基于障礙型冷害損失評估模型推算東北水稻無障礙型冷害終日*

陳 德，楊沈斌，姜麗霞，徐 豪，李秀芬，黃 維

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基于障礙型冷害損失評估模型推算東北水稻無障礙型冷害終日*

陳 德1, 2，楊沈斌1**，姜麗霞3，徐 豪4，李秀芬3，黃 維1

（1.南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害預(yù)報預(yù)警與評估協(xié)同創(chuàng)新中心/江蘇省農(nóng)業(yè)氣象重點(diǎn)實(shí)驗室, 南京 210044；2.94592部隊氣象臺，徐州 221008；3.黑龍江省氣象科學(xué)研究所，哈爾濱150030；4.中國氣象局，北京 100081）

利用東北地區(qū)35個氣象站1981-2012年逐日氣象資料和水稻生育期數(shù)據(jù)，借助水稻障礙型冷害損失評估模型，模擬不同耐寒性粳稻幼穗分化期后逐日空殼率的變化，并以空殼率在80%保證率下不超過生理空殼率（7.62%）的終日作為無障礙型冷害終日（NSCI）。結(jié)果顯示，東北地區(qū)粳稻NSCI大體呈緯向分布規(guī)律，隨緯度增加而提前；黑龍江省耐寒性較弱、耐寒性較強(qiáng)和耐寒性強(qiáng)3種類型水稻的NSCI分別為7月14、17和22日，吉林省分別為7月18、21和25日，遼寧省分別為7月28日、8月4日和8月10日；近30a東北地區(qū)水稻NSCI年際波動較大，1981-2000年，NSCI沒有明顯變化趨勢，以年際波動為主；2001-2012年，部分地區(qū)NSCI呈現(xiàn)顯著延遲的趨勢；NSCI前后30d及實(shí)際抽穗期前后30d低溫冷害發(fā)生次數(shù)和強(qiáng)度的對比分析表明，參考模型推算的NSCI安排水稻生產(chǎn)，可以有效減輕水稻孕穗-灌漿結(jié)實(shí)期低溫冷害的影響，說明由模型推算的不同耐寒性水稻安全齊穗期對保障東北水稻安全生產(chǎn)具有一定的參考價值。

粳稻；空殼率；生育期；低溫冷害

東北單季稻區(qū)是中國的水稻主產(chǎn)區(qū)之一，該地區(qū)光照條件優(yōu)越，能夠滿足水稻生長的需要，但稻區(qū)春季升溫慢、秋季降溫快，易發(fā)生水稻低溫冷害，影響水稻的安全生產(chǎn)。有研究顯示，黑龍江省2001-2012年水稻障礙型冷害發(fā)生頻率為1971年來最高，其中黑龍江北部地區(qū)抽穗期障礙型冷害發(fā)生頻率大于20%[1]。從1961-2010年東北水稻障礙型冷害的變化特征看，冷害發(fā)生站次年際波動較大，總體呈減少趨勢，但2000年以后冷害發(fā)生站次明顯增多[2]。此外，東北水稻受冷害影響減產(chǎn)幅度較大，嚴(yán)重冷害年減產(chǎn)15%以上，部分地區(qū)產(chǎn)量損失過半[3-4]。由此可見，東北稻區(qū)的水稻生產(chǎn)需要合理安排農(nóng)時，以降低不利氣象條件對關(guān)鍵生育期的影響。其中，各地水稻安全齊穗期成為合理安排水稻播栽期的重要依據(jù)之一。

