组合式气象灾害下江汉平原杂交水稻的产量和品质表现

摘要：2020年湖北省中稻前期经历连续晴日高温天气，随之又遭遇了长时间低温寡照天气，探讨这种组合式灾害天气条件下产量和品质的变化，是评估水稻产业化生产中气象灾害及其风险控制的重要方法。试验选取现行主推品种荃优华占、全两优鄂丰丝苗、Y两优1号、晶两优华占、兆优6377、Y两优900和隆两优华占共7个品种，采用2期播种，分别经历了高温（C1）和低温寡照（C2），测定了其产量和品质相关指标随播期及其天气条件的变化。结果表明，所有水稻品种在高温和低温寡照条件下产量和品质均受到影响，不同品种所受影响程度不同。产量方面，荃优华占和 Y两优1号在C1下产量显著低于C2，Y两优900在C1下产量显著高于C2（P<0.05），其余品种在不同播期间无显著差异；品质方面，与C1相比，C2下绝大部分品种的整精米率、垩白度、垩白粒率等品质指标显著降低；通过对比相关品种在正常天气条件下的产量和品质表现可知，全两优鄂丰丝苗、晶两优华占、兆优6377和隆两优华占对高温和低温寡照均有较好的耐受性；荃优华占、Y两优900对高温、低温寡照均比较敏感。组合式气象灾害依据类型各有其特点，低温寡照灾害的危害有可能超越高温热害的危害。

关键词：组合式气象灾害；高温；低温寡照；杂交水稻；产量；品质；江汉平原

中图分类号：S511；S426；S428 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2024）09-0010-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.09.003 开放科学（资源服务）标识码（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

江汉平原是中国重要的国家级商品粮生产基地，是长江中下游平原的重要组成部分，其土壤肥沃、雨热同季，总体上十分适合水稻的生长和发育。但其春、秋两季气候变幅大，夏季气候稳定但常受副热带高压控制形成持续高温，均可能对水稻生产形成灾害。随着全球变暖的日益加重，极端灾害天气出现的强度和频率大幅上升［1］，如1978年、1994年、2003年等大型高温热害年份造成了不可估量的社会经济损失［2-5］。2013年、2015年、2019年以及2022年的高温热害均造成水稻的严重减产［6-9］，高温热害成为江汉平原水稻产业化生产中重要的风险因素。水稻的热胁迫通常定义为水稻孕穗期日平均温度30 ℃或日最高温度35 ℃连续3 d以上，且每天高温持续时间≥5 h，在水稻的生长时期，水稻对热胁迫高度敏感［10-12］。同时，江汉平原进入9月以后天气不稳，会出现明显降温过程，低温对中稻扬花结实会产生一定影响，部分年份会出现大幅降温、低温寡照等不良天气，平均温度只有20～23 ℃，导致水稻品质变劣、严重倒伏和产量严重下降［13-15］。

生产上如何应对这些灾害天气，如何避免这些灾害天气可能带来的潜在生产风险，还缺少足够的科学依据。2020年在预定的鉴定典型商用水稻品种生殖生长期高温耐性的试验中，通过分期播种捕获了同一年份抽穗灌浆期遭遇到高温和持续低温寡照两种典型灾害性天气，本研究探讨了这些典型商用杂交稻品种在这两种典型灾害天气条件下产量和品质的表现，可以为生产上培育更好的抗性品种和采取恰当的栽培策略进行有效的风险控制等提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料培养

供试品种有荃优华占、全两优鄂丰丝苗、Y两优1号、晶两优华占、兆优6377、Y两优900和隆两优华占7个高产杂交水稻品种，其区域试验产量大致在9.0～10.2 t/hm2。

试验于2020年5—10月在江汉平原腹地荆州长江大学农学院科研基地进行，供试品种依据自身特性分2期播种，田间布局为随机区组设计，小区面积为8 m2（2 m× 4 m），每个品种3次重复，播种后25 d移栽，株行距为20 cm×20 cm。施肥采用复合肥一次性作底肥施用的方式，施用量按纯氮150 kg/hm2计，即681.8 kg/hm2复合肥（N、P2O5、K2O含量分别为22%、8%、12%）。在水分管理上，采取浅水插秧，寸水返青，薄水分蘖，及时晒田，深水孕穗，后期干湿交替。其他农事操作按当地杂交水稻高产栽培技术进行。

