劉麗華，崔士澤，秦猛，宋江，李紅宇，劉夢紅，鄭桂萍

（黑龍江八一農墾大學，大慶 163319）

水稻（Oryza sativa L.）是我國重要的糧食作物之一，超過2/3 的人口以大米為主食，農業(yè)生產上必須保持數量的持續(xù)增長來確保國家糧食安全[1]。中國是水稻生產的大國，其種植面積占世界總種植面積的18.5%，產量占世界水稻總產的28%[2-3]。在水稻生長的全生育期中，氣溫是影響其生長及產量形成的主要因素之一[4]。侯立剛等[5]研究認為，低溫影響水稻秧苗的生長，導致最高分蘗時間延遲，分蘗數減少，新葉出葉速度減緩，并減少每穴穗數、每穗實粒數及千粒重下降；任紅茹等[6]研究發(fā)現，低溫處理降低了水稻株高、穗長與節(jié)間長度，成熟期干物質量顯著減少，籽?？諝ぢ试黾樱Y實率、每穗實粒數減少，籽粒充實度和千粒重降低，產量顯著下降；開花期高溫脅迫處理結束后，葉片的Pn、LAI、SPAD 及葉面積氮指數（LANI）在籽粒灌漿前期總體隨高溫脅迫的增加而下降，葉片、莖鞘和穗的生物量總體呈下降趨勢[7-8]；全生育期高溫處理降低產量的原因主要在于每蔸穗數、每穗穎花數、結實率和粒重均大幅降低，降低幅度分別為51.8%、49.9%、58.3%和9.6%[9]；周俊杰[10-11]研究發(fā)現，高溫水平越高、持續(xù)時間越長，穗部干物重積累量和營養(yǎng)器官花前儲存干物質轉運量越低，營養(yǎng)器官干物質積累越大，通過降低每穗實粒數降低產量。謝曉金、高煥曄等[12-13]研究發(fā)現，水稻抽穗期高溫導致稻米的糙米率、精米率、整精米率、可溶性糖和蛋白質含量也呈下降趨勢，而稻米的堊白率、堊白度和直鏈淀粉含量明顯增加。黑龍江農墾科學院水稻研究所對佳木斯市近期二十年的氣溫實測資料做了統(tǒng)計分析，并計算出當地水稻主栽品種各生育階段的活動積溫，結合水稻生育界限溫度等資料，繪制了水稻計劃栽培圖。但針對地處不同積溫帶的試驗區(qū)進行水稻生育界限期的研究，至今少見報道，限制了水稻計劃栽培模式在不同試驗區(qū)應用。基于以上情況，研究以肇源農場、友誼農場和洪河農場為研究對象，利用各試驗區(qū)1993～2017 年水稻生育期間4～10 月的實測日平均氣溫、當地栽培的主要水稻品種在各生育階段所需起點溫度與積算溫度等農業(yè)氣象資料，統(tǒng)計本地水稻生長過程中界限期，并繪制和對比水稻生育界限期指導圖。有利于更好的撐握水稻生育進程，明確田間管理目標，有效促進水稻的早熟增產，也是水稻科研和生產的需要。

當前，國內外對水稻生育期生長特征及其適宜的氣候特點等研究較為透徹[14-16]，但由多年日平均氣溫推算本地水稻生長過程中界限期的日期卻少見報道。因此，認真分析研究當地氣溫變化規(guī)律，結合當地水稻的栽培特性，選育和栽培適宜的品種，便可主動的充分利用當地的熱能資源，有計劃的栽培管理水稻，為寒地稻作防御低溫冷害，獲取水稻穩(wěn)產高產具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

肇源農場位于北半球第一積溫帶，無霜期135～145 d，年≥10 ℃以上積溫2 900～3 200 ℃，屬于亞熱帶季風性氣候；友誼農場位于北半球第二積溫帶，北緯46°28′14″～46°59′38″，東經131°27′50″～132°15′，中溫帶大陸性季風氣候，年平均降雨量500 mm，光照平均時數2 730 h，無霜期120～130 d，年≥10 ℃以上積溫平均為2 641.7 ℃；洪河農場位于北半球第三積溫帶，北緯23°39′57″到23°50′14″，東經109°15′35″到109°25′22″。

1.2 數據來源

肇源農場、友誼農場和洪河農場近25 年4～10月份的日平均氣溫數據分別來自當地氣象站歷史記載資料。

1.3 研究方法

研究把連續(xù)3 日平均氣溫高于（夏季）或低于（秋季）界限溫度的首日，按生產上習慣定義為水稻生育界限期。以肇源農場、友誼農場和洪河農場為研究對象，逐年逐日確定不同試驗區(qū)水稻生育界限期，采用直方圖方法繪制平均氣溫穩(wěn)定通過生育界限溫度日期的次數分布圖，進行正態(tài)性檢驗，并對各界限期進行描述統(tǒng)計，對比分析不同試驗區(qū)水稻生育界限期。根據近25 年水稻生育期間日平均氣溫的變化，及其在各生育階段所需起點溫度與積溫，確定本地水稻生育主要幾項界限期，具體如表1。

