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江淮下游地区水稻品种生产力纬向差异及其合理利用

本站小编 Free考研考试/2021-12-26
许轲1, 杨海生1,2, 张洪程1,*, 龚金龙1, 沈新平1, 陶小军1, 戴其根1, 霍中洋1, 魏海燕1, 高辉1
1扬州大学 / 农业部长江流域稻作技术创新中心 / 江苏省作物遗传生理重点实验室, 江苏扬州225009

2农业部种子管理局, 北京 100125

* 通讯作者(Corresponding author): 张洪程, E-mail:hczhang@yzu.edu.cn, Tel: 0514-87979220
第一作者联系方式: E-mail:xuke@yzu.edu.cn
收稿日期:2014-01-12 基金:本研究由国家粮食丰产科技工程项目(2011BAD16B03), 超级稻配套栽培技术开发与技术集成(农业部专项)和江苏省农业三新工程项目(SXGC[2012]397)资助;

摘要以江苏种植的代表性水稻品种类型为材料, 在稻麦两熟制条件下, 于江苏沛县(34.7°N)、东海(34.5°N)、宿豫(34.0°N)、建湖(33.4°N)、扬州(32.4°N)、昆山(31.3°N) 6地分别设置5个播期试验, 系统研究了不同生育类型品种丰产性和稳产性的纬向差异, 并探讨了江苏水稻品种的合理布局。结果表明, 不同生育类型水稻品种产量在纬向与播期间存在极显著差异, 产量(Y)与播期(t)可用Y = at2+bt+c拟合, 因方程a、b取值不同, 产量与播期的关系可分为3种类型, 且在温光条件不同的地区或年份间转化。迟熟中粳类型品种丰产性和稳产性具有较强优势, 适宜种植区域较广。随着品种熟期的进一步推迟, 晚粳类型品种的丰产性指数(Pi)下降, 稳定性指数(Si)上升, 丰产性与稳定性均有变差趋势。杂交中籼稻两优培九产量丰产性较好, 仅次于迟熟中粳类型品种, 但产量稳定性仅高于早熟中粳类型品种。与早熟类型品种相比, 偏晚熟类型品种在丰产性和稳产性方面均有明显优势。根据不同生育类型水稻品种丰产性和稳产性以及江苏省不同稻区常年温光气候条件, 划分为适宜种植区、亚适宜种植区、可种植区和不宜种植区来确定不同生育类型水稻品种的合理布局。苏北、苏中、苏南稻区分别以中熟中粳、迟熟中粳、早熟晚粳类型品种为主体, 兼作生育期相近的类型品种; 杂交中籼类型品种仅适宜于江苏西部丘陵稻区。江苏淮北稻区以早播为宜, 苏中、苏南稻区强调适期播种, 过早或过迟播种均不利于提高产量。在确保安全生育成熟的前提下, 选用偏迟熟类型品种及在籼粳同季兼作地区扩种粳稻均有利于提高水稻生产力。

关键词:水稻; 生产力; 纬向差异; 布局
Latitudinal Difference of Rice Varieties Productivity in the Lower Yangtze and Huai Valleys and Its Rational Utilization
XU Ke1, YANG Hai-Sheng1,2, ZHANG Hong-Cheng1,*, GONG Jin-Long1, SHEN Xin-Ping1, TAO Xiao-Jun1, DAI Qi-Gen1, HUO Zhong-Yang1, WEI Hai-Yan1, GAO Hui1
1Innovation Center of Rice Cultivation Technology in the Yangtze Valley, Ministry of Agriculture / Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China

2Seed Management Bureau of Ministry of Agriculture, Beijing 100125, China

Fund:
AbstractRice grain yield is affected significantly by the latitudinal environment factors. However, little is known about the latitudinal difference of prolificacy and stability of grain productivity in rice varieties with different growth durations in the downstream of Yangtze River and Huai River Valleys. In this study, under the condition of rice-wheat cropping rotation, a field experiment with five seeding dates using 11 rice varieties with different growth durations in Jiangsu Province was conducted to investigate the latitudinal difference of prolificacy and stability of grain productivity and the rational distribution of the varieties in Peixian (34.7° N), Donghai (34.5° N), Suyu (34.0° N), Jianhu (33.4° N), Yangzhou (32.4° N), and Kunshan (31.3° N) of Jiangsu Province in 1997-2000. Results showed that there was a highly significant difference in grain yield of rice varieties with different growth durations and different seeding dates in different latitudinal sites. The equationY = at2+bt+cwas used to describe the relationship between grain yield and seeding date for all varieties, according to the change of valuesa andb there were three types of parabola which might be transformed between each other due to the change of sites or years. Compared with other rice varieties the prolificacy and stability of grain productivity of late-maturity mediumjaponica rice varieties were better, thereby their suitable planting zones were wider. But with the mature date prolonging unceasingly, the prolificacy index (Pi) decreased and the stability index (Si) increased in late-maturityjaponica rice varieties, so the yield prolificacy and stability became poor. The prolificacy of Liangyoupeijiu (hybrid mid-maturityindica rice variety) was only less than that of late-maturity mediumjaponica rice varieties but better than that of other rice varieties, while its yield stability was just better than that of early-maturity mediumjaponica rice varieties. Compared with the early-maturity rice varieties, the late-maturity rice varieties had significantly better prolificacy and stability than other varieties. Based on the prolificacy and stability of varieties with different growth durations and the conditions of annual temperature and light in Jiangsu, we rationally regionalized planting area into suitable region, sub-suitable region, possible region and unsuitable region to confirm the distribution of rice varieties. Medium-maturity mediumjaponica rice varieties, late-maturity mediumjaponica rice varieties and early-maturity latejaponica rice varieties were the main varieties suitable to plant in Subei, Suzhong and Sunan regions, also some varieties with closer growth duration could be planted as a supplement. However, hybrid mid-maturityindica rice varieties were only suitable to be planted in western hilly land of Jiangsu Province. In northern Huai River zone appropriately otherwise, earlier sowing was available and in Suzhong and Sunan regions the seeding date had to be suitable, otherwise, earlier or later sowing was not available to increase grain yield. On the premise of safely maturity accomplished, it is beneficial for increasing rice productivity to select partial late maturing varieties and plant morejaponica rice varieties in theindica-japonica region.

