低溫冷害對延邊地區(qū)水稻產(chǎn)量的影響分析

鄧奎才++鄧元博++劉曉航

摘要 延邊地區(qū)受低溫冷害影響，常導(dǎo)致水稻大幅減產(chǎn)。本文對低溫冷害的概念、主要類型進(jìn)行總結(jié)，針對障礙型冷害和延遲型冷害，分析了1991—2016年延邊地區(qū)低溫冷害對水稻產(chǎn)量的影響情況，并提出合理建議，以期為當(dāng)?shù)厮旧a(chǎn)中減輕災(zāi)害損失提供參考。

關(guān)鍵詞 低溫冷害；水稻產(chǎn)量；障礙型冷害；延遲型冷害；吉林延邊

中圖分類號 S511；S426 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）19-0197-02

吉林省延邊州地處北半球中溫帶，屬中溫帶濕潤季風(fēng)氣候（海洋氣候和大陸氣候），農(nóng)作物生育期間的積溫為2 400～2 700 ℃，降水量為330～680 mm，日照時數(shù)為750～1 000 h，無霜期為100～150 d。延邊大部分是山區(qū)，晝夜溫差大，非常有利于糧食作物干物質(zhì)形成，因而產(chǎn)出的水稻干物質(zhì)積累多，營養(yǎng)豐富、品質(zhì)優(yōu)良。東北大米品質(zhì)優(yōu)良，延邊大米又是東北大米中的精品。延邊朝鮮族自治州有悠久的水稻種植歷史，是我國北方著名的水稻主產(chǎn)區(qū)，延邊大米品質(zhì)優(yōu)良、食味上佳，其粒形整齊、色澤瑩白、透明度強、軟硬適中、黏性適度，做出的米飯油潤可口。但受地理位置和氣候的影響，延邊地區(qū)農(nóng)作物生育期間的熱量不充足，個別年份水稻會受氣象條件的影響出現(xiàn)大幅減產(chǎn)。

20世紀(jì)，延邊地區(qū)遭受低溫冷害影響的頻率較高，每5年就可能出現(xiàn)1次大災(zāi)，每3年出現(xiàn)1次小災(zāi)，小災(zāi)年水稻減產(chǎn)20%～30%，大災(zāi)年減產(chǎn)60%以上，甚至有些地塊絕收。進(jìn)入21世紀(jì)后，受全球氣候變暖的影響，氣溫升高、積溫增多、熱量增加，出現(xiàn)低溫冷害的頻次有所減少，但并沒有消失。個別年份會出現(xiàn)低溫冷害，比如2002年、2003年、2009年出現(xiàn)了低溫冷害，造成水稻減產(chǎn)幅度依然較大。造成延邊地區(qū)水稻大幅減產(chǎn)的主要原因是遭受到低溫冷害的危害，障礙型冷害對水稻產(chǎn)量的影響尤其嚴(yán)重，在水稻20 d左右的減數(shù)分裂期間內(nèi)出現(xiàn)連續(xù)或多天的低溫天氣過程，就會出現(xiàn)障礙型冷害，從而使水稻嚴(yán)重減產(chǎn)。本文主要介紹障礙型冷害和延遲型冷害對延邊地區(qū)水稻產(chǎn)量的影響情況。

1 低溫冷害的概念及主要類型

1.1 低溫冷害的概念

低溫冷害是指在農(nóng)作物生長季節(jié)，溫度在0 ℃以上，有時可能接近20 ℃條件下，由于作物連續(xù)處在低于其生育適宜溫度或受短期低溫的影響，生育延遲，甚至發(fā)生生理障礙造成減產(chǎn)[1-2]。冷害一般在外觀上表現(xiàn)不明顯，不易引起人們的注意，故稱“啞巴災(zāi)”。

1.2 低溫冷害的類型

低溫冷害的類型劃分比較復(fù)雜，主要包括延遲型冷害、障礙型冷害、混合型冷害。

1.2.1 延遲型冷害。延遲型冷害是在作物生長期間出現(xiàn)較長時間的持續(xù)性低溫天氣過程，導(dǎo)致作物生育期間積溫不足，使作物代謝緩慢、生育期延遲，不能在初霜到來之前正常成熟，而導(dǎo)致產(chǎn)量降低。延遲型冷害如發(fā)生在幼穗分化前的營養(yǎng)生長期，導(dǎo)致作物延遲抽穗；如發(fā)生在籽粒形成時期，則使作物凈光合生產(chǎn)能力降低。

1.2.2 障礙型冷害。障礙型冷害是在作物生殖生長期內(nèi)遭受較短時間（一般僅幾天）的異常低溫，使生殖器官的生理活動遭到破壞，導(dǎo)致穎花不育、籽?？诊醵鴾p產(chǎn)。經(jīng)研究，障礙型冷害出現(xiàn)在水稻減數(shù)分裂期間，延邊地區(qū)水稻減數(shù)分裂期出現(xiàn)的時間大概在7月下旬至8月中旬。

2 延邊州水稻產(chǎn)量情況

延邊地區(qū)1991—2016年水稻產(chǎn)量情況見圖1?？梢钥闯?，1993年、1998年和2003年水稻嚴(yán)重減產(chǎn)，分別減產(chǎn)78%、61%和63%；1995年、2002年和2009年水稻產(chǎn)量也大幅減少，分別減產(chǎn)20%、31%和26%。研究表明，造成延邊州水稻大幅減產(chǎn)的原因是受到低溫冷害的影響。

