水稻品种抽穗扬花期耐冷性鉴定与评价方法初探

王林 揭春玉 吴尧 韩玉 吴双清

（恩施土家族苗族自治州农业科学院，湖北恩施445000；第一作者：13593643351＠163.com；*通讯作者：eswshq＠163.com）

水稻是我国最重要的粮食作物之一，但因受到种植区域和稻作制度的影响，低温冷害造成减产的现象时有发生。据统计，我国每年因低温冷害损失稻谷30～50亿kg，部分水稻种植地区在低温冷害年份产量大幅下降，降幅可达30%～45%，个别甚至绝收[1-2]。1951—1980年，长江中下游的粳稻和籼稻分别有7年和9年遭受“寒露风”的危害，同期华南籼稻则有8年因为冷害的侵扰而受损[3]。1990年日本学者细井德夫[4]通过人工环境调节装置试验，发现持续的寡照和温度隔差小的低温会强烈抑制水稻开花。耿立清等[5]研究表明，抽穗期临界温度为17℃～18℃，孕穗期的临界温度为18℃，开花期临界温度为20℃，灌浆期临界温度为18℃。结合我国水稻生产实际，特别是长江上游、武陵山区的迟熟中稻和长江中下游、华南稻区晚稻极易在抽穗扬花期遭受“秋风”或“寒露风”天气，从而严重影响水稻开花受精质量，导致水稻明显减产。因此，为了粮食生产安全，现阶段有关水稻穗期的耐冷性鉴定结果在新品种审定中越来越受到各级品种审定委员会的重视。

目前，我国关于水稻抽穗扬花期耐冷性鉴定及评价方法尚未统一。戴陆园等[6-7]于1999年总结了自然低温鉴定法、地下深冷水窜流灌溉鉴定法、恒温冷水循环灌溉鉴定法、短期深冷水鉴定法和人工气候室鉴定法等5种水稻耐冷性鉴定方法，并在后期研究中概述了相关评价指标。韩龙植等[8]也于2004年综述了水稻各生长时期耐冷性鉴定评价方法。但在实际操作过程中，因受到自然低温不稳定、低温气候与敏感生育期难相遇、参试品种数量多且生育期不同、低温处理强度和处理时期不一致、评价方法和评价指标不同等因素的影响，试验结果往往误差较大，缺乏可比性，难以满足现代种业多渠道参试品种快速规模化鉴定的需求。因此，在全国农技推广中心和湖北省种子管理局的支持下，恩施州农科院植保土肥所连续10年承担并开展了各级水稻区试品种耐冷性鉴定试验。充分利用恩施山区垂直生态气候特点，设置高、低山鉴定圃，采用低山正常生长和高山自然低温处理相结合的方法，鉴定并评价了各级区试品种的耐冷性差异，试验结果相继纳入汇总，为各级水稻品种审定委员会提供了有效参考。笔者现以2016年试验为例，对本试验方法进行了详细阐述，同时通过分析近5年试验结果，探讨了该鉴定方法的实用性和稳定性，并初步提出了相关改进建议。

1 材料与方法

1.1 供试材料

栽培盆规格：长、宽、高分别为35 cm、25 cm、20 cm，材质为高密度低压聚乙烯。参试品种：2016年长江上游中稻生产试验品种14个（含CK1），2016年武陵山区中稻生产试验品种7个（含CK2）。指示品种：10川36、97P392、窄荆 5 号。

1.2 试验设计

1.2.1 鉴定圃设置

高山鉴定圃设置在湖北省恩施市新塘乡下坝村（E109°46′、N30°11′），海拔 1 680 m 近 10 年温度监测显示，该地8月日平均气温稳定在15℃～20℃，完全满足水稻抽穗扬花期20℃以下低温试验条件。

