不同類型晚稻品種安全齊穗下限溫度及湖北雙季稻區晚稻安全齊穗期研究

李儀，盧建新，曹鵬，周登文，劉繼民，田平平，蔡明歷，曹湊貴，楊特武

不同類型晚稻品種安全齊穗下限溫度及湖北雙季稻區晚稻安全齊穗期研究

李儀1，盧建新2，曹鵬3，周登文2，劉繼民4，田平平5，蔡明歷1，曹湊貴1，楊特武1

1華中農業大學植物科學技術學院/農業農村部長江中游作物生理生態與耕作重點實驗室，武漢 430070；2荊州市農業技術推廣中心，湖北荊州 434020；3湖北省農業技術推廣總站，武漢 430070；4孝感市孝昌縣農業技術推廣中心，湖北孝感 432900；5荊州市公安縣章田寺鄉農技服務中心，湖北荊州 434324

【目的】確定不同類型晚稻品種安全齊穗下限溫度和湖北省不同雙季稻區二季晚稻安全齊穗期，為各地合理布局和科學安排雙季稻生產提供指導。【方法】以適宜湖北省雙季稻區不同種植方式的粳型、秈型和秈粳雜交型二季晚稻品種為材料，分別于2020年和2021年在湖北省咸寧赤壁市、荊州公安縣、武漢洪山區、黃岡團風縣、孝感孝昌縣5地進行分期播種大田試驗，并結合對孕穗抽穗期盆栽試驗材料進行模擬低溫處理，通過調查結實率和單株產量，分析齊穗前氣溫與結實率的關系，以結實率降低到最適溫度下結實率的82%時的溫度為安全齊穗下限溫度；在此基礎上，根據近30年氣象資料繪制湖北省不同雙季稻區不同類型晚稻品種在9月份逐日齊穗風險圖，并以齊穗日在80%以上的年份可以避開低溫的影響作為各地的安全齊穗期。【結果】隨著播期的推遲，各類品種抽穗期延遲。在遲播條件下單株（穴）產量顯著降低。結實率是影響各類品種產量的主要因素，并與齊穗前4 d平均氣溫呈二次曲線關系。齊穗前4 d安全齊穗下限溫度，粳稻品種為19.6 ℃，較傳統標準低0.4 ℃；秈稻品種為22.4 ℃，較傳統標準高0.4 ℃；秈粳交品種為22.2 ℃，與秈稻品種接近。湖北省雙季稻區粳稻、秈稻和秈粳交品種的最遲安全齊穗期，在湖北東南地區分別為9月25—28日、9月16—19日和9月17—20日；在東部地區分別為9月23—27日、9月13—19日和9月14—20日；在江漢平原分別為9月25—27日、9月10—17日和9月10—18日；在北部地區分別為9月22—26日、9月7—15日和9月7—17日。【結論】不同類型晚稻品種及其在湖北省不同地區的安全齊穗期存在較大差異，從南到北呈提早趨勢，秈稻品種早于粳稻品種，秈粳交品種與秈稻品種接近。為保證二季晚稻安全生產，各地應根據氣候條件和品種特性選擇適宜的品種并安排合理的播期；種植粳稻品種有利于抵御抽穗揚花期低溫的危害。

