高温胁迫对杂交中籼稻生育特性和产量的影响

刘中新 罗和清 周汝宝

摘要：2016-2017年中稻开花灌浆期，麻城市出现了较长时间的高温天气，水稻高温热害严重。利用仲衍种业中稻绿色通道试验品种区域试验及生产试验观测，将观测资料采取归一化处理，分析了杂交中籼稻不同品种在高温胁迫下的表现差异，对计算结果用图示法进行了分析，总结出了耐高温品种的生育特性。

关键词：杂交中籼稻；高温胁迫；耐高温；生育特性；产量

中图分类号：S511.2+1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2018）12-0012-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.12.003

Abstract： During the flowering and filling period of medium rice in 2016 and 2017，heat damage in rice was serious because of the long-term high temperature in Macheng. The main contents of this paper includes the observation of the regional variety test and production test in the middle-season rice green channel test by Zoeve seed；the normalization treatment of observational data；analysis of different performance of various medium hybrid rice under high temperature stress；further analysis of calculation results with graphic method；summary of characteristics of high temperature resistant varieties.

Key words： medium indica hybrid rice；high temperature stress；high temperature resistance；growth characteristic；yield

由于气候变暖的原因，近年来，中国长江中下游流域在水稻生长期间，经常遇到高温天气的危害，特别是在水稻开花灌浆期易出现持续高温，严重影响水稻的产量和品质。麻城市中稻产量占整个粮食总产的60%以上，水稻高温热害一直是困扰其产量的重要问题。进入本世纪以来，高温热害有加重的趋势。2001-2017年7-8月，麻城市最高气温≥35 ℃平均为22.9 d，比1959-2000年平均18.1 d增加4.8 d，最多年份达34 d。许多学者对水稻高温热害的机制、危害（产量和品质）以及指标等问题做过大量研究。王才林等[1]研究认为，水稻抽穗期日平均气温>30 ℃、最高气温≥35 ℃的日数达6 d以上，结实率比正常气温条件下平均下降15%左右，平均产量和千粒重也显著降低。张倩等[2]根据高温出现的日数将高温热害等级划分为轻度高温热害、中度高温热害和重度高温热害。况慧云等[3]认为水稻在高温胁迫下的表现因生育时期而异，开花和灌浆期是水稻易受高温危害的时期，灌浆期高温會导致稻米垩白增加、透明度变差、整精米率下降、蒸煮食味品质变劣等。胡珀等[4]将7月11日至8月15日定为武汉市江夏区水稻高温热害高风险期，建议将播种期提前到4月22日以前，或推迟到5月27日至6月16日，从而避开了水稻高温热害。

对高温胁迫下品种间差异性研究，是品种区试、生产试验及推广环节必须要考虑的重要问题。目前对品种进行抗高温技术鉴定的方法主要有两种，直接鉴定法和间接鉴定法[5]，直接鉴定法就是利用自然高温条件进行田间鉴定，间接鉴定法是利用人工气候箱模拟自然条件进行高温鉴定，但无论哪种方法，都很难找到合适的指标，这也是作物耐热性研究进展较慢的原因之一。多数研究以结实率为主要鉴定指标[6]，也有结合空秕率、实粒重、整精米率等作为鉴定指标[7]。本研究使用麻城市农业技术推广中心2016-2017年进行的仲衍种业中稻绿色通道试验品种区试及生产试验（以下简称本试验），对产量分析资料和高温资料进行归一化处理，分析不同品种在高温胁迫下受害差异，旨在为杂交中籼稻品种审定和推广提供依据。

1 材料与方法

1.1 参试品种

本试验由仲衍种业委托，依据《国家级水稻玉米品种审定绿色通道试验指南（试行）》和《主要农作物品种审定办法》开展的自有品种区域试验，试验点代表湖北省区域，每年由委托方提供试验新品种10个，连续试验品种3个，试验组别为水稻品种绿色通道试验长江中下游中籼迟熟组。

1.2 试验时间及方法

试验时间为2016-2017年， 每品种设一个试验小区，每个小区试验面积均为13.33 m2，3次重复，同一时间播种和移栽，大田插秧基本苗密度均为1.2万株/666.7 m2，采用统一田间管理方法，并同时对各品种的生长发育期、生长状况及产量因数进行分别观测记载。

