組合式氣象災害下江漢平原雜交水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)表現(xiàn)

摘要：2020年湖北省中稻前期經(jīng)歷連續(xù)晴日高溫天氣，隨之又遭遇了長時間低溫寡照天氣，探討這種組合式災害天氣條件下產(chǎn)量和品質(zhì)的變化，是評估水稻產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中氣象災害及其風險控制的重要方法。試驗選取現(xiàn)行主推品種荃優(yōu)華占、全兩優(yōu)鄂豐絲苗、Y兩優(yōu)1號、晶兩優(yōu)華占、兆優(yōu)6377、Y兩優(yōu)900和隆兩優(yōu)華占共7個品種，采用2期播種，分別經(jīng)歷了高溫（C1）和低溫寡照（C2），測定了其產(chǎn)量和品質(zhì)相關指標隨播期及其天氣條件的變化。結果表明，所有水稻品種在高溫和低溫寡照條件下產(chǎn)量和品質(zhì)均受到影響，不同品種所受影響程度不同。產(chǎn)量方面，荃優(yōu)華占和 Y兩優(yōu)1號在C1下產(chǎn)量顯著低于C2，Y兩優(yōu)900在C1下產(chǎn)量顯著高于C2（P<0.05），其余品種在不同播期間無顯著差異；品質(zhì)方面，與C1相比，C2下絕大部分品種的整精米率、堊白度、堊白粒率等品質(zhì)指標顯著降低；通過對比相關品種在正常天氣條件下的產(chǎn)量和品質(zhì)表現(xiàn)可知，全兩優(yōu)鄂豐絲苗、晶兩優(yōu)華占、兆優(yōu)6377和隆兩優(yōu)華占對高溫和低溫寡照均有較好的耐受性；荃優(yōu)華占、Y兩優(yōu)900對高溫、低溫寡照均比較敏感。組合式氣象災害依據(jù)類型各有其特點，低溫寡照災害的危害有可能超越高溫熱害的危害。

關鍵詞：組合式氣象災害；高溫；低溫寡照；雜交水稻；產(chǎn)量；品質(zhì)；江漢平原

中圖分類號：S511；S426；S428 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2024）09-0010-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.09.003 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Yield and quality performance of hybrid rice in Jianghan Plain under combined meteorological disasters

CHEN Long-zhou1， LUO Hai-wei2， YANG Qing-qing1， HU Yu-ting1， LIU Yang-xuan1，

LIU Yue1， YAN Peng1， MU Qi-lin1， TIAN Xiao-hai1

（1.College of Agriculture， Yangtze University， Jingzhou 434025， Hubei， China； 2.Hubei Smart Agriculture Co. Ltd.， Wuhan 430070， China）

Abstract： In 2020， a typical rice disaster year， continuous sunny and high temperature weather happened in the early and middle August， followed by a long period of low temperature plus sparse sunshine in the middle and late September in Hubei Province. Observing rice yield and quality parameters under such combined disasters was of great significance for the risk control in rice industry. Seven main varieties， including Quanyouhuazhan， Quanliangyouefengsimiao， Y Liangyou No.1， Jingliangyouhuazhan， Zhaoyou 6377， Y Liangyou 900 and Longliangyouhuazhan， were selected in this experiment. They were sowed in two stages and experienced high temperature （C1）， and low temperature and sparse sunlight （C2）. The changes of yield and quality related indexes with sowing date and weather conditions were measured. The results showed that the yield and quality of all varieties were affected to some extents under the conditions of high temperature， and low temperature and sparse sunlight， and different varieties were affected to different degrees. The yield of Quanyouhuazhan and Y Liangyou No.1 under C1 was significantly lower than that under C2， the yield of Y Liangyou 900 under C1 was significantly higher than that under C2 （P<0.05）， and there was no significant difference in other varieties between the two sowing treatments. As for the quality indexes， compared with C1， the quality indexes such as head rice rate， chalkiness degree and chalkiness rate of most varieties decreased significantly under the C2 sowing period. By comparing the yield and quality performance of related varieties under normal weather conditions， it was concluded that Quanliangyouefengsimiao， Jingliangyouhuazhan， Zhaoyou 6377 and Longliangyouhuazhan had good tolerance to high temperature， and low temperature and sparse sunlight. Quanhuayouzhan and Y Liangyou 900 were sensitive to both high temperature， and low temperature and sparse sunlight. Combined meteorological disasters had their own characteristics according to their types， and the harm of low temperature and sparse sunlight disasters might exceed the harm of high temperature heat damage.