二季晚稻；安全齊穗；低溫；結實率；產量

0 引言

【研究意義】水稻（）是我國最重要的糧食作物之一[1]，全國有65%以上的人口以稻米為主食[2]。據預測，到2030年我國水稻需在當前水平上增產20%才能滿足因人口增長對糧食的需求[3]。然而，目前水稻等主要糧食作物的實際產量已接近或達到氣候產量潛力的80%[4-5]，進一步提高單產已比較困難，在擴大耕地面積受到限制的條件下提高復種指數已成為我國未來糧食增產的主要途徑[6]。發展雙季稻生產不僅有利于保障我國稻米安全供給，而且還有利于充分利用農作資源和提高農業生產效益[7]。湖北省地處北亞熱帶季風氣候區，水熱資源豐富，是我國水稻生產大省，常年水稻種植面積在213萬公頃以上[8]，目前適宜種植雙季稻的面積約有80萬公頃，1995年雙季稻種植總面積達到140余萬公頃[9]。近20余年來，由于受農村勞動力短缺和種糧效益較低等因素的影響[10]，全省雙季稻區“雙轉單”趨勢明顯，雙季稻面積持續萎縮[9,11]，而擴大種植規模是增強本省雙季稻生產優勢的關鍵[11]。然而，在雙季稻生產中如播期安排或品種選擇不當，二季晚稻在抽穗揚花期極易遭受“寒露風”等低溫的危害，造成授粉受精障礙和結實不良而導致嚴重減產[12-13]。確定各類品種的安全齊穗期是合理安排二季晚稻播栽期的重要依據。同時，為應對水稻生產中存在的一系列挑戰，在湖北省水稻生產中品種優化以及機械化、輕簡化等生產技術近年來也得到快速發展[8]。隨著直播和機插秧等輕簡化栽培技術的推廣，二季晚稻的安全齊穗問題更為突出[14-15]，迫切需要加強研究。【前人研究進展】水稻安全齊穗期通常是指在80%以上的年份齊穗可以避開低溫影響的日期[16]，其低溫標準為安全抽穗揚花的下限溫度。一般認為，晚秈稻安全齊穗下限溫度為齊穗前連續3 d日均溫不低于22 ℃，耐寒性較弱的晚粳稻安全齊穗下限溫度為齊穗前連續3 d日均溫不低于20 ℃，而耐寒性較強的晚粳稻安全齊穗下限溫度則為齊穗前連續4 d日均溫不低于20 ℃[17-18]。呂川根等[19]研究認為，常規水稻品種安全開花的日均溫下限在20.1—24.2 ℃，而亞種間雜交種因耐寒性較弱，安全開花日均溫下限較常規品種平均值高2.0 ℃。婁偉平等[20]以秈粳交品種協優9308為材料研究表明，抽穗前3—7 d安全齊穗下限溫度為22.8 ℃。關于湖北省晚稻的安全齊穗期，據1961年丁穎推算，武漢市秈稻最遲安全齊穗期在9月15—20日[18]。1964年，湖北省農業廳將本省晚稻安全齊穗期定為9月20日之前。游艾青等[9]認為，江漢平原晚粳稻的最遲安全齊穗期在9月14—22日，湖北中部丘陵崗地在9月中旬以前。2017年，徐莎莎等[18]根據近30年的氣象資料通過模型推算出，湖北省耐寒性較弱的秈稻安全齊穗期在9月21日之前，耐寒性強的粳稻在9月27日之前。【本研究切入點】關于晚稻安全齊穗下限溫度以及湖北省二季晚稻的安全齊穗期，不同研究者得出的結論存在差異。同時，湖北省不同地區的二季晚稻安全齊穗期尚未明確，目前生產上仍普遍采用9月10—15日作為其晚稻的安全齊穗期，不利于各地合理布局和安排雙季稻生產。隨著全球氣候變遷，各地氣溫呈明顯升高趨勢，晚稻的安全齊穗期較以往呈現出后推的跡象[16-18,21]。而且，水稻生產中所用品種和種植方式也在不斷變化[8]，可能導致各地晚稻安全齊穗期發生改變[15]。因此，明確適宜不同地區和種植方式的晚稻安全齊穗溫度及其安全齊穗期，對于在新形勢下充分利用農作資源發展雙季稻生產具有重要意義，但在湖北省尚缺乏相關的系統性研究。【擬解決的關鍵問題】以適宜湖北省雙季稻區不同種植方式的不同類型二季晚稻品種為材料開展多年多點多播期試驗，通過分析抽穗期溫度與結實率的關系，明確不同類型品種的安全齊穗下限溫度；通過分析近30年氣象資料，確定湖北省不同雙季稻區二季晚稻的安全齊穗期，為各地合理布局和安排雙季稻生產提供指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以湖北省雙季稻區當前主栽的和適宜本地區種植的二季晚稻品種為材料，品種信息見表1。其中，粳稻品種3個、秈稻品種2個、秈粳交品種1個；淮稻5號（HD5）和A優442（AY442）為適宜直播的品種，其余為適宜機插秧的品種。

表1 試驗品種及類型

1.2 試驗地點

試驗于2020年和2021年在湖北省咸寧赤壁市、荊州公安縣、武漢洪山區、黃岡團風縣、孝感孝昌縣5個試驗點進行，試驗點地理位置和信息見表2。各試驗點土壤肥力均處于當地中等水平。