1.2 测定指标及方法

1.2.1 生育期 准确记载2期水稻品种的播种期、齐穗期和成熟期，并计算各品种的全生育期。齐穗期判定指标为品种80%左右植株抽穗，成熟期判定指标为100%左右水稻子粒黄熟。

1.2.2 产量及产量构成因素 水稻成熟时，收割4 m2水稻，自然干燥至额定含水量，称重，并计算水稻单产。在每个小区测产的另外一侧中间位置连续取3穴水稻带回实验室，阴干后考种，测定每穗颖花数、结实率和千粒重等产量构成因素。有效穗数测定方法为成熟期连续测定10穴水稻的穗数，计算每穴穗数和公顷有效穗数。

1.2.3 加工品质 用稻谷出米率检测仪（JDMZ100型，北京东孚久恒仪器技术有限公司）和碎米分离器（JFQS-13x20型，台州市粮仪厂）测定各品种的出糙率、精米率和整精米率，测定方法按NY/T 593—2013标准执行。

1.2.4 外观品质 用大米外观品质检测仪（JMWT12型，北京东孚久恒仪器技术有限公司）测定垩白粒率、垩白度和长宽比。

1.2.5 气象数据 主要气象数据直接采用与试验地临近的国家一级农业气象试验站荆州市农业气象试验站的标准气象数据。主要参数包括日平均气温、日最高温气温、日最低气温、降水量、相对湿度及日照时数等。

1.2.6 数据处理 使用Excel 2016对数据进行统计与分析。

2 结果与分析

2.1 气象条件

2.1.1 气温及相对湿度 图1所示为2020年8—9月的日最高气温、日最低气温和日平均气温以及相对湿度。由图1可知，8月日平均气温≥30 ℃有16 d，日最高气温≥35 ℃有11 d，且集中在上中旬。9月日平均气温小于24 ℃有19 d，日最低气温小于20 ℃有15 d，且集中在中下旬。

2.1.2 日照时数及降水量 8月，有25 d日照时数大于5 h，17 d日照时数大于10 h。9月，有16 d日照时数小于1 h，其中12 d日照时数为0（图2）。9月降水量比8月明显增多。

2.1.3 各旬气温与日照时数 8—9月各旬气温与日照时数情况如表1所示。由表1可知，8月上旬和中旬日平均气温均超过30.0 ℃，日照时数分别为8.9 h和9.2 h。9月中旬和下旬日平均气温分别为22.3 ℃和20.3 ℃，日照时数分别为2.0 h和1.3 h。

2.2 水稻各品种生育期及遭遇灾害天气情况

表2所示为供试7个品种的生育期。C2各水稻品种全生育期比C1延长2～6 d。C1各品种齐穗期集中在8月15—18日，C2各品种齐穗期集中在8月28日至9月5日。C1各品种抽穗扬花期主要在8月上中旬，平均气温超过30.0 ℃，均经历了高温天气［10-12］。C2各品种抽穗开花期主要在8月下旬或9月上旬，其灌浆成熟阶段主要在9月中旬和下旬，平均气温分别为22.3 ℃和20.3 ℃，平均日照时数分别为2.0 h和1.3 h，经历了典型的低温寡照天气［13-15］（表1）。

2.3 不同播期下水稻各品种产量及产量构成

由表3可知，荃优华占两个播期下产量均受到影响，C1产量显著低于C2（P<0.05），且C1的产量对比区域试验表现大幅下降了22.3%；Y两优1号在C2下的产量显著高于C1（P<0.05），且与区域试验产量持平；Y两优900在C2下的产量显著低于C1（P<0.05），且2个播期的产量均显著低于区域试验产量。全两优鄂丰丝苗、晶两优华占、兆优6377、隆两优华占等品种两个播期下的产量没有显著差异，且均与区试产量表现相差不大。