水稻安全齊穗期通常是指水稻必須在秋季某個期限以前齊穗或齊花，有80%以上的年份可以避開低溫影響的日期。有關(guān)水稻安全齊穗期的研究報道較多[5-9]，對不同水稻品種的耐寒性和安全齊穗期進(jìn)行了分析探討。張祖建等[10]通過指標(biāo)計算方法分析了江蘇近50a粳稻安全齊穗期的變化特征，發(fā)現(xiàn)隨著全球變暖，安全齊穗期出現(xiàn)了明顯的延遲。對于安全齊穗期的確定方法，有研究提出以水稻抽穗后20d，平均氣溫穩(wěn)定在20℃以上來確定。目前應(yīng)用較多的是高亮之等[11]提出的適用于長江中下游稻區(qū)的氣候指標(biāo)，即以日平均氣溫穩(wěn)定達(dá)到20℃與22℃以上，具有80%保證率的時期作為不同耐寒性水稻的安全齊穗期。此外，不少學(xué)者結(jié)合數(shù)學(xué)模型對水稻生育期的模擬和預(yù)測作了研究[12-14]。張洪熙等[15]以田間試驗為基礎(chǔ)構(gòu)建了齊穗期光溫預(yù)測模型，并對江蘇地區(qū)不同熟性粳稻的安全齊穗期和播期進(jìn)行預(yù)測，取得了良好的效果；Yin等[16]的研究基于試驗數(shù)據(jù)改進(jìn)ORYZA模型，充分考慮了水稻個體的光溫反應(yīng)特性，使模型能夠精確預(yù)測水稻抽穗開花期的變化區(qū)間。

當(dāng)前，北方稻區(qū)水稻安全齊穗期借用了高亮之等[11]提出的適于南方稻區(qū)水稻安全齊穗期的指標(biāo)，這些指標(biāo)對指導(dǎo)東北稻區(qū)水稻生產(chǎn)發(fā)揮了重大作用。但考慮到氣候變暖東北稻區(qū)熱量條件的不斷改善、稻區(qū)水稻品種的改良和種植面積的擴(kuò)大，有必要結(jié)合當(dāng)前氣候特征，對東北稻區(qū)水稻障礙型冷害風(fēng)險和時空變化進(jìn)行深入研究。為此，本文擬采用在東北稻區(qū)被廣泛使用的障礙型冷害損失評估模型，建立水稻無障礙型冷害終日（NSCI）的推算方法，在假設(shè)不同耐冷性水稻品種參數(shù)的基礎(chǔ)上，計算NSCI，并對結(jié)果進(jìn)行驗證，同時分析整個研究區(qū)NSCI的時空變化特征，以期為東北地區(qū)水稻生產(chǎn)應(yīng)對低溫冷害和調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

選取東北地區(qū)黑龍江、吉林、遼寧三省作為研究區(qū)，如圖1所示。該地區(qū)氣候類型自南向北為暖溫帶、中溫帶和寒溫帶，自東向西由濕潤氣候過渡到半濕潤、半干旱氣候。年平均氣溫-3～11℃，無霜期90～180d，≥10℃積溫1000～4000℃·d，年日照時數(shù)2000～3000h，年降水量400～900mm[17]。地形以山地、平原、河流為主，東部為長白山系，西北為大興安嶺，中部地區(qū)分布著三江平原、遼河平原及松嫩平原。水稻種植以粳稻為主，一般在4月初-4月下旬播種，9月初-10月上旬水稻成熟，水稻生長季歷時120～160d。

1.2 資料來源

水稻農(nóng)業(yè)氣象觀測資料來源于1981-2012年東北三省共35個農(nóng)業(yè)氣象觀測站（見圖1），包括生育期、生物量、產(chǎn)量等觀測數(shù)據(jù)。氣象資料為對應(yīng)氣象臺站的常規(guī)逐日觀測數(shù)據(jù)，包括最高和最低氣溫、日照時數(shù)、降水量、風(fēng)速和水汽壓。

1.3 研究方法

選用馬樹慶等[18]的水稻障礙型冷害損失評估及預(yù)測動態(tài)模型，通過設(shè)置代表不同耐寒性水稻品種的模型參數(shù)組合，模擬各類水稻幼穗分化期后逐日空殼率的變化，并以空殼率達(dá)到生理空殼率（7.62%）的日期作為水稻無障礙型冷害終日（NSCI）。