表2 試驗點地理位置及海拔高度

1.3 氣象資料

各試驗點試驗期間日均溫處于5—35 ℃。其中，2020年各試驗點不同品種齊穗期平均氣溫介于19.4—24.7 ℃，平均最低氣溫為17.9—21.6 ℃，平均最高氣溫21.5—29.8℃；2021年各試驗點不同品種齊穗期平均氣溫介于24.2—29.2 ℃，平均最低氣溫為19.8—24.7 ℃，平均最高氣溫29.3—35.0 ℃（圖1）。試驗期間氣溫由各試驗點安裝的自動氣象站或自動溫度記錄儀監測。

1.4 試驗方法

1.4.1 田間試驗 按品種×播期雙因素試驗設計，相同品種兩年種植方法一致。2020年種植4個品種（HD5、EW17、EG403和YY2640），2021年種植5個品種（HD5、EW17、YY2640、AY442和XY447）。除2021年武漢點外，其他試驗點均設置3個播期。其中，直播法種植的播期分別為7月5日（第1期，SD1）、7月15日（第2期，SD2）、7月25日（第3期，SD3）；2021年在武漢點另增第4播期（SD4）：8月4日。育秧移栽法種植的播期分別為6月18日（第1期，SD1）、6月28日（第2期，SD2）、7月8日（第3期，SD3）；2021年在武漢點另增第4播期（SD4）：7月18日。各試驗點每品種每個播期種植一個小區，面積10 m2。同一試驗點內不設重復。2020年5個試驗點共60個小區，2021年5個試驗點共80個小區。

直播品種（HD5和AY442）按濕直播法種植，播種量為60 kg·hm-2。全生育期施氮量為225 kg N·hm-2，氮磷鉀施肥比例為N﹕P2O5﹕K2O=1﹕0.45﹕0.7。氮肥45%作基肥，25%作分蘗肥，20%作促花肥，10%作保花肥；磷肥全部作基肥；鉀肥64.3%作基肥，35.7%作穗肥。育秧移栽法種植品種（直播品種外的其余品種）按當地習慣法育秧，秧齡18 d；大田移栽密度為23.3 cm×13.3 cm，常規品種每穴4本，雜交品種每穴2本；大田全生育期施氮量為225 kg N·hm-2，氮磷鉀施肥比例為N﹕P2O5﹕K2O=1﹕0.5﹕1。氮肥50%作基肥，30%作分蘗肥，20%作穗肥；磷肥全部作基肥；鉀肥分兩次施入，基肥和穗肥各占50%[7]。

1.4.2 盆栽模擬低溫試驗 2021年因秋季低溫來臨遲，故于武漢試驗點從田間挖取處于孕穗期且長勢一致的EW17、YY2640、XY447第3播期以及HD5、AY442第4播期的植株，帶泥移栽至試驗盆（上口直徑25 cm，下口直徑22 cm，高28 cm）中，在接近抽穗時移入玻璃溫室中采用空調進行模擬低溫處理，處理期間應用自動溫度記錄儀每15 min記錄一次實際溫度。每品種8盆，每盆種植1株（穴）。處理期間試驗盆維持4 cm左右的水層。每盆材料在模擬低溫下完成抽穗后及時移出室外，在自然條件下繼續培養。各品種低溫處理時間及溫度見表3。

表3 室內模擬低溫處理時間及溫度（2021年）

圖1 兩年各試驗點日平均溫度

Fig. 1 Daily mean air temperature at different experimental sites in the 2 years

1.5 調查測定項目及方法

準確記載各品種不同播期的生育期，于成熟期在大田試驗每小區取典型10株調查結實率及單株產量；收獲盆栽模擬低溫試驗所有植株調查結實率。

1.6 數據計算和統計分析方法

應用SPSS20.0統計軟件進行方差分析和回歸分析，采用Duncan’s多重比較檢驗不同處理間數據差異顯著性。數據以平均值±標準誤表示。根據結實率與齊穗前4 d平均溫度，建立各類品種結實率對溫度的二次回歸方程，求得各類品種最適齊穗前溫度及最適溫度下結實率。由于計算得到各類品種在最適溫度下平均結實率均低于80%，本研究采用呂川根等[19]的相對結實率標準，即以結實率降低到最適溫度下結實率的82%時的溫度作為各類品種安全齊穗下限溫度。以確定的各類品種安全齊穗下限溫度為標準，根據近30年（1991—2021）氣象資料計算齊穗前連續4 d日均氣溫≥安全齊穗下限溫度的概率作為安全齊穗保證率，應用Origin軟件繪制湖北省雙季稻區各縣（市）不同類型二季晚稻品種9月逐日齊穗風險圖。

