寶清縣近40 年氣候變化及水稻生產(chǎn)適用品種試驗(yàn)

趙振東 劉金宇 曹正男 寧曉海 董云峰 曹立勇*

（1 寶清北方水稻研究中心，黑龍江 寶清 155600；2 寶清縣氣象局，黑龍江 寶清 155600；第一作者：zhaozhendong@caas.cn；*通訊作者: caoliyong@caas.cn）

寶清縣地處黑龍江東部，是三江平原富硒核心區(qū)域，地貌特征為“四山一水四分田，半分蘆葦半草原”。寶清縣屬寒溫帶大陸性氣候，年平均氣溫3.2 ℃，無霜期145 d，平均降水量548.6 mm，年平均日照時(shí)數(shù)2 491.0 h，氣候溫和，適宜多種作物生長。寶清縣有耕地面積46多萬hm2，其中水稻面積達(dá)20 多萬hm2。寶清縣原屬黑龍江第三積溫帶區(qū)域，應(yīng)用第三積溫帶水稻品種。

目前全球氣候變暖已成不爭的事實(shí)。據(jù)IPCC 報(bào)告，近百年內(nèi)全球平均溫度升高了0.6 ℃±0.2 ℃[1]，至本世紀(jì)末，溫度還會(huì)升高0.7 ℃~4.0 ℃[2]。水稻是喜溫、短日照作物，氣溫的升高勢(shì)必會(huì)給水稻生產(chǎn)帶來一定影響。因此，作者通過分析寶清縣近40 年的氣象數(shù)據(jù)，結(jié)合種植第二積溫帶應(yīng)用水稻品種生長與產(chǎn)量情況，提出優(yōu)化當(dāng)?shù)厮痉N植結(jié)構(gòu)措施，以更合理利用當(dāng)?shù)貧夂蛸Y源，保障水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)發(fā)展。

1 氣候變化對(duì)水稻生產(chǎn)的影響

1.1 氣候變化對(duì)水稻種植區(qū)域的影響

在全球氣候變暖作用下，活動(dòng)積溫逐漸增加，水稻適宜種植區(qū)不斷擴(kuò)大[3]，以2 300 ℃等值線為下限，黑龍江省水稻適宜種植區(qū)從48.86°N 擴(kuò)展至50.12°N[4]。2019 年黑龍江省水稻種植面積為381.3 萬hm2，是1980 年的18 倍[5]。隨著氣候變暖，黑龍江省早熟和中熟水稻品種適宜區(qū)域減少了21 個(gè)和11 個(gè)縣，晚熟品種適宜區(qū)域則擴(kuò)大了23 個(gè)縣[6]。王萍等[7]研究認(rèn)為，未來黑龍江省水稻穩(wěn)產(chǎn)區(qū)會(huì)逐漸向西部擴(kuò)展。