該模型采用日冷積溫與日空殼率的關(guān)系計算每日不育率。其中，日內(nèi)冷積溫Wj的計算式為

式中，Ti為第i小時的氣溫，T0為水稻生殖生長受到影響的臨界溫度，h1和h2分別為低于臨界氣溫（T0）的起、止時間。T0的大小與水稻所處生育期及品種抗寒性有一定關(guān)系。一般情況下，孕穗初期T0約為19℃，減數(shù)分裂-開花期T0為19.5～21℃[19-20]。對于整個溫度敏感期，早、中、晚熟品種T0參考值分別為18.5～19℃，19.5～19.9℃，20～21℃。參考文獻(xiàn)[21-22]，本文以T0分別為18、19和20℃代表耐寒性強(qiáng)、耐寒性較強(qiáng)和耐寒性較弱的水稻品種，對于整個溫度敏感期使用固定的T0。

由于日冷積溫的計算需要逐小時溫度（Ti）數(shù)據(jù)，因此，結(jié)合每日最高溫度和最低溫度觀測數(shù)據(jù)，運(yùn)用下式推算小時氣溫[23]。

式中，Tmin和Tmax分別為某日最低溫度和最高溫度，h為小時。

模型中日內(nèi)空殼率與日內(nèi)冷積溫Wj的關(guān)系為[18]

式中，Xj為j日內(nèi)產(chǎn)生的空殼數(shù)占該日處于低溫敏感期的稻穎應(yīng)形成的總粒數(shù)的百分比，即日內(nèi)空殼率。當(dāng)日冷積溫Wj=0時，Xj=7.62%，即為研究區(qū)單季稻生理空殼率。

由于氣象環(huán)境、田間管理和水稻品種存在空間差異，水稻的生長和發(fā)育情況具有明顯的地域性?？紤]到區(qū)域內(nèi)水稻進(jìn)入生殖生長期的時間存在差別，每天處于生殖生長敏感期的水稻數(shù)量不同，當(dāng)同時遭受低溫災(zāi)害時，區(qū)域內(nèi)各稻田水稻生長的反映也不同。在生殖生長期內(nèi)，假定每天進(jìn)入低溫敏感期的稻穎占總稻穎的百分率（Pj）隨時間的變化呈現(xiàn)初期低、中期高、末期低的變化規(guī)律，其中高峰期略有偏前，呈現(xiàn)準(zhǔn)正態(tài)分布特性[18]。為此，引入敏感期長度n和高峰系數(shù)d兩個參數(shù)，利用式（4）和式（5）模擬進(jìn)入敏感期稻穎數(shù)量的累積概率Fj[18]。即

（5）

式中，j為水稻進(jìn)入生殖生長低溫敏感期（孕穗初期-開花期）的年日序數(shù)，以1月1日為1，n代表敏感期長度。一般情況下，敏感期長度，鄉(xiāng)級n為15～20d，縣級為20～25d，地區(qū)級為25～30d（按行政區(qū)級別近似代表水稻群體的多少），本研究n取20。d為敏感高峰期系數(shù)，即高峰期日序與n的比例，一般d取0.4[18]。

某日水稻處于敏感期的稻穎數(shù)量占總稻穎數(shù)的百分率Pj為

則每日空殼數(shù)占總空殼數(shù)的比率Hj為

（7）

例如：某一日水稻群體有20%（Pj）處于敏感期，該日因冷積溫造成的空殼數(shù)比例為30%（Xj），則該日空殼率為。

由敏感期內(nèi)低溫造成的總空殼率G則為

式中，t1、t2分別表示水稻生殖生長低溫敏感期起始和終止日序數(shù)。

1.4 NSCI的推算

忽略水肥、病蟲害和其它環(huán)境要素的影響，假設(shè)稻穗形成階段僅受到低溫冷害的作用。但是研究區(qū)氣象環(huán)境在空間上存在差異，種植品種不盡相同，水稻進(jìn)入穗形成期的時間會不一致。因此，研究時段需要涵蓋整個研究區(qū)水稻（群體）的穗形成階段（孕穗-開花）。