2 結果

2.1 不同播期下各品種齊穗期變化

各試驗點不同品種齊穗期均隨播期的推遲而延遲，在秈稻品種中AY442的變化較大，粳稻品種中HD5的變化較大，秈粳交品種的變化處于各品種中間水平（表4）。在兩年試驗中，除2021年咸寧試驗點的HD5第2播期在9月21日齊穗外，其余品種的第1和第2播期處理在各試驗點均能在9月20日前齊穗。在第3播期下，2020年僅黃岡試驗點的HD5、荊州試驗點的EG403以及武漢、黃岡和孝感試驗點的YY2640在9月20日前齊穗；在2021年試驗中，僅荊州、武漢和黃岡試驗點的EW17和YY2640，以及各試驗點的XY447在9月20日前齊穗。武漢試驗點2021年第4播期的所有品種均在9月22日以后齊穗，其中最遲的品種AY442在10月12日齊穗（表4）。

表4 不同地點各品種不同播期的齊穗期

SD1、SD2、SD3、SD4分別代表第1、第2、第3和第4播期SD1, SD2, SD3 and SD4 represent the treatment of sowing date 1, 2, 3 and 4, respectively；“na”表示無數據“na” indicates not applicable。下同The same as below

2.2 不同播期下各品種單株產量及其構成

圖2顯示，直播品種HD5和AY442的5個試驗點平均單株產量顯著低于育秧移栽品種的平均單穴產量。在育秧移栽品種中，相同播期下5個試驗點的平均單穴產量均以YY2640最高。在2020年試驗中，YY2640平均單穴產量隨播期的推遲而顯著降低，其余品種第1和第2播期的產量差異不顯著，但均顯著高于第3播期的平均產量。在2021年試驗中，隨著播期推遲各品種平均單株（穴）產量均呈下降趨勢，但除YY2640外其余品種前3個播期的平均單株（穴）產量差異不顯著；YY2640的第2和第3播期平均單穴產量差異不顯著，但顯著低于第1播期。在武漢點第4播期下，HD5的單株產量僅顯著低于第1播期的5點平均產量，而其余品種的單株（穴）產量均顯著低于前3個播期的5點平均產量（圖2）。

2021年SD4處理僅為武漢試驗點產量The data of SD4 in 2021 are the yield only at experimental site of Wuhan。同一品種不同小寫字母表示不同播期處理在P＜0.05水平差異顯著Different letters in lowercase indicate significant difference between various sowing date treatments in the same cultivar at P＜0.05 level

表5為各品種不同播期下單株（穴）產量構成因素5個試驗點平均值。在2020年試驗中，HD5和EG403的3個播期的單株（穴）有效穗數差異不顯著，但EW17和YY2640第3播期的單穴有效穗數顯著低于第1和第2播期。HD5和EW17第1和第2播期的每穗總穎花數差異不顯著，但第3播期的每穗總穎花數顯著降低；EG403第2和第3播期的每穗總穎花數差異不顯著，但二者顯著低于第1播期；YY2640的每穗總穎花數隨著播期的推遲而呈先升后降趨勢，第3播期顯著低于第1和第2播期。隨著播期的推遲，各品種每穗實粒數均呈降低趨勢，第3播期顯著低于第1播期。HD5和YY2640的結實率隨著播期的推遲均呈降低趨勢，第3播期顯著低于第1和第2播期；EW17和EG403的結實率則隨播期的推遲而呈先升后降趨勢，第3播期顯著低于第2播期。隨著播期的推遲，HD5和YY2640的千粒重呈降低趨勢，第3播期顯著低于第1播期；EW17和EG403的千粒重呈先升后降趨勢，在EW17中第1和第3播期顯著低于第2播期，而在EG403中不同播期間差異未達顯著水平（表5）。