试验地点位于麻城市阎家河镇桃林河村，距麻城市8 km，东经115°05′44.9″，北纬31°10′17.0″，海拔49.7 m。土壤质地为中壤，土壤肥力中等。

2 2016-2017年中稻生长期间的气象条件

本试验气象资料采用麻城国家基本站气象资料。麻城市地处大别山南麓，鄂豫皖三省交界处，光热水资源较丰富，常年（1959-2015年平均值，下同）年平均气温16.5 ℃，≥0 ℃积温6 003.7 ℃，无霜期245 d，降雨量1 216.0 mm，日照时间2 066.8 h。

2016年麻城市中稻生长期总的来说为5月至6月上旬长期低温、阴雨、寡照，6月中旬至7月上旬多强降雨，7月下旬至8月中旬多出现高温晴热天气。统计麻城市2016-2017年4-9月的日照时间、≥0 ℃有效积温、降雨量等并与常年同期进行比较，2016年4-9月中稻生长期间日照比常年减少62.2 h，积温比常年多78.2 ℃，降雨量比常年多628.6 mm，雨量偏多近70%，其中5、6、7三个月降雨量均比常年异常偏多。关于降水异常偏多对中稻的影响，罗和清等[8]研究认为，前期多雨主要使中稻生长发育期推迟，对产量不构成影响。2016年7-8月份最高气温≥35℃高温时间共27 d，分别出现在7月下旬和8月中旬至下旬，而且是持续高温，对中稻产生的危害较大。

2017年4-9月中稻生长期间≥0 ℃有效积温、日照时间均与2016年相近，但降水量比2016年大幅减少，接近常年平均值。7-8月份最高气温≥35 ℃高温时间共20 d，比2016年少7 d。

麻城市2016-2017年中稻生长期的气象要素统计见表1。

3 结果与分析

3.1 高温胁迫对不同品种生育特性的影响

本试验的所有品种均为籼型品种。籼型品种感温性强，感温性品种在适宜的生长发育温度范围以内，温度高可使其生育期缩短，温度低可使其生育期延长[8，9]。比较2年中各品种生育期时间，2016年各品种生育期在136～153 d，平均146 d（表2），2017年各品种生育期在136～146 d，平均141 d（表3），2016年比2017年平均生育期多5 d。

水稻产量构成主要由单位面积有效穗数、每穗总粒数、结实率和千粒重等因素决定。其中，单位面积有效穗数和每穗总粒数主要由孕穗前生产水平和气象条件决定，而结实率和千粒重由开花灌浆期气象条件决定。在单位面积有效穗数和每穗总粒数已经形成的前提条件下，开花灌浆期高温对中稻的胁迫影响，主要体现在结实率和千粒重的不同变化。由于结实率和千粒重两项产量因素单位、量纲均不同，因此首先对它们进行归一化处理，再加权求和。归一化采用标准化方法，对原始数据进行线性变换，转换公式为：

结实率和千粒重在产量因素中的关系为乘积关系。计算结实率和千粒重两项因素在产量形成中所占权重比，统计2年共26个参试品种结实率和千粒重的平均值，分别为78.4%和25.9 g，将两项平均值分别与它们的和求比，得到它们各自所占权重比分别为75%和25%，再将归一化处理后的结实率和千粒重按0.75∶0.25加权求和，统计中表示为产量指数。

高温时间统计始穗期至乳熟期所经历的高温时间，同时考虑日最高气温和日平均气温两项因素，即从日最高气温≥35 ℃时间和日平均气温≥30 ℃的时间两项中挑选最大值，同时对每日最高气温值进行加权处理，方法是最高气温在35.0～35.9 ℃时取值1.0，36.0～36.9 ℃时取值1.1，37.0～37.9 ℃时取值1.2，38.0～38.9 ℃时取值1.3，39.0～39.9 ℃时取值1.4，≥40 ℃取值1.5。最后，对高温加权时间也进行归一化处理，方法与产量指数的计算方法相同，表示为高温指数。2016-2017年各品种生育期、积温、产量指数及高温指数计算结果见表2和表3。

3.2 高温胁迫对产量的影响

将产量指数作为横坐标，高温指数作为纵坐标，绘制2016-2017年各品种耐高温表现散点图，见图1和图2。取各年产量指数和高温指数的平均值作为中轴线，将散点图划分为4个象限。落入第一象限品种是始穗期至乳熟期所经历高温时间较长，且产量指数值仍较高的品种，即耐高温表现较好的品种。落入第二象限和第四象限的为始穗期至乳熟期所经历高温时间较长（短），但产量指数值仍较低（高）的品种，即耐高温性能一般的品种。落入第三象限的为经历高温时间较短，但产量指数值仍较低的品种，即耐高温性能较差的品种。从图1、图2可以看出，大多数品种产量指数随着高温指数的上升而下降，单相关系数分别为-0.481 9和-0.558 4（信度检验值分别在P<0.10和P<0.05水平上差异显著），2年直线回归方程分别为：