Key words： combined meteorological disasters； high temperature； low temperature and sparse sunlight； hybrid rice； yield； quality； Jianghan Plain

江漢平原是中國重要的國家級商品糧生產(chǎn)基地，是長江中下游平原的重要組成部分，其土壤肥沃、雨熱同季，總體上十分適合水稻的生長和發(fā)育。但其春、秋兩季氣候變幅大，夏季氣候穩(wěn)定但常受副熱帶高壓控制形成持續(xù)高溫，均可能對水稻生產(chǎn)形成災害。隨著全球變暖的日益加重，極端災害天氣出現(xiàn)的強度和頻率大幅上升［1］，如1978年、1994年、2003年等大型高溫熱害年份造成了不可估量的社會經(jīng)濟損失［2-5］。2013年、2015年、2019年以及2022年的高溫熱害均造成水稻的嚴重減產(chǎn)［6-9］，高溫熱害成為江漢平原水稻產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中重要的風險因素。水稻的熱脅迫通常定義為水稻孕穗期日平均溫度30 ℃或日最高溫度35 ℃連續(xù)3 d以上，且每天高溫持續(xù)時間≥5 h，在水稻的生長時期，水稻對熱脅迫高度敏感［10-12］。同時，江漢平原進入9月以后天氣不穩(wěn)，會出現(xiàn)明顯降溫過程，低溫對中稻揚花結實會產(chǎn)生一定影響，部分年份會出現(xiàn)大幅降溫、低溫寡照等不良天氣，平均溫度只有20～23 ℃，導致水稻品質(zhì)變劣、嚴重倒伏和產(chǎn)量嚴重下降［13-15］。

生產(chǎn)上如何應對這些災害天氣，如何避免這些災害天氣可能帶來的潛在生產(chǎn)風險，還缺少足夠的科學依據(jù)。2020年在預定的鑒定典型商用水稻品種生殖生長期高溫耐性的試驗中，通過分期播種捕獲了同一年份抽穗灌漿期遭遇到高溫和持續(xù)低溫寡照兩種典型災害性天氣，本研究探討了這些典型商用雜交稻品種在這兩種典型災害天氣條件下產(chǎn)量和品質(zhì)的表現(xiàn)，可以為生產(chǎn)上培育更好的抗性品種和采取恰當?shù)脑耘嗖呗赃M行有效的風險控制等提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料培養(yǎng)

供試品種有荃優(yōu)華占、全兩優(yōu)鄂豐絲苗、Y兩優(yōu)1號、晶兩優(yōu)華占、兆優(yōu)6377、Y兩優(yōu)900和隆兩優(yōu)華占7個高產(chǎn)雜交水稻品種，其區(qū)域試驗產(chǎn)量大致在9.0～10.2 t/hm2。

試驗于2020年5—10月在江漢平原腹地荊州長江大學農(nóng)學院科研基地進行，供試品種依據(jù)自身特性分2期播種，田間布局為隨機區(qū)組設計，小區(qū)面積為8 m2（2 m× 4 m），每個品種3次重復，播種后25 d移栽，株行距為20 cm×20 cm。施肥采用復合肥一次性作底肥施用的方式，施用量按純氮150 kg/hm2計，即681.8 kg/hm2復合肥（N、P2O5、K2O含量分別為22%、8%、12%）。在水分管理上，采取淺水插秧，寸水返青，薄水分蘗，及時曬田，深水孕穗，后期干濕交替。其他農(nóng)事操作按當?shù)仉s交水稻高產(chǎn)栽培技術進行。

1.2 測定指標及方法

1.2.1 生育期 準確記載2期水稻品種的播種期、齊穗期和成熟期，并計算各品種的全生育期。齊穗期判定指標為品種80%左右植株抽穗，成熟期判定指標為100%左右水稻子粒黃熟。

1.2.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素 水稻成熟時，收割4 m2水稻，自然干燥至額定含水量，稱重，并計算水稻單產(chǎn)。在每個小區(qū)測產(chǎn)的另外一側中間位置連續(xù)取3穴水稻帶回實驗室，陰干后考種，測定每穗穎花數(shù)、結實率和千粒重等產(chǎn)量構成因素。有效穗數(shù)測定方法為成熟期連續(xù)測定10穴水稻的穗數(shù)，計算每穴穗數(shù)和公頃有效穗數(shù)。