在2021年試驗的前3個播期中，AY442的平均單株有效穗數隨著播期的推遲而呈增加趨勢，第3播期顯著高于第1播期，而其余品種不同播期的單株（穴）有效穗數差異不顯著。EW17、AY442和XY447前3個播期的平均每穗總穎花數差異不顯著，但HD5和YY2640第3播期的每穗總穎花數顯著低于第1播期。所有品種前3個播期的平均每穗實粒數、結實率和千粒重均隨播期的推遲而下降，且第3播期顯著低于第1播期。與前3個播期的5點平均值比較，在武漢點第4播期下，HD5單株有效穗數與前3個播期差異不顯著，AY442的單株有效穗數顯著高于第1、第2播期但與第3播期差異不顯著，其余品種的單穴有效穗數較前3個播期均有不同程度的降低；HD5每穗總穎花數顯著低于前2個播期，EW17每穗總穎花數與前3個播期差異不顯著，而其余品種的每穗總穎花數不同程度地高于前3個播期；HD5、EW17、AY442的每穗實粒數顯著低于前3個播期，YY2640和XY447的每穗實粒數顯著低于前2個播期。武漢點所有品種第4播期的結實率，以及除EW17外其余品種的千粒重均顯著低于前3個播期的5點平均值（表5）。

對兩年試驗中不同品種的單株（穴）產量與各產量構成因素進行相關性分析，結果表明，單株（穴）產量與結實率相關性最強，達到極顯著（＜0.01）正相關（表6）。

2.3 環境溫度與不同類型品種結實率的關系

綜合兩年5點大田試驗以及模擬低溫試驗的3類品種結實率與齊穗前4 d平均溫度關系，建立二次曲線方程，方程均達到極顯著（＜0.01）水平（圖3）。

依據上述二次曲線方程求得不同類型品種最適齊穗溫度，并參考呂川根等[19]的相對結實率標準求得安全齊穗下限溫度，二者均表現為秈稻品種＞秈粳交品種＞粳稻品種，其中秈粳交品種與秈稻品種差異很小；在最適溫度下不同類型品種的結實率表現為粳稻品種＞秈粳交品種＞秈稻品種，但三者差異不大（表7）。

表5 各品種不同播期單株（穴）產量構成因素5個試驗點平均值

2021年SD4處理僅為武漢試驗點數據The data of SD4 in 2021 are obtained only at experimental site of Wuhan。“na”表示無數據（因該處理種子未能成熟）“na” indicates not applicable because grains failed to mature in the treatment。同一品種不同小寫字母表示不同播期處理在＜0.05水平差異顯著Different letters in lowercase indicate significant difference between various sowing date treatments in the same cultivar at＜0.05 level

表6 不同品種單株（穴）產量與結實率的相關系數

圖3 不同類型品種結實率與齊穗前4 d平均溫度的關系

Fig. 3 Relationship of grain-setting rates of different types of cultivars and mean daily temperature in the 4 days prior to full heading

表7 不同類型品種齊穗前4 d最適溫度、安全齊穗下限溫度和最適溫度下結實率

2.4 湖北省雙季稻區不同類型二季晚稻品種的安全齊穗期

依據表7確定的不同類型品種的安全齊穗下限溫度，以及湖北省傳統雙季稻區各縣（市、區）近30年9月份的氣象資料，以各品種齊穗前連續4 d日均溫≥下限溫度的概率為保證率，制作湖北雙季稻區各縣（市、區）不同類型晚稻品種在9月5—30日齊穗風險圖，以保證率＞80%的日期為最遲安全齊穗期。由圖4可知，不同地區晚粳稻最遲安全齊穗期在9月22—28日；其中，在湖北東南地區（含武漢和鄂州）為9月25—28日，以新洲和黃陂區最早，通城縣和陽新縣最遲；在東部地區為9月23—27日，以紅安縣最早，其次為麻城市，其他縣（市、區）差異不大；在江漢平原為9月25—27日，鐘祥市、京山市和荊門東寶區為9月25日，其余縣（市、區）均為9月27日；在北部地區為9月22—26日，以宜城市和大悟縣最早，漢川市和當陽市最遲。

不同地區秈粳交晚稻品種最遲安全齊穗期在9月7—20日；其中，在湖北東南地區為9月17—20日，以崇陽縣和新洲區最早，陽新縣最遲；在東部地區為9月14—20日，以麻城市和紅安縣最早，黃梅縣和武穴市最遲；在江漢平原為9月10—18日，以鐘祥市最早，石首市和洪湖市最遲；在北部地區為9月7—17日，以宜城市最早，漢川市最遲（圖4）。

不同地區晚秈稻最遲安全齊穗期在9月7—19日。其中，在湖北東南地區為9月16—19日，以赤壁市和黃陂區最早，陽新縣最遲；在東部地區為9月13—19日，以麻城市和紅安縣最早，黃梅縣最遲；在江漢平原為9月10—17日，以鐘祥市最早，石首市和監利縣最遲；在北部地區為9月7—15日，以宜城市最早，應城市、漢川市和孝南區最遲（圖4）。