3 低溫冷害對延邊地區(qū)水稻產(chǎn)量的影響

3.1 障礙型冷害的影響

低溫冷害發(fā)生時影響的范圍較大，一個縣市的情況基本能夠代表一個地區(qū)，現(xiàn)以延吉市為例，說明低溫冷害對延邊地區(qū)水稻產(chǎn)量的影響情況。

3.1.1 1993年、1998年、2003年延吉市水稻減數(shù)分裂期的氣溫情況。由圖2可以看出，延吉市1993年7月21日到8月10日期間的日平均氣溫都低于歷年平均值；1998年和2003年7月21日到8月10日期間的日平均氣溫分別有1 d和3 d高于歷年平均值，此時正處于水稻對溫度十分敏感的減數(shù)分裂期，長期低溫使這3年的水稻遭到了嚴(yán)重的障礙型冷害，水稻產(chǎn)量嚴(yán)重減少。

3.1.2 1995年、2002年、2009年延吉市水稻減數(shù)分裂期的氣溫情況。由圖3可以看出，延吉市1995年、2002年、2009年7月21日到8月10日期間的日平均氣溫分別有19、14、16 d低于歷年平均值，低于歷年平均值的天數(shù)明顯少于1993年、1998年、2003年，作物受害程度低于1993年、1998年、2003年，但也受到比較嚴(yán)重的低溫冷害影響。

3.1.3 水稻受障礙型冷害的影響情況。有關(guān)研究表明，水稻進(jìn)入減數(shù)分裂期的數(shù)量呈拋物線形，開始較少，之后逐漸增多，止葉期前5 d左右達(dá)到最多，然后下降[3-4]。

沈亨文[5]的研究中，確定出水稻每日進(jìn)入減數(shù)分裂期的數(shù)量百分率（S），根據(jù)每日的最高氣溫、最低氣溫和指標(biāo)溫度模擬出每日進(jìn)入減數(shù)分裂期的籽?？諝ぢ剩↘），S乘以K即得水稻每日受害百分率，將所有受害日期的受害百分率相加，累計值即為減數(shù)分裂期的受害程度，即受障礙型冷害的影響程度。

以1998年為例，說明水稻減數(shù)分裂期受障礙型冷害影響的減產(chǎn)程度，7月20日至8月2日出現(xiàn)冷害，7月20日前和8月2日后沒有達(dá)到冷害指標(biāo)的日期。

1998年理論計算得到受障礙型冷害影響造成的空殼率為58.7%，與實際減產(chǎn)61%十分接近。減數(shù)分裂期間短短12 d的障礙型冷害就使水稻產(chǎn)量減產(chǎn)近60%，可見障礙型冷害對水稻產(chǎn)量的影響相當(dāng)嚴(yán)重。

3.2 延遲型冷害的影響

延邊市1991—2016年水稻生育期間（5月1日至9月20日）積溫情況見圖4。可以看出，減產(chǎn)年1993年、1995年、2009年、1998年、2002年、2003年積溫分別比正常年少124、119、93、19、52、43 ℃。1992年、1996年、2005年、2006年、2008年、2011年、2012年的積溫也低于正常年份，偏低程度與1998年、2002年和2003年相近，減產(chǎn)幅度卻有限，2008年甚至是水稻產(chǎn)量最高的一年，表明積溫比歷年少50 ℃以內(nèi)，會形成延遲型冷害，但不會造成水稻大幅減產(chǎn)。

1993年、1995年和2009年積溫比正常年少93～124 ℃，屬于嚴(yán)重的延遲型冷害年，現(xiàn)以1995年為例，說明延遲型冷害對水稻產(chǎn)量的影響。

1995年理論計算得到受障礙型冷害影響的水稻空殼率為19.0%（表2），比實際減產(chǎn)的31%少12個百分點，此差值可能是由于積溫不足、造成延遲型冷害而形成的減產(chǎn)。1993年也遭到嚴(yán)重的延遲型冷害，延遲型冷害造成的減產(chǎn)幅度為15%左右。

4 結(jié)語

障礙型冷害對低溫十分敏感，發(fā)生的時間短、危害大。雖然可以實時判斷出是否發(fā)生了障礙型冷害及其影響程度，但目前尚無避免或消除其危害的有效辦法和措施。延遲型冷害相比障礙型冷害來說對水稻產(chǎn)量的影響小，并且可以通過農(nóng)事管理、控制施肥量、噴藥等有效措施，減輕因積溫不足對水稻造成的不利影響[6]。

5 參考文獻(xiàn)

[1] 郭建平，馬樹慶.農(nóng)作物低溫冷害監(jiān)測預(yù)測理論和實踐[M].1版.北京：氣象出版社，2009.

[2] 中國氣象局.農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范：上卷[M].北京：氣象出版社，1993.

[3] 胡春麗，李輯，林蓉，等.東北水稻障礙型低溫冷害變化特征及其與關(guān)鍵生育期溫度的關(guān)系[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2014，35（3）：323-329.

[4] 馬樹慶，襲祝香，馬力文，等.北方水稻低溫冷害指標(biāo)持續(xù)適用性檢驗與比較[J].氣象，2015，41（6）：778-785.

[5] 沈亨文.水稻減數(shù)分裂期空殼診斷卡使用說明[J].吉林氣象，1999（2）：26-27.

[6] 王冬妮，郭春明，劉實，等.吉林省水稻延遲型低溫冷害氣候風(fēng)險評價與區(qū)劃[J].氣象與環(huán)境學(xué)報，2013，29（1）：103-107.