Keyword:Rice; Grain productivity; Latitudinal difference; Distribution
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水稻是江淮下游地区乃至全国第一大粮食作物。回顾我国稻作发展历程, 为了实现稻季温光资源的深度利用和品种生产潜力的充分挖掘, 以优化种植区划与品种布局为重点的水稻生产结构的合理调整, 对水稻增产作出了巨大贡献, 而且也是未来稻作可持续发展的战略性措施[ 1, 2, 3]。区域温光条件及其季节性变化制约水稻的生育过程, 在很大程度上影响水稻产量及其形成过程[ 4], 水稻的温光反应特性在不同生育类型品种间的差异使产量和温光条件的关系更为复杂[ 5], 导致品种的丰产性与稳产性在地区间、年份间及播种期间产生不同结果。因此, 在水稻品种布局与栽培决策中, 除考虑区域性温光生态特征外, 更重要的是必须掌握不同生育类型品种产量对温光条件的反应特性。研究表明[ 6, 7, 8], 水稻产量对不同温光生态环境的反应存在敏感性(稳定性)差异, 且敏感性主要是源于温光条件的差异; 产生差异的原因, 既有不同地区间或年份间的差异, 如常规性品种区域试验, 结果主要是反映了水稻产量的区域性表现[ 9]; 又包括了水稻栽培季节(播期)的差异, 结果是反映了水稻产量对不同栽培制度的适应性表现[ 10]。上述二者既有区别又有联系, 主要表现在水稻栽培制度的改变(进)会不同程度影响水稻品种产量的区域性表现[ 11]。江苏地处暖温带至亚热带季风气候过渡性区域, 水稻品种的利用呈现早、中、晚熟籼稻和粳稻兼有的格局。1949年以来, 江淮下游地区水稻品种类型及其区域布局经历了多次更替与调整, 品种类型繁多, 同时生产条件的改善与技术革新、全球气候变化等因素, 特别是机插、直播和抛秧等轻简栽培技术的发展应用以及“籼改粳”的推进, 原有水稻种植区划与品种布局已不能很好地适应目前水稻生产的需求。究竟种植何种类型品种、何时播种, 以协调保证水稻生育进程与区域温光资源的季节变化的高效同步, 充分发挥水稻品种的高产潜力, 是至今仍需系统明确而亟待解决的一个重要问题。本研究探析江苏不同生育类型水稻品种产量的纬向变化规律, 以期为江苏及同类生态地区水稻品种的利用、区域布局的优化以及改进稻麦(油)两熟种植制度提供重要的理论依据。为了研究方便, 笔者将在统一的最佳栽培管理体系中, 水稻品种在某一地点最大限度地发挥其增产潜力达到的最高产量定义为该品种的生产力。本研究主要工作虽始于20世纪末, 但进入21世纪后随着水稻栽培方式的多元化以及国家“籼改粳”工程的推进, 不同稻区大面积水稻品种利用更趋复杂化, 生产上品种未能合理利用的问题也越来越多, 更显得研明水稻品种的纬向区域变化规律与合理利用技术是从宏观尺度上促进水稻大面积稳定增产和优质的战略性措施。不仅对江苏稻作生产具有直接指导意义, 而且对我国南方同类地区亦有重要借鉴意义。同时, 至今未见已发表的同类较系统的研究文献, 且试验所采用品种至今仍在大面积生产上应用。我们将课题组近年来的有关试验结果系统整理成文, 以期为江淮下游地区水稻生产和品种利用提供参考。
1 材料与方法1.1 试验设计1997—2000年, 在稻麦两熟制的江苏苏南地区昆山(31.3°N), 苏中地区扬州(32.4°N)、建湖(33.4°N)和苏北地区宿豫(34.0°N)、东海(34.5°N)、沛县(34.7°N)设置水稻不同生育类型品种播期试验, 供试品种、试验年份与地点见表1。统一设置各试验点品种和播期, 采用湿润育秧并于6月15日至16日移栽。第I期4月30日播种, 移栽时单株平均3个分蘖, 秧苗健壮; 第II期5月10日播种, 移栽时单株平均2个分蘖, 秧苗健壮; 第III期5月20日播种, 移栽时单株平均1个分蘖, 秧苗健壮; 第IV期5月30日播种, 移栽时不带分蘖, 秧苗正常; 第V期6月9日播种, 移栽时不带分蘖, 秧苗正常。采用裂区设计, 播期为主区, 品种为裂区。小区面积20 m2(5 m × 4 m), 重复3次。不同播期不同生育类型品种间作埂隔离, 用塑料薄膜覆盖埂体, 各小区间设约0.5 m间隔沟, 保证单独排灌。
表1
Table 1
表1(Table 1)
表1 供试水稻品种及试验年份与地点 Table 1 The tested rice varieties and experimental years and sites
生育类型 Growth type品种 Variety年份与地点Year and site生育期 Growth duration (d)
1997199819992000
早熟中粳 EMMJ盐粳204 Yanjing 204YZ,PXBCDEFBCDEBCEF120-130
中熟中粳 MMMJ镇稻88 Zhendao 88KS,YZ,JH,SY,DH,PXKS,YZ,JH,SY,DH,PXKS,YZ,JH,SY,DHKS,YZ,JH,DH,PX130-140
早丰9号 Zaofeng 9SY,DHDHDHDH130-140
迟熟中粳 LMMJ武运粳8号 Wuyunjing 8YZKS,YZ,JH,SY,DH,PXKS,YZ,JH,SY,DHKS,YZ,JH,DH,PX140-150
武育粳3号 Wuyujing 3KS,YZ,JH,PX———140-150
早熟晚粳 EMLJ武育粳5号 Wuyujing 5YZ,JH,SY,DHYZYZYZ150-160
武运粳7号 Wuyunjing 7KS,YZ,SY,DHKS,JH,SY,DHKS,JH,SY,DHKS,JH,DH150-160
中熟晚粳 MMLJ苏香粳1号 Suxiangjing 1—KS,YZYZYZ160-170
太湖粳2号 Taihujing 2KS,YZ,JH,SY,DH———160-170
申优1号 Shenyou 1——KS,YZYZ170-175
杂交中籼 HMI两优培九 Liangyoupeijiu—KS,YZ,JH,SY,DH,PXKS,YZ,JH,DHKS,YZ,JH,DH,PX140-150
EMMJ: 早熟中粳; MMMJ: 中熟中粳; LMMJ: 迟熟中粳; EMLJ: 早熟晚粳; MMLJ: 中熟晚粳; HMI: 杂交中籼; KS: 昆山; YZ: 扬州; JH: 建湖; SY: 宿豫; DH: 东海; PX: 沛县。
EMMJ: early-maturity medium japonica rice; MMMJ: medium-maturity medium japonicarice; LMMJ: late-maturity medium japonica rice; EMLJ: early-maturity late japonica rice; MMLJ: medium-maturity late j a ponica rice; HMI: hybrid medium indicarice. KS: Kunshan; YZ: Yangzhou; JH: Jianhu; SY: Suyu; DH: Donghai; PX: Peixian.

 表1 供试水稻品种及试验年份与地点 Table 1 The tested rice varieties and experimental years and sites

选择当地有代表性的高产田块, 排灌方便, 地力中等偏上, 肥力平衡一致, 前茬均为小麦(实收产量6.0~7.5 t hm-2)。应用精确定量栽培原理进行设计, 秧田播种时, 第I、II、III、IV、V期播量依次为300、525、750、1500、3000 kg hm-2, 杂交稻播量相应减半。常规粳稻栽插密度32.0万穴 hm-2(26.7 cm × 11.7 cm), 常规粳稻二本栽插, 杂交稻单本栽插。总施氮量225 kg hm-2, 基蘖肥﹕穗肥=6∶4, N∶P2O5∶K2O=3∶2∶4, P、K肥全部用做基肥。在有效分蘖临界叶龄的前一个叶龄, 当茎蘖数达预期穗数的80%时排水搁田, 轻搁、多搁; 拔节至成熟期采用湿润灌溉, 干干湿湿。其他栽培管理措施均按高产栽培要求实施。
1.2 测定内容与方法成熟期在每个小区连续收获100穴熟相正常的稻株(即割方), 重复3次, 单独脱粒晾晒, 去除杂质, 测定水分, 折算实产。
收集试验所在地常年的基本气象资料和试验年份的逐日温、光、水等详细气象资料。并按照分析方法, 对温度与日照时数等要素数据进行逐日、逐旬、逐月、不同(季节)时段的平均与累计求和等统计整理。
1.3 数据处理采用Microsoft Excel 2003进行数据处理与作图, 运用SPSS 10.0数据处理系统进行统计分析。
参照莫惠栋等[ 12, 14, 15]的非参数度量方法, 分析供试品种的产量稳定性, 计算各品种的稳定性参数 S i。其中, 非参数秩次变量 n ij和 分别表示第 j个环境( j= 1, 2, …, l)处理中产量低于和显著低于第 i个( i= 1, 2, …, v)品种 V i的品种数目, 且 n ij≥ 。相对丰产性指数 P i和 P' i分别表示产量低于和显著低于品种 V i的品种出现概率(%); S i为品种的稳定性指数, 表示品种 V i在各环境处理中产量秩序的变异。为了消除不同品种产量基因型效应的影响, 在进行稳定性参数 S i计算过程中, 将每个观察值( ij)减去该观察值所对应品种的所有观察值的平均数( i)与整个试验资料的观察值的平均数( )之差。
(1)
(2)
(3)
(4)

2 结果与分析2.1 不同生育类型水稻品种产量的差异分析及纬向性变化2.1.1 不同生育类型水稻品种年份、纬向与播期间的差异分析 对供试水稻品种在不同温光条件处理(地区×年份×播期)下籽粒产量方差分析表明(表2), 江苏不同纬向地区水稻品种产量因播期所形成的不同温光条件而有极显著差异, 除1997年沛县点品种间差异未达显著水平外, 其余处理均达极显著水平。除1997年沛县点和1999年昆山点的互作效应未达显著水平外, 其余处理均达极显著水平。可见品种与播期间存在显著互作效应。因此, 要提高不同生育类型水稻品种的产量, 必须结合播期进行优化设计和确定。
表2
Table 2
表2(Table 2)
表2 各年份、试验地水稻产量在播期与品种间的方差分析 Table 2 Analysis of variance ( F-value) of grain yield among seeding dates and varieties in different years and sites
地点 Site变异来源 Source of variation1997199819992000
自由度 df F值 F-value自由度 df F值 F-value自由度 df F值 F-value自由度 df F值 F-value
沛县 Peixian品种V20.13ns3212.13**——33.48**
播期SD4105.46**4420.74**——4515.55**
品种×播期V×SD82.05ns1213.91**——1231.23**
东海 Donghai品种V4153.96**567.81**5214.69**525.55**
播期SD4460.70**41542.98**43123.72**4112.25**
品种×播期V×SD169.09**206.73**2045.74**205.87**
宿豫 Suyu品种V471.81**413.13**375.94**——
播期SD4245.63**443.37**4445.98**——
品种×播期V×SD162.95**164.16**1212.06**——
建湖 Jianhu品种V3196.69**446.05**440.31**431.90**
播期SD4342.18**455.38**4147.22**4162.43**
品种×播期V×SD1219.95**165.88**162.80**167.73**
扬州 Yangzhou品种V646.19**5226.09**6253.56**659.07**
播期SD4166.70**423.31**41091.53**423.65**
品种×播期V×SD244.19**206.70**2453.13**244.36**
昆山 Kunshan品种V323.89**4664.43**48.37**3376.28**
播期SD416.98**4207.70**447.77**474.60**
品种×播期V×SD123.38**1630.62**161.50ns129.87**
*和**分别表示在0.05和0.01水平上差异显著,ns表示差异不显著( P>0.05)。
* and** indicate significant difference at P= 0.05 and P= 0.01, respectively.ns: not significant. V: variety; SD: seeding date.

