寶清縣近40 年氣候變化及水稻生產適用品種試驗

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，年平均日照時數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20 多萬hm2。寶清縣原屬黑龍江第三積溫帶區域，應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。據IPCC 報告，近百年內全球平均溫度升高了0.6 ℃±0.2 ℃[1]，至本世紀末，溫度還會升高0.7 ℃~4.0 ℃[2]。水稻是喜溫、短日照作物，氣溫的升高勢必會給水稻生產帶來一定影響。因此，作者通過分析寶清縣近40 年的氣象數據，結合種植第二積溫帶應用水稻品種生長與產量情況，提出優化當地水稻種植結構措施，以更合理利用當地氣候資源，保障水稻高產優質發展。

1 氣候變化對水稻生產的影響

1.1 氣候變化對水稻種植區域的影響

在全球氣候變暖作用下，活動積溫逐漸增加，水稻適宜種植區不斷擴大[3]，以2 300 ℃等值線為下限，黑龍江省水稻適宜種植區從48.86°N 擴展至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域減少了21 個和11 個縣，晚熟品種適宜區域則擴大了23 個縣[6]。王萍等[7]研究認為，未來黑龍江省水稻穩產區會逐漸向西部擴展。

1.2 氣候變化對水稻生長及產量的影響

氣候變化對水稻產量影響因南、北方氣候的差異，研究結果并不一致。氣候變暖會加快水稻生育進程，使水稻基本營養生長期、生殖生長期和全生育期均縮短[8]。蘇海報[9]以早稻陵兩優268 和晚稻兩優培九為試驗材料研究表明，溫度上升使水稻干物質積累總量、轉運量和轉運率下降。王彤彤等[10]在黑龍江省利用大棚對10個水稻品種進行增溫，發現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，認為水稻氣候產量呈現下降趨勢，給水稻產量帶來負面效應。張建平等[12]采用BCCT63 氣候模式模擬氣候變化對南方水稻產量的影響，結果表明，早稻產量下降3.6%，晚稻產量下降2.8%。方修琦等[13]利用黑龍江省1952—2000 年的水稻單產和氣象數據，分析了氣候變暖在黑龍江水稻增產中的貢獻，認為氣候變暖可以促進水稻增產，貢獻率達20.0%左右。張衛建等[14]于2016—2020 年在哈爾濱開展了水稻全天增溫試驗，結果表明，當氣溫升高1.5 ℃，水稻花前生育期顯著縮短，有效穗數和每穗粒數有所增加，單產平均增加15.3%。南方氣溫高，花后高溫影響結實率和粒質量；而北方平均溫度低，氣溫升高會促進粒數的增加，進而增加水稻產量。值得注意的是，曲輝輝等[6]結合水稻障礙性冷害指標，分析研究了黑龍江省70 個臺站1971—2012 年氣象資料和10 個臺站1980—2011年的水稻生育期數據，認為在氣候變暖的背景下，水稻障礙型冷害發生的幾率并未減小，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，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。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。總體呈現增長趨勢，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 水稻生長季日照時數年際變化

由圖4 可見，寶清縣近40 年水稻生長季日照時數最低出現在2019 年，為907.3 h；最高在2020 年，為1 546.6 h，整體呈下降趨勢，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 年生長季日照時數的年際變化

3 不同葉數水稻品種所需活動積溫量

根據以往研究結果（表1），14 片葉品種一般需要活動積溫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 黑龍江水稻葉片數與活動積溫的關系[15]

結合寶清縣水稻生長季活動積溫數據分析可知，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

為驗證11 片葉和12 片葉水稻品種在寶清的熟期、產量及品質情況，2020 年、2021 年中國水稻研究所北方水稻研究中心收集6 個品種進行了試驗種植，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 個是在第二積溫帶生產上廣泛應用的12 片葉水稻品種。小區行長10 m，8 行區，行距30 cm，株距12 cm，小區面積24 m2，3 次重復。田間管理同當地高產田。

從2 年數據結果看，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。在產量性狀方面，雖不同品種表現有差異，但12 片葉產量均高于11 片葉品種，而11 片葉品種的加工品質略好于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 各個生育時期均最晚。

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

5 結論

寶清縣平均氣溫、水稻生長季有效積溫近40 年呈上升趨勢，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積溫要求。近40 年寶清縣水稻生長季降水量呈上升趨勢，平均每10 年增加21.3 mm。降水量增加會加大空氣的潮濕度，結合高溫天氣，易形成高溫高濕天氣，應注意防治稻瘟病的發生。近40 年寶清縣水稻生長季日照時數呈下降趨勢，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，影響水稻結實率及千粒重，不利于產量形成。通過2 年的試驗數據可知，年際間的氣候條件變化會影響水稻熟期，所以寶清縣在選擇12 片葉優質品種時，應優先考慮12 片葉早熟水稻品種。