以研究區(qū)某試驗站為例，首先統(tǒng)計該站1981- 2012年平均水稻抽穗期，然后以此為參考，分別向前推30d和向后推50d作為研究時段，模擬每年研究時段內(nèi)每一天作為敏感期起始時間的逐日累積空殼率，以大洼縣的計算為例，見圖2a。利用式（7）計算逐日空殼率，繪制逐日累積空殼率曲線，隨后從每年模擬的80個（圖2b）水稻空殼率中，找出該年達(dá)到生理空殼率（7.62%）所對應(yīng)的日期，如圖2b中的第224天，以此作為該年的NSCI。最后，用莫惠棟[24]的方法確定該站80%保證率下的NSCI，即先計算該站1981-2012年NSCI的平均日序數(shù)M（即50%保證率的安全齊穗期）和NSCI的標(biāo)準(zhǔn)差D，平均日序數(shù)向前推0.84個標(biāo)準(zhǔn)差（M-0.84D）的日期作為80%保證率的NSCI。

利用所有站點(diǎn)80%保證率下的NSCI數(shù)據(jù)，采用薄膜樣條插值方法繪制整個研究區(qū)NSCI的空間分布圖。

注：圖（a）中大洼站多年平均水稻抽穗期為8月5日，即第218天，利用式（8）推得其前30d、后50d范圍內(nèi)的空殼率累積曲線；圖（b）顯示為從80個水稻空殼率序列中，找出該年達(dá)到生理空殼率（7.62%）所對應(yīng)的日期為8月11日，即第224天，作為該年的NSCI

Note: In Fig.a, average heading date of rice in Dawa is 218th day of year in 1981-2012, so the daily accumulative empty grain rate was estimated from 189th to 268th day of 2001 by equation (8); In Fig.b, the 224th day of 2001 with daily accumulative empty grain rate up to 7.62% was chosen as NSCI

2 結(jié)果與分析

2.1 NSCI的安全性驗證

為驗證推算的NSCI對低溫冷害的安全性，提取1981-2012年水稻空殼率觀測值大于生理空殼率（7.62%）的站點(diǎn)和年份，記錄對應(yīng)的NSCI（S）和觀測抽穗期（Q），并分別比較這兩個時間節(jié)點(diǎn)前30d與后30d兩個階段的低溫冷害發(fā)生次數(shù)及強(qiáng)度。其中，低溫冷害定義參考《中國災(zāi)害性天氣氣候圖集》[25]，將水稻研究階段內(nèi)連續(xù)3d或以上日平均氣溫低于臨界氣溫（T0）記為1次低溫冷害過程。根據(jù)低溫冷害過程的持續(xù)日數(shù)，將冷害強(qiáng)度分為輕度、中度和重度3個等級，等級劃分標(biāo)準(zhǔn)為：3～4d為輕度，5～6d為中度，≥7d為重度[26]。由于缺乏各年種植水稻品種耐寒性的鑒定資料，因此，根據(jù)不同臨界氣溫（T0）來劃分耐寒性（表1）。

統(tǒng)計結(jié)果顯示，對于耐寒性強(qiáng)的水稻品種，所有資料中實(shí)際空殼率＞7.62%的共有13例，其中有7例模型推算的NSCI（S）早于觀測的抽穗期（Q）。對于耐寒性較強(qiáng)的水稻，實(shí)際空殼率＞7.62%的共有31例，其中19例模型推算的NSCI早于觀測的抽穗期，這其中又有3例S后30d的冷害次數(shù)少于Q后30d的冷害次數(shù)；有11例S后30d的冷害次數(shù)少于Q后30d的冷害。對于耐寒性較弱的水稻，觀測空殼率＞7.62%的共有29例，其中17例模型推算的NSCI早于觀測的抽穗期，這其中又有9例S后30d的冷害次數(shù)少于Q后30d的冷害次數(shù)。

表1 不同耐寒性水稻在兩個分析階段遭受低溫冷害的臨界平均溫度（℃）

注：第一階段指推算的NSCI（S）和觀測的抽穗期（Q）前30d；第二階段指推算的NSCI（S）和觀測的抽穗期（Q）后30d。下同。

Note: First stage means 30 days before safe date of full heading(S) and observed date of heading(Q); Second stage means 30 days after S and Q. The same as below.