 表2 各年份、试验地水稻产量在播期与品种间的方差分析 Table 2 Analysis of variance ( F-value) of grain yield among seeding dates and varieties in different years and sites

多重比较表明(表3), 水稻不同生育类型品种产量在不同试验点、年份间存在显著差异, 其中淮北沛县、东海和宿豫点主要以中熟中粳或迟熟中粳类型品种产量最高, 苏中建湖点和扬州点主要以迟熟中粳类型品种产量最高, 苏南昆山点主要以早熟晚粳或迟熟中粳类型品种产量最高, 并随纬度南移, 早、中熟晚粳类型品种产量不断增加, 且显著高于早、中熟中粳类型品种。杂交中籼两优培九在各纬向地区均表现出较高产量潜力, 但在淮北不同年份间变异较大, 产量稳定性显著下降, 可能与淮北地区温光资源紧张及籼稻感温性较强有关。
表3
Table 3
表3(Table 3)
表3 各试验点、年份间不同生育类型水稻产量多重比较分析 Table 3 Multiple comparison analysis of grain yield of varieties with different growth durations in different sites and years (t hm-2)
地点 Site年份 Year早熟中粳稻 EMMJ中熟中粳稻 MMMJ迟熟中粳稻 LMMJ早熟晚粳稻 EMLJ中熟晚粳稻 MMLJ杂交中籼稻 HMI
沛县 Peixian19978.77 a8.77 a8.74 a———
19988.41 c9.50 b10.30 a——9.44 b
20008.31 b8.48 a8.47 a——8.32 b
东海 Donghai1997—8.98 a8.41 b7.82 c6.34 d—
19988.84 c9.97 a9.65 b——9.97 a
19998.20 c8.84 b9.00 a8.03 d—7.65 e
20007.83 c8.88 a8.70 ab8.53 b—7.67 c
宿豫 Suyu1997—9.00 a—7.99 b6.26 c—
19988.93 b9.17 b9.52 a8.91 b—9.77 a
19998.41 c8.54 b8.98 a8.28 d——
建湖 Jianhu1997—8.78 b8.89 a8.68 bc7.82 d—
19988.41 d9.09 c10.27 a9.63 b—9.84 b
19998.32 c8.84 b9.50 a8.68 b—9.40 a
20008.99 c9.05 c10.15 a9.25 bc—9.48 b
扬州 Yangzhou19977.66 c8.42 b9.96 a9.15 b8.88 b—
19987.83 d8.87 c10.42 a9.42 b9.24 b10.26 a
19997.95 e8.70 d9.53 a8.99 b8.73 d8.85 c
20007.59 d8.92 c10.16 a9.46 b9.17 bc9.47 b
昆山 Kunshan1997—8.10 c8.69 b9.05 a9.16 a—
1998—7.92 c9.75 a9.83 a9.28 b9.81 a
1999—8.08 d9.08 ab8.71 bc8.66 c9.42 a
2000—8.29 d9.93 a9.49 c—9.75 b
同行数据后不同字母者表示在0.05水平上差异显著。
Data followed by different letters within a row are significantly different at the 0.05 probability level. EMMJ: early-maturity medium japonica rice; MMMJ: medium-maturity medium japonicarice; LMMJ: late-maturity medium japonica rice; EMLJ: early-maturity late jap o nica rice; MMLJ: medium-maturity late japonica rice; HMI: hybrid medium indicarice.

 表3 各试验点、年份间不同生育类型水稻产量多重比较分析 Table 3 Multiple comparison analysis of grain yield of varieties with different growth durations in different sites and years (t hm-2)

由表4可知, 淮北沛县、东海和宿豫点产量随着播期推迟而不断下降, 适当提前播种利于提高产量。苏中建湖和扬州点和苏南昆山点早播和迟播产量均低于适中的2个播期(播期II和播期III), 尤其是早熟品种, 提早播种反而降低产量。因此合理确定适宜早播期对提高当地水稻产量十分重要。
表4
Table 4
表4(Table 4)
表4 各试验点、年份不同播期水稻产量的多重比较分析 Table 4 Multiple comparison analysis of grain yield among seeding dates in different sites and years (t hm-2)
地点 Site年份 Year播期 Seeding date (month/day)
4/305/105/205/306/9
沛县 Peixian19979.96 a9.35 b8.82 c8.15 d7.51 e
199810.20 a10.09 a9.64 b9.00 c8.14 d
200010.09 a9.45 b8.67 c7.50 d6.28 e
东海 Donghai19979.36 a8.77 b8.09 c6.96 d5.81 e
199810.44 a10.09 b9.58 c8.86 d7.91 e
199910.11 a9.53 b8.43 c7.47 d6.05 e
20009.65 a9.25 b8.63 c7.84 d6.67 e
宿豫 Suyu19979.54 a8.83 b8.11 c7.31 d6.60 e
199810.40 a9.98 b9.54 c8.75 d7.64 e
19999.86 a9.28 b8.62 c8.02 d6.97 e
建湖 Jianhu19979.63 a9.24 b8.74 c7.94 d7.16 e
199810.06 a9.96 b9.70 c9.13 d8.39 e
19999.53 a9.46 a9.14 b8.61 c8.01 d
20009.90 a10.03 a9.58 b9.11 c8.30 d
扬州 Yangzhou19979.49 a9.35 a8.99 b8.43 c7.93 d
19989.38 ab9.61 a9.59 a9.28 b8.84 c
19999.41 a9.27 b8.85 c8.40 d7.72 e
20009.72 a9.58 a9.34 a8.69 b8.27 b
昆山 Kunshan19979.20 a9.17 a8.92 ab8.56 b7.91 c
19989.29 c9.57 b9.75 a9.26 c8.73 d
19999.33 a9.36 a8.83 b8.40 c7.73 d
20009.41 b9.65 a9.78 a9.25 c8.74 d
同行数据后不同字母表示在0.05水平上差异显著。
Data followed by different letters within a row are significantly different at 0.05 probability level.

 表4 各试验点、年份不同播期水稻产量的多重比较分析 Table 4 Multiple comparison analysis of grain yield among seeding dates in different sites and years (t hm-2)