3 討論

3.1 不同類型晚稻品種生育進程和產量形成對播期的反應

本研究顯示，隨著播期的推遲所有試驗品種的抽穗時間均呈延遲趨勢。水稻是起源于熱帶的短日照喜溫作物[22-23]，其生殖發育的啟動除了受光周期的調控外還需要一定的積溫[22]。遲播導致二季晚稻生殖生長期處于低溫環境下，因而其幼穗分化和抽穗開花期延遲。可能因不同基因型品種的生殖發育對光周期和積溫及其二者互作的反應不同[22]，在本研究的不同品種、不同地點以及不同年份中遲播導致抽穗延遲的幅度存在較大的差異。其中，EW17抽穗時間變化相對較小，說明其感光性較強，作為二季晚稻種植有利于把握生育進程和合理安排播期，以避開生殖生長期低溫的危害。

播期對二季晚稻的產量形成具有重要影響[24]。在本研究的兩年試驗中，除YY2640外其余品種的第1和第2播期平均單株（穴）產量差異均不顯著，2021年所有品種第3播期的產量與第2播期也差異不顯著。然而，在2020年試驗中，由于秋季低溫來臨較早，各品種第3播期的平均單株（穴）產量顯著低于前兩個播期。2021年武漢點第4播期的平均單株（穴）產量也顯著降低。在遲播條件下，所有品種的結實率和千粒重均不同程度降低。呂川根等[19-20,25]研究表明，生殖生長期低溫由于影響水稻幼穗分化和開花結實，從而導致稻穗一次枝梗和二次枝梗數、穎花數、結實率和千粒重降低。在本研究育秧移栽品種中，2020年第3播期和2021年第4播期的單穴有效穗數降低，說明播期過遲還影響二季晚稻分蘗及分蘗成穗。然而，在本研究中遲播對直播品種的單株有效穗數未造成顯著影響。本研究中直播品種的營養生長期短，單株有效穗較少，說明其主要依賴早期分蘗成穗，因而受后期低溫的影響較小。在本研究中，遲播造成秈稻和秈粳交品種的產量降幅大于粳稻品種。粳稻品種因具有較強的耐寒性[22]，作為二季晚稻種植更有利于保障雙季稻安全生產[26]。另外還發現，2021年因秋季出現高溫天氣，同一品種相同播期的產量相較于2020年均有增加，且以YY2640增幅較大，表現為每穗實粒數和千粒重同步增加。由此可見，遲播對二季晚稻產量的影響程度與秋季低溫來臨時間和品種對低溫的敏感性有關。

3.2 不同類型晚稻品種安全齊穗下限溫度及低溫對水稻結實的影響

大量研究表明，抽穗揚花期低溫所導致的結實率降低，是晚稻減產的重要障礙因子[25,27]。本研究也獲得相同的結論。雖然水稻生殖生長各階段都對低溫敏感[12,22]，但在二季晚稻生產中因前期氣溫較高，抽穗揚花期是最易遭受低溫危害的時期，其中齊穗前2—4 d對低溫最為敏感[27]。本研究表明，各類品種的結實率與齊穗前4 d氣溫關系更為密切。關于晚稻安全齊穗下限溫度，目前較普遍接受的是高亮之等[28]建立的標準，即秈稻為22 ℃，耐寒性較弱的粳稻為20 ℃，耐寒性強的粳稻為19 ℃。呂川根等[19]研究顯示，晚稻結實率與環境溫度呈直線回歸關系，并以結實率≥85%的溫度為適宜溫度，以結實率為70%即降低到適宜溫度下結實率的82%時的溫度為安全齊穗下限溫度，計算出亞種間雜交品種的安全齊穗下限溫度在22.6—26.2 ℃，較常規品種平均高2.0 ℃；婁偉平等[20]以此標準計算出秈粳交品種協優9308安全齊穗下限溫度為22.8 ℃。本研究表明，各類品種結實率與齊穗前4 d平均溫度呈良好的二次曲線關系。本研究是在氣溫差異較大的兩年中開展多點大田試驗，并結合對盆栽材料進行人工模擬低溫處理，從而拓寬了試驗溫度的變異范圍，研究結果可能更符合客觀規律。由于依據擬合方程計算出各類品種最適溫度下結實率均低于80%，本研究采用呂川根等[19]的相對結實率為標準，計算出各類品種安全齊穗下限溫度，結果顯示，粳稻的安全齊穗下限溫度較高亮之等[28]確定的耐寒性較弱的粳稻標準低0.4 ℃，而秈稻則高0.4 ℃，與呂川根等[19]的研究結果相近。本研究的秈粳交品種的安全齊穗下限溫度與秈稻品種較為接近，但較婁偉平等[20]的結果低0.6 ℃。不同研究者的結果差異究竟是品種基因型差異所致，還是栽培環境不同造成的，尚需進一步研究。

