應(yīng)對極端氣候的水稻品種選擇與育種技術(shù)對策

華淑惠，楊 琳，董 琳，寇 宇

（1.東遼縣氣象局，吉林 遼源 136600；2.永吉縣氣象局，吉林 吉林 132100；3.蛟河市氣象局，吉林 吉林 132500；4.圖們市氣象局，吉林 延邊 137200）

在極端氣候頻發(fā)的趨勢下，我國農(nóng)作物受災(zāi)面積日益增加，受災(zāi)農(nóng)作物的占比也逐漸增加。因此，需要積極采取應(yīng)對措施，否則會(huì)破壞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致生產(chǎn)能力下降。吉林省氣候資源多樣，氣候?yàn)?zāi)害較多，干旱、洪澇、高溫等氣象災(zāi)害頻繁發(fā)生，強(qiáng)度越來越大，破壞性極強(qiáng)，并且具有突發(fā)性的特點(diǎn)。極端氣候會(huì)對農(nóng)作物種植造成較大的挑戰(zhàn)，如果秋季發(fā)生連續(xù)降水，會(huì)導(dǎo)致水稻大面積倒伏，對水稻產(chǎn)量造成較大影響，使生產(chǎn)品質(zhì)下降；如果夏季持續(xù)高溫，會(huì)導(dǎo)致中稻、早熟晚稻結(jié)實(shí)率降低，抽穗期延遲，造成水稻減產(chǎn)[1]。為了降低極端氣候?qū)λ镜绒r(nóng)作物造成的損失，需要對災(zāi)害性氣候特點(diǎn)進(jìn)行分析，加強(qiáng)育種選種工作，沉著應(yīng)對多變的天氣狀況，提高種植效益。

1 氣候變化產(chǎn)生的影響

對當(dāng)前全球氣候變化的原因進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，氣候變化與自然、人為因素有關(guān)，氣候變化的總趨勢為大氣中的CO2質(zhì)量濃度持續(xù)增加，紫外線輻射強(qiáng)度增強(qiáng)；全球氣候變暖，導(dǎo)致極端氣候事件頻繁發(fā)生；溫室氣體排放量增多，加快了氣候變化速度。水稻作為重要的糧食作物，種植區(qū)域廣泛。我國是最大的水稻生產(chǎn)國，無論是種植面積還是產(chǎn)量都位居世界前列。通過對氣候異常變化的研究，可以了解氣候變化對水稻種植工作的影響，從而提前做好應(yīng)對方案，保證糧食安全，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。極端氣候事件會(huì)對水稻生長造成影響，如果長期干旱少雨，會(huì)導(dǎo)致土壤干旱，水稻無法正常生長發(fā)育；洪澇災(zāi)害、強(qiáng)降雨會(huì)導(dǎo)致稻田被淹沒，損傷植株；臺(tái)風(fēng)天氣帶來的強(qiáng)風(fēng)暴雨會(huì)導(dǎo)致水稻發(fā)生倒伏；冰雹會(huì)砸傷水稻，影響水稻產(chǎn)量。

1.1 溫度升高對水稻的影響

溫度升高會(huì)讓冷涼地帶的農(nóng)作物生長周期延長，北半球中緯度的熱量會(huì)向北方移動(dòng)，海平面上升。對于水稻來說，在高溫影響下，水稻生育期明顯縮短，會(huì)提前成熟。但是，在抽穗期遇到高溫，會(huì)導(dǎo)致粒谷減產(chǎn)。按照當(dāng)前CO2質(zhì)量濃度增長速率，預(yù)計(jì)每年溫度升高0.8 ℃。根據(jù)水稻影響模型分析，高溫下我國南方水稻會(huì)出現(xiàn)明顯減產(chǎn)，北方水稻結(jié)實(shí)率會(huì)明顯下滑。因此，需要選擇營養(yǎng)生長及生殖生長期對高溫耐受性較高的品種，避免高溫導(dǎo)致營養(yǎng)生長期縮短。