2016年有3个品种偏离直线较远，并落入第一象限，这3个品种分别是：Y两优7627、旌优8041和丰两优4号。2017年有2个品种在第一象限，这2个品种分别是荃香优2115和丰两优4号。其中，丰两优4号是连续2年参试的3个品种之一，且连续2年耐高温表现均较好。其他连续2年参试的2个品种分别是两优1812和两优8311，在图1、图2中连续2年均落入第四象限，且在回归直线附近，说明这2个品种经历高温时间较短，产量指数值较高，耐高温性能属一般水平。

3.3 各品种的耐高温性能比较分析

1）2016年耐高温品种生育期和积温适中略偏低，生育期144～146 d，积温3 603.8～3 655.6 ℃，略低于平均值。2017年耐高温品种生育期偏短、积温偏少，生育期在136～138 d，积温在3 469.9～3 529.1 ℃。

2）耐高温表现优异的品种中，两系杂交品种和三系杂交品种各占50%，说明两系杂交制种方法在培育耐高温品种方面也具有一定的潜力。有关两系法杂交与三系杂交制种技术比较的研究较多[10]。

3）生育期偏长或特长的各品种耐高温表现均较差。落入第三象限的品种为耐高温性能较差的品种有3个，分别是深两优837、兆优6319和旌3优528，这3个品种共同点是生育期偏长，积温偏多，生育期和积温均大于平均值。

4 小结与讨论

中稻最终产量的形成，是由气候、土壤、管理、抗灾害能力多种因子综合作用的结果。品种的抗灾能力强是抵御自然灾害最有效的方式，但品种选育和鉴定都存在较大的难度。本研究从各品种结实率、千粒重两方面结合开花灌浆期（始穗期至乳熟期）实际所经历的高温时间分析考察耐高温的能力。2016-2017年7-8月间，最高气温≥35 ℃高温时间在20～27 d，属高温热害严重和偏重年份，因此，本分析结论有一定的参考意义。

调整杂交中籼稻品种布局，在高温热害较重的年份、缺水少肥的沙田、高岸田推广耐高温品种。因此，确定品种的中试和审定环节中耐高温指标及量化计算尤为重要，本研究耐高温性能计算方法简单实用，能快速、直接地从参试品种中挑选出耐高温品种，可作为直接鉴定法，即自然高温条件进行田间鉴定指标。当然，本方法也存在一定的局限性，有待进一步完善。

通过本试验分析得出，在高温胁迫下，生长发育期中等或偏短的杂交中籼稻品种表现较好，生育期偏长、积温偏多的品种表现较差。两系杂交和三系杂交制种均能培育耐高温品种。

参考文献：

[1] 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（1）：15-18.

[2] 张 倩，赵艳霞，王春乙.长江中下游地区高温热害对水稻的影响[J].灾害学，2011，26（4）：57-62.

[3] 况慧云，徐立军，黄英金.高温热害对水稻的影响及机制的研究现状与进展[J].中国稻米，2009，15（1）：15-17.

[4] 胡 珀，胡世明，李 克.江夏区水稻高温热害及其回避问题探讨[J].湖北气象，2015，34（1）：53-59.

[5] 张 旭.水稻生态育种[M].北京：农业出版社，1991.

[6] 李太贵，沈 波.水稻品种开花期抗热性鉴定研究[J].作物品种资源，1989（2）：35-36.

[7] 黄英金，罗永锋，黄兴作，等.水稻灌浆期耐热性的品种间差异及其与剑叶光合特征的内源多胺的关系[J].中国水稻科学，1999， 13（4）：205-210.

[8] 羅和清，周汝宝，马自波，等.2016灾害性天气对麻城市水稻生产的影响研究[J].现代农业科技，2017（4）：188-190.

[9] 彭定祥.水稻温光反应特性及其在生产上的应[A].胡立勇.作物栽培学[M].北京：高等教育出版社，2008.84-87.

[10] 巫荣世.水稻三系杂交制种和两系杂交制种的优势比较[J].中国种业，2011（12）：69-70.