建寧縣煙后水稻制種主要農業氣象災害分析

余春華 游宇琦 姜建萍 吳淋娣

(1.福建省三明市氣象局,福建 三明 365000；2.福建省惠安縣氣象局，福建 泉州 362100；3.福建省建寧縣氣象局，福建 三明 354500 )

1 概述

建寧縣自1976年開始雜交水稻“三系”制種，1986年被認定為福建省雜交水稻繁育制種基地縣，2013年7月被農業部認定為國家級雜交水稻種子生產基地縣，位列全國雜交水稻種子生產基地縣首位。近年來，全縣雜交水稻制種面積穩定在15萬畝以上，年產雜交水稻種子3500萬公斤以上，約占全國雜交水稻用種量的10%以上，在我國雜交水稻制種產業發展中占有重要地位，為保障我國糧食安全和農民增收做出了積極貢獻。但氣候條件在一定程度上仍影響和制約著建寧水稻種子產業的發展，尤其是在氣候變化背景下，春季倒春寒，夏季高溫熱害、暴雨和洪澇，秋季低溫等農業氣象災害頻發，突發性加強，難以防御和災后補救，常造成水稻種子質量和產量下降；同時，隨著建寧縣種子企業入駐增加，制種面積擴大，組合更新加快，災害性天氣和病蟲危害影響加重，每年至少 10% 以上制種面積列入理賠對象，嚴重影響到種子產業的健康發展。

目前，國內學者對建寧縣水稻制種農業氣象災害的研究不多，也不夠深入，主要側重在栽培技術、災害影響和防御措施等方面。黃得裕針對建寧縣種子產業發展的現狀及其存在的問題提出相關對策[1]。饒泉根、曾雪華等針對當地水稻制種，總結了主要氣象災害及影響，并提出了對應的防御措施[2-3]。魯偉林等介紹了信陽地區災害性天氣發生規律及其對雜交稻制種的影響,并提出了應對措施[4]。孫瑞建等分析了高溫熱害、低溫連陰雨、臺風等常見災害性氣候對雜交水稻制種不同生育時期產生的影響[5]?？娢娜A等分析了全球變暖氣候背景下，氣象災害對父母本播期的安排、花期相遇以及病、蟲、草害的消長，對制種的穩產、高產、優質的不利影響，以及雜交稻制種生產過程中主要氣象災害的成因和影響，并提出了應對措施[6]。張翊等分析影響福建省雜交水稻種子生產的主要氣象災害因子和發生規律，提出了利用氣候規律規避氣象災害的對策和措施，得到福建理想制種區域和最佳制種時間[7]。胡凝等基于雜交稻制種過程中的花期相遇和氣象災害問題，設計雜交稻制種播期預測虛擬仿真實驗，實現了水稻生長發育過程的虛擬展示和模擬災害的影響[8]。但對于影響建寧縣煙后水稻制種的主要農業氣象災害變化規律還未有研究，水稻制種生產中尚無科學技術參考和指導。因此，研究當前氣候變化背景下建寧縣煙后水稻制種農業氣象災害發生規律，對于趨利避害合理安排生產，確保水稻制種產業高質量發展具有重要意義。

本文以建寧縣水稻種植面積最多的煙后水稻制種為研究對象，確定其主要農業氣象災害指標，研究主要農業氣象災害發生規律，分析其對煙后水稻制種的影響，并提出趨利避害措施，以提升建寧縣水稻制種氣象防災減災能力，為制種生產和政策性保險提供氣象參考，促進建寧縣制種產業的發展。

2 數據與方法

2.1 數據

采用建寧縣基本氣象觀測站1961—2020年每年6—10月的逐日氣象觀測資料，包括平均氣溫、最低氣溫、最高氣溫、降水量、日照時數。

2.2 災害指標

建寧縣雜交水稻制種分為早制、中制和秋制(煙后水稻制種)，其中秋制面積最大。早制雜交水稻3月中下旬播種，7月下旬到8月上旬收割；中制4月中下旬播種，8月中旬到9月中旬收割，秋制生育期較長，一般于6月中下旬播種，9月底到10月份收割。建寧縣煙后水稻制種主要農業氣象災害有低溫、高溫、連陰雨、暴雨等，其中影響最大的是育性敏感期(幼穗分化期)和抽穗揚花期低溫、高溫熱害、連陰雨、暴雨等，其災害指標見表1。

表1 建寧縣煙后水稻制種主要農業氣象災害指標

2.3 方法

在分析氣候要素變化趨勢時，采用氣候傾向率來表示。利用最小二乘法，建立要素Xi與時間Ti的一元線性回歸方程：

Xi=aTi+b(i=1,2,3,…,n)

(1)