圖3和圖4分別顯示了已剔除未發(fā)生冷害記錄后，NSCI（S）前30d與后30d以及觀測抽穗期（Q）前30d與后30d的低溫冷害次數(shù)和強(qiáng)度對比。由圖3b可見，這些發(fā)生低溫冷害的年份中，模型推算的NSCI（S）均早于觀測的抽穗期（Q），NSCI前30d低溫冷害次數(shù)均少于抽穗期前30d（圖3a、圖3c），程度也相對較輕。如NSCI前30d僅湯原站2002年發(fā)生了兩次輕度低溫冷害，而按實(shí)際抽穗期前30d統(tǒng)計時，該站當(dāng)年發(fā)生一次輕度、一次中度低溫冷害。除此之外，其它還有5個站點(diǎn)在同一年或其它年份發(fā)生了輕度低溫冷害，說明利用推算的NSCI來控制水稻生長，具有較高的安全性。

由圖4b可見，發(fā)生低溫冷害的年份中，模型推算的NSCI均早于觀測的抽穗期，且NSCI后30d低溫冷害次數(shù)也明顯少于抽穗期后30d。如NSCI后30d寧安站2009年未出現(xiàn)低溫冷害，而按實(shí)際抽穗期后30d統(tǒng)計時，該站當(dāng)年為一次輕度、一次重度低溫冷害。個別記錄中二者冷害次數(shù)相當(dāng)，但NSCI冷害的嚴(yán)重程度比抽穗期的嚴(yán)重程度要輕，如NSCI后30d寶清站2002年發(fā)生兩次輕度低溫冷害，而按實(shí)際抽穗期后30d統(tǒng)計時，該站當(dāng)年發(fā)生一次輕度、一次重度低溫冷害。除此以外，其它還有7個站點(diǎn)在同一年或其它年份發(fā)生了不同程度的低溫冷害，說明利用推算的NSCI來安排水稻生長，具有更高的安全性。

2.2 NSCI的推算結(jié)果

由圖5可見，模型推算的80%保證率下的水稻NSCI，在空間上大體呈現(xiàn)緯向逐級變化的特征，即隨著緯度增加，NSCI提前。以外，在研究區(qū)東部海拔較高的山區(qū)其NSCI較中部平原早。這些變化主要是由熱量條件空間分布差異決定的。

全區(qū)耐寒性較弱的粳稻NSCI變化在第192-220天，即7月10日-8月7日，平均為7月24日。最早進(jìn)入NSCI的主要為黑龍江中部和西北部地區(qū)，然而這一地區(qū)由于熱量資源和水資源限制，實(shí)際水稻種植量較少[27-28]。對于耐寒性較強(qiáng)的粳稻，NSCI變化在第198-226天，即7月16日-8月13日，平均為7月30日，最晚進(jìn)入NSCI的地區(qū)為遼東半島。對于耐寒性強(qiáng)的粳稻，NSCI變化在第200-232天，即7月18日-8月19日，平均在8月3日。

圖6顯示了研究區(qū)1981-2012年水稻平均抽穗期的空間分布，由圖可見，平均抽穗期變化在第209-227天，即7月27日-8月14日，平均在8月5日。對比模型推算的水稻NSCI可見，對于耐寒性較弱的粳稻，NSCI比平均抽穗期提前10～20d，提前天數(shù)隨緯度增大而增大；對于耐寒性較強(qiáng)的粳稻，遼寧中南部地區(qū)兩者差異不大，遼寧北部及其以北地區(qū)，NSCI比平均抽穗期提前5～20d；對于耐寒性強(qiáng)的粳稻，遼寧中南部地區(qū)NSCI比平均抽穗期延遲約5d，遼寧北部及其以北地區(qū)NSCI比平均抽穗期提前5～15d。