由表4可知，荃优华占在C2下的结实率显著高于C1（P<0.05），但两期结实率均在70%以下，结实异常，尤其是C1结实率仅有54.8%；其余品种结实率总体情况是C2低于C1，其中全两优鄂丰丝苗、 Y两优1号、晶两优华占、 Y两优900达显著水平（P<0.05），兆优6377和隆两优华占没有达到显著水平。Y两优900在C2下的结实率受到严重影响，结实率仅为56.6%。

所有水稻品种的有效穗数、每穗颖花数、千粒重等指标，除Y两优900的每穗颖花数C2显著低于C1（P<0.05）外，其余品种播期间无显著差异。

2.4 不同播期下水稻的品质

2.4.1 加工品质 由表5可知，所有品种糙米率、精米率在2个播期间均无显著差异；整精米率除荃优华占和 Y两优900的2个播期间无显著差异外，其余品种C2的整精米率均显著低于C1（P<0.05）。

2.4.2 外观品质 所有品种在C2下的垩白度和垩白粒率均显著高于C1（P<0.05），外观品质明显降低；但2个播期间水稻的长宽比无显著变化（表6）。

3 讨论

3.1 组合式气象灾害的特点及其危害性

江汉平原是中国长江中游的著名水稻产区，但该地区位于中国南北气候过渡带，气象灾害频发。其春、秋季短暂且气候变幅大，带来了诸如早春连续低温阴雨、“五月寒”“寒露风”［16］等灾害天气；其较长的夏季常由副热带高压带来长时间稳定晴日天气［17］，但又多会形成典型的“夏季高温”热害［18］。随着全球气候变暖趋势的加剧，灾害性天气的发生正呈现前所未有的发生态势。

灾害复杂化的典型例子是“组合式”灾害天气发生几率的加大。刘冲等［19］的研究表明，湖北省部分地区7月下旬多数中稻处于减数分裂期，有的年份会突遭“凉夏”过程，但随后的抽穗期还可能遇到“夏季高温”天气。本研究报道的是一种典型的组合式灾害天气，即发生在8月上中旬的“热害”和随后9月中下旬的“低温寡照”。前者显然会造成水稻的结实障碍，后者则形成严重的灌浆障碍。

组合式灾害一般会给水稻生产造成更大的危害和损失。从本试验所用品种区域试验产量可以看到，这些品种的现实产量潜力大致在9.0～10.2 t/hm2。但在2020年第一播期的热害条件下，部分品种与之对比，减产幅度达到20%以上；同样，在第二播期低温寡照下，部分品种与之对比，减产幅度达到30%以上。对于品质，在低温寡照下，部分品种的整精米率比高温下降低3～6个百分点，垩白度最大提高2.4个百分点。由此可见，组合式气象灾害的叠加，在某一地区单一年度内采用不同栽培期栽培的水稻可能造成“覆盖式”打击，从而形成更为严重的“灾年”。本地区中稻在2020年就是典型的“灾年”。与吴晨阳等［20］报道的2017年高温与阴雨寡照复合灾害对沿江平原晚稻的生产造成极大的影响有相似之处。

本研究涉及的2类气象灾害均为典型的水稻生殖生长期气象灾害，其危害程度均不可小视。江汉平原中稻花期高温危害是一种典型的气象灾害类型［9］。但江汉平原进入9月以后常由天气不稳形成连续低温寡照却鲜见报道。从2020年的情况来看，9月中下旬的低温寡照灾害造成的危害远大于8月发生的高温热害，一个重要的原因可能是光合严重不足，导致灌浆物质积累不足，从而引起产量和品质的双重降低。由此可知，低温寡照的危害有可能高于高温，且其危害横跨产量和品质等两方面。这与陈红阳［21］、刘迎霞等［22］、邓艾兴等［23］报道的灌浆结实期低温胁迫或人为遮阴处理对水稻生长发育以及产量的不利影响比较一致。因此，江汉平原中稻产业特别是优质稻产业必须认真应对前期高温和后期的低温寡照问题［20］，不可忽视任何一项。

