宝清县近40 年气候变化及水稻生产适用品种试验

赵振东 刘金宇 曹正男 宁晓海 董云峰 曹立勇*

（1 宝清北方水稻研究中心，黑龙江 宝清 155600；2 宝清县气象局，黑龙江 宝清 155600；第一作者：zhaozhendong@caas.cn；*通讯作者: caoliyong@caas.cn）

宝清县地处黑龙江东部，是三江平原富硒核心区域，地貌特征为“四山一水四分田，半分芦苇半草原”。宝清县属寒温带大陆性气候，年平均气温3.2 ℃，无霜期145 d，平均降水量548.6 mm，年平均日照时数2 491.0 h，气候温和，适宜多种作物生长。宝清县有耕地面积46多万hm2，其中水稻面积达20 多万hm2。宝清县原属黑龙江第三积温带区域，应用第三积温带水稻品种。

目前全球气候变暖已成不争的事实。据IPCC 报告，近百年内全球平均温度升高了0.6 ℃±0.2 ℃[1]，至本世纪末，温度还会升高0.7 ℃~4.0 ℃[2]。水稻是喜温、短日照作物，气温的升高势必会给水稻生产带来一定影响。因此，作者通过分析宝清县近40 年的气象数据，结合种植第二积温带应用水稻品种生长与产量情况，提出优化当地水稻种植结构措施，以更合理利用当地气候资源，保障水稻高产优质发展。

1 气候变化对水稻生产的影响

1.1 气候变化对水稻种植区域的影响

在全球气候变暖作用下，活动积温逐渐增加，水稻适宜种植区不断扩大[3]，以2 300 ℃等值线为下限，黑龙江省水稻适宜种植区从48.86°N 扩展至50.12°N[4]。2019 年黑龙江省水稻种植面积为381.3 万hm2，是1980 年的18 倍[5]。随着气候变暖，黑龙江省早熟和中熟水稻品种适宜区域减少了21 个和11 个县，晚熟品种适宜区域则扩大了23 个县[6]。王萍等[7]研究认为，未来黑龙江省水稻稳产区会逐渐向西部扩展。

1.2 气候变化对水稻生长及产量的影响

气候变化对水稻产量影响因南、北方气候的差异，研究结果并不一致。气候变暖会加快水稻生育进程，使水稻基本营养生长期、生殖生长期和全生育期均缩短[8]。苏海报[9]以早稻陵两优268 和晚稻两优培九为试验材料研究表明，温度上升使水稻干物质积累总量、转运量和转运率下降。王彤彤等[10]在黑龙江省利用大棚对10个水稻品种进行增温，发现不同水稻品种在高温条件下生育期缩短、分蘖力下降。许信旺等[11]分析了安徽省近30 年的气象资料，认为水稻气候产量呈现下降趋势，给水稻产量带来负面效应。张建平等[12]采用BCCT63 气候模式模拟气候变化对南方水稻产量的影响，结果表明，早稻产量下降3.6%，晚稻产量下降2.8%。方修琦等[13]利用黑龙江省1952—2000 年的水稻单产和气象数据，分析了气候变暖在黑龙江水稻增产中的贡献，认为气候变暖可以促进水稻增产，贡献率达20.0%左右。张卫建等[14]于2016—2020 年在哈尔滨开展了水稻全天增温试验，结果表明，当气温升高1.5 ℃，水稻花前生育期显著缩短，有效穗数和每穗粒数有所增加，单产平均增加15.3%。南方气温高，花后高温影响结实率和粒质量；而北方平均温度低，气温升高会促进粒数的增加，进而增加水稻产量。值得注意的是，曲辉辉等[6]结合水稻障碍性冷害指标，分析研究了黑龙江省70 个台站1971—2012 年气象资料和10 个台站1980—2011年的水稻生育期数据，认为在气候变暖的背景下，水稻障碍型冷害发生的几率并未减小，表明水稻低温冷害在北方仍是不可忽视的问题。

2 宝清县近40 年气候变化

2.1 平均气温与水稻生长季有效积温变化

由图1 可见，近40 年来，宝清县最低年平均气温和最高年平均气温分别出现在1984 年（3.1 ℃）和2008年（5.8 ℃），气候倾向率为0.2 ℃/10a。表明宝清县的年平均气温呈升高趋势，平均每10 年升高0.197 ℃（气象资料来源：宝清县气象局）。

