種成熟期大部分在10 月底，茬口銜接緊張。從品種類型上看，除中熟晚粳稻R4 播期以后的成熟期在10 月底不能為適播期的小麥（11 月4 日）騰茬外，其余播期與其他類型品種均能在小麥適播期前讓茬。因此，在分析稻麥周年光溫資源利用率時采用小麥適播期（W1 播期）。

播期對小麥生育進(jìn)程影響主要在拔節(jié)期以前，抽穗期與成熟期影響不明顯。播種每推遲10 d，小麥的抽穗期、成熟期分別推遲3 d 和1~2 d（表4）。

表4 播期對小麥品種生育期與產(chǎn)量的影響

2.4 播期對不同類型水稻溫光資源的影響

從表5 可見，不同類型水稻品種有效積溫與輻射量均隨播期推遲而減少，其影響大小表現(xiàn)為早熟晚粳>遲熟中粳>中熟晚粳>中熟中粳>遲熟中秈。有效積溫與輻射量最高的為R1 播期的中熟晚粳，分別為4 177.5℃、2 514.9 MJ/m2；最少的是R5 播期的中熟中粳，分別為3 281.3℃、1 968.9 MJ/m2。不同播期處理間播種至抽穗期有效積溫和輻射量的差異均小于抽穗至成熟期，有效積溫和輻射量的差異主要是由抽穗至成熟期間的差異造成。隨播期的推遲，播種至抽穗期日均溫、日均高溫、日均低溫上升，抽穗至成熟期則表現(xiàn)相反。降水量不同播期處理間變化大，變異系數(shù)達(dá)2.92%～55.41%。

表5 播期對不同類型水稻品種溫光資源的影響

續(xù)表5

2.5 播期對稻麥周年溫光資源利用的影響

從表6 可見，播期對稻麥周年積溫與輻射影響表現(xiàn)為先上升后下降，“遲熟中秈稻-春小麥”和“中熟中粳稻-春小麥”模式周年積溫最大值在R3-W1 播期，其余模式最大值均為R2-W1 播期，遲熟中秈稻播期間差異較小，變異系數(shù)分別為1.69%、2.05%。周年積溫與輻射量大小順序為“中熟晚粳稻-春小麥”>“早熟晚粳稻-春小麥”>“遲熟中粳稻-春小麥”>“中熟中粳稻-春小麥”>“遲熟中秈稻-春小麥”。隨播期推遲，“遲熟中秈稻-春小麥”和“中熟晚粳稻-春小麥”模式稻麥周年光能生產(chǎn)效率、周年積溫生產(chǎn)效率以及光能利用效率呈下降趨勢，“中熟中粳稻-春小麥”模式則相反，“遲熟中粳稻-春小麥”和“早熟晚粳-春小麥”規(guī)律不明顯。

表6 播期對稻麥周年溫光資源利用的影響

“遲熟中秈稻-春小麥”模式R1-W1 播期搭配周年光溫利用效率最高，其次為R2-W1 播期搭配，分別較“早熟晚粳稻-春小麥”模式R4-W1 播期搭配的周年光能生產(chǎn)效率提高18.34%、16.26%，周年積溫生產(chǎn)效率提高20.00%、17.50%，周年光能利用效率提高19.44%、18.06%?！爸惺焱砭?春小麥”模式R1-W1 播期搭配也具有較高的光溫利用效率，較“早熟晚粳稻-春小麥”模式R4-W1 播期搭配周年光能生產(chǎn)效率、周年積溫生產(chǎn)效率、周年光能利用效率分別提高8.65%、10.00%、9.72%。