1.2.3 加工品質(zhì) 用稻谷出米率檢測儀（JDMZ100型，北京東孚久恒儀器技術有限公司）和碎米分離器（JFQS-13x20型，臺州市糧儀廠）測定各品種的出糙率、精米率和整精米率，測定方法按NY/T 593—2013標準執(zhí)行。

1.2.4 外觀品質(zhì) 用大米外觀品質(zhì)檢測儀（JMWT12型，北京東孚久恒儀器技術有限公司）測定堊白粒率、堊白度和長寬比。

1.2.5 氣象數(shù)據(jù) 主要氣象數(shù)據(jù)直接采用與試驗地臨近的國家一級農(nóng)業(yè)氣象試驗站荊州市農(nóng)業(yè)氣象試驗站的標準氣象數(shù)據(jù)。主要參數(shù)包括日平均氣溫、日最高溫氣溫、日最低氣溫、降水量、相對濕度及日照時數(shù)等。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理 使用Excel 2016對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析。

2 結果與分析

2.1 氣象條件

2.1.1 氣溫及相對濕度 圖1所示為2020年8—9月的日最高氣溫、日最低氣溫和日平均氣溫以及相對濕度。由圖1可知，8月日平均氣溫≥30 ℃有16 d，日最高氣溫≥35 ℃有11 d，且集中在上中旬。9月日平均氣溫小于24 ℃有19 d，日最低氣溫小于20 ℃有15 d，且集中在中下旬。

2.1.2 日照時數(shù)及降水量 8月，有25 d日照時數(shù)大于5 h，17 d日照時數(shù)大于10 h。9月，有16 d日照時數(shù)小于1 h，其中12 d日照時數(shù)為0（圖2）。9月降水量比8月明顯增多。

2.1.3 各旬氣溫與日照時數(shù) 8—9月各旬氣溫與日照時數(shù)情況如表1所示。由表1可知，8月上旬和中旬日平均氣溫均超過30.0 ℃，日照時數(shù)分別為8.9 h和9.2 h。9月中旬和下旬日平均氣溫分別為22.3 ℃和20.3 ℃，日照時數(shù)分別為2.0 h和1.3 h。

2.2 水稻各品種生育期及遭遇災害天氣情況

表2所示為供試7個品種的生育期。C2各水稻品種全生育期比C1延長2～6 d。C1各品種齊穗期集中在8月15—18日，C2各品種齊穗期集中在8月28日至9月5日。C1各品種抽穗揚花期主要在8月上中旬，平均氣溫超過30.0 ℃，均經(jīng)歷了高溫天氣［10-12］。C2各品種抽穗開花期主要在8月下旬或9月上旬，其灌漿成熟階段主要在9月中旬和下旬，平均氣溫分別為22.3 ℃和20.3 ℃，平均日照時數(shù)分別為2.0 h和1.3 h，經(jīng)歷了典型的低溫寡照天氣［13-15］（表1）。

2.3 不同播期下水稻各品種產(chǎn)量及產(chǎn)量構成

由表3可知，荃優(yōu)華占兩個播期下產(chǎn)量均受到影響，C1產(chǎn)量顯著低于C2（P<0.05），且C1的產(chǎn)量對比區(qū)域試驗表現(xiàn)大幅下降了22.3%；Y兩優(yōu)1號在C2下的產(chǎn)量顯著高于C1（P<0.05），且與區(qū)域試驗產(chǎn)量持平；Y兩優(yōu)900在C2下的產(chǎn)量顯著低于C1（P<0.05），且2個播期的產(chǎn)量均顯著低于區(qū)域試驗產(chǎn)量。全兩優(yōu)鄂豐絲苗、晶兩優(yōu)華占、兆優(yōu)6377、隆兩優(yōu)華占等品種兩個播期下的產(chǎn)量沒有顯著差異，且均與區(qū)試產(chǎn)量表現(xiàn)相差不大。

由表4可知，荃優(yōu)華占在C2下的結實率顯著高于C1（P<0.05），但兩期結實率均在70%以下，結實異常，尤其是C1結實率僅有54.8%；其余品種結實率總體情況是C2低于C1，其中全兩優(yōu)鄂豐絲苗、 Y兩優(yōu)1號、晶兩優(yōu)華占、 Y兩優(yōu)900達顯著水平（P<0.05），兆優(yōu)6377和隆兩優(yōu)華占沒有達到顯著水平。Y兩優(yōu)900在C2下的結實率受到嚴重影響，結實率僅為56.6%。