2.3 NSCI的年際變化

由圖7可見，（1）對于耐寒性較弱的粳稻（R1），1981-2000年共有3站NSCI的變化趨勢通過了α=0.05的顯著性檢驗，其它站點(diǎn)變化趨勢不顯著；其中湯原站NSCI平均提前幅度為5.7d?10a-1，虎林站為7.7d?10a-1，大洼站NSCI平均延遲天數(shù)為6.3d?10a-1；2001-2012年僅琿春站NSCI的變化趨勢通過了α=0.01的顯著性檢驗，NSCI平均延遲天數(shù)為19.1d?10a-1，其它站點(diǎn)變化趨勢不顯著。

（2）對于耐寒性較強(qiáng)的粳稻（R2），1981-2000年所有站NSCI的變化趨勢不顯著；2001-2012年僅琿春站NSCI的變化趨勢通過了α=0.01的顯著性檢驗，NSCI平均延遲幅度為26.7 d?10a-1，其它站NSCI的變化趨勢不顯著。

（3）對于耐寒性強(qiáng)的粳稻（R3），1981-2000年所有站NSCI的變化趨勢不顯著；2001-2012年共有5站NSCI的變化趨勢通過α=0.05的顯著性檢驗，琿春站則通過了α=0.01的顯著性檢驗，其它站變化趨勢不顯著；其中虎林站NSCI平均延遲天數(shù)為13.8d?10a-1，九臺站為13.4d?10a-1，龍井站為12.2d?10a-1，通化站為10.3d?10a-1，開原站為12.6d?10a-1，琿春站為25.7d?10a-1。

3 結(jié)論與討論

3.1討論

用水稻障礙型冷害損失評估模型推算水稻空殼率，其準(zhǔn)確性在一定程度上依賴于臨界溫度（T0）和敏感期長度（n）的取值。T0的取值主要取決于不同時期及區(qū)域內(nèi)的主栽品種。本研究設(shè)定18、19、20℃對應(yīng)耐寒性由強(qiáng)到弱的水稻品種，符合早熟區(qū)T0明顯低于晚熟區(qū)的客觀規(guī)律。敏感期長度（n）是生物學(xué)及作物栽培學(xué)參數(shù)，取決于區(qū)域內(nèi)品種、氣候差異及栽培方式。本研究參考馬樹慶[18，29]等的報道，對n統(tǒng)一取值20，可能是造成部分地區(qū)NSCI與實(shí)際抽穗期差別較大的原因。

從空間上看，黑龍江和吉林省水稻NSCI均比平均抽穗期顯著提前。在實(shí)際水稻生產(chǎn)中可適當(dāng)提早播種和移栽，規(guī)避孕穗期抽穗期低溫對水稻造成的影響，但同時需要考慮生育期提前可能增加水稻出苗-分蘗階段遭遇低溫冷害的風(fēng)險[30-31]。劉麗華[32]研究了黑龍江省肇源、友誼、洪河的旱育秧安全播種期范圍是4月9-20日。孫雯[33]以日平均氣溫穩(wěn)定通過12℃的初日作為水稻安全播種期，計算得到東北稻區(qū)1961-2008年平均安全播種期為5月8日（2d）。目前，北方地區(qū)廣泛采用塑料薄膜覆蓋保溫育苗，水稻播種時間有所提前[17]。

本研究以模型推算的NSCI和站點(diǎn)觀測的抽穗期為時間點(diǎn)，分別統(tǒng)計不同階段低溫冷害發(fā)生情況。對比分析發(fā)現(xiàn)，（1）在空殼率大于生理空殼率的記錄中，存在未發(fā)生低溫冷害的情況，說明空殼率較高可能是受其它因素的影響，在本文分析時已經(jīng)剔除了這部分記錄。（2）遼寧省中部及南部地區(qū)模型推算的NSCI遲于實(shí)際抽穗期。在空殼率大于生理空殼率的記錄中，模型推算的NSCI前30d及觀測的抽穗期前30d均未發(fā)生低溫冷害。然而由于NSCI的延遲，NSCI后30d發(fā)生低溫冷害的次數(shù)多于實(shí)際抽穗期后30d冷害發(fā)生次數(shù)，說明這一地區(qū)在保證水稻安全齊穗時需要考慮水稻灌漿結(jié)實(shí)期低溫冷害，避免低溫冷害的影響[34]。