总之，随着全球气候变化的加剧，江汉平原出现的水稻主要气象灾害由单一高温灾害向组合式气象灾害的转变。江汉平原现代水稻生产必须认真考虑增强其对组合式气象灾害的抵抗能力。

3.2 培育全面逆境耐性品种的重要性

不同品种对逆境有着不同的耐性［24，25］。在现代育种中，培育具有逆境耐性的品种愈加重要，如在长江中游部分省份和联合体组织的水稻新品种审定中，设定了对高温敏感品种的一票否决制度。然而，从本试验结果可以看到，随着全球气候变化的加剧，对单一逆境的耐性已经不能完全满足生产实际的需要。如本研究中，有的品种（Y两优900）对高温耐性强于对低温寡照的耐性，而有的品种（荃优华占、 Y两优1号）对低温寡照的耐性强于对高温的耐性。全两优鄂丰丝苗、晶两优华占、兆优6377、隆两优华占对高温和低温寡照均具有较好的耐性，这类品种正是气候变化背景下所需要的，培育和栽培此类品种才能更加有效防范灾害天气带来的不利影响。

3.3 避灾栽培应根据品种特性更加“精细化”

8—9月一般是长江中游水稻生产的抽穗开花期和灌浆成熟期。多年研究结果以及本试验结果均显示，该地区适宜水稻抽穗开花和灌浆成熟期的时间段非常有限，即8月下旬至9月上旬［26］。因此，根据品种特性进行避灾栽培显得尤为重要，结合本研究，大致可分为以下几种情况：①耐高温但不耐低温寡照的品种，可充分利用8月充足的光热资源，尽量提前播种，避开9月可能出现的低温寡照；②不耐高温且不耐低温寡照的品种，这类品种应特别谨慎栽培，应通过播期调节将抽穗开花期安排到8月下旬，且不宜过迟；③耐高温又耐低温寡照的品种，首选这类品种，栽培策略为尽可能最大限度利用好7月下旬至8月间的连续晴日带来的适宜的光热资源，提高产量和品质。

4 小结

本研究捕获了一种江汉平原典型的组合式气象灾害（抽穗扬花期高温和灌浆结实期低温寡照）并探明了其对典型杂交水稻商用品种产量和品质方面的影响。不同杂交水稻品种对不同灾害天气的敏感度不同，全两优鄂丰丝苗、晶两优华占、兆优6377和隆两优华占4个品种对高温和低温寡照均有较好的耐受性；荃优华占、 Y两优900对高温和低温寡照均比较敏感，但荃优华占对高温的敏感程度明显高于低温寡照，而Y两优900则相反；Y两优1号对高温耐性较强，对低温寡照耐性强。对组合式灾害天气表现出单一或全面敏感的品种，在2020年均遭遇了产量和品质的严重下降。培育对典型灾害气候全面耐性品种和采取更加“精细化”的栽培策略，是江汉平原水稻产业上的技术关键。

参考文献：

［1］ IPCC.Climate change 2021：The physical science basis［A］.MASSON-DELMOTTE V，ZHAI P，PIRANI A，et al. Contribution of working group I to the sixth assessment report of the intergovernmental panel on climate change［M］. Cambridge， UK： Cambridge university press， 2021.2215-2225.

［2］ 范国太.南优二号作一季稻种植的空秕问题［J］.湖北农业科学，1979（18）：13-18.

［3］ 黄义德，曹流俭，武立权，等.2003年安徽省中稻花期高温热害的调查与分析［J］.安徽农业大学学报，2004，31（4）：385-388.

［4］ 王才林，仲维功.高温对水稻结实率的影响及其防御对策［J］.江苏农业科学，2004，32（1）：15-18.

［5］ 任久江.高低温对杂交水稻结实率危害规律的探讨［J］.气象，1979，5（9）：22-24.

［6］ 王 文，许志丽，蔡晓军，等.基于PDSI的长江中下游地区干旱分布特征［J］.高原气象，2016，35（3）：693-707.

［7］ 万素琴，陈 晨，刘志雄，等.气候变化背景下湖北省水稻高温热害时空分布［J］.中国农业气象，2009，30（S2）：316-319.