2.1.2 不同生育类型水稻品种产量与播期的关系及纬向性变化
仅从水稻产量变异的品种与播期主效分析不能完全反映各类型品种在不同温光条件下(地区×年份×播期)产量的真实差异, 应针对不同类型品种分析。以试验起始播期4月30日为零点计, 其他播期距零点天数( t)为自变量, 水稻产量( Y)为依变量, 采用回归分析法建立水稻产量( Y)与播期( t)方程, 其中一元二次方程 Y=at2 +bt+c拟合产量与播期的关系效果最佳, 适用于所有试验品种、地点和年份, 且均达统计学上的极显著水平(表5)。
各生育类型水稻品种的产量( Y)与播期( t)间关系大致分为3种(表5): ①方程系数 a为负值, b为正值。产量随播期推迟先升后降, 且最高产量点在试验播期范围内。这一情况多在较早熟品种类型或温光条件较充裕(可安全生育成熟)的年份或苏南昆山点出现, 如苏中扬州和建湖点、苏南昆山点的中粳或杂交中籼类型品种。②方程系数 a、 b均为负值。产量随播期推迟而不断下降, 产量最高点不在播期范围内, 表明播期越早产量越高, 播期推迟愈多产量下降愈多。多出现于较早熟品种在温光资源不充足(有时不能安全生育成熟)的年份或苏北沛县、东海和宿豫点, 如沛县等点种植的中粳类型品种。③方程系数 a为正值、 b为负值。产量随播期推迟而不断下降, 不存在产量最高点, 播期越早产量越高, 但一定范围内产量下降速度减缓。偏晚熟类型品种在温光条件中等偏好(多数播期基本能完成安全生育成熟)的地区或年份出现, 如苏南昆山点的中熟晚粳、苏中扬州和建湖点的早熟晚粳、苏北沛县、东海和宿豫点的迟熟中粳类型品种。这可能因为生育期较长的偏晚熟类型品种群体协调能力较强, 播期推迟造成的减产不明显, 稳产性较好。
进一步分析表明, 不同生育类型品种产量依播期变化的上述3种趋势, 可在温光条件不同的地区或年份间转化。例如, 早、中熟中粳类型品种(如盐粳204和镇稻88等)由苏北沛县点南移至苏中或苏南地区时, 由②转化为①; 迟熟中粳类型品种(如武运粳8号等)由昆山或扬州点北移至沛县或东海点时, 由①转变为②或③; 早熟晚粳类型品种(如武育粳5号或武运粳7号等)由昆山点北移至扬州或建湖点时, 常由①转变为③; 杂交中籼两优培九由昆山或扬州点北移至东海或沛县点时, 由①转化为②。且上述转变还受当地当年温光条件影响, 在温光条件较好年份趋向于①或③; 若温光条件中等或较差时多表现为②, 有时也出现③。此外, 对水稻品种生育成熟安全性程度也产生较明显影响。
中粳或杂交中籼类型品种, 随试验地点纬度北移, 实际最高产量 Ymax一般呈逐渐增加趋势, 且能够安全生育成熟, 这可能与高纬度地区光照条件充裕有关; 播期间平均产量与实际最高产量比值有所降低, 说明合理确定北方地区的播期显得极为重要。晚粳类型品种北移后多表现为实际最高产量不断降低, 能否安全生育成熟是产量潜力发挥的主要限制因素, 若能安全生育成熟, 现实产量潜力仍有增长趋势, 如早熟晚粳类型品种(如武运粳7号等)在一定区域内产量潜力增加; 中熟晚粳申优1号全生育期最长, 由苏南北移后现实产量潜力降低, 生育成熟安全性最低。
表5
Table 5
表5(Table 5)
表5 不同类型品种水稻产量与播期的关系及趋势方程 Table 5 Relationship between grain yield and seeding dates and their equations
地点 Site年份 Year Y= at2+ bt+ c Ymean (t hm-2) topt (d) Ymax (t hm-2) Ymean /Ymax (%)
A(×10-4) b C(t hm-2) R2
早熟中粳稻EMMJ, 盐粳204 Yanjing 204
沛县PX1997-4.050-0.0469.940.9970**8.7709.9488.3
1998-1.035-0.0299.060.9879**8.4109.0692.9
2000-3.525-0.0489.490.9948**8.3109.4987.6
东海DH1998-9.2400.0139.150.9362**8.846.89.1996.2
1999-13.215-0.0169.300.9829**8.8409.3095.1
2000-8.925-0.0118.580.9311**7.8308.5891.3
宿豫SY1998-23.1900.0639.060.9510**8.9313.69.4994.1
1999-9.990-0.0149.280.9987**8.4109.2890.6
建湖JH1998-7.5450.0298.320.9483**8.4119.58.6197.6
1999-8.7900.0128.600.9837**8.326.98.6596.2
2000-15.8700.0648.730.9953**9.0520.09.3796.6
扬州YZ1997-9.7800.0357.580.9300**7.6617.77.8997.1
1998-8.8500.0507.380.9189**7.8328.18.0896.9
1999-10.5000.0467.670.9206**7.9521.88.1797.4
2000-14.1150.0577.330.9171**7.5920.37.9195.9
中熟中粳稻MMMJ, 镇稻88 Zhendao 88
沛县PX1997-4.035-0.0499.950.9980**8.7709.9588.1
1998-13.1250.00410.200.9843**9.501.710.2093.1
2000-15.885-0.0109.630.9979**8.4809.6388.1
东海DH1997-5.580-0.0329.960.9979**8.9809.9690.2
1998-2.490-0.03710.380.9988**9.48010.3891.4
1999-12.915-0.03210.260.9853**8.84010.2686.2
2000-11.520-0.0039.640.9847**8.8809.6492.1
宿豫SY1997-2.010-0.0409.440.9905**8.5109.4490.2
1998-12.5100.0019.900.9989**9.170.59.9092.7
1999-10.395-0.0249.650.9989**8.5409.6588.5
建湖JH1997-9.735-0.0039.430.9833**8.7809.4393.1
1998-12.0750.0179.470.9814**9.097.19.5495.4
1999-13.9950.0269.150.9649**8.849.49.2895.3
2000-8.7900.0109.310.8097**8.995.99.3496.2
扬州YZ1997-6.4200.0068.680.9206**8.414.78.6996.8
1998-12.4650.0368.920.9212**8.8714.59.1896.6
1999-12.9900.0318.870.9907**8.7011.89.0596.2
2000-8.9400.0249.020.9251**8.9213.39.1897.2
昆山KS1997-4.2750.0058.240.9612**8.096.28.2698.0
1998-13.3800.0597.530.9270**7.9122.18.1996.7
1999-8.0550.0248.090.9738**8.0814.78.2697.8
2000-13.9500.0538.070.9340**8.2918.98.5796.7

 表5 不同类型品种水稻产量与播期的关系及趋势方程 Table 5 Relationship between grain yield and seeding dates and their equations

续表5-1
Table 5-1
续表5-1(Table 5-1)
续表5-1 不同类型品种水稻产量与播期的关系及趋势方程 Table 5-1 Relationship between grain yield and seeding dates and their equations
地点 Site年份 Year Y= at2+ bt+ c Ymean (t hm-2) topt (d) Ymax (t hm-2) Ymean /Ymax (%)
A(×10-4) b C(t hm-2) R2
中熟中粳稻MMMJ, 早丰9号 Zaofeng 9
东海DH1997-23.430-0.01010.010.9903**8.41010.0184.0
1998-19.5000.02410.650.9839**9.976.210.7392.9
1999-5.610-0.0559.500.9915**8.0909.5085.2
2000-10.785-0.0059.580.9945**8.8309.5892.2
宿豫SY1997-5.025-0.04110.050.9973**8.94010.0588.9
迟熟中粳稻LMMJ, 武运粳8号 Wuyunjing 8
沛县PX1998-16.9800.01411.030.9966**10.304.211.0693.1
2000-1.530-0.10110.580.9852**8.47010.5880.0
东海DH1998-9.450-0.04111.030.9971**9.65011.0387.5
1999-13.380-0.06011.020.9904**9.00011.0281.7
2000-9.720-0.04510.180.9971**8.70010.1885.4
宿豫SY19984.140-0.09511.170.9996**9.52011.1785.3
1999-8.640-0.04910.470.9781**8.98010.4785.8
建湖JH1998-4.875-0.00810.730.9270**10.27010.7395.7
1999-6.330-0.0059.990.9304**9.5009.9995.1
2000-10.905-0.01010.990.9902**10.15010.9992.3
扬州YZ1997-12.660-0.01010.910.9620**9.96010.9191.2
1998-23.0550.07210.370.9941**10.4215.510.9395.4
1999-11.0700.00210.210.9185**9.480.910.2192.9
2000-16.8600.03510.470.9177**10.1610.410.6595.4
昆山KS1998-16.4400.0499.690.9242**9.7514.810.0597.0
1999-8.5800.0049.470.9174**9.032.39.4795.3
2000-8.2650.00710.140.9394**9.934.010.1697.8
迟熟中粳稻LMMJ, 武育粳3号 Wuyujing 3
沛县PX1997-2.490-0.0429.680.9983**8.6909.6889.7
建湖JH1997-2.775-0.0409.810.9976**8.8409.8190.1
扬州YZ1997-5.5200.0019.190.9176**8.881.09.1996.6
昆山KS1997-8.4000.0158.890.9964**8.699.18.9697.0
早熟晚粳稻EMLJ, 武育粳5号 Wuyujing 5
东海DH1997-8.2950.0258.820.9927**7.8215.29.0186.8
宿豫SY1997-3.915-0.0609.410.9970**7.9909.4184.8
建湖JH1997-9.720-0.0339.930.9910**8.6809.9387.4
扬州YZ19972.340-0.0539.900.9957**8.9709.9090.6
19982.265-0.0419.950.9951**9.2609.9593.1
1999-4.965-0.0119.520.9811**9.0109.5394.6
20000.285-0.04510.340.9952**9.46010.3491.5
早熟晚粳稻EMLJ, 武运粳7号 Wuyunjing 7
东海DH1997-12.495-0.0649.460.9990**7.4409.4678.6
1998-1.890-0.0679.790.9806**8.3409.7985.2
1999-16.560-0.0339.690.9918**8.0309.6982.9
2000-4.980-0.06410.110.9824**8.53010.1184.4

 续表5-1 不同类型品种水稻产量与播期的关系及趋势方程 Table 5-1 Relationship between grain yield and seeding dates and their equations

