段斌 宋世枝 何世界 李慧龍 宋曉華 甄才紅

（信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南信陽464000；第一作者：duanb@163.com）

信陽地區(qū)粳稻晚播氣候資源利用率分析

段斌 宋世枝 何世界 李慧龍 宋曉華 甄才紅

（信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南信陽464000；第一作者：duanb@163.com）

以信陽市近30年（1980-2010年）水稻生育期內(nèi)太陽總輻射、日平均溫度和降雨量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，產(chǎn)量均按照7 500 kg/hm2作為計(jì)算指標(biāo)，利用前人的氣候資源利用率分析方法，計(jì)算信陽粳稻晚播后氣候資源利用率。結(jié)果表明，信陽粳稻晚播后光能利用率平均提高0.03個(gè)百分點(diǎn)，熱能利用效率平均提高1.74%，降水利用效率平均提高10.85%。

粳稻；晚播；氣候資源利用率；信陽市

信陽位于河南省南部，氣候資源豐富，地處亞熱帶向暖溫帶過渡區(qū)，年均日照時(shí)數(shù)1 900～2 100 h，平均氣溫15.1℃～15.3℃，降雨量900～1 400 mm，無霜期220～230 d，是河南省的水稻主產(chǎn)區(qū)。豫南稻區(qū)水稻種植面積45萬hm2左右，占全省水稻面積的70%，水稻生產(chǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)十分重要的地位。自上世紀(jì)90年代初雜交秈稻大面積推廣以來，水稻單產(chǎn)獲得較大提升，但近來年一直沒有大的突破，水稻總產(chǎn)進(jìn)一步提升困難。發(fā)展粳稻生產(chǎn)一直被認(rèn)為是提高氣候資源利用率、增加水稻產(chǎn)量、改善稻米品質(zhì)的最有效途徑。本世紀(jì)初，農(nóng)業(yè)科技人員提出的推遲粳稻抽穗灌漿期和播種期的栽培對(duì)策，建立起豫南粳稻晚播高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)平臺(tái)，為信陽地區(qū)“秈改粳”奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，優(yōu)化了稻麥耕作制度，粳稻的種植面積不斷擴(kuò)大[1-5]。本文參照氣候資源利用率的計(jì)算公式，通過對(duì)信陽粳稻晚播前后不同氣候資源利用率分析，為信陽粳稻晚播高產(chǎn)栽培技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 氣候資源

信陽稻區(qū)地處北緯31°23'～32°40'、東經(jīng)113°45'～115°55'之間，地跨淮河，位于中國(guó)亞熱帶和暖溫帶的地理分界線（秦嶺-淮河）上，光照充足，雨量豐沛，氣候溫暖濕潤(rùn)，能滿足多種植物培育和生長(zhǎng)的需要，水稻種植歷史悠久，是傳統(tǒng)一季中秈稻種植區(qū)。本文利用1981-2010年共30年的粳稻推遲播種前后生育期內(nèi)太陽總輻射、日平均溫度和降雨量等數(shù)據(jù)，計(jì)算粳稻晚播后氣候資源利用率變化。

1.2 水稻生育期和產(chǎn)量參數(shù)

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，信陽粳稻傳統(tǒng)的種植方式和秈稻一樣，一般是4月下旬播種，9月中旬成熟。按照信陽粳稻晚播高產(chǎn)栽培技術(shù)，粳稻推遲到5月下旬播種，10月中下旬成熟。產(chǎn)量均按照7 500 kg/hm2作為計(jì)算指標(biāo)。

1.3 水稻氣候資源利用效率的計(jì)算方法

氣候資源在一定程度上決定了某一個(gè)地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類型、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力[6]，作物光溫利用率可以用來評(píng)價(jià)一個(gè)地區(qū)作物生產(chǎn)的基本生產(chǎn)狀況和潛力。本文采用公式（1）計(jì)算信陽粳稻的光能利用率，采用公式（2）計(jì)算熱能利用效率，采用公式（3）計(jì)算降水利用效率[7]。

式中，E為光能利用效率（%），m為單位面積上水稻產(chǎn)量（kg/hm2），∑Q為水稻生產(chǎn)育期內(nèi)的太陽總輻射量（MJ/m2），h為單位面積干物質(zhì)量燃燒熱（J/kg），取1 799×104J/kg。