式(1)中：Xi為樣本量為n的某一氣候變量，Ti為Xi所對應的時間，a、b為回歸常數。氣候傾向率以回歸系數a的10倍表示[9]。

3 結果分析

3.1 敏感期低溫

雜交水稻制種育性敏感期確保足夠高的溫度，促使不育系敗育，是雜交制種成功的關鍵。8月上旬立秋后，建寧縣氣溫開始下降，就有可能出現低于煙后水稻制種雄性不育系育性安全的起點臨界溫度，影響雜交水稻制種純度。因此，立秋后水稻制種安全風險隨著時間推移，風險越大。對于大多數雄性不育性品種來說，有比較一致的觀點，認為光溫敏型不育系的育性轉換是抽穗前5～20d的光溫條件綜合作用的結果，而溫敏型不育系的育性主要由抽穗前5～20d的溫度主控，大部分不育性品種的育性臨界溫度為23.5℃。8月份為建寧縣制種水稻不育系育性敏感期，8月下旬到9月為抽穗揚花期的關鍵期，以一年當中8月以后第一次出現敏感期低溫的日期為初日，且一年只計算一次。

3.1.1 敏感期低溫初日次數

從建寧縣1961—2020年煙后水稻制種敏感期不同低溫出現次數可以看出(表2)，建寧縣雜交水稻制種敏感期低溫初日最早出現在8月上旬和中旬，其中23.5℃育性轉換敏感期低溫初日最早出現在8月上旬，8月份共出現13次，占22%，9月份共出現45次，占75%；22℃抽穗楊花敏感期低溫初日最早出現在8月中旬，近60年有且僅有1次，發生在1966年8月19日，其余大部分都出現在9月中旬，占近40%，再次為9月上旬和下旬，最遲出現在10月份。20℃抽穗楊花敏感期低溫最早出現在9月10日，且僅有一次，大部分都在9月中旬及之后，對雜交水稻制種生產基本無影響。

表2 建寧縣1961—2020年煙后水稻制種

3.1.2 育性敏感期初日變化趨勢

從近60年連續3d日平均氣溫≤23.5℃的初日變化趨勢來看(圖1)，最早出現在8月上旬，但概率極小，為3.33%，初日呈往后推遲的趨勢，10年推遲約0.9d。近年來初日明顯推遲，在2002年之后，初日出現日期均在8月25日之后。對于建寧縣雜交水稻制種來說，日平均氣溫≥23.5℃的時間長，適宜大多數雜交水稻制種。

圖1 建寧縣1961—2020年連續3d日平均氣溫≤23.5℃的初日變化趨勢

3.1.3 抽穗敏感期秋季低溫初日變化趨勢

抽穗敏感期連續3d日平均氣溫≤22.0℃是大部分秈型水稻抽穗揚花期的秋季低溫指標。從近60年連續3d日平均氣溫≤22.0℃的初日變化趨勢來看(圖2)，最早出現在8月中旬，僅有1次，出現概率為1.67%，大多數出現在9月份，除了1984年出現在9月2日，其他年份均出現在9月5日之后；初日呈往后推遲的趨勢，每10年推遲約1d；但近年來初日明顯推遲，2008年開始，初日出現日期均在9月中旬及之后。對于建寧縣雜交水稻制種而言，連續3d日平均氣溫≥22℃結束日期晚，范圍寬，絕大多數雜交水稻不育系能保持不育，正常進行雜交和揚花授粉，表明氣候對雜交水稻制種非常有利?！?2型”秋季低溫的初日在9月中旬出現25次，約2年出現1次，而且最長持續時間達到10d。由此可知，建寧縣9月份開始，氣溫下降速度快，9月中旬氣溫就會下降到22℃以下，因此，對“22型”秋季低溫敏感的水稻品種而言，抽穗楊花期最好安排在9月中旬之前。

圖2 建寧縣1961—2020年“22型”秋季低溫初日變化趨勢

抽穗敏感期連續3d日平均氣溫≤20℃，是比較耐寒的粳型水稻品種的災害指標。從近60年來建寧縣8月份和9月上旬均沒有出現“20型”秋季低溫，9月中旬開始出現，共12次，9月下旬18次，其余均出現在10月份，此時雜交水稻已經抽穗揚花授粉完畢，無不利影響。從初日變化趨勢來看(圖3)，亦呈往后推遲的趨勢，每10年推遲0.6d，和氣候變暖趨勢相一致。2015年之后連續5年均出現在10月份，對晚制的雜交水稻制種抽穗揚花非常有利。