续表5-2
Table 5-2
续表5-2(Table 5-2)
续表5-2 不同类型品种水稻产量与播期的关系及趋势方程 Table 5-2 Relationship between grain yield and seeding dates and their equations
地点 Site年份 Year Y= at2+ bt+ c Ymean (t hm-2) topt (d) Ymax (t hm-2) Ymean /Ymax (%)
A(×10-4) b C(t hm-2) R2
早熟晚粳稻EMLJ, 武运粳7号 Wuyunjing 7
宿豫SY19979.750-0.1389.980.9894**7.8209.9878.3
1998-15.375-0.03110.450.9922**8.91010.4585.3
19994.245-0.0969.950.9930**8.2809.9583.2
建湖JH1998-11.910-0.03511.050.9930**9.63011.0587.2
1999-0.615-0.0559.830.9767**8.6809.8388.4
2000-9.885-0.03910.620.9993**9.25010.6287.1
扬州YZ19970.420-0.05110.150.9929**9.15010.1590.2
昆山KS1997-12.9750.0229.400.9778**9.078.79.4995.5
1998-13.7400.03310.000.9553**9.8311.910.2096.4
1999-0.300-0.0409.530.9518**8.7109.5391.4
2000-18.2850.0419.770.9858**9.4811.19.9994.9
中熟晚粳稻MMLJ, 太湖粳2号 Taihujing 2
东海DH1997-6.360-0.0918.540.9537**6.3408.5474.2
宿豫SY1997-5.985-0.0578.570.9995**7.0708.5782.5
建湖JH1997-11.670-0.0389.280.9846**7.8209.2884.3
扬州YZ1997-15.930-0.02110.220.9875**8.84010.2286.5
昆山KS1997-13.245-0.01410.230.9876**9.16010.2389.6
中熟晚粳稻MMLJ, 苏香粳1号 Suxiangjing 1
扬州YZ1998-1.920-0.0209.930.9916**9.4209.9394.9
19993.915-0.0689.850.9966**8.7309.8588.6
20001.980-0.05510.150.9932**9.17010.1590.4
昆山KS1998-0.105-0.03610.010.9971**9.28010.0192.7
中熟晚粳稻MMLJ, 申优1号 Shenyou 1
扬州YZ1999-10.185-0.0509.980.9952**8.3609.9883.8
2000-15.345-0.02510.510.9910**9.09010.5286.4
昆山KS1999-2.340-0.05210.260.9977**9.09010.2688.5
杂交中籼稻HMI, 两优培九 Liangyoupeijiu
沛县PX1998-17.460-0.00410.560.9911**9.44010.5689.4
2000-23.730-0.04510.640.9997**8.32010.6478.2
东海DH1998-17.220-0.03011.610.9866**9.97011.4687.0
1999-13.245-0.10210.490.9917**7.65010.4972.9
2000-27.270-0.0219.730.9919**7.6709.7378.9
宿豫SY1998-14.790-0.02811.230.9906**9.77011.2387.0
建湖JH1998-33.0150.06910.450.9964**9.8410.510.8191.1
1999-14.5650.00510.180.9933**9.401.610.1992.3
2000-24.8850.04610.060.9778**9.489.210.2792.3
扬州YZ1998-26.7150.1029.820.9642**10.2619.110.8095.0
1999-10.080-0.0189.810.9771**8.8509.8190.2
2000-21.5250.0499.750.9174**9.4411.410.0394.1
昆山KS1998-38.1300.1179.010.9590**9.6619.310.0496.3
1999-18.6300.0409.730.9938**9.4210.89.9594.7
2000-19.3350.0569.490.9270**9.4518.410.0094.6
Ymean: 5个播期水稻产量的平均值; topt: 适宜播种时间, 在试验播期范围内水稻产量趋于最高的播种时间, 以4月30日为0计, 向后推为正, 向前推为负; Ymax为实际最高产量, 在试验播期范围内出现的最高产量。*和**分别表示在0.05和0.01水平上差异显著。KS: 昆山; YZ: 扬州; JH: 建湖; SY: 宿豫; DH: 东海; PX: 沛县。
 Ymean: indicates the average value of grain yield of five seeding dates. topt is the appropriate sowing time with grain yield reaching the highest level in the range of experimental seeding dates, positive for backward time and negative for forward time with 30th April for 0. Ymax is the actual highest grain yield appeared during the scope of the experimental seeding dates.* and** indicate significant difference at P= 0.05 and P= 0.01, respectively. KS: Kunshan; YZ: Yangzhou; JH: Jianhu; SY: Suyu; DH: Donghai; PX: Peixian.

 续表5-2 不同类型品种水稻产量与播期的关系及趋势方程 Table 5-2 Relationship between grain yield and seeding dates and their equations

采用多项式回归分析导出水稻品种(尤其是中粳稻或杂交中籼)的适宜播期, 但在不同年份间有较大差异, 这给合理确定当地不同生育类型品种常年的适宜播期带来一定偏差。因此, 必须辅助其他方法及相关研究结果, 共同确定最佳播栽方案。
2.2 不同生育类型水稻品种产量的变幅与稳定性分析2.2.1 不同生育类型水稻品种播期间最高产量与最低产量及纬向性变化 由表6可见, 播期间水稻最高产量在试验地区与年份间的平均值以迟熟中粳类型品种最高, 其余依次为杂交中籼、早熟晚粳、中熟中粳、早熟中粳, 变异系数为早熟中粳>中熟中粳>杂交中籼>迟熟中粳>早熟晚粳, 说明迟熟中粳、杂交中籼和早熟晚粳类型品种现实产量潜力较高且产量较稳定, 具有良好的丰产性; 早、中熟中粳类型品种最高产量较低且变异系数较大, 丰产性明显不及前几者。播期间最低产量平均值在中粳类型品种中以迟熟中粳类型品种较大, 晚粳类型品种及杂交中籼播期间最低产量因未安全生育成熟而大幅降低, 变异系数明显增大, 生育期较长品种表现更明显。
表6
Table 6
表6(Table 6)
表6 各试验点、年份不同生育类型水稻品种最高产量( Ymax)与最低产量( Ymin)的比较 Table 6 Comparison of the maximum and minimum yield of varieties with different growth durations in different sites and years (t hm-2)
地点 Site年份 Year早熟中粳稻 EMMJ中熟中粳稻 MMMJ迟熟中粳稻 LMMJ早熟晚粳稻 EMLJ中熟晚粳稻 MMLJ杂交中籼稻 HMI
Ymax Ymin Ymax Ymin Ymax Ymin Ymax Ymin Ymax Ymin Ymax Ymin
沛县 Peixian19979.917.0110.167.339.817.73——————
19989.257.5910.278.2111.028.98————10.537.66
20009.537.049.656.6610.526.90————10.655.07
东海 Donghai1997——9.997.76——9.434.928.404.15——
19989.338.2410.368.4911.087.879.686.89——11.437.56
19999.236.6510.316.8110.956.449.605.79——10.454.21
20008.716.819.697.5910.236.799.876.64——9.774.58
宿豫 Suyu1997——9.477.5110.397.629.886.098.565.34——
19989.577.949.917.9211.188.0310.526.67——11.327.65
19999.287.129.667.0210.517.0210.016.72————
建湖 Jianhu1997——9.437.799.907.929.986.979.285.97——
19988.658.289.648.2710.879.6511.017.82——10.897.92
19998.687.729.427.9810.028.859.897.52——10.208.00
20009.358.729.518.5311.008.8210.617.51——10.017.89
扬州 Yangzhou19977.967.428.817.9510.808.6210.198.1310.266.86——
19988.267.419.298.4310.759.5810.098.839.918.8110.939.23
19998.217.719.088.0410.418.639.858.139.888.039.817.42
20008.027.359.288.5810.869.3010.348.6110.118.3110.358.58
昆山 Kunshan1997——8.287.808.968.159.618.2010.467.49——
1998——8.397.499.959.1010.349.1410.018.5510.048.97
1999——8.297.759.868.349.457.91——9.747.91
2000——8.647.9910.029.3110.048.44——9.567.72
平均数 Ymean8.937.539.437.8110.488.2710.017.419.647.0210.457.49
变异系数 CV?(%)6.907.736.746.795.3511.444.2314.867.4822.615.9621.75
中熟晚粳类型品种因试验地区与年份较少, Ymean和 CV可能偏差较大, 故未列入作比较分析。EMMJ: 早熟中粳; MMMJ: 中熟中粳; LMMJ: 迟熟中粳; EMLJ: 早熟晚粳; MMLJ: 中熟晚粳; HMI: 杂交中籼。
Because of medium-maturity medium japonicarice planted in fewer sites and years, Ymean and CVvaried too big to be analysed. EMMJ: early-maturity medium japonica rice; MMMJ: medium-maturity medium japonicarice; LMMJ: late-maturity medium japonica rice; EMLJ: early-maturity late japonica rice; MMLJ: medium-maturity late japonica rice; HMI: hybrid medium indicarice. CV: coefficient of variation.