式中HUE為水稻熱能利用效率，Y為水稻單產(chǎn)（kg/hm2），∑t為水稻生育期內(nèi)10℃以上活動(dòng)積溫，d為生育天數(shù)。

式中WUE為降水利用效率，Y為水稻單產(chǎn)，P為水稻生育期內(nèi)的降水量。WUE意為每1 mm降水量生產(chǎn)的水稻。

表1 信陽粳稻推遲播種后太陽輻射量及太陽光能利用率變化

表2 信陽粳稻推遲播種后積溫和熱能利用效率變化

表3 信陽粳稻推遲播種后生育期內(nèi)降水量及降水利用效率變化

2 結(jié)果與分析

2.1 信陽粳稻晚播前后光能利用率比較

水稻90%以上的物質(zhì)積累來源于光合作用。信陽地區(qū)光資源充足，據(jù)統(tǒng)計(jì)，太陽總輻射年平均4 700～ 5 100 MJ/m2，日照總時(shí)數(shù)年平均2 068 h，日照百分率45%。通過對(duì)信陽地區(qū)粳稻生育期內(nèi)太陽總輻射量的計(jì)算來看，粳稻與秈稻同期播種，其生育期內(nèi)太陽總輻射量為2 400.57 MJ/m2，推遲播種后太陽總輻射量為2 264.97 MJ/m2，產(chǎn)量按7 500 kg/hm2，根據(jù)（1）式計(jì)算結(jié)果，信陽粳稻未推遲播種平均光能利用率為0.55%，推遲播期后的粳稻光能利用率為0.58%，效率提高0.03個(gè)百分點(diǎn)（表1）。

我國(guó)大部分地區(qū)最高光強(qiáng)出現(xiàn)在7、8月份[8]，在信陽地區(qū)，太陽輻射總量最高出現(xiàn)在5月中旬，但太陽有效輻射最強(qiáng)也是出現(xiàn)在7、8月份。在信陽地區(qū)與秈稻同期播種的粳稻生長(zhǎng)最旺盛時(shí)期是6月初至7月中旬，而晚播后7、8月份是粳稻生長(zhǎng)最旺盛時(shí)期。晚播粳稻生長(zhǎng)最旺盛時(shí)期正好與最高光強(qiáng)出現(xiàn)時(shí)期同步。從計(jì)算結(jié)果來看，其生育期內(nèi)太陽輻射總量較未推遲播種少，同等產(chǎn)量水平下晚播粳稻光能利用率比秈稻要高，其原因主要在于播種期不同的粳稻播始?xì)v期與灌漿成熟期太陽輻射量分配不同。有關(guān)研究表明，作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的60%～100%來自開花后至成熟期的光合代謝產(chǎn)物[9]，而產(chǎn)量的形成過程是光合物質(zhì)積累與分配的過程[10]。高亮之等[11]研究表明，我國(guó)北方雖因生長(zhǎng)季短，光合輻射總量較少，但云量少，光照足，水稻光合輻射強(qiáng)度比南方顯著要高。信陽地區(qū)粳稻推遲播種后，灌漿成熟期正處于8月下旬至10月上中旬，灌漿期延長(zhǎng)，平均比秈稻長(zhǎng)10 d左右，天高氣爽，光照強(qiáng)度高，有利于產(chǎn)量形成。

2.2 信陽粳稻晚播前后熱能利用效率比較

水稻是喜溫作物，熱量影響稻株的主要生理機(jī)能。信陽是河南省熱量資源最為豐富的地區(qū)之一，年平均氣溫15.2℃，日平均氣溫穩(wěn)定通過10℃的活動(dòng)積溫在4 900℃～5 200℃之間，本文用公式（2）來計(jì)算信陽粳稻推遲播種前后的熱能利用效率。計(jì)算結(jié)果為：與秈稻同期播種的粳稻平均熱能利用效率為3.44 kg/（℃·d· hm2），晚播粳稻為3.50 kg/（℃·d·hm2），晚播后熱能利用效率提高了1.74%。

信陽地區(qū)最高溫度出現(xiàn)在7、8月份，此時(shí)正處于水稻生長(zhǎng)最旺盛時(shí)期，對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育較有利。而信陽春季平均溫度為15.0℃，秋季平均溫度為15.9℃，秋季溫度高于春季溫度。從30年氣象資料統(tǒng)計(jì)來看，與同秈稻同期播種粳稻相比，粳稻推遲播種后全生育期總的積溫和10℃以上的活動(dòng)積溫均較低，播始?xì)v期10℃以上的活動(dòng)積溫較高，而灌漿期總積溫較高，10℃以上的活動(dòng)積溫低于未推遲播種粳稻，總的來看粳稻推遲播種后熱能利用效率提高。邱新法等[12]研究認(rèn)為，影響信陽地區(qū)水稻產(chǎn)量的主要?dú)庀笠蜃訛?月下旬至7月中旬的溫度條件，單季稻抽穗前期的盛夏伏旱高溫天氣是影響該區(qū)單季稻產(chǎn)量的主要?dú)庀笠蜃?。信陽粳稻推遲播種后，抽穗灌漿期平均溫度由25.9℃下降到21.6℃[13]，研究表明，粳稻適宜灌漿期溫度為21.0℃～ 23.0℃[14]，推遲播種后溫度條件更加適宜粳稻灌漿結(jié)實(shí)，且晝夜溫差大，對(duì)灌漿結(jié)實(shí)有利，有利于增加粳稻產(chǎn)量[15-16]。