2.6 江淮中部稻麥周年不同播期豐產(chǎn)高效品種搭配

根據(jù)以上研究結(jié)果，綜合考慮里沿江平原區(qū)不同輕簡栽培方式的適宜播期，稻麥兩熟制小麥?zhǔn)斋@讓茬時間以及熱量條件等因素，選擇各播期中周年產(chǎn)量最高為適宜搭配模式、周年產(chǎn)量為最高產(chǎn)量的90%~99%為較適宜模式。如表7 所示，水稻R1 播期，適宜模式為“遲熟中秈稻-春小麥”，較適宜模式為“中熟晚粳稻-春小麥”和“遲熟中粳稻-春小麥”，周年產(chǎn)量1 266.5 kg/667 m2以上。水稻R2 播期，適宜模式為“遲熟中秈稻-春小麥”，較適宜模式為“中熟晚粳稻-春小麥”，周年產(chǎn)量在1 217.7 kg/667 m2以上；水稻R3、R4 播期的適宜模式分別為“中熟中粳稻-春小麥”和“遲熟中粳稻-春小麥”。水稻R5 播期，因成熟期較晚，影響下一茬小麥及時播種，若因特殊情況需要播種，宜選用“中熟中粳稻-春小麥”模式。

表7 周年適宜種植模式及產(chǎn)量 （單位：kg·667 m-2）

3 討論與結(jié)論

3.1 播期對沿江平原區(qū)稻麥周年產(chǎn)量的影響

兩熟制可以充分利用土地、光、熱、水等資源[6]。稻麥兩熟是解決我國糧食安全問題的有效手段之一。合理安排種植作物接茬時間，建立合理的種植模式，不僅有利于提高光熱資源利用效率，而且有利于保障水稻和小麥的總產(chǎn)[7]。為適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展與人民生活水平的提高，安徽沿江平原區(qū)因擁有充足的光溫資源，為稻麥輪作耕作制度在種植品種及種植方式上的不斷調(diào)整提供了條件。近年來，由于“秈改粳”種植模式的興起，尤其是直播粳稻的快速發(fā)展，造成水稻生育期延長，導(dǎo)致稻麥兩季間光溫資源矛盾突出，小麥播期大大推遲[8]?；糁醒蟮萚9]利用不同類型粳稻品種采用直播方式研究認(rèn)為，隨著播期的推遲，水稻產(chǎn)量均呈極顯著下降趨勢，晚熟品種下降幅度大于早熟品種，過遲播種會導(dǎo)致各生態(tài)區(qū)部分類型品種不能安全成熟。邢志鵬等[10]利用遲熟中粳稻和秈粳交品種采用機(jī)插方式研究表明，隨播期推遲，水稻實收產(chǎn)量顯著下降，且播期越晚，下降趨勢越明顯。有研究表明，隨著播期的推遲，小麥產(chǎn)量呈先上升后下降的趨勢，過早或過遲播種均不利于高產(chǎn)[11-12]。本研究表明，遲熟中秈、中熟晚粳水稻產(chǎn)量均隨播期推遲顯著下降，其中，R1 播期與R2 播期間的產(chǎn)量差異均不顯著，這與前人研究結(jié)果基本相同。本研究中，遲熟中秈稻在不同R1 和R2 播期中產(chǎn)量均為最高，其后茬接適播期小麥能實現(xiàn)稻麥周年產(chǎn)量19.05 t/hm2以上。為適應(yīng)當(dāng)前市場的需要，R1 和R2 播期也可選用中熟晚粳水稻品種，10 月中下旬收獲，接11 月上旬適播期小麥，可實現(xiàn)稻麥周年產(chǎn)量18.26 t/hm2以上。為適應(yīng)輕簡化栽培方式的轉(zhuǎn)變，沿江平原區(qū)R4 播期即6 月上旬直播的水稻宜選用遲熟中粳稻或中熟中粳稻，并搭配適播期小麥，可實現(xiàn)稻麥周年產(chǎn)量18.30 t/hm2以上。本研究中熟中粳稻隨播期的推遲產(chǎn)量并未