 表6 各试验点、年份不同生育类型水稻品种最高产量( Ymax)与最低产量( Ymin)的比较 Table 6 Comparison of the maximum and minimum yield of varieties with different growth durations in different sites and years (t hm-2)

随试验点纬度北移, 中粳类型品种播期间最高产量呈增加趋势, 最低产量差异较小。早熟晚粳类型品种播期间最高产量略有增加, 但至宿豫点以北时因不能安全生育成熟而减产, 尤其最低产量显著降低。中熟晚粳类型品种在建湖以北试点的播期间最高、最低产量均不断降低。杂交中籼两优培九播期间最高产量随纬度北移不断增加, 最低产量较大幅度降低, 产量稳定性显著降低。由此可知, 在苏北沛县、东海点的中、迟熟中粳类型及杂交中籼品种的现实产量潜力较高, 播期间产量变幅较大, 应注重合理选择适播期; 宿豫点以南至扬州点以北的地区以迟熟中粳、早熟晚粳类型及杂交中籼品种的现实产量潜力较大, 播期间产量变幅较小; 苏南昆山点以早、中熟晚粳类型品种丰产性较好, 杂交中籼两优培九也有一定高产潜力。
2.2.2 不同生育类型水稻品种产量的稳定性分析
对水稻产量进行稳定性分析并计算丰产性指数( P i, %), 结果表明(表7), 各品种产量对温光条件的反应存在显著差异, 其中迟熟中粳武运粳8号丰产性指数最大, 产量的标准差和变异系数中等, 但因平均产量最高, 故稳定性指数 S i最小, 说明该品种在本试验条件下温光反应较稳定。中粳类型中, 熟期越早品种的产量稳定性指数越大、丰产性指数越小, 说明在本试验温光条件下早熟中粳类型品种产量对温光反应不稳定, 丰产性较差。换言之, 生育期较长的迟熟中粳类型品种的丰产性和产量稳定性具有较强优势。但随着品种熟期进一步推迟, 晚粳类型品种产量的丰产性指数下降, 稳定性指数上升, 丰产性与稳定性均有变差趋势。杂交中籼两优培九丰产性较好, 仅次于迟熟中粳类型品种, 但存在不能正常抽穗成熟的风险, 产量稳定性仅高于早熟中粳类型品种。
表7
Table 7
表7(Table 7)
表7 不同生育类型品种产量的变化及其稳定性 Table 7 Diversification of grain yield and its stability in different growth durations of varieties
生育类型 Growth type品种 Variety变幅 Range (t hm-2)均值 Mean (t hm-2)标准差 SD变异系数 CV(%)丰产性指数 P i (%)稳定性指数 S i
早熟中粳EMMJ盐粳204 Yanjing 2046.65-9.918.3049.48.9314.291.8241
中熟中粳MMMJ镇稻88 Zhendao 886.66-10.368.7351.18.7842.081.6232
迟熟中粳LMMJ武运粳8号Wuyunjing 86.44-11.189.4970.411.1376.101.5366
早熟晚粳EMLJ武运粳7号Wuyunjing 74.92-11.018.8279.113.4643.121.6167
中熟晚粳MMLJ太湖粳2号Taihujing 24.15-10.318.4398.517.5316.101.6646
杂交中籼HMI两优培九Liangyoupeijiu4.21-11.739.2896.715.6349.871.6973
EMMJ: 早熟中粳; MMMJ: 中熟中粳; LMMJ: 迟熟中粳; EMLJ: 早熟晚粳; MMLJ: 中熟晚粳; HMI: 杂交中籼。
SD: standard deviation; CV: coefficient of variation; P i: prolificacy index; S i: stability index. EMMJ: early-maturity medium japonica rice; MMMJ: medium-maturity medium japonicarice; LMMJ: late-maturity medium japonica rice; EMLJ: early-maturity late japonica rice; MMLJ: medium-maturity late japonica rice; HMI: hybrid medium indicarice.

 表7 不同生育类型品种产量的变化及其稳定性 Table 7 Diversification of grain yield and its stability in different growth durations of varieties

表8表明, 不同纬向地区各生育类型品种产量的丰产性与稳产性存在显著差异, 苏北东海点以迟熟中粳武运粳8号与中熟中粳镇稻88的丰产性和稳产性最佳; 苏中扬州点迟熟中粳武运粳8号和早熟晚粳武运粳7号具有良好的丰产性和稳产性; 苏南昆山点以早熟晚粳武运粳7号与中熟晚粳太湖粳2号的丰产性与稳产性较突出, 杂交中籼两优培九也有较好的产量表现。由此可见, 与早熟类型品种相比, 偏晚熟类型品种在丰产性和稳产性方面均具有明显优势。
表8
Table 8
表8(Table 8)
表8 不同试验点水稻品种产量及其丰产性和稳定性差异 Table 8 Diversification of grain yield and its prolificacy index and stability index in different varieties
地点 Site品种 Variety均值 Mean (t hm-2)变幅 Range (t hm-2)标准差 SD变异系数 CV(%)丰产性指数 P i (%)稳定性指数 S i
东海 Donghai盐粳204 Yanjing 2048.296.65-9.3358.610.6022.861.5762
镇稻88 Zhendao 889.056.81-10.3662.310.3378.571.4105
武运粳8号Wuyunjing 89.126.44-11.0896.415.8686.401.3714
武运粳7号Wuyunjing 78.094.92-10.1796.517.9032.861.7105
太湖粳2号Taihujing 26.344.15-8.40125.829.760.002.0000
两优培九Liangyoupeijiu8.434.21-11.43149.826.6637.141.9048
扬州 Yangzhou盐粳204 Yanjing 2047.767.35-8.2618.43.563.161.9158
镇稻88 Zhendao 888.737.95-9.2925.34.3530.531.8474
武运粳8号Wuyunjing 810.028.62-10.8642.06.7880.791.6000
武运粳7号Wuyunjing 79.218.13-10.3441.26.7163.161.4789
太湖粳2号Taihujing 29.046.86-10.2659.19.8045.261.8000
两优培九Liangyoupeijiu9.537.42-10.9360.29.4861.581.7190
昆山 Kunshan镇稻88 Zhendao 888.097.49-8.6418.33.381.541.5684
武运粳8号Wuyunjing 89.368.15-10.0244.57.1329.231.4263
武运粳7号Wuyunjing 79.277.91-10.3446.27.4863.081.3579
太湖粳2号Taihujing 29.227.49-10.4655.08.9561.541.2667
两优培九Liangyoupeijiu9.667.72-10.0439.36.1160.001.4024
SD: standard deviation; CV: coefficient of variation; P i: prolificacy index; S i: stability index.

 表8 不同试验点水稻品种产量及其丰产性和稳定性差异 Table 8 Diversification of grain yield and its prolificacy index and stability index in different varieties

2.3 不同生育类型水稻品种的合理布局在江苏水稻品种生产力纬向差异分析的基础上, 依据: ①在一定种植制度条件下, 水稻品种生育进程与温光季节协调同步; ②水稻品种安全生育成熟; ③水稻品种产量及其稳定性纬向变化等3个原则, 以及常年温光气候条件, 将江苏省水稻种植区域划分为适宜种植区(I)、亚适宜种植区(II)、可种植区(III)和不宜种植区(IV), 从而确定不同生育类型水稻品种的合理布局。
2.3.1 早熟中粳类型品种的种植区域分布 江苏水稻早熟中粳类型代表品种主要有盐粳204、盐粳1439、扬粳687、徐稻2号、豫粳8号等。根据不同稻区常年温光气候条件及上述水稻品种布局原则与方法, 其适宜种植区主要分布于徐州沛县、丰县等北部地区, 稻作5月至10月常年有效积温2440~ 2480℃、日照时数1335~1370 h, 若5月初播种, 品种生育期内有效积温和累计日照时数分别达2250℃和1150 h以上, 此时品种产量一般与有效积温和累计日照时数呈正相关, 即早播利于高产。纬度相近的东海生育期延长, 但有效积温和累计日照时数约2200℃和1100 h, 其他苏北多数地区稻作有效积温和日照时数增加, 但生育期内有效积温和日照时数均减少, 产量潜力为9.00~9.75 t hm-2, 属亚适宜种植区域, 这可能与苏北连云港市受海洋性季风气候影响有关, 使得适宜种植区南部边界并非是实际有效积温等值线。宿迁、淮阴、盐城一线以南地区的产量潜力低于9.00 t hm-2, 属可种植区, 一般不宜推广该类型品种(图1)。
图1
Fig. 1
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图1 江苏稻麦(小麦)两熟制下早熟中粳类型品种的种植区域分布I: 适宜种植区; II: 亚适宜种植区; III: 可种植区。Fig. 1 Planting regions of early-maturity medium japonica rice varieties in rice-wheat cropping areas of Jiangsu ProvinceI: suitable planting region; II: sub-suitable planting region; III: possible planting region.