所有水稻品種的有效穗數(shù)、每穗穎花數(shù)、千粒重等指標，除Y兩優(yōu)900的每穗穎花數(shù)C2顯著低于C1（P<0.05）外，其余品種播期間無顯著差異。

2.4 不同播期下水稻的品質(zhì)

2.4.1 加工品質(zhì) 由表5可知，所有品種糙米率、精米率在2個播期間均無顯著差異；整精米率除荃優(yōu)華占和 Y兩優(yōu)900的2個播期間無顯著差異外，其余品種C2的整精米率均顯著低于C1（P<0.05）。

2.4.2 外觀品質(zhì) 所有品種在C2下的堊白度和堊白粒率均顯著高于C1（P<0.05），外觀品質(zhì)明顯降低；但2個播期間水稻的長寬比無顯著變化（表6）。

3 討論

3.1 組合式氣象災害的特點及其危害性

江漢平原是中國長江中游的著名水稻產(chǎn)區(qū)，但該地區(qū)位于中國南北氣候過渡帶，氣象災害頻發(fā)。其春、秋季短暫且氣候變幅大，帶來了諸如早春連續(xù)低溫陰雨、“五月寒”“寒露風”［16］等災害天氣；其較長的夏季常由副熱帶高壓帶來長時間穩(wěn)定晴日天氣［17］，但又多會形成典型的“夏季高溫”熱害［18］。隨著全球氣候變暖趨勢的加劇，災害性天氣的發(fā)生正呈現(xiàn)前所未有的發(fā)生態(tài)勢。

災害復雜化的典型例子是“組合式”災害天氣發(fā)生幾率的加大。劉沖等［19］的研究表明，湖北省部分地區(qū)7月下旬多數(shù)中稻處于減數(shù)分裂期，有的年份會突遭“涼夏”過程，但隨后的抽穗期還可能遇到“夏季高溫”天氣。本研究報道的是一種典型的組合式災害天氣，即發(fā)生在8月上中旬的“熱害”和隨后9月中下旬的“低溫寡照”。前者顯然會造成水稻的結實障礙，后者則形成嚴重的灌漿障礙。

組合式災害一般會給水稻生產(chǎn)造成更大的危害和損失。從本試驗所用品種區(qū)域試驗產(chǎn)量可以看到，這些品種的現(xiàn)實產(chǎn)量潛力大致在9.0～10.2 t/hm2。但在2020年第一播期的熱害條件下，部分品種與之對比，減產(chǎn)幅度達到20%以上；同樣，在第二播期低溫寡照下，部分品種與之對比，減產(chǎn)幅度達到30%以上。對于品質(zhì)，在低溫寡照下，部分品種的整精米率比高溫下降低3～6個百分點，堊白度最大提高2.4個百分點。由此可見，組合式氣象災害的疊加，在某一地區(qū)單一年度內(nèi)采用不同栽培期栽培的水稻可能造成“覆蓋式”打擊，從而形成更為嚴重的“災年”。本地區(qū)中稻在2020年就是典型的“災年”。與吳晨陽等［20］報道的2017年高溫與陰雨寡照復合災害對沿江平原晚稻的生產(chǎn)造成極大的影響有相似之處。

本研究涉及的2類氣象災害均為典型的水稻生殖生長期氣象災害，其危害程度均不可小視。江漢平原中稻花期高溫危害是一種典型的氣象災害類型［9］。但江漢平原進入9月以后常由天氣不穩(wěn)形成連續(xù)低溫寡照卻鮮見報道。從2020年的情況來看，9月中下旬的低溫寡照災害造成的危害遠大于8月發(fā)生的高溫熱害，一個重要的原因可能是光合嚴重不足，導致灌漿物質(zhì)積累不足，從而引起產(chǎn)量和品質(zhì)的雙重降低。由此可知，低溫寡照的危害有可能高于高溫，且其危害橫跨產(chǎn)量和品質(zhì)等兩方面。這與陳紅陽［21］、劉迎霞等［22］、鄧艾興等［23］報道的灌漿結實期低溫脅迫或人為遮陰處理對水稻生長發(fā)育以及產(chǎn)量的不利影響比較一致。因此，江漢平原中稻產(chǎn)業(yè)特別是優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)業(yè)必須認真應對前期高溫和后期的低溫寡照問題［20］，不可忽視任何一項。