低山鉴定圃设置在湖北省恩施市恩施州农科院西河坝基地（E109°28′、N30°19′），海拔 430 m 适合水稻正常生长。

1.2.2 低山鉴定圃管理

表1 指示品种抽穗扬花期耐冷性鉴定与评价结果（2016年）

1.2.2.1 播种 因各供试品种生育期不一致，为了在后期同一低温处理时期可以选择出相同的见穗期盆栽，所以前期采用分期播种。本次共设5个播期，依次为4月7日、4月14日、4月21日、4月28日和5月5日。播种及育苗方式参照当地传统方法进行，正常管理。

1.2.2.2 移栽 供试水稻品种各播期秧龄达到3～4叶时，分别移栽到栽培盆中，同播期各品种分别移栽2盆，2盆并列摆放，每盆移栽3丛，双本插，株间距12 cm。同播期各品种依据移栽编号顺序摆放于同一鉴定槽中，后期水、肥、药管理做到一致，并防虫、防病、防鸟、防草，同时使用ZOGLAB DSR-TH温湿度记录仪监测低山鉴定圃温、湿度。

1.2.3 抽穗扬花期低温处理选择标准

低温处理单穗选择标准为破口见穗型单穗，单个盆栽从3丛中标记出生育进程一致的单穗10个。观察各播期抽穗情况，依照低温处理选择标准，各供试品种分别选择符合条件的盆栽并用红色记号笔标记出10个单穗，当天运至高山鉴定圃；同播期各供试品种并列摆放的剩余1盆留在原位置保持不动，用黑色记号笔同样标记出10个生育进程相同的单穗作为对照，用于后期田间观察和比较。运输途中采用封闭管理，避免人为机械损伤。

1.2.4 高山鉴定圃管理

因低温条件下水稻抽穗扬花期会有所延迟，所以高山鉴定圃低温处理时间设置在7 d左右，使其标记出的单穗在高山自然低温条件下能充分完成整个抽穗扬花过程。处理期间各盆栽做到水肥药管理一致，同时用ZOGLAB DSR-TH温湿度记录仪监测高山鉴定圃温、湿度数据，待处理结束后运回至低山鉴定圃原来位置。

1.2.5 收获及考种

待各供试品种成熟后，分别将标记的单穗收获并室内脱粒、考种，依次获得各供试品种的实粒数、空秕粒数，计算空秕率。

1.3 评价

1.3.1 评价标准

表2 水稻供试品种抽穗扬花期低温处理期间高、低山鉴定圃温度数据（2016年）

水稻抽穗扬花期遭受低温最直接的影响是产生空粒和秕粒，因此，以供试品种低温处理后的空秕率（X）作为评价依据，符合水稻生产实际。本试验采用以下评价标准：根据处理空秕率（X），将水稻品种耐冷性划分为1级（0.1%≤X≤15.0%）、3级（15.1%≤X≤30.0%）、5级（30.1%≤X≤45.0%）、7级（45.1%≤X≤60.0%）、9级（X≥60.1%），依次评价为强耐冷型、耐冷型、中间型、敏感型和高敏感型5个类型。

1.3.2 耐冷评价结果检验

为消除人为或其他自然因素对耐冷鉴定结果真实性的影响，必须开展结果检验制度，即指示品种耐冷性评价结果为敏感型及以上类型才能有效，只有有效鉴定年份的结果才能作为评价供试品种耐冷性的依据。

1.3.3 评价结果的利用

对结果为高敏感型的品种提出应用范围的参考意见。

2 结果与分析

2.1 耐冷评价结果检验

2.1.1 指示品种评价结果

从表1可以看出，2016年3个指示品种于抽穗扬花期经过高山鉴定圃自然低温处理以后，其空秕率较低山对照明显增多，空秕率变幅明显，依据耐冷评价标准，其鉴定结果均为敏感型或高敏感型，达到耐冷评价结果检验指标，当年为有效鉴定年份。

2.1.2 低温处理期间高、低山鉴定圃温度数据

从表2可以看出，2016年所有供试品种抽穗扬花期低温处理时期为8月4日至8月11日，低温处理期间高山鉴定圃日平均气温连续8 d在20°C以下，达到试验所需温度条件，且同时期内低山鉴定圃所处日均温度均在30°C以下、20°C以上，即供试品种同播期对照盆栽均正常生长，可直接用于后期田间观察与比较。