表1 寒地水稻生育界限期Table 1 Growthlimit stage of rice in cold region

1.4 數據統(tǒng)計

數據采用DPS 和EXCEL 統(tǒng)計軟件進行數據分析及圖表制作。

2 結果與分析

2.1 肇源農場水稻界限期確定

從肇源農場水稻生育界限期的次數分布圖中可以看出（圖1），4 月1 日～5 日分布次數最多，達到11次，4 月21 日以后平均氣溫均明顯高于5 ℃；4 月1日～5 日平均氣溫穩(wěn)定通過6 ℃日期的次數最多，達10 次，其次是4 月16 日～20 日，達5 次。

圖1 肇源農場平均氣溫穩(wěn)定通過5 ℃和6 ℃日期的次數分布圖Fig.1 The number distribution of dates by 5 ℃and 6 ℃temperature stability in Zhaoyuan farm

從肇源農場平均氣溫穩(wěn)定通過12.5 ℃日期的次數分布圖中可以看出（圖2），5 月1 日～5 日分布次數最多，達到11 次；5 月11 日～15 日平均氣溫穩(wěn)定通過13 ℃日期的次數最多，達10 次。歷年氣溫數據表明，肇源農場5 月上旬平均氣溫即可穩(wěn)定通過13 ℃。從肇源農場平均氣溫穩(wěn)定通過14 ℃日期的次數分布圖中可以看出，5 月11 日～15 日分布次數最多，達到10 次，其次是5 月6 日～10 日分布次數達6 次。

圖2 肇源農場平均氣溫穩(wěn)定通過12.5、13 ℃和14 ℃日期的次數分布Fig.2 The number distribution of dates by 12.5、13 ℃and 14 ℃temperature stability in Zhaoyuan farm

入秋以來，從肇源農場平均氣溫穩(wěn)定通過15 ℃日期的次數分布圖中可以看出（圖3），9 月1 日～5 日和9 月6 日～10 日分布次數最多，分別達到7 次，9月26 日～30 日平均氣溫下降較快，9 月16 日～20 日平均氣溫穩(wěn)定通過13 ℃日期的次數最多，達7 次，其次是9 月11 日～15 日，達6 次，9 月26 日～30 日平均氣溫均低于13 ℃。

圖3 肇源農場秋季平均氣溫穩(wěn)定通過15 ℃和13 ℃日期的次數分布Fig.3 The number distribution of dates by 15 ℃and 13 ℃temperature stability in autumn of Zhaoyuan farm

通過上述統(tǒng)計可知，肇源農場水稻安全成熟晚限期平均在9 月21 日，利用肇源農場近25 年日平均氣溫值逆算水稻安全齊穗適期終日期和安全齊穗晚限期，從9 月21 日到8 月8 日的積溫為853.01 ℃，從9 月21 日到8 月5 日的積溫為921.83 ℃。故確定肇源農場安全齊穗適期終日為8 月5 日，安全齊穗晚限期為8 月8 日。

2.2 友誼農場水稻界限期分析

從友誼農場平均氣溫穩(wěn)定通過5 ℃日期的次數分布圖中可以看出（圖4），4 月1 日～5 日分布次數最多，達到8 次，4 月16 日～20 日為5 次；4 月1 日～5日和4 月16 日～20 日平均氣溫穩(wěn)定通過6 ℃日期的次數均最多，均達6 次，4 月26 日以后日平均氣溫均高于6 ℃。

圖4 友誼農場平均氣溫穩(wěn)定通過5 ℃和6 ℃日期的次數分布Fig.4 The number distribution of dates by 5 ℃and 6 ℃temperature stability in Youyi farm

從友誼農場平均氣溫穩(wěn)定通過12.5 ℃日期的次數分布圖中可以看出（圖5），5 月6 日～10 日和5 月11 日～15 日分布次數均最多，分別達到6 次，從圖中可以看出5 月11 日～15 日平均氣溫穩(wěn)定通過13 ℃日期的次數最多，達7 次，從圖中還可以看出，友誼農場從5 月21 日以后日平均氣溫明顯高于13 ℃。從友誼農場平均氣溫穩(wěn)定通過14 ℃日期的次數分布圖中可以看出，5 月11 日～15 日分布次數最多，達到10次，友誼農場平均氣溫穩(wěn)定通過14 ℃日期的次數分布圖呈現標準的正態(tài)分布。