圖3 建寧縣1961—2020年“20型”秋季低溫初日變化趨勢

3.2 高溫熱害

建寧縣煙后水稻制種生育期較遲，幼穗分化早期(8月上中旬)可能遭遇高溫熱害，但概率很小，約為5%；幼穗分化中后期(不育系育性轉換關鍵期)和抽穗開花期無高溫熱害影響。1961年—2020年8月共出現3次高溫熱害，分別是2003年8月8—10日，日最高氣溫分別為40℃、38.8℃、39.1℃，2010年8月14—17日，日最高氣溫分別為38.7℃、40℃、37.2℃、39.2℃，2011年8月14—16日，日最高氣溫分別為36.9℃、37.2℃、37.9℃。由此可知，建寧縣8月上中旬出現過高溫熱害，但出現次數少，概率低。8月下旬到9月份建寧縣沒有出現過高溫熱害，雖然日最高氣溫≥35℃的日數總計達153d，但沒有出現日平均氣溫≥30℃的天氣，對煙后水稻制種沒有影響。

3.3 連陰雨

水稻生長過程中需要大量的水分，但在關鍵期又不能受到陰雨天氣影響。如水稻開花期，整個開花授粉過程只有7～10d，不能有連續降水或強降水，否則會導致水稻開花授粉不利，影響結實率，降低最終產量；在灌漿成熟期，連陰雨則會導致雜交水稻光合作用不足，灌漿不充分，長期陰雨會延長雜交水稻成熟期，已經成熟的水稻不能及時收割，出現腐爛、發芽等現象，造成重大經濟損失。氣象上，通常將日雨量≥0.1mm且日照時數<3h定義為一個陰雨日，連續3d以上陰雨天就定義為連陰雨災害，其中3～4d為輕度，5～6d為中度，7d以上為重度(8d及以上中間允許間隔1d不是陰雨日)。

表3列出了建寧縣1961—2020年每年8—10月連陰雨災害次數和出現頻率，共出現200次連陰雨災害，大部分為輕度連陰雨災害，占總出現次數的68.5%，其次為中度連陰雨災害，出現35次，占17.5%，重度連陰雨出現頻率小，且大部分出現在10月份。從月份來看，8月份出現連陰雨次數最少，占24.5%，差不多每年有一次3d以上的連陰雨，發生程度輕；9月份和10月份次數接近，分別占總次數的38%和37.5%。

表3 建寧縣煙后水稻制種8—10月連陰雨次數和出現頻率

3.4 暴雨

建寧縣處于福建省西北部，武夷山脈西南端，地理位置特殊，暴雨主要出現在春夏季。1961—2020年每年6—10月共出現184d日雨量≥50mm以上的暴雨日，大部分集中在6—8月，其中6月份105d、7月份32d、8月份32d；9、10月份非常少，分別只有6d和9d。

從6—10月的暴雨日數年變化趨勢來看(圖6)，總體呈現增加趨勢，約每10年增加1.5d，且年際間差異越來越大，但階段性特征較明顯，1976年之前呈增加趨勢，1976—1985年呈減少趨勢，1985年之后又呈增加趨勢，2000年之后又呈減少趨勢，年際間變幅大。

圖6 1961—2020年每年6—10月暴雨日數變化趨勢

4 結論

①建寧縣雜交水稻制種敏感期低溫23.5℃初日最早出現在8月上旬，8月份出現13次，占22%，9月份出現45次，占75%；初日呈往后推遲的趨勢，10年推遲約0.9d，2002年之后，初日出現日期均在8月25日之后。22℃抽穗楊花敏感期低溫初日最早出現在8月中旬，近60年有且僅有1次，大部分都出現在9月中旬，占近40%，初日呈往后推遲的趨勢，每10年推遲約1d；2008年開始初日明顯推遲，初日出現日期均在9月中旬及以后。煙后水稻制種生育期間，連陰雨次數、天數變化趨勢階段性特征明顯，20世紀60、70年代和2003年之后變化平穩，次數、天數較少，20世紀80、90年代明顯增加，且變化幅度大，年際間差異顯著；暴雨日呈增加趨勢，降水多、雨日多。

②煙后水稻制種育性敏感期臨界溫度在23.5℃的，穗分化期最好安排在8月25日之前，其他臨界溫度可根據氣溫變化規律，育性敏感期臨界溫度比23.5℃高0.5℃，提早5d，低0.5℃，推遲5d，再考慮抽穗揚花期和發育期天數，可確定最佳的播期，確保雜交水稻制種成功率。但播種較早的煙后水稻制種，要注意8月上中旬高溫熱害的不利影響；抽穗揚花期安排在8月下旬及之后，9月中旬之前的，一般無高溫熱害和秋季低溫影響。另外煙后水稻制種生產受到水分的不利影響將加大，除了要合理安排播期，還要增加收割、烘干等機器設備的投入，以應對中長期陰雨天氣的不利影響。