總之，隨著全球氣候變化的加劇，江漢平原出現(xiàn)的水稻主要氣象災害由單一高溫災害向組合式氣象災害的轉變。江漢平原現(xiàn)代水稻生產(chǎn)必須認真考慮增強其對組合式氣象災害的抵抗能力。

3.2 培育全面逆境耐性品種的重要性

不同品種對逆境有著不同的耐性［24，25］。在現(xiàn)代育種中，培育具有逆境耐性的品種愈加重要，如在長江中游部分省份和聯(lián)合體組織的水稻新品種審定中，設定了對高溫敏感品種的一票否決制度。然而，從本試驗結果可以看到，隨著全球氣候變化的加劇，對單一逆境的耐性已經(jīng)不能完全滿足生產(chǎn)實際的需要。如本研究中，有的品種（Y兩優(yōu)900）對高溫耐性強于對低溫寡照的耐性，而有的品種（荃優(yōu)華占、 Y兩優(yōu)1號）對低溫寡照的耐性強于對高溫的耐性。全兩優(yōu)鄂豐絲苗、晶兩優(yōu)華占、兆優(yōu)6377、隆兩優(yōu)華占對高溫和低溫寡照均具有較好的耐性，這類品種正是氣候變化背景下所需要的，培育和栽培此類品種才能更加有效防范災害天氣帶來的不利影響。

3.3 避災栽培應根據(jù)品種特性更加“精細化”

8—9月一般是長江中游水稻生產(chǎn)的抽穗開花期和灌漿成熟期。多年研究結果以及本試驗結果均顯示，該地區(qū)適宜水稻抽穗開花和灌漿成熟期的時間段非常有限，即8月下旬至9月上旬［26］。因此，根據(jù)品種特性進行避災栽培顯得尤為重要，結合本研究，大致可分為以下幾種情況：①耐高溫但不耐低溫寡照的品種，可充分利用8月充足的光熱資源，盡量提前播種，避開9月可能出現(xiàn)的低溫寡照；②不耐高溫且不耐低溫寡照的品種，這類品種應特別謹慎栽培，應通過播期調(diào)節(jié)將抽穗開花期安排到8月下旬，且不宜過遲；③耐高溫又耐低溫寡照的品種，首選這類品種，栽培策略為盡可能最大限度利用好7月下旬至8月間的連續(xù)晴日帶來的適宜的光熱資源，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。

4 小結

本研究捕獲了一種江漢平原典型的組合式氣象災害（抽穗揚花期高溫和灌漿結實期低溫寡照）并探明了其對典型雜交水稻商用品種產(chǎn)量和品質(zhì)方面的影響。不同雜交水稻品種對不同災害天氣的敏感度不同，全兩優(yōu)鄂豐絲苗、晶兩優(yōu)華占、兆優(yōu)6377和隆兩優(yōu)華占4個品種對高溫和低溫寡照均有較好的耐受性；荃優(yōu)華占、 Y兩優(yōu)900對高溫和低溫寡照均比較敏感，但荃優(yōu)華占對高溫的敏感程度明顯高于低溫寡照，而Y兩優(yōu)900則相反；Y兩優(yōu)1號對高溫耐性較強，對低溫寡照耐性強。對組合式災害天氣表現(xiàn)出單一或全面敏感的品種，在2020年均遭遇了產(chǎn)量和品質(zhì)的嚴重下降。培育對典型災害氣候全面耐性品種和采取更加“精細化”的栽培策略，是江漢平原水稻產(chǎn)業(yè)上的技術關鍵。

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收稿日期：2023-10-20

基金項目：湖北省重點研發(fā)計劃項目（2020BBB060）

作者簡介：陳龍周（1999-），男，陜西安康人，在讀碩士研究生，研究方向為農(nóng)業(yè)與種業(yè)，（電話）13891513429（電子信箱）1186396726@qq.com；通信作者，穆麒麟（1991-），男，實驗師，主要從事作物逆境研究，（電話）15571656315（電子信箱）mql325@163.com；田小海（1961-），男，教授，主要從事作物逆境研究，（電話）13872325185（電子信箱）xiaohait@sina.com。

陳龍周，羅海偉，楊青青，等. 組合式氣象災害下江漢平原雜交水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)表現(xiàn)［J］. 湖北農(nóng)業(yè)科學，2024，63（9）：10-14，34．