1.2 災(zāi)害性天氣頻繁發(fā)生

據(jù)計(jì)算，我國沿海地區(qū)的臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度會(huì)隨著溫度的升高而逐漸增大，熱帶區(qū)域發(fā)生高溫災(zāi)害頻率上升，影響范圍越來越大，北方地區(qū)也會(huì)受到影響。降水量增加會(huì)導(dǎo)致一部分地區(qū)洪澇危害性增加，因此，所選水稻品種需要具有較高的抗旱、抗洪澇、抗倒伏以及抗病害特性。

1.3 氣候變暖導(dǎo)致病蟲害頻發(fā)

氣候變暖會(huì)導(dǎo)致病蟲害頻繁發(fā)生，研究發(fā)現(xiàn)，氣溫升高會(huì)讓一些受溫度限制較大的害蟲活動(dòng)范圍擴(kuò)大，繁殖率增加。大多數(shù)病蟲害在氣候溫暖的環(huán)境下會(huì)嚴(yán)重為害水稻。依據(jù)冰島的情況估算，氣溫每升高4 ℃，會(huì)導(dǎo)致病蟲害為害程度增加15%。因此，在品種選擇上，要選擇抗病蟲害能力強(qiáng)的品種。

1.4 紫外線對農(nóng)作物的影響

紫外線會(huì)對農(nóng)作物產(chǎn)生很大影響，大多數(shù)農(nóng)作物的蛋白質(zhì)、脂類合成都對紫外線有一定需求，但吸收過多紫外線會(huì)讓植株結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使農(nóng)作物莖稈變矮，葉片面積減小，影響光合作用的進(jìn)行，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，影響農(nóng)作物質(zhì)量。因此，需要選擇具有較高耐紫外線傷害能力的品種。

2 影響水稻生產(chǎn)的災(zāi)害性氣候

對吉林省水稻種植產(chǎn)生影響的原因進(jìn)行分析可知，主要與溫度、降水等因素有關(guān)。1)溫度。水稻需要在適宜的溫度下生長，溫度過高或過低都會(huì)對其生長造成影響，而且溫度變化也會(huì)影響水稻生長周期，溫度升高，水稻生長周期會(huì)縮短；溫度降低，則會(huì)延長水稻生長周期。2)降水。水稻生長過程中需要足夠的水分，如果降水量較少，會(huì)影響生長情況。降水量的變化也導(dǎo)致了灌溉方式的改變。如果降水量少，則需要增加灌溉次數(shù)以及水量。如果降水過多，需要做好防澇管理，通過調(diào)整灌溉方式，讓土壤濕度維持在合適的水平。

根據(jù)種植品種的不同，極端氣候?qū)质∷旧a(chǎn)的影響也不相同。早稻品種面臨的極端氣候主要是苗期低溫、孕穗期高溫以及連續(xù)降水。晚稻品種的生長周期最長，一般生長期在5—11月，在7—8月可能會(huì)遭遇高溫，8—10月可能會(huì)受到暴雨、降溫等，10—11月主要面對的災(zāi)害性氣候?yàn)榻禍匾约斑B陰雨。連作晚稻品種的生育期為6—11月，面對的災(zāi)害氣候與單季晚稻類似，但是低溫導(dǎo)致的影響更大。

2.1 低溫

在水稻生長過程中，溫度是重要的影響因素之一，在不同的生長階段，水稻可接受的溫度范圍不同，一旦適宜溫度與實(shí)際溫度相差較大，低于極限值，就會(huì)影響水稻生長，甚至導(dǎo)致水稻暫停生長。對于早稻品種來說，低溫災(zāi)害主要集中在水稻芽期、苗期。對于晚稻品種，低溫災(zāi)害主要集中在水稻的抽穗期以及灌漿期[2]。對于早稻品種來說，種子萌發(fā)的最低溫度為12 ℃，最適宜溫度為28～36 ℃。早稻生長的溫度在20 ℃以下時(shí)，會(huì)影響水稻發(fā)芽，出現(xiàn)發(fā)芽率降低以及生長勢差等情況，而且低溫條件下的水稻很容易受到病菌感染，導(dǎo)致水稻爛芽。適宜早稻幼苗生長的溫度為25～35 ℃，當(dāng)氣溫下降到20 ℃，會(huì)導(dǎo)致水稻植株的生長勢頭弱，出現(xiàn)植株萎縮等情況。早春低溫災(zāi)害的主要表現(xiàn)是溫度忽高忽低，對水稻生長極其不利。