深入探討生殖生長期低溫對水稻結實的影響機制，對于二季晚稻耐寒栽培調控具有重要意義[22]。大量研究發現，低溫對作物雄性生殖器官的影響大于雌性生殖器官[12,22]。在水稻花粉發育的不同階段出現低溫，花藥呼吸作用降低并影響其物質和能量代謝，導致花藥中蛋白質降解或變性[22]；花藥絨氈層因異常腫脹、空泡化以及程序性細胞死亡（PCD）受抑而功能紊亂，細胞壁結合的酸性轉化酶活性受損而限制花粉中淀粉的積累，從而導致花粉敗育[22,29]。低溫還造成花藥縮小和花粉量不足[22-23]。抽穗揚花期低溫則導致抽穗不暢、穎花不開放、花藥不開裂或開裂度小，從而導致授粉受精失敗，造成籽粒敗育[22,30]。受精后低溫導致子房生長或灌漿受阻，也可造成籽粒敗育或粒重下降[22]。水稻等植物花器官分化、配子體發育以及開花、授粉受精和灌漿結實等一系列復雜過程都受到植物激素及其平衡關系的調節[22-23,31]。在低溫脅迫下水稻小穗內源激素代謝發生顯著變化，進而影響其成功結實。然而，低溫對不同類型晚稻品種結實的具體作用途徑和機制尚需進一步探討。

3.3 湖北省雙季稻區二季晚稻安全齊穗期

依據本研究確定的標準，計算出湖北省傳統雙季稻區晚秈稻品種的安全齊穗期為9月19日之前，粳稻品種為9月28日之前，與徐莎莎等[18]推算的結果比較接近，分別比傳統安全齊穗期標準推遲9和13 d。張祖建等[16-17]也研究發現，由于氣溫的升高，近幾十年來各地晚稻安全齊穗期普遍有所延遲，為擴大雙季稻種植范圍提供了條件。秈粳交品種為近年來在本省推廣的高產新品種類型，本研究顯示，其安全齊穗期與秈稻品種相近。然而，本研究還顯示，湖北省不同地區的晚稻安全齊穗期存在較大差異，并由南至北呈逐漸提前的趨勢，其中粳稻品種因耐寒性較強在地區間相差較小，為6 d，秈稻品種在地區間相差12 d，秈粳交品種在地區間相差13 d。張祖建等[16]在江蘇省的晚粳稻安全齊穗期研究中也得出類似的結論。因此，根據不同地區的氣候條件選擇適宜品種并合理安排播種期對于二季晚稻安全生產尤為重要。由于湖北省處于我國雙季稻區的北緣，本研究所確定的晚稻安全齊穗期對于指導我國雙季稻區二季晚稻的安全生產也有一定的借鑒意義。需要指出的是，本研究僅選用6個適宜湖北省種植的二季晚稻品種進行試驗，本研究的結論是否適用于其他品種，尚需針對性地開展試驗。

4 結論

在不同播期下二季晚稻的齊穗期和單株（穴）產量變化顯著，抽穗揚花期低溫導致結實率降低是遲播下產量降低的主要原因。不同類型晚稻品種的結實率與齊穗前4 d平均氣溫呈二次曲線關系。依據擬合方程，以齊穗前4 d平均溫度確定粳稻、秈稻和秈粳交品種的安全齊穗下限溫度分別為19.6、22.4和22.2 ℃。湖北省雙季稻區二季晚稻最遲安全齊穗期，粳稻品種在9月22—28日，秈稻品種在9月7—19日，秈粳交品種在9月7—20日，但不同地區間差異較大，由南向北呈逐漸提前的趨勢。根據各地氣候條件選擇適宜的品種并安排合理的播期，是保障二季晚稻安全生產的重要技術條件。