表3 供试品种抽穗扬花期耐冷性鉴定与评价结果（2016年）

表4 同一参试品种年度间耐冷性鉴定评价结果比较（2014—2018年）

2.2 供试品种耐冷鉴定结果

从表3可以看出，供试品种均于同一时期进行低温处理，增强了试验结果的可比性。2016年供试品种（含CK）评价结果为耐冷型的有9份，占42.8%；中间型的有11份，占52.4%；敏感型的有1份，占4.8%，没有高敏感型品种出现。供试品种低温处理后的空秕率均大于低山对照的空秕率，空秕率变幅差异明显，说明水稻品种抽穗扬花期穗期遇20°C以下平均气温，冷害现象表现明显，且不同品种对低温敏感程度明显不同。

3 小结与讨论

3.1 采用高、低山鉴定圃相结合的耐冷性鉴定与评价方法的稳定性

在保证试验质量的前提下，反映该鉴定方法的稳定性主要有两个方面：一是高山鉴定圃低温处理时不同年份之间的温度是否稳定？从表4可以看出，2014年至2018年低温处理期间高山鉴定圃日平均气温均处于15℃～20℃之间，完全符合试验所需温度条件，说明高山鉴定圃选址准确可靠。二是同一参试品种不同年度之间鉴定结果是否差异过大？由表4可知，笔者以5年来常用对照品种丰两优4号、金优207及鄂晚17为例，鉴定结果均差异较小、评价一致率较高，表明该鉴定方法稳定性好。此外，通过表中数据还可以看出，自2016年引入指示品种检验以来，2016年至2018年均为有效鉴定年份。

表5 多渠道参试品种耐冷性鉴定结果统计（2014—2018年）

3.2 采用高、低山鉴定圃相结合的耐冷性鉴定与评价方法的实用性

多年实践证明，采用高、低山鉴定圃相结合的耐冷性鉴定方法是一项十分实用有效的技术手段。从表5可以看出，近5年来多渠道水稻参试品种数量逐年提升，但通过该试验方法，各年度参试品种耐冷性均得到了有效梯度划分，同时将高敏感型的品种作出了有效筛选，为各级品种审定机构提供了可用的数据依据。由此综合可知，该试验方法具备可操作性强、试验成本相对较低等优点，在满足现代种业多渠道参试品种数量规模化的同时，有效地增强了试验结果之间的可比性。

3.3 影响鉴定结果稳定性的因素

该鉴定方法利用自然生态条件，充分模拟水稻生长正季遭遇低温寡照时的温度、湿度、光照等气候特征，贴近生产实际。通过多年研究，现已明确了播期及播种时间、低温处理单穗选择标准、样本容量、处理天数、评价分级等级等各项关键指标，试验方法趋于稳定，但通过讨论发现还存在以下3个方面因素影响试验结果的稳定性。一是供种质量，种子的纯度可以直接影响后期的样本选择，其可以通过供种单位解决；其次是供试品种熟期及生育期的不一致性，可以通过供种单位获悉品种精确熟期和生育期，充分调节前期分期播种期数及播种时间，达到后期低温处理时所有供试品种选择上的一致性；最后是特殊气候条件的出现，可以在现有高山鉴定圃选址基础上，针对不同海拔梯度，进一步筛选出极端气候备用圃。

3.4 改进意见

为了更好的保证试验结果的科学性与稳定性，建议提高供种质量，明确标注品种名称、熟期类型及生育期，采用2年及以上鉴定结果作为评价依据。同时不断提高现有试验操作水平，逐步完善鉴定结果评价体系，以处理空秕率作为评价否决依据，引入空秕率变幅作为参考依据，且在现有敏感性指示品种的基础上进一步筛选耐冷型指示品种，综合评价参试品种的应用范围。