在水稻抽穗期以及灌漿期水稻易受到低溫冷害，受脅迫的品種主要有連作晚稻以及單季晚稻。在水稻抽穗期，氣溫低于20 ℃，會(huì)發(fā)生冷害，水稻的主要受害表現(xiàn)為：水稻植株莖稈矮小，抽穗期延遲，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致結(jié)實(shí)率下降以及水稻?？瞻T。在水稻灌漿期受到冷害后，會(huì)導(dǎo)致水稻葉片枯萎，葉片變?yōu)槌嗉t色，灌漿期延遲，水稻籽粒不飽滿，甚至?xí)?dǎo)致水稻品質(zhì)下降。如果是雜交水稻品種，會(huì)造成種子活力下降，發(fā)芽率也隨之降低。

2.2 高溫?zé)岷?/h3>

水稻喜溫，整個(gè)生長周期需要在較高的溫度環(huán)境中生長，但是，如果溫度超過水稻最高承受范圍，就會(huì)造成高溫?zé)岷?。水稻孕穗期、灌漿期正處于高溫季節(jié)，如果遇到極端高溫氣候影響，會(huì)導(dǎo)致水稻發(fā)生大面積減產(chǎn)。高溫對水稻的主要災(zāi)害表現(xiàn)為：影響花粉發(fā)育，花粉活力嚴(yán)重下降，甚至?xí)?dǎo)致水稻花藥基部散粉，最終造成花粉受精情況不佳，影響水稻籽粒的灌漿速率，水稻粒重降低，水稻質(zhì)量下降。此外，高溫也會(huì)改變晚稻生育期，而且高溫會(huì)讓水分大量蒸騰，最終導(dǎo)致旱災(zāi)。

當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)高溫天氣后，如果早中熟水稻在揚(yáng)花期受到高溫?zé)岷?，?huì)導(dǎo)致花粉散粉度降低，影響受精，產(chǎn)量減少。對于單季中熟水稻來說，在孕穗期以及抽穗期受到高溫影響后，會(huì)導(dǎo)致結(jié)實(shí)率降低。對于遲熟的晚稻，高溫天氣會(huì)導(dǎo)致生長遲緩，生育期發(fā)生不同程度的延遲。

2.3 干旱

水稻需要充足的水分以維持正常生長發(fā)育，如果降水過少，或者溫度過高，都會(huì)導(dǎo)致水稻種植受到干旱影響。氣象干旱與降水量、氣候溫度以及蒸騰速率等因素相關(guān)。在干旱影響下，水稻的生長發(fā)育會(huì)受到抑制，導(dǎo)致水稻葉片縮小，植株變矮，產(chǎn)量及質(zhì)量下降。在全球氣候變暖的影響下，吉林省夏季溫度越來越高，時(shí)常出現(xiàn)干旱炎熱氣候，而農(nóng)業(yè)灌溉用水量較為有限，在出現(xiàn)旱災(zāi)時(shí)，甚至?xí)l(fā)生水稻減產(chǎn)絕收的情況。