圖5 友誼農場平均氣溫穩(wěn)定通過12.5、13 ℃和14 ℃日期的次數分布Fig.5 The number distribution of dates by 12.5、13 ℃and 14 ℃temperature stability in Youyi farm

入秋以來，從友誼農場平均氣溫穩(wěn)定通過15 ℃日期的次數分布圖中可以看出（圖6），9 月11 日～15 日和9 月16 日～20 日分布次數最多，分別達到8 次，9 月21 日以后友誼農場平均氣溫明顯下降，日平均氣溫均低于15 ℃；從圖中可以看出，9 月16 日～20 日平均氣溫穩(wěn)定通過13 ℃日期的次數最多，達9 次，從圖還可以看出，9 月1 日～5 日有1 年穩(wěn)定通過了13 ℃，但9 月6 日～10 日平均氣溫沒有穩(wěn)定通過13 ℃的記錄，說明友誼農場在此期間氣溫變化不穩(wěn)定。

圖6 友誼農場秋季平均氣溫穩(wěn)定通過15 ℃和13 ℃日期的次數分布Fig.6 The number distribution of dates by 15 ℃and 13 ℃temperature stability in autumn of Youyi farm

通過上述統(tǒng)計可知，友誼農場水稻安全成熟晚限期平均在9 月18 日，利用友誼農場近25 年日平均氣溫值逆算水稻安全齊穗適期終日期和安全齊穗晚限期，從9 月18 日到8 月4 日的積溫為861.10 ℃，從9 月18 日到8 月2 日的積溫為905.60 ℃。故確定友誼農場安全齊穗適期終日為8 月2 日，安全齊穗晚限期為8 月4 日。

2.3 洪河農場水稻界限期研究

從洪河農場平均氣溫穩(wěn)定通過5 ℃日期的次數分布圖中可以看出（圖7），4 月16 日～20 日分布次數最多，達到10 次，4 月6 日～10 日間平均氣溫沒有穩(wěn)定通過5 ℃；從圖中可以看出，4 月16 日～20 日平均氣溫穩(wěn)定通過6 ℃日期的次數最多，達7 次，其次是4 月21 日～25 日，達6 次，4 月6 日～10 日間平均氣溫沒有穩(wěn)定通過6 ℃，說明洪河農場在4 月1 日～11日氣溫變化不穩(wěn)定。

圖7 洪河農場平均氣溫穩(wěn)定通過5 ℃和6 ℃日期的次數分布Fig.7 The number distribution of dates by 5 ℃and 6 ℃temperature stability in Honghe farm

從洪河農場平均氣溫穩(wěn)定通過12.5 ℃日期的次數分布圖中可以看出（圖8），5 月11 日～15 日分布次數最多，達到12 次，5 月上旬和下旬平均氣溫穩(wěn)定通過12.5 ℃日期的次數明顯少于5 月11 日～15 日；從圖中可以看出，5 月11 日～15 日平均氣溫穩(wěn)定通過13 ℃日期的次數最多，達11 次，5 月1日～5 日之間平均氣溫沒有穩(wěn)定通過12.5 ℃。從洪河農場平均氣溫穩(wěn)定通過14 ℃日期的次數分布圖中可以看出，5 月11日～15 日分布次數最多，達到7 次，其次是5 月16日～20 日分布次數達5 次。

圖8 洪河農場平均氣溫穩(wěn)定通過12.5、13 ℃和14 ℃日期的次數分布Fig.8 The number distribution of dates by 12.5、13 ℃and 14 ℃temperature stability in Honghe farm

入秋以來，從洪河農場平均氣溫穩(wěn)定通過15 ℃日期的次數分布圖中可以看出（圖9），9 月1 日～5 日和9 月6 日～10 日分布次數最多，分別達到5 次，9 月中旬以后平均氣溫明顯下降，9 月26 日～30 日平均氣溫均低于15 ℃；從圖中可以看出，9 月16 日～20日平均氣溫穩(wěn)定通過13 ℃日期的次數最多，達7次，9 月26 日～30 日平均氣溫均低于13 ℃。

圖9 洪河農場秋季平均氣溫穩(wěn)定通過15 ℃和13 ℃日期的次數分布Fig.9 The number distribution of dates by15 ℃and 13 ℃temperature stability in autumn of Honghe farm

通過上述統(tǒng)計可知，洪河農場水稻安全成熟晚限期平均在9 月15 日，利用洪河農場近25 年日平均氣溫值逆算水稻安全齊穗適期終日期和安全齊穗晚限期，從9 月15 日到8 月1 日的積溫為858.77 ℃，從9 月15 日到7 月30 日的積溫為900.10 ℃。故確定洪河農場安全齊穗適期終日為7 月30 日，安全齊穗晚限期為8 月1 日。

