摘要：水稻品質(zhì)氣候影響評價是指氣候條件對水稻品質(zhì)影響的定量化評價，傳統(tǒng)技術(shù)方法主要是依靠收成情況及種植經(jīng)驗對水稻生長情況進行評價認證。以湖北香潤生態(tài)農(nóng)業(yè)合作社特色香米黃毛粘為例，利用該區(qū)域周邊孝感國家基準氣候站（下簡稱孝感站）和陡崗區(qū)域站（下簡稱陡崗站）觀測資料，構(gòu)建黃毛粘品質(zhì)氣候評價模型并開展定量評價。研究表明，近10年（2010—2019年）黃毛粘品質(zhì)達優(yōu)的有4年，品質(zhì)為良的有6年，2020年黃毛粘堊白度評價等級為三級，糙米率為二級，整精米率達一級，堿消值為一級，膠稠度為三級，透明度為二級，綜合評定2020年黃毛粘氣候品質(zhì)等級為優(yōu)，評價結(jié)果與農(nóng)業(yè)觀測記錄基本吻合。

關(guān)鍵詞：孝感市;香米;氣候品質(zhì);定量評價

中圖分類號：F303 " " " " 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2022）03-0021-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2022.03.005 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Construction and quantitative evaluation of climate evaluation model of

fragrant rice quality in Xiaogan city

YANG Ming-wei1，LIU Zhi-xiong2，XIAO Wei-yu2，HAN Yao1

（1. Xiaogan Meteorological Bureau，Xiaogan " 432000，Hubei，China;2. Wuhan Regional Climate Center， Wuhan "430000，China）

Abstract： The climate impact assessment of rice quality refers to the quantitative assessment of the impact of climatic conditions on rice quality. The traditional technical methods mainly rely on the harvest and planting experience to evaluate and certify the growth of rice. This study took the fragrant rice yellow hair stick， which is a characteristic of Hubei Xiangrun Ecological Agricultural Cooperative as an example， and used the observation data of the Xiaogan National Reference Climate Station （hereinafter referred to as Xiaogan Station） and Dougang Regional Station （hereinafter referred to as Dougang Station） around the region to construct a yellow hair climatic evaluation model for sticky quality was developed and quantitative evaluation was carried out. The research showed that in the past 10 years （2010—2019）， the yellow hair sticky quality has been excellent for 4 years， and the quality was good for 6 years， the whole milled rice rate reached the first grade， the alkali consumption value was the first grade， the glue consistency was the third grade， and the transparency was the second grade. The comprehensive evaluation of the 2020 yellow hair sticky climate quality grade was excellent. The evaluation results were basically consistent with the agricultural obscruation recorcls.

Key words： Xiaogan city; fragrant rice; climate quality; quantitative evaluation

水稻是江漢平原主要糧食作物之一，自古就有“湖廣熟，天下足”的說法，說明了江漢平原糧油作物在中國糧食生產(chǎn)中的重要地位。環(huán)境因子與水稻的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)密不可分，有研究[1]表明光、溫、水是影響稻米品質(zhì)重要的自然因素。研究發(fā)現(xiàn)，水稻環(huán)境溫度對其干物質(zhì)的積累有著重要作用，溫度過高或過低對稻米外觀和食味均有不利影響[2-4]。劉博等[5]對水稻生長和子粒形成期極端溫度脅迫情況進行研究，發(fā)現(xiàn)短時（甚至幾個小時）的極端溫度條件下，水稻生理功能就有可能遭受嚴重損傷，進而影響水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，開展孝感市特色香米黃毛粘定量化的氣候影響評價，對地域水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和糧食安全有著重要意義。

農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)氣候影響評價是研究其品質(zhì)與氣候的關(guān)系，通過建立氣候品質(zhì)評價模型，綜合評價確定農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)等級[6，7]。隨著經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和老百姓生活品質(zhì)提高，消費者對產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)注需求日益提升，2020年湖北省氣象部門印發(fā)了《湖北省農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)認證業(yè)務規(guī)定（暫行）》，湖北省農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)評價工作得以迅速展開。但是，目前氣候品質(zhì)影響評價工作還普遍停留在人為主觀認證階段，缺乏定量化的標準和科學理論依據(jù)，這一現(xiàn)狀阻礙了農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)定量評價工作的發(fā)展[8]。本研究以江漢平原地級市孝感地區(qū)特色香米黃毛粘為例，通過建立黃毛粘氣候品質(zhì)評價模型，對2010—2020年黃毛粘氣候品質(zhì)開展定量評價，通過討論建立定量的評價模型，為農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)氣候影響定量化的評價提供有益參考。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.1 評價區(qū)概況

黃毛粘香米主產(chǎn)區(qū)地處江漢平原東北部的孝感市孝南區(qū)袁湖村，種植面積近400 hm2。種植區(qū)屬中緯度地帶的亞熱帶溫濕季風區(qū)，無霜期長，雨熱同季，雨量充沛，是中國光、熱、水條件配合的最佳地帶。境內(nèi)年平均降水量為1 152.2 mm，年平均氣溫為15.8 ℃，極端最低氣溫為-16.5 ℃，極端最高氣溫為43.1 ℃。年平均日照時數(shù)為2 045.5 h，≥10 ℃的活動積溫為5 081.0 ℃，是全國水稻生長發(fā)育溫光條件最好地區(qū)之一[9]。