2.3 信陽粳稻晚播前后降水利用效率比較

信陽地區(qū)常年降水總量為900～1 400 mm，水稻生長(zhǎng)期降水量占總降水量的80%左右，基本可以滿足水稻生長(zhǎng)期內(nèi)對(duì)水分的需求。但降水的時(shí)空分布不均勻和年際間變化易造成水稻生長(zhǎng)期對(duì)降水的利用不充分。庫(kù)區(qū)灌溉對(duì)信陽地區(qū)水稻生產(chǎn)起到重要作用，也是信陽水稻生產(chǎn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的基本保障。公式（3）式中WUE沒有考慮灌溉用水，僅是降水量對(duì)粳稻產(chǎn)量的貢獻(xiàn)。根據(jù)30年的平均降水量，計(jì)算結(jié)果為：與秈稻同期播種的粳稻降水利用效率為9.68 kg/（mm·hm2），推遲播種后的粳稻為10.73 kg/（mm·hm2），晚播使降水利用效率提高10.85%。

3 小結(jié)與討論

3.1 不同品種光溫資源利用率不同

影響水稻光溫資源利用率的因素很多，如品種的特點(diǎn)、不同時(shí)期葉面積指數(shù)、葉片葉綠素含量、光合效率出現(xiàn)的高峰期以及穗型、株型[17-21]。本文僅利用30年平均氣候資源，產(chǎn)量在同一水平下進(jìn)行比較，沒有進(jìn)行具體的品種與氣候資源利用的關(guān)系進(jìn)行分析。而不同類型的粳稻品種不同時(shí)期播種對(duì)于光溫資源利用率的差異較大。多年試驗(yàn)結(jié)果表明，在信陽地區(qū)，同一粳稻品種在保證能正常成熟的情況下，推遲播種有利于提高產(chǎn)量。

3.2 不同種植方式光溫資源利用率不同

隨著社會(huì)進(jìn)步和科技發(fā)展，水稻種植方式發(fā)生了較大變化，不同種植方式對(duì)于水稻光溫資源利用也有差異。信陽地區(qū)9月中旬至10中旬光照充分、日平均溫度17℃左右，有效積溫高達(dá)510℃～550℃，仍是作物生產(chǎn)的最佳時(shí)期[22]，且粳稻灌漿期在8月下旬至10月上中旬后，病蟲害減輕[23]，植株健壯，葉片功能期延長(zhǎng)，客觀上有利于光合作用，提高灌漿期的物質(zhì)積累，也有利于提高光溫資源利用率。

3.3 降水資源時(shí)空分布不均影響利用率

本文僅從粳稻產(chǎn)量與降水量關(guān)系進(jìn)行分析，沒有考慮水庫(kù)灌溉等影響因素。豫南稻區(qū)降水集中在6-8月，平均降水量400～500 mm，占全年降水總量的40%～ 45%，而此時(shí)正是水稻生長(zhǎng)旺盛時(shí)期，溫度較高，蒸發(fā)量較大，作物生長(zhǎng)旺盛，需水量較大，由于降水時(shí)空分布不均，在水稻需水關(guān)鍵時(shí)期，大型水庫(kù)開閘放水，給灌區(qū)水稻提供生產(chǎn)用水，保證了水稻生育期用水需要。所不同的是，播種期較早的粳稻，前期需要利用灌溉用水較多，播期晚的粳稻，中后期用水較多，在2012、2013年信陽地區(qū)出現(xiàn)干旱的情況，粳稻晚播抗災(zāi)減災(zāi)效果明顯。

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Analysis of Climate Resources Utilization Efficiency of Late Sowing Japonica Rice in Xinyang Area

DUAN Bin,SONG Shizhi,HE Shijie,LI Huilong,SONG Xiaohua,ZHEN Caihong
（Xinyang Academy of Agricultural Sciences,Xinyang,Henan 464000,China;1st author:duanb@163.com）

Based on global solar radiation,daily average temperatures and rainfall in rice growth period during the past 30 years （1981-2010）in Xinyang City,the yield of 7 500 kg/hm2,using the predecessors'research climate resource utilization analysis method,the climate resource utilization were calculated after delayed sowing of japonica rice.The results showed that the utilization efficiency of solar energy increased by 0.03 percentage point,the utilization efficiency of thermal energy increased by 1.74%,and the utilization efficiency of precipitation increased by 10.85%after delayed sowing of japonica rice in Xinyang City.

japonica rice;late sowing;climate resource utilization efficiency;Xinyang City

S511.042

A

1006-8082（2016）06-0042-04

2016－07－02

河南省重大科技專項(xiàng)“豫南稻區(qū)秈改粳技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化”（121100110200）；國(guó)家水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-01-01A）