3.2 結(jié)論

水稻障礙型冷害損失評估模型考慮了低溫及其持續(xù)時間對水稻不育率的影響。本研究以水稻生理空殼率為指標(biāo)約束NSCI，推算的結(jié)果更加精確。研究結(jié)果顯示，（1）水稻NSCI在空間上呈現(xiàn)緯向分布規(guī)律，隨緯度增加逐漸提前。同時受地形影響，高海拔山區(qū)NSCI早于平原地區(qū)。（2）相比1981-2000年，2001-2012年研究區(qū)各站點(diǎn)NSCI表現(xiàn)出較明顯的變化趨勢，琿春站NSCI的延遲趨勢達(dá)到極顯著水平，平均延遲23.8d?10a-1。（3）NSCI后30d低溫冷害次數(shù)明顯少于實(shí)際抽穗期后30d或表現(xiàn)為冷害嚴(yán)重程度較輕。由此可見，使用模型推算的NSCI能夠有效避免或減輕水稻關(guān)鍵生育期的低溫冷害，為研究區(qū)合理安排農(nóng)時，保障水稻安全生產(chǎn)提供了重要參考。

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Estimating the Last Date without Sterile-type Chilling Injury for Rice Based on a Model for Evaluation of Loss for Sterile-Type Chilling Injury in Northeast China

CHEN De1, 2, YANG Shen-bin1, JIANG Li-xia3, XU Hao4, LI Xiu-feng3, HUANG Wei1

(1.Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters/Jiangsu Key Laboratory of Agricultural Meteorology, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044, China; 2. Weather Station for 94592 PLA Troops, Xuzhou 221008; 3. Heilongjiang Provincial Institute of Meteorological Science, Harbin 150030; 4. China Meteorological Administration, Beijing 100081)

With the meteorological data and rice phenological records from 35 weather stations during 1981 to 2012, daily empty grain rates of rice were estimated by the model of evaluation and forecast of loss for sterile-type cool injury in rice plants. Three parameters were set to represent rice varieties with three types of cold tolerance. The date with empty grain rate estimated up to physiological empty grain rate (7.62%) was chosen as the last date without sterile-type cool injury for rice (NSCI). For each station, NSCI was estimated with 80% of guarantee rate. The results showed NSCI advances with latitudes. The NSCIs for rice with weak, normal and strong cold tolerance in Heilongjiang Province were on 14, 17 and 22 July respectively, while in Jilin Province they were on 18, 21 and 25 July respectively, and on July 28th, August 4th, August 10th, respectively in Liaoning Province. In recent 30 years, the temporal variation of NSCI in northeast China was evident, which showed a deferred trend during 2001 to 2012 in some area of northeast China. Comparison of chilling injuries during 30 days before and after NSCIs with that during 30 days before and after observed heading dates showed that the method used in this study is able to estimate NSCIs for rice in northeast China with enough accuracy, which can effectively help agricultural management prevent and mitigate chilling damage in rice key development stage.

Japonica rice; Empty grain rate; Phenology; Chilling injury

10.3969/j.issn.1000-6362.2017.08.005

2016-12-22

。E-mail: jaasyang@163.com

國家公益性行業(yè)（氣象）科研專項（GYHY201306036；GYHY201306035；GYHY201506055）；國家“十二五”科技支撐計劃項目（2011BAD32B01）；江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程項目（PAPD）

陳德（1990-），碩士，研究方向為農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害與農(nóng)業(yè)遙感。E-mail：1036537175@qq.com

陳德,楊沈斌,姜麗霞,等.基于障礙型冷害損失評估模型推算東北水稻無障礙型冷害終日[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2017,38(8):507-516