2.4 突發(fā)性氣象災(zāi)害

常見的突發(fā)性氣象災(zāi)害有暴雨、臺(tái)風(fēng)、冰雹等，8—10月經(jīng)常有臺(tái)風(fēng)登陸，雖然臨海區(qū)域?yàn)橹饕転?zāi)區(qū)域，但還是會(huì)出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)上岸的情況。臺(tái)風(fēng)帶來的暴雨以及強(qiáng)風(fēng)會(huì)導(dǎo)致水稻出現(xiàn)大面積倒伏，使水稻生長受到嚴(yán)重威脅，水稻產(chǎn)量、質(zhì)量都會(huì)出現(xiàn)不同程度的下降，而且水稻的收獲成本也隨之增加。8—10月，水稻正處于抽穗揚(yáng)花期，是水稻的關(guān)鍵生長周期。如果在水稻抽穗揚(yáng)花期發(fā)生倒伏，就會(huì)導(dǎo)致水稻植株畸形，甚至發(fā)生病害、蟲害。水稻乳熟期莖稈還沒有木質(zhì)化，較為脆弱，更容易發(fā)生倒伏，導(dǎo)致水稻減產(chǎn)，甚至絕收。此時(shí)，如果溫度過高，或者降水量較多，甚至?xí)绊懰旧氚l(fā)芽。若水稻成熟期發(fā)生倒伏，會(huì)導(dǎo)致粒重下降，水稻質(zhì)量也會(huì)降低[3]。

3 極端氣候的應(yīng)對措施

為提高對極端氣候的抗性，需要從水稻本身著手，培養(yǎng)具有較強(qiáng)抗逆性的品種，通過遺傳育種技術(shù)，選擇對氣候有著較強(qiáng)適應(yīng)性的品種，提高種植比例。從水稻種植技術(shù)上來看，根據(jù)極端氣候變化，需要對水稻的播種時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，減少極端氣候?qū)λ镜挠绊憽?/p>

3.1 加強(qiáng)新技術(shù)研究，調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)

為應(yīng)對極端氣候增多的趨勢，需要合理利用水稻產(chǎn)業(yè)鏈的各項(xiàng)資源，及時(shí)開展災(zāi)害工作。種植戶作為水稻種植的主體，也是極端氣候應(yīng)對的主要應(yīng)對者。農(nóng)業(yè)行業(yè)消災(zāi)行動(dòng)應(yīng)當(dāng)?shù)玫椒N植戶的密切配合。科技部門要積極創(chuàng)新技術(shù)，提高種植戶應(yīng)對災(zāi)害的能力。通過對吉林省進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，分析種植戶的應(yīng)對特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)對干旱災(zāi)害，種植戶的主要應(yīng)對策略是種植耐干旱的品種，極少部分種植戶選擇改變灌溉方式。由此可見，目前種植抗逆性強(qiáng)的品種是應(yīng)對氣象災(zāi)害的主要措施。

調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，并且加強(qiáng)新技術(shù)推廣，能夠有效提升抗災(zāi)水平。在推行抗災(zāi)措施時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮地域特點(diǎn)以及經(jīng)濟(jì)學(xué)規(guī)律，合理規(guī)避氣候?yàn)?zāi)害，實(shí)現(xiàn)種植戶增收。根據(jù)氣候特征以及農(nóng)業(yè)生物特征，調(diào)整水稻生產(chǎn)模式，堅(jiān)持因地制宜的原則，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)規(guī)?；a(chǎn)。

3.2 運(yùn)用生物育種技術(shù)，提高抗災(zāi)害能力

更換水稻品種是應(yīng)對災(zāi)害性氣候的主要選擇，農(nóng)業(yè)部門應(yīng)不斷研發(fā)生物育種新技術(shù)，提高水稻的抗氣候?yàn)?zāi)害能力。此外，應(yīng)不斷推進(jìn)水稻品種更新?lián)Q代，引導(dǎo)種植戶種植優(yōu)勢品種，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。