出現(xiàn)明顯下降的變化規(guī)律，與前人的研究結(jié)果不同，究其原因，可能由于其生育期較短，早播易遇高溫?zé)岷?，結(jié)實率下降，產(chǎn)量低。沿江平原區(qū)充足的光溫資源為稻麥輪作種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整提供了有利條件，充分協(xié)調(diào)水稻、小麥播收期，有效避開高低溫災(zāi)害，是實現(xiàn)稻麥周年豐產(chǎn)高效的重要途徑。

3.2 播期對沿江平原區(qū)稻麥周年溫光資源利用的影響

通過調(diào)節(jié)作物播收期、品種等措施調(diào)控生長季光溫水資源等分配，協(xié)調(diào)氣候資源與作物生長發(fā)育的關(guān)系，能促進(jìn)作物產(chǎn)量潛力和資源利用效率提升[13]。本研究表明，播期對稻麥周年積溫與輻射影響表現(xiàn)為先上升后下降，周年積溫與輻射量大小順序為“中熟晚粳稻-春小麥”>“早熟晚粳稻-春小麥”>“遲熟中粳稻-春小麥”>“中熟中粳稻-春小麥”>“遲熟中秈稻-春小麥”，這與許軻等研究結(jié)果基本相同[2]。隨播期的推遲，“遲熟中秈稻-春小麥”和“中熟晚粳稻-春小麥”模式稻麥周年光能生產(chǎn)效率、周年積溫生產(chǎn)效率以及光能利用效率均呈下降趨勢。在稻麥不同種植模式中，“遲熟中秈稻-春小麥”模式R1-W1 播期搭配光溫利用效率最高，其次為R2-W1 播期搭配。這與杜祥備等[14]的研究結(jié)果——“秈稻-小麥”種植模式積溫生產(chǎn)效率、光能生產(chǎn)效率高于“粳稻-小麥”種植模式結(jié)論相一致。直播對解決農(nóng)村勞動力季節(jié)性緊張、減少勞動強(qiáng)度、節(jié)約成本具有明顯優(yōu)勢，已成為當(dāng)前沿江平原區(qū)最主要的栽培方式。但其對溫光資源利用不足，單產(chǎn)水平難以提高。本研究表明，“遲熟中秈稻-春小麥”模式在適宜于機(jī)插的R2 播期，分別較目前當(dāng)?shù)夭捎眠m宜直播的R4 播期（6月上中旬）的“早熟晚粳稻-春小麥”模式，周年光能生產(chǎn)效率提高16.26%、周年積溫生產(chǎn)效率提高17.50%、周年光能利用效率提高18.06%。此外，“中熟晚粳稻-春小麥”模式在適宜于機(jī)插的R2 播期也具有較高的溫光生產(chǎn)效率。筆者認(rèn)為，在沿江平原區(qū)稻麥兩熟制種植模式下，考慮到發(fā)展趨勢，推薦“機(jī)插遲熟中秈稻-春小麥”模式為主，水稻5 月20 日前機(jī)插，這主要基于以下幾點：一是氣候因素，該區(qū)域內(nèi)具有充足溫光資源，同時也伴隨著高溫、干旱等不利氣候，秈型品種在耐高溫干旱能力上一般要強(qiáng)于粳型品種。二是缺乏適宜的粳稻品種。據(jù)衛(wèi)平洋等[15]報道，安徽自主選育并應(yīng)用的粳稻品種種植面積只占全省粳稻面積的22.40%。且引進(jìn)的大部分品種對肥水要求較高，安徽水稻主產(chǎn)區(qū)土地貧瘠、灌溉條件相對較差，種植這些品種難以實現(xiàn)高產(chǎn)。三是雜種優(yōu)勢利用率低，產(chǎn)量優(yōu)勢不強(qiáng)。安徽種植的中秈稻主要是雜交秈稻，雜種優(yōu)勢強(qiáng)，在產(chǎn)量上能實現(xiàn)高產(chǎn)仍至超高產(chǎn)目標(biāo)，而粳稻主要是常規(guī)粳稻，在同一地區(qū)同等種植方式和栽培條件下，粳稻單產(chǎn)低于秈稻[16-17]。