［8］ 郑昌玲，张艳红，刘 维.2019年夏季气象条件对农业生产的影响［J］.中国农业气象，2019，40（11）：733-735.

［9］ 范进进，秦鹏程，史瑞琴，等.气候变化背景下湖北省高温干旱复合灾害变化特征［J］.干旱气象，2022，40（5）：780-790.

［10］ 程 雯.高温热害对稻田各时期的影响及其对策［J］.南方农业，2022，16（2）：201-203.

［11］ 何少波，陈运祺.水稻高温热害的防控［J］.湖南农业，2023（7）：17.

［12］ 叶 佩.气候变化背景下湖北中稻高温热害评估［D］.南京：南京信息工程大学，2022.

［13］ 张斌贝.低温寡照对中稻生产的影响分析［J］.种子科技，2017，35（8）：119.

［14］ 王慧亮，王学雷，厉恩华，等.江汉平原主要气候变化特征［J］.世界科技研究与发展，2009，31（6）：1130-1133.

［15］ 贺程程，周 霞，杨 峰，等.江汉平原气候变化及其对农业生态的影响与对策［J］.气象科技进展，2018，8（5）：116-119.

［16］ 苏荣瑞，耿一风，田 皓，等.江汉平原58年寒露风对双季晚稻的影响［J］.湖北农业科学，2012，51（22）：5020-5023.

［17］ TIAN X， MATSUI T， LI S， et al. Heat-induced floret sterility of hybrid rice （Oryza sativa L.） cultivars under humid and low wind conditions in the field of Jianghan Basin， China［J］. Plant production science， 2010， 13（3）： 243-251.

［18］ 周守华，黄永平，熊勤学.江汉平原盛夏冷害的发生趋势和气候背景［J］.中国农业气象，2008，29（2）：234-236.

［19］ 刘 冲，熊昌元，吴晨阳，等.水稻组合气象灾害的一个实例研究［J］.气候变化研究快报，2013，2（4）：7.

［20］ 吴晨阳，周 兵，吕和平，等.高温与寡照阴雨复合灾害性天气对沿江平原晚稻生产的影响与启示［J］.湖北农业科学，2019， 58（21）：30-34.

［21］ 陈红阳.灌浆结实期低温胁迫对水稻碳代谢及产量的影响［D］.哈尔滨：东北农业大学，2022.

［22］ 刘迎霞，娄运生，王 坤，等.不同遮阴处理下施肥对水稻生长及生理特性的影响［J］.农业环境科学学报，2021，40（12）：2603-2613.

［23］ 邓艾兴，李歌星，吕玉平，等.齐穗后遮阴时长对西北稻区粳稻产量和品质的影响［J］.作物学报，2023，49（7）：1930-1941.

［24］ 程 露，项 阳，逄洪波，等.水稻苗期耐冷种质资源筛选及耐冷性综合评价［J］.中国农业大学学报，2022，27（2）：34-45.

［25］ 高 园，沈 升，刘 科，等.杂交水稻新品种在自然高温下的耐热性评价［J］.杂交水稻，2019，34（6）：68-74.

［26］ 闫浩亮，王 松，王雪艳，等.不同水稻品种在高温逼熟下的表现及其与气象因子的关系［J］.中国水稻科学，2021，35（6）：617-628.

收稿日期：2023-10-20

基金项目：湖北省重点研发计划项目（2020BBB060）

作者简介：陈龙周（1999-），男，陕西安康人，在读硕士研究生，研究方向为农业与种业，（电话）13891513429（电子信箱）1186396726@qq.com；通信作者，穆麒麟（1991-），男，实验师，主要从事作物逆境研究，（电话）15571656315（电子信箱）mql325@163.com；田小海（1961-），男，教授，主要从事作物逆境研究，（电话）13872325185（电子信箱）xiaohait@sina.com。

陈龙周，罗海伟，杨青青，等. 组合式气象灾害下江汉平原杂交水稻的产量和品质表现［J］. 湖北农业科学，2024，63（9）：10-14，34．