2.3.2 中熟中粳类型品种的种植区域分布
江苏水稻中熟中粳类型的代表品种主要有镇稻88、早丰9号、泗稻9号、淮稻3号、淮稻6号、连粳1号、连粳2号、镇稻99、盐粳6号、扬粳186等, 其适宜种植区主要分布于连云港、徐州中南部以及淮阴与盐城北部等绝大部分苏北地区, 该区域常年5月至10月期间有效积温2400~2500℃、累计日照时数1300~1440 h, 若5月1日播种, 水稻生育期内有效积温和累计日照时数分别为2250~2350℃和1150~ 1300 h, 产量潜力9.75 t hm-2以上。徐州北部沛县等地是江苏秋季(10月)降温最早地区, 加上受小麦茬限制难以进一步提早播期, 对品种产量及其稳定性带来一定影响, 产量潜力略低于9.75 t hm-2, 故本文将包括该地区的常年10月份平均气温15℃等值线以北地区列为亚适宜种植区。此外, 由适宜种植区南界沿纬向南移约1°至位于扬州、泰州及南通北部2570℃有效积温等值线, 覆盖的大部分苏中地区也为亚适宜种植区, 该区域常年5月至10月期间有效积温2500~2570℃, 累计日照时数1230~1300 h, 5月1日播种时生育期内有效积温和累计日照时数分别为2170~2250℃、1050~1150 h, 产量潜力降至9.75 t hm-2以下; 在2570℃有效积温等值线以南沿江及苏南地区, 稻作生长季有效积温和累计日照时数增加, 但品种生育期内有效积温和累计日照时数呈降低趋势, 产量潜力降至9.00 t hm-2以下, 属可种植区(图2)。
图2
Fig. 2
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图2 江苏稻麦(小麦)两熟制下中熟中粳类型品种的种植区域分布I: 适宜种植区; II: 亚适宜种植区; III: 可种植区。Fig. 2 Planting regions of medium-maturity medium japonica rice varieties in rice-wheat cropping areas of Jiangsu ProvinceI: suitable planting region; II: sub-suitable planting region; III: possible planting region.

2.3.3 迟熟中粳类型品种的种植区域分布
江苏水稻迟熟中粳类型的代表品种主要有武运粳8号、武育粳3号、泗稻10号、盐粳5号、南粳39、南粳40、华粳3号、扬粳9538、镇稻4号等, 是江苏种植面积最大的品种类型。该类型品种4月30日播期时的安全临界纬度为N35°, 其经向中部地区常年5月至10月期间有效积温约为2420℃, 由其有效积温等值线表明该类型品种的不宜种植区主要分布于连云港的赣榆和灌云县北部等少数地区, 即该类型品种在上述地区4月30日早播不能安全生育成熟。按相同方法, 可得到该类型品种5月20日播种时安全生育成熟的临界有效积温等值线(2480℃)。位于上述两条等值线之间主要为徐州和连云港中南部以及宿迁和盐城的北部等地区, 温光条件较好的年份或早播条件下可安全抽穗成熟且产量较高, 但在不同年份与播期间变异较大, 对提早播期要求较严格, 属亚适宜种植区。通过不同纬度产量潜力内插值算法, 分别得到该类型品种温光产量潜力为9.75 t hm-2和9.00 t hm-2的两条有效积温(分别为2600℃和2640℃)等值线, 其中有效积温2600℃和2480℃等值线之间地区主要为沿江以北的苏中地区及苏北的南部地区, 属适宜种植区, 该区域内有20 d以上的安全(成熟)播期范围, 且适当早播产量潜力均在9.75 t hm-2以上, 同时此适宜区分布较广, 约占全省面积的一半, 说明该类型品种对江苏稻作气候的适应性较优。位于2600℃和2640℃有效积温等值线之间的镇江、南京和苏南其他各市中北部等地区, 品种生育期缩短, 生育期内有效积温与累计日照时数减少, 产量潜力9.00~9.75 t hm-2, 属于亚适宜种植区。在2640℃有效积温等值线以南的高淳、溧水、溧阳、宜兴及苏州吴县和吴江等地区产量潜力下降至9.00 t hm-2以下, 属可种植区, 该区域内品种产量因生育期进一步缩短导致生育期有效积温和累计日照时数减少而降低, 同时生育进程与温光季节分布不同步加剧产量下降(图3)。
图3
Fig. 3
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图3 江苏稻麦(小麦)两熟制下迟熟中粳类型品种的种植区域分布I: 适宜种植区; II: 亚适宜种植区; III: 可种植区; IV: 不宜种植区。Fig. 3 Planting regions of late-maturity medium japonica rice varieties in rice-wheat cropping areas of Jiangsu ProvinceI: suitable planting region; II: sub-suitable planting region; III: possible planting region; IV: unsuitable planting region.

2.3.4 早熟晚粳类型品种的种植区域分布
江苏水稻早熟晚粳稻类型代表性品种主要有武运粳7号、武育粳2号、武育粳5号、武育粳9号、镇稻7号、苏盐粳6号等, 其不宜种植区为江苏常年5月至10月期间有效积温2510℃等值线以北地区, 主要分布于苏北徐州、连云港、宿迁以及盐城中北部等地。适宜种植区位于江苏常年5月至10月期间有效积温2560℃和2650℃两条等值线之间, 主要分布在沿江两岸0.6~0.8个纬度以内的苏中和苏南部分地区。江苏常年5月至10月期间有效积温2650℃等值线以南的苏南南部地区以及有效积温2510℃和2560℃两条等值线之间的淮安、盐城的南部和扬州、泰州的北部等地区属亚适宜种植区(图4)。
图4
Fig. 4
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图4 江苏稻麦(小麦)两熟制下早熟晚粳类型品种的种植区域分布I: 适宜种植区; II: 亚适宜种植区; III: 可种植区; IV: 不宜种植区。Fig. 4 Planting regions of early-maturity late japonica rice varieties in rice-wheat cropping areas of Jiangsu ProvinceI: suitable planting region; II: sub-suitable planting region; III: possible planting region; IV: unsuitable planting region.

2.3.5 中熟晚粳类型品种的种植区域分布
江苏水稻中熟晚粳稻类型代表品种主要有苏香粳1号、太湖粳2号、苏丰粳1号、常农粳1号、秀水122、申优1号等, 其不宜种植区位于江苏常年5月至10月期间有效积温2580℃等值线以北地区, 即大约32.5°N以北的苏北和大部分苏中地区, 该区域面积约占全省总面积的2/3; 位于江苏常年5月至10月期间有效积温2580℃和2630℃两条等值线之间的沿江两岸一带为亚适宜种植区; 江苏常年5月至10月期间有效积温2630℃等值线以南地区, 即从昆山、金坛到江浦一线以南直至江苏最南端的广大地区均为适宜种植区(图5)。
图5
Fig. 5
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图5 江苏稻麦(小麦)两熟制下中熟晚粳类型品种的种植区域分布I: 适宜种植区; II: 亚适宜种植区; IV: 不宜种植区。Fig. 5 Planting regions of medium-maturity late japonica rice varieties in rice-wheat cropping areas of Jiangsu ProvinceI: suitable planting region; II: sub-suitable planting region; IV: unsuitable planting region.

2.3.6 杂交中籼类型品种的种植区域分布 江苏水稻杂交中籼类型代表品种主要有两优培九、丰优香占、南京16、扬稻6号等, 在苏北地区4月30日播种可安全生育成熟, 无不宜种植区。从5月至10月温光条件分析, 该类型品种的适宜种植区位于2490℃和2600℃两条有效积温等值线之间, 主要分布于苏北灌溉总渠(约33.5°N)以南至沿江以北的大部分苏中地区。该类型品种灌浆结实期受环境条件影响较粳稻品种敏感, 对温度要求较严格, 生育中后期易受低温、台风等危害而使产量稳定性下降, 将东部沿海稻区也列为亚适宜种植区, 还包括常年5月至10月期间有效积温2490℃等值线以北的淮北地区以及2600℃和2645℃有效积温等值线之间的大部分苏南地区(沿江以南)等, 2645℃有效积温等值线以南地区为可种植区(图6)。鉴于苏南太湖稻区是我国传统优质粳稻种植区域, 江苏纬度32°以南地区除西部部分丘陵地区外, 一般宜以粳稻品种为主, 杂交中籼类型品种在该区域不宜推广。
图6
Fig. 6
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图6 江苏稻麦(小麦)两熟制下杂交中籼类型品种的种植区域分布I: 适宜种植区; II: 亚适宜种植区; III: 可种植区。Fig. 6 Planting regions of hybrid medium i n dica rice varieties in rice-wheat cropping areas of Jiangsu ProvinceI: suitable planting region; II: sub-suitable planting region; III: possible planting region.