1.2 氣候變化對(duì)水稻生長及產(chǎn)量的影響

氣候變化對(duì)水稻產(chǎn)量影響因南、北方氣候的差異，研究結(jié)果并不一致。氣候變暖會(huì)加快水稻生育進(jìn)程，使水稻基本營養(yǎng)生長期、生殖生長期和全生育期均縮短[8]。蘇海報(bào)[9]以早稻陵兩優(yōu)268 和晚稻兩優(yōu)培九為試驗(yàn)材料研究表明，溫度上升使水稻干物質(zhì)積累總量、轉(zhuǎn)運(yùn)量和轉(zhuǎn)運(yùn)率下降。王彤彤等[10]在黑龍江省利用大棚對(duì)10個(gè)水稻品種進(jìn)行增溫，發(fā)現(xiàn)不同水稻品種在高溫條件下生育期縮短、分蘗力下降。許信旺等[11]分析了安徽省近30 年的氣象資料，認(rèn)為水稻氣候產(chǎn)量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，給水稻產(chǎn)量帶來負(fù)面效應(yīng)。張建平等[12]采用BCCT63 氣候模式模擬氣候變化對(duì)南方水稻產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，早稻產(chǎn)量下降3.6%，晚稻產(chǎn)量下降2.8%。方修琦等[13]利用黑龍江省1952—2000 年的水稻單產(chǎn)和氣象數(shù)據(jù)，分析了氣候變暖在黑龍江水稻增產(chǎn)中的貢獻(xiàn)，認(rèn)為氣候變暖可以促進(jìn)水稻增產(chǎn)，貢獻(xiàn)率達(dá)20.0%左右。張衛(wèi)建等[14]于2016—2020 年在哈爾濱開展了水稻全天增溫試驗(yàn)，結(jié)果表明，當(dāng)氣溫升高1.5 ℃，水稻花前生育期顯著縮短，有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)有所增加，單產(chǎn)平均增加15.3%。南方氣溫高，花后高溫影響結(jié)實(shí)率和粒質(zhì)量；而北方平均溫度低，氣溫升高會(huì)促進(jìn)粒數(shù)的增加，進(jìn)而增加水稻產(chǎn)量。值得注意的是，曲輝輝等[6]結(jié)合水稻障礙性冷害指標(biāo)，分析研究了黑龍江省70 個(gè)臺(tái)站1971—2012 年氣象資料和10 個(gè)臺(tái)站1980—2011年的水稻生育期數(shù)據(jù)，認(rèn)為在氣候變暖的背景下，水稻障礙型冷害發(fā)生的幾率并未減小，表明水稻低溫冷害在北方仍是不可忽視的問題。

2 寶清縣近40 年氣候變化

2.1 平均氣溫與水稻生長季有效積溫變化

由圖1 可見，近40 年來，寶清縣最低年平均氣溫和最高年平均氣溫分別出現(xiàn)在1984 年（3.1 ℃）和2008年（5.8 ℃），氣候傾向率為0.2 ℃/10a。表明寶清縣的年平均氣溫呈升高趨勢(shì)，平均每10 年升高0.197 ℃（氣象資料來源：寶清縣氣象局）。

圖1 寶清縣近40 年平均氣溫的年際變化

如圖2 所示，寶清縣水稻生長季（5 月10 日—9 月25 日）≥10 ℃有效積溫的年際變化呈線性增加趨勢(shì)。1981—1990 年平均有效積溫為2 582.8 ℃，1991—2000年為2 596.6 ℃，2001—2010 年為2 653.2 ℃，2011—2020 年為2 699.7 ℃。其中，1981 年水稻生長季≥10 ℃有效積溫最低，為2 368.1 ℃；1989 年最高，為2 913.2 ℃。氣候傾向率為42.5 ℃/10a，即平均每10 年增加42.5 ℃，增加趨勢(shì)明顯。除1981 年外，其余年份水稻生長季有效積溫均超過2 450 ℃。

圖2 寶清縣近40 年水稻生長季有效積溫的年際變化

2.2 降水量變化

由圖3 可見，寶清縣近40 年全年降水量與水稻生長季降水量年際變化趨勢(shì)較為一致。全年降水量和水稻季降水量最低年份均在2003 年，分別為294.0 mm和221.0 mm；最高年份均在2019 年，分別為898.9 mm和827.9 mm。總體呈現(xiàn)增長趨勢(shì)，全年降水量氣候傾向率為32.0 mm/10a，即平均每10 年增加32.0 mm；水稻生長季降水量氣候傾向率為21.3 mm/10a。

圖3 寶清縣近40 年降水量的年際變化

2.3 水稻生長季日照時(shí)數(shù)年際變化

由圖4 可見，寶清縣近40 年水稻生長季日照時(shí)數(shù)最低出現(xiàn)在2019 年，為907.3 h；最高在2020 年，為1 546.6 h，整體呈下降趨勢(shì)，氣候傾向率為-26.8 h/10a，即平均每10 年下降26.8 h。