致謝：湖北省歷史氣象資料由湖北省氣象局服務中心提供，武漢試驗點試驗期間氣象資料由華中農業大學凌霄霞博士提供。在此一并表示感謝！

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Critical lowest temperature for the safe heading of various types of late-season rice cultivars and the safe dates for their full heading in different double-season rice cropping regions of Hubei Province

LI Yi1, LU JianXin2, CAO Peng3, ZHOU Dengwen2, LIU Jimin4, TIAN Pingping5, CAI Mingli1, CAO Cougui1, YANG Tewu1

1College of Plant Science and Technology/Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Farming System in the Middle Reaches of the Yangtze River, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070;2Jingzhou Agricultural Technology Extension Center, Jingzhou 434020, Hubei;3Hubei Agricultural Technology Extension Station, Wuhan 430070;4Agricultural Technology Extension Center of Xiaochang County, Xiaogan 432900, Hubei;5Agricultural Technology Service Center of Zhangtiansi Township, Gongan County, Jingzhou 434324, Hubei

【Objective】The objective of this study is to determine the critical lowest temperature for the safe heading of various types of late-season rice cultivars and the dates for their safe full heading in different double-season rice production regions of Hubei Province, and to provide guidelines for the rational layout and scientific arrangement of double-season rice production in different regions.【Method】Different types of late-season rice cultivars including,and-hybrid those are suitable for different cropping methods in the double-season rice cropping regions of Hubei Province were used as materials and a multi-site field experiment with various sowing dates was conducted at Chibi City, Xianning, Gongan County, Jingzhou, Hongshan District, Wuhan, Tuanfeng County, Huanggang, and Xiaochang County, Xiaogan, Hubei Province, respectively, in 2020 and 2021. Meanwhile, simulated low-temperature treatment was imposed to the potted plants during booting and heading in a pot experiment. The grain-setting rate and grain yield per plant or hill were investigated and the relationship between grain-setting rate and air temperature prior to full heading was analyzed. The critical lowest temperature for their safe heading of various types of cultivars was determined using the temperature under that the grain-setting rate was reduced to 82% of that under the optimum temperature. Furthermore, the daily risk maps for the full heading of different cultivar types in September were drawn based on the meteorological data in the past 30 years in various double-season rice cropping regions of Hubei Province. The latest safe dates for full heading of various types of cultivars in different double-season rice cropping regions were determined as the injury from low temperature to their heading can be avoided in more than 80% of years.【Result】With the delay of sowing date, the heading date of various cultivars was delayed. The grain yield per plant or hill decreased significantly under late sowing conditions. Grain-setting rate, a determinant factor that affects the yield of individual plant or hill, was quadratically related to the mean daily temperature in the 4 days prior to full heading. The critical lowest temperature for the safe heading in the 4 days prior to full heading was 19.6 ℃ forcultivars, which was 0.4 ℃ lower than the conventional standard; and 22.4 ℃ forcultivars, which was 0.4 ℃ higher than the conventional standard; and 22.2 ℃ for-hybrid cultivars, which was close to that ofcultivars. The latest safe date for the full heading of late-season,and-hybrid cultivars was September 25-28, 16-19 and 17-20 in southeastern Hubei; September 23-27, 13-19 and 14-20 in eastern Hubei; September 25-27, 10-17 and 10-18 in Jianghan Plain; September 22-26, 7-15 and 7-17 in northern Hubei, respectively.【Conclusion】The safe date of full heading for late-season rice differed much among various cultivar types and in different double-season rice cropping regions of Hubei Province. It showed a trend that became earlier from south to north in Hubei Province, and was earlier forcultivars than forcultivars. The latest safe date of full heading for-hybrid cultivars was close to that forcultivars. It is of importance to select suitable cultivars and arrange reasonable sowing dates according to the local climatic conditions and cultivar characteristics for the safe production of late-season rice. Plantation usingcultivars is helpful to combat the damage from low temperature during heading and flowering in the late-season rice production.

late-season rice; safe heading; low temperature; grain-setting rate; grain yield

10.3864/j.issn.0578-1752.2023.17.006

2022-12-25；

2023-02-15

國家重點研發計劃（2017YFD0301402）

李儀，E-mail：793115878@qq.com。通信作者楊特武，E-mail：yangtewu@mail.hzau.edu.cn

（責任編輯 楊鑫浩，岳梅）