图1 宝清县近40 年平均气温的年际变化

如图2 所示，宝清县水稻生长季（5 月10 日—9 月25 日）≥10 ℃有效积温的年际变化呈线性增加趋势。1981—1990 年平均有效积温为2 582.8 ℃，1991—2000年为2 596.6 ℃，2001—2010 年为2 653.2 ℃，2011—2020 年为2 699.7 ℃。其中，1981 年水稻生长季≥10 ℃有效积温最低，为2 368.1 ℃；1989 年最高，为2 913.2 ℃。气候倾向率为42.5 ℃/10a，即平均每10 年增加42.5 ℃，增加趋势明显。除1981 年外，其余年份水稻生长季有效积温均超过2 450 ℃。

图2 宝清县近40 年水稻生长季有效积温的年际变化

2.2 降水量变化

由图3 可见，宝清县近40 年全年降水量与水稻生长季降水量年际变化趋势较为一致。全年降水量和水稻季降水量最低年份均在2003 年，分别为294.0 mm和221.0 mm；最高年份均在2019 年，分别为898.9 mm和827.9 mm。总体呈现增长趋势，全年降水量气候倾向率为32.0 mm/10a，即平均每10 年增加32.0 mm；水稻生长季降水量气候倾向率为21.3 mm/10a。

图3 宝清县近40 年降水量的年际变化

2.3 水稻生长季日照时数年际变化

由图4 可见，宝清县近40 年水稻生长季日照时数最低出现在2019 年，为907.3 h；最高在2020 年，为1 546.6 h，整体呈下降趋势，气候倾向率为-26.8 h/10a，即平均每10 年下降26.8 h。

图4 宝清县近40 年生长季日照时数的年际变化

3 不同叶数水稻品种所需活动积温量

根据以往研究结果（表1），14 片叶品种一般需要活动积温2 650 ℃以上，12~13 片叶品种一般需要2 450 ℃~2 650 ℃，11 片叶品种需要2 250 ℃~2 450 ℃，10 片叶品种需要2 100 ℃~2 250 ℃。

表1 黑龙江水稻叶片数与活动积温的关系[15]

结合宝清县水稻生长季活动积温数据分析可知，宝清县可以种植12 片叶水稻品种。

4 不同水稻品种在宝清的试种表现

为验证11 片叶和12 片叶水稻品种在宝清的熟期、产量及品质情况，2020 年、2021 年中国水稻研究所北方水稻研究中心收集6 个品种进行了试验种植，具体品种见表2。莲汇631 是宝清县种植面积较大的11片叶品种，其他5 个是在第二积温带生产上广泛应用的12 片叶水稻品种。小区行长10 m，8 行区，行距30 cm，株距12 cm，小区面积24 m2，3 次重复。田间管理同当地高产田。

从2 年数据结果看，12 片叶品种的成熟期虽然比11 片叶品种晚1~3 d，但均能在收获前正常成熟，可以更好的利用宝清的光温资源。在产量性状方面，虽不同品种表现有差异，但12 片叶产量均高于11 片叶品种，而11 片叶品种的加工品质略好于12 片叶品种。

由表2 可知，2020 年和2021 年莲汇631 的始穗期、齐穗期和成熟期均早于其他品种，齐粳2 各个生育时期均最晚。

从2 年的实际产量数据（表3）来看，5 个12 片叶水稻品种的产量均高于莲汇631，2020 年绥粳26 产量最高，为7 887.1 kg/hm2，较莲汇631 显著增产5.72%。2021 年龙垦229 产量最高，为7 962.3 kg/hm2，较莲汇631 显著增产5.85%。

从表4 可以看出，2020 年莲汇631 的糙米率与龙垦229、莲稻2 差异不显著，显著高于其他品种；整精米率与龙垦229 差异不显著，显著高于其他品种。2021年莲汇631 的糙米率、整精米率均高于其他品种。

表4 不同水稻品种的加工品质

5 结论

宝清县平均气温、水稻生长季有效积温近40 年呈上升趋势，平均气温每10 年增加0.2 ℃，水稻生长季有效积温每10 年增加42.5 ℃，近40 年生长季有效积温均超过2 450 ℃，能满足12 片叶水稻品种的活动积温要求。近40 年宝清县水稻生长季降水量呈上升趋势，平均每10 年增加21.3 mm。降水量增加会加大空气的潮湿度，结合高温天气，易形成高温高湿天气，应注意防治稻瘟病的发生。近40 年宝清县水稻生长季日照时数呈下降趋势，平均每10 年下降26.8 h。若遇低温年份，易形成低温寡照天气，影响水稻结实率及千粒重，不利于产量形成。通过2 年的试验数据可知，年际间的气候条件变化会影响水稻熟期，所以宝清县在选择12 片叶优质品种时，应优先考虑12 片叶早熟水稻品种。