3.3 改良單季水稻的耐熱性，應(yīng)對高溫?zé)岷?/h3>

水稻孕穗期及揚(yáng)花期都處于高溫季節(jié)，因此高溫?zé)岷?huì)持續(xù)影響水稻正常生長。近年來，中熟水稻已經(jīng)成為主要的研究方向，其孕穗期一般在8月，此時(shí)正值溫度最高的時(shí)期，水稻面臨較大的熱害風(fēng)險(xiǎn)。通過田間測點(diǎn)試驗(yàn)，在高溫天氣下，水稻結(jié)實(shí)率下降，而且大多數(shù)水稻品種的結(jié)實(shí)率在65%以下。與常溫狀態(tài)下相比，高溫天氣的結(jié)實(shí)率下降明顯。按照國家相關(guān)規(guī)定，水稻耐熱性試驗(yàn)是在水稻抽穗揚(yáng)花期，在自然高溫以及室溫2 種環(huán)境下，對水稻材料的結(jié)實(shí)率進(jìn)行測定。田間自然高溫需要均溫在32 ℃以上，并且在35 ℃的環(huán)境中持續(xù)接受日照5 d。對比結(jié)實(shí)率，然后計(jì)算相對耐熱系數(shù)的平均值，將其作為評價(jià)指標(biāo)，選擇耐熱性良好的品種進(jìn)行種植。

3.4 檢測雜交水稻的耐受性，制種規(guī)避熱災(zāi)害易發(fā)生季節(jié)

在雜交水稻制種過程中，孕穗、揚(yáng)花期多集中在8月，此時(shí)正處于高溫季節(jié)，高溫會(huì)嚴(yán)重威脅制種安全。在高溫環(huán)境下，會(huì)導(dǎo)致父本的花粉生育性下降、揚(yáng)花不暢等問題，導(dǎo)致大面積制種減產(chǎn)。對此，應(yīng)通過合理安排制種孕穗揚(yáng)花期，規(guī)避種植區(qū)域的高溫時(shí)節(jié)。恢復(fù)系耐熱性弱的品種制種一定要避開高溫，也可以通過調(diào)整播種時(shí)間，讓恢復(fù)系的孕穗揚(yáng)花期推遲到9月。

3.5 提高苗期耐寒性，增強(qiáng)水稻抵御冷害的能力

對于中熟雜交水稻，最適宜的播種時(shí)間為3月，在幼苗期很有可能受到低溫冷害，影響水稻生長速度，導(dǎo)致水稻生育期被推遲，嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)霈F(xiàn)枯黃致死。

選擇水稻品種時(shí)，應(yīng)當(dāng)做好耐寒性鑒定，鑒定方式：讓處于3 葉齡的水稻秧苗在常溫環(huán)境下放置在12 ℃的冷水池中處理10 d，之后在5 ℃的人工氣候箱中處理2 d，再在自然條件下處理5 d。觀察水稻的葉片赤枯程度，按照耐冷性檢測分級表的標(biāo)準(zhǔn)，確定品種的耐寒等級。

3.6 提高水稻的抗倒伏性

提高水稻品種的抗倒伏能力，是實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)的重要保障。隨著水稻單產(chǎn)水平逐漸提升，受到極端天氣影響，水稻經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)倒伏情況。因此，在水稻育種工作中，需要重點(diǎn)關(guān)注水稻抗倒伏能力的提升，倒伏雖然與極端氣候有關(guān)，但根本原因是水稻的抗倒伏能力較差，而且種植戶的化肥用量過多[4-5]。

通過對不同抗倒伏能力的品種進(jìn)行測定發(fā)現(xiàn)，影響品種質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)在于植株第3、第4 節(jié)間的抗折力。檢測方式：在齊穗40 d 后，對單莖各節(jié)間的長度、粗度等指標(biāo)進(jìn)行測量，然后使用智取DS2-100N數(shù)顯推拉力計(jì)測定品種的抗倒伏能力，選擇抗倒伏能力優(yōu)異的品種種植。

4 結(jié)束語

氣候變暖直接影響生態(tài)環(huán)境，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重干旱、冰凍以及暴雨等情況。對于極端天氣事件，在加強(qiáng)自然科學(xué)研究的同時(shí)，還需要加大農(nóng)業(yè)種植研究。對于區(qū)域水稻種植工作，也需要根據(jù)氣候特點(diǎn)變化進(jìn)行調(diào)整，培養(yǎng)適宜種植的新品種。根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)，選擇抗熱性、抗旱性、抗干旱性能力強(qiáng)的水稻品種，提高水稻的耐受力和對極端天氣的抗性，提高水稻產(chǎn)量和質(zhì)量。