圖4 寶清縣近40 年生長季日照時(shí)數(shù)的年際變化

3 不同葉數(shù)水稻品種所需活動(dòng)積溫量

根據(jù)以往研究結(jié)果（表1），14 片葉品種一般需要活動(dòng)積溫2 650 ℃以上，12~13 片葉品種一般需要2 450 ℃~2 650 ℃，11 片葉品種需要2 250 ℃~2 450 ℃，10 片葉品種需要2 100 ℃~2 250 ℃。

表1 黑龍江水稻葉片數(shù)與活動(dòng)積溫的關(guān)系[15]

結(jié)合寶清縣水稻生長季活動(dòng)積溫?cái)?shù)據(jù)分析可知，寶清縣可以種植12 片葉水稻品種。

4 不同水稻品種在寶清的試種表現(xiàn)

為驗(yàn)證11 片葉和12 片葉水稻品種在寶清的熟期、產(chǎn)量及品質(zhì)情況，2020 年、2021 年中國水稻研究所北方水稻研究中心收集6 個(gè)品種進(jìn)行了試驗(yàn)種植，具體品種見表2。蓮匯631 是寶清縣種植面積較大的11片葉品種，其他5 個(gè)是在第二積溫帶生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的12 片葉水稻品種。小區(qū)行長10 m，8 行區(qū)，行距30 cm，株距12 cm，小區(qū)面積24 m2，3 次重復(fù)。田間管理同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田。

從2 年數(shù)據(jù)結(jié)果看，12 片葉品種的成熟期雖然比11 片葉品種晚1~3 d，但均能在收獲前正常成熟，可以更好的利用寶清的光溫資源。在產(chǎn)量性狀方面，雖不同品種表現(xiàn)有差異，但12 片葉產(chǎn)量均高于11 片葉品種，而11 片葉品種的加工品質(zhì)略好于12 片葉品種。

由表2 可知，2020 年和2021 年蓮匯631 的始穗期、齊穗期和成熟期均早于其他品種，齊粳2 各個(gè)生育時(shí)期均最晚。

從2 年的實(shí)際產(chǎn)量數(shù)據(jù)（表3）來看，5 個(gè)12 片葉水稻品種的產(chǎn)量均高于蓮匯631，2020 年綏粳26 產(chǎn)量最高，為7 887.1 kg/hm2，較蓮匯631 顯著增產(chǎn)5.72%。2021 年龍墾229 產(chǎn)量最高，為7 962.3 kg/hm2，較蓮匯631 顯著增產(chǎn)5.85%。

從表4 可以看出，2020 年蓮匯631 的糙米率與龍墾229、蓮稻2 差異不顯著，顯著高于其他品種；整精米率與龍墾229 差異不顯著，顯著高于其他品種。2021年蓮匯631 的糙米率、整精米率均高于其他品種。

表4 不同水稻品種的加工品質(zhì)

5 結(jié)論

寶清縣平均氣溫、水稻生長季有效積溫近40 年呈上升趨勢(shì)，平均氣溫每10 年增加0.2 ℃，水稻生長季有效積溫每10 年增加42.5 ℃，近40 年生長季有效積溫均超過2 450 ℃，能滿足12 片葉水稻品種的活動(dòng)積溫要求。近40 年寶清縣水稻生長季降水量呈上升趨勢(shì)，平均每10 年增加21.3 mm。降水量增加會(huì)加大空氣的潮濕度，結(jié)合高溫天氣，易形成高溫高濕天氣，應(yīng)注意防治稻瘟病的發(fā)生。近40 年寶清縣水稻生長季日照時(shí)數(shù)呈下降趨勢(shì)，平均每10 年下降26.8 h。若遇低溫年份，易形成低溫寡照天氣，影響水稻結(jié)實(shí)率及千粒重，不利于產(chǎn)量形成。通過2 年的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，年際間的氣候條件變化會(huì)影響水稻熟期，所以寶清縣在選擇12 片葉優(yōu)質(zhì)品種時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮12 片葉早熟水稻品種。