2.4 三個農場水稻界限期比較

研究表明，肇源農場大棚旱育秧播種最早界限期為4 月7 日；旱育秧安全播種界限期為4 月9 日；旱育秧中苗移栽早限期為5 月6 日；旱育秧中苗安全移栽早限期5 月9 日；大苗安全移栽早限期為5月10 日；安全成熟適期為9 月11 日；安全成熟晚限期9 月21 日。安全齊穗適期終日為8 月5 日，安全齊穗晚限期為8 月8 日。

友誼農場大棚旱育秧播種最早界限期為4 月10日；旱育秧安全播種界限期為4 月12 日；旱育秧中苗移栽早限期為5 月9 日；旱育秧中苗安全移栽早限期5 月10 日；大苗安全移栽早限期為5 月13 日；安全成熟適期為9 月13 日；安全成熟晚限期9 月18日；友誼農場安全齊穗適期終日為8 月2 日；安全齊穗晚限期為8 月4 日。

洪河農場大棚旱育秧播種最早界限期為4 月16日；旱育秧安全播種界限期為4 月20 日；旱育秧中苗移栽早限期為5 月13 日；旱育秧中苗安全移栽早限期5 月14 日；大苗安全移栽早限期為5 月17 日；安全成熟適期為9 月9 日；安全成熟晚限期9 月15日；逆算水稻安全齊穗適期終日期和安全齊穗晚限期分別為7 月30 日和8 月1 日。

從表2 中可以看出，水稻從播種期到移栽期的5個栽培界限期均隨著活動積溫的減少而延后。友誼農場只有中苗安全移栽早限期較肇源農場延后了1 d，其他四個栽培界限期均較肇源農場延后3 d；洪河農場較肇源農場水稻生育界限期延后的天數為5～11 d不等；洪河農場與友誼農場相比，界限期延后的天數為4～8 d。

表2 三個農場水稻生育界限期比較Table 2 Comparation of growthlimit stage of rice in three farms

當水稻進入齊穗期，除了肇源農場的安全成熟適期比友誼農場提前2 d 外，其他界限期均比友誼農場延后3～4 d；洪河農場在水稻齊穗以后的4 個界限期均比友誼農場提前3～4 d；總之，水稻進入齊穗期后的界限期，大多隨著活動積溫的減少而提前。

3 討論

試驗結果對3 個不同積溫試驗區(qū)的水稻界限期進行了比較，由于日平均氣溫的年際間差異較大，每個試驗區(qū)在選定當地的生育界限期時，要依據研究中相應的95%和99%置信區(qū)間和當地的實際情況進行。通過比較不同試驗區(qū)的水稻從播種到移栽的界限期可知，水稻生育界限期均隨活動積溫的減少而延后，但不同試驗區(qū)延后的天數不同，這可能和不同試驗地點的升溫快慢或作物對界限溫度的敏感程度的不同有關[17-18]。當水稻進入齊穗期，界限期基本隨著活動積溫的減少而提前，相鄰的兩個積溫帶間界限期相差3～4 d，說明8 月份以后，試驗中的3 個試驗區(qū)降溫幅度較一致，但此時特殊之處為肇源農場的安全成熟適期比友誼農場提前2 d，這可能由于肇源農場歷年9 月份上旬的日平均氣溫的日際和年際變化較大造成的[19-20]，有待于進一步研究。此外，活動積溫較少的試驗區(qū)水稻播種較晚，成熟的較早，說明活動積溫較少的試驗區(qū)，生育期較短，需做出相應調整，選用相應熟期的水稻品種[21]。研究結果與第一、二積溫帶水稻生產實際基本相符。但地處第三積溫帶的洪河農場實際播種期大致在4 月10 日左右，比研究結果提前1 周，這主要因為洪河農場采用了“三膜覆蓋”和“超級大棚”的特殊增溫措施，可以更有效地提高大棚內溫度，從而提前了水稻播種期。

4 結論

通過比較3 個試驗區(qū)的水稻從播種期到移栽期的界限期可知，水稻計劃栽培臨界期均隨活動積溫的減少而延后，洪河農場的播種最早界限期、旱育秧安全播種界限期較友誼農場分別延后6 d 和8 d，相鄰的兩個積溫帶間的其他界限期相差3～4 d；當水稻進入齊穗期，界限期基本隨著活動積溫的減少而提前，相鄰的兩個積溫帶間界限期相差3～4 d。研究結果為水稻生產安全成熟，提高品質和產量奠定了理論基礎，為黑龍江省水稻充分利用當地熱能資源，防御低溫冷害，實行計劃栽培提供參考。