3 讨论3.1 关于不同生育类型水稻品种产量的纬向性变化水稻产量是水稻生长发育过程中一系列生理生化及对生态反应的最终结果, 不仅是水稻自身基因遗传表达的产物, 还受温光等环境因子以及播期、品种选用等栽培措施的影响[ 16, 17, 18]。江苏不同纬度地区稻作温光条件的区域性差异带来了不同生育类型水稻品种产量的显著差异, 产量变化程度取决于品种产量特性及所处的温光生态条件。根据中国水稻种植区划[ 19], 江苏淮河以南属长江中下游平原双单季稻亚区, 淮河以北属黄淮平原丘陵中晚熟亚区, 同时根据江苏不同区域温光水等资源条件将水稻种植区域划分为六大区域, 20世纪80年代以后, 以稻麦(油)两熟制为主, 兼顾周年生产, 水稻品种选用原则是苏南地区以晚熟品种为主, 苏中和淮北地区以中熟品种为主, 一般认为沿江是麦(油)茬上可部分种植迟熟中稻的界线[ 20]。本研究表明, 综合考虑品种稳定性和产量表现, 淮北地区宜种植中熟中粳或迟熟中粳类型品种, 苏中地区宜种植迟熟中粳或早熟晚粳类型品种, 苏南地区宜种植早熟晚粳或中熟晚粳类型品种, 杂交中籼类型品种仅适宜于江苏西部丘陵地区, 结果进一步丰富了前人研究结果。近年来, 随着农村经济和社会的发展, 水稻种植方式由单一传统手栽发展为手栽、机插、直播、抛秧等多种种植方式并存局面。在稻麦两熟制下, 水稻机插、直播等轻简栽培方式因秧龄缩短或没有秧龄以及前作让茬的限制, 不得不推迟水稻播期, 使水稻生育期间的温光资源利用和产量均发生了较大变化, 品种类型和栽培技术需作相应调整。因此, 应根据上述研究方法或结果, 合理选用水稻品种类型, 确保高产稳产。
3.2 关于不同生育类型水稻品种的优化布局3.2.1 不同种植制度条件下水稻品种的合理布局
充分利用水稻生长季的有效温光资源可最大限度挖掘优良品种高产潜力、形成足量壮秆大穗、提高结实率和千粒重, 从而提高产量[ 2, 21]。根据不同生育类型水稻品种安全生育及品种生产力纬向变化特征所做的种植区域规划(图1~图6), 可进一步在江苏不同生态稻区对各类水稻品种适宜种植区进行整合和优化, 在2个(或多个)类型品种适宜种植的重叠区域, 在安全生育成熟条件下优选产量潜力和稳定性表现均较好的偏迟熟类型品种, 如在同属于早、中熟中粳类型品种适宜种植区的地区选择中熟中粳类型品种, 即由此确定江苏不同生态稻区主体品种类型; 同时, 根据其他品种的适宜种植区和亚适宜种植区分布确定兼作(搭配种植)的品种类型, 并由此得到江苏稻麦两熟制下各地区不同生育类型水稻品种的温光优化布局方案。苏北常年5月至10月有效积温2480℃等值线以北(大约34°N以北)地区, 以中熟中粳类型品种为主, 同时徐州和连云港北部地区可搭早熟中粳类型品种, 以早播(4月底至5月初)为宜, 沛县等地以早熟中粳类型品种为主。位于2480℃和2560℃有效积温等值线之间的苏北南部和苏中北部地区, 以迟熟中粳类型品种为主体类型且宜适当早播, 该区域东部沿海和北部地区可搭配中熟中粳类型品种, 中西部地区尤其是传统籼稻种植区可兼作部分杂交中籼类型品种。有效积温2560℃和2630℃等值线之间的沿江两岸地区, 选择早熟晚粳类型品种为主体且宜早播, 东部沿海及长江以北地区可适当搭配部分迟熟中粳类型品种, 西部丘陵和中部里下河地区(传统籼稻种植区)可兼作部分杂交中籼类型品种。有效积温2630℃等值线以南地区, 宜以中熟晚粳类型品种为主体, 同时还可搭配部分早熟中粳类型品种。关于江苏稻油(大麦)两熟制大、中、小苗抛秧、机插和直播等栽培下不同生育类型水稻品种的合理布局, 将作另文报道与探讨。
3.2.2 偏迟熟水稻品种的北移
根据水稻的生态要求和地区生态环境特点, 因地制宜地划分水稻适宜种植区域[ 22, 23], 其中水稻安全生育性是品种布局的前提, 能满足水稻品种安全生育成熟的地区为该品种的可种植区域。在此基础上, 按水稻丰产性和稳产性及品质、生育期等, 区划水稻品种的适宜种植区、亚适宜种植区、可种植区和不宜种植区。但对于不同种植制度或栽培方式, 可种植区域界限(临界纬度)并不是一成不变的。合理的品种布局, 除考虑生态环境条件外, 还必须结合具体栽培制度。在一定条件下, 通过改革原有栽培体制, 可使一些水稻品种能突破原有可种植区域界限并获得安全生育成熟, 或在不降低水稻品种生育安全性的前提下扩大适宜种植区, 也是有效利用当地温光资源条件提高水稻产量潜力的重要途径之一, 本课题组“七五”、“八五”期间研究提出了偏迟熟粳稻北移(适于太湖稻区种植的粳稻品种北移至苏中与淮北地区种植)高产栽培技术[ 11], 进一步拓宽了江苏水稻品种开发利用的内涵, 适应了水稻品种区域优化布局的要求, 具有重要应用价值和实践意义。已有研究表明, 不同生育类型水稻品种在群体生长与产量形成等方面存在显著差异, 生育期较长的偏晚熟类型品种具有生物和经济产量优势[ 24, 25, 26, 27, 28, 29]。本研究结果表明, 随着纬度北移, 早、中熟晚粳类型品种产量不断增加, 且显著高于早、中熟中粳类型品种, 安全生育的偏迟熟水稻具有更高产量潜力。
随着全球气温的升高和栽培技术的快速发展, 选用偏迟熟水稻品种来提高产量成为可能, 苏北大多数地区将逐渐发展成为以迟熟中粳和中熟中粳类型品种为主体, 兼作部分早熟中粳和早熟晚粳(需强化配套栽培技术)类型品种的水稻高产区; 苏中地区逐渐转变为迟熟中粳和早熟晚粳类型品种并重, 兼作中熟中籼或中粳类型品种的另一个水稻高产区; 苏南地区可适当增加产量潜力更高的中熟晚粳类型品种。因此, 在水稻安全生育期内, 合理地向前或向后延长水稻生育期长度, 可充分利用区域内温光自然资源, 显著提高水稻生产力。
3.2.3 “籼改粳”
近年来, 随着我国经济和社会的快速发展, 米质较佳、口感较好的粳米越来越受到消费者的青睐[ 30]。我国稻作分布区域辽阔, 栽培历史悠久, 形成了“南籼北粳”的种植格局, 籼亚种和粳亚种特征上存在明显差异[ 31]。20世纪80年代以来, 江苏、浙江、安徽等原以籼稻为主的产区, 经逐步推行“籼改粳”, 粳稻比例大幅提升, 其中以江苏“籼改粳”成绩最显著; 本课题组进行了针对性的探索研究, 并取得了重要进展[ 32]。近年来, 江西、湖北、湖南等双季稻作区也进行了将生育期较短的晚季籼稻改为生育期较长的粳稻试验与实践研究。与籼稻相比, 粳稻更能充分利用深秋温光资源, 生育后期仍保持强劲生长优势, 产量高、品质优、效益好, 生育安全性好, 利于轻简化、机械化栽植, 对我国水稻品种布局的优化和生产的可持续发展具有重要现实意义。在籼粳同季兼作地区, 优先选种粳稻品种, 将是优化我国水稻耕作制度和实现水稻全程机械化的实用途径之一。《全国种植业发展第十二个五年规划》明确提出将“籼改粳”列为中国水稻生产发展的重点。同时, 近年来气候的显著变化已对农作物种植结构及水稻的分布界限、物候期、产量等产生了重要影响[ 33, 34], 粮食生产安全性受到国内外高度重视。因此, 在新形势下, 在不同稻作区针对不同类型品种进行纬向生产力差异的研究, 依据粳稻的生物学规律和区域生态、生产条件等提高稻作产业的综合生产能力和综合效益就显得尤为重要, 可为改进水稻的生产布局及其应对气候变化的适应性及制定管理技术等提供参考。

4 结论在江苏稻麦两熟制条件下, 不同纬向地域不同生育类型水稻品种生产力及其在播期处理间存在极显著差异, 其中苏北、苏中、苏南地区分别以中熟中粳、迟熟中粳、早熟晚粳类型品种为主体, 兼作部分生育期相近的类型品种, 杂交中籼类型品种仅适宜于江苏西部丘陵稻区。江苏淮北稻区以早播为宜, 在苏中、苏南稻区强调适期播种。在保证安全生育成熟前提下, 适当推迟水稻成熟、延长生育期是提高水稻品种生产力的重要途径之一, 如选用确保安全成熟的偏迟熟高产品种, 是实施“籼改粳”获得显著增产和优质的重要措施。
The authors have declared that no competing interests exist.
作者已声明无竞争性利益关系。The authors have declared that no competing interests exist.

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