1.2 數(shù)據(jù)來源

按照“氣象站與評價區(qū)距離近，經(jīng)緯度、海拔高度、地形地貌等特征相似”的原則，黃毛粘氣候品質(zhì)評價氣象數(shù)據(jù)選取了孝感市國家基準氣候站（站號57 482，113°56′46″E，30°54′12″N）和陡崗自動觀測站（站號Q7 622，113°51′20″E，31°02′23″N）資料作為氣候品質(zhì)評價氣象數(shù)據(jù)來源。

2 評價指標及模型構(gòu)建

2.1 水稻品質(zhì)氣候評價認證指標選取及分析

影響稻米品質(zhì)的氣象因子是溫、光等條件，尤其是灌漿期溫度條件，被認為是影響品質(zhì)的最主要因子[10]。抽穗到灌漿乳熟，高溫會加速生育期，縮短灌漿持續(xù)時間，使得稻米充實度受到影響;低溫常常導致水稻不能正常灌漿，增加“青米率”，從而影響碾米品質(zhì)。光照是對稻米品質(zhì)有較大影響的第2個氣候因子，有研究表明[11]，生育后期光照太強，溫度相應較高，容易造成水稻高溫逼熟，光照不足則導致光合作用受阻，影響稻米優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。另外，相對濕度、降水等也對稻米品質(zhì)造成影響[12]。大量的分期播種及不同地點栽培試驗證實，相對濕度與直鏈淀粉含量呈負相關(guān)關(guān)系，與糊化溫度、膠稠度和堊白面積則一般呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系[13]。

李辰彥等[14]開展了抽穗揚花期低溫脅迫對雙季晚稻生理特性的影響研究，在此基礎上，本研究選擇了齊穗后15 d平均氣溫、灌漿期平均最高氣溫、最低氣溫、日較差、日最高氣溫35 ℃以上高溫日數(shù)、日平均氣溫30 ℃以上高溫日數(shù)等因子，以灌漿期溫度適宜度因子、濕度適宜度因子、光照適宜度因子作為稻米氣候品質(zhì)評價因子。

2.2 稻米品質(zhì)氣候定量化模型構(gòu)建

采用線性判別法分別建立堊白度、糙米率、整精米率、堿消值、膠稠度、直鏈淀粉、透明度的判別方程（表1）。

表中tmax為灌漿期平均最高氣溫、tmin為灌漿期平均最低氣溫、dt為灌漿期平均日較差、nth30為灌漿期日平均氣溫≥30 ℃高溫日數(shù)、ntmax35為日最高氣溫≥35 ℃高溫日數(shù)、Ct、Cu、Cfs分別為灌漿期日氣溫適宜度、濕度適宜度、光照適宜度平均值，sumt、sumu、sumfs分別為灌漿期日氣溫適宜度、濕度適宜度、光照適宜度的累計值。其中，溫度適宜度因子、濕度適宜度因子、光照適宜度構(gòu)建方法如下：

[u（T）=122 ℃≤T≤24 ℃30-T624 ℃lt;Tlt;30 ℃T-18418 ℃lt;Tlt;22 ℃0T≤18 ℃，T≥30 ℃]

[u（U）=175%≤U≤80%93-U1380%lt;Ult;93%U-443144%lt;Ult;75%0U≥93%，U≤44 ℃]

[u（Q）=1Q≥14.6 MJ/（m2?d）Q-6.87.86.8 MJ/（m2?d）lt;Qlt;14.6 MJ/（m2?d）0Q≤6.8 MJ/（m2?d）]

利用建立判別方程，計算各水稻品質(zhì)性狀的等級，根據(jù)NY-593標準（表2）確定水稻氣候品質(zhì)等級，當?shù)燃夁_到二級及以上確定氣候品質(zhì)為特優(yōu)，模型計算水稻品質(zhì)為三級時氣候品質(zhì)確定為優(yōu)，三級以下氣候品質(zhì)為良或差。

3 結(jié)果與分析

3.1 2010—2019年評價區(qū)水稻品質(zhì)氣候影響評價

近10年灌漿期平均氣溫18.7～21.4 ℃，平均最低氣溫15.0～18.0 ℃，平均最高氣溫23.9～27.5 ℃（圖1），平均氣溫在品質(zhì)形成基本適宜范圍內(nèi)。灌漿前期（齊穗后15 d）平均氣溫是堊白度的主要控制因子，評價區(qū)域歷年灌漿前期平均氣溫21.0～25.8 ℃（圖2），此溫度范圍有利于堊白度達標和優(yōu)質(zhì)米形成。

在灌漿成熟期，僅 2010、2019年2年出現(xiàn)日平均氣溫≥30 ℃或日最高氣溫≥35 ℃高溫，2010年、2019年日平均氣溫≥30 ℃高溫日數(shù)分別為2、4 d，日最高氣溫≥35 ℃高溫分別為4、5 d（圖3）。灌漿期高溫少利于降低堊白度、堊白率粒，增加出糙率、整精米率，對直鏈淀粉含量形成也較為有利，是區(qū)域稻米品質(zhì)形成的有利氣象條件之一[15]。

評價區(qū)域近10年灌漿成熟期日較差2017年最低為7.1 ℃（圖4），2019年最高達10.5 ℃，大多數(shù)年份為8.0 ℃以上。日較差對蛋白質(zhì)、氨基酸等形成有一定影響，隨著關(guān)鍵期溫度日較差的增大，直鏈淀粉、蛋白質(zhì)、氨基酸總量及17種氨基酸分量有降低的趨勢，稻米口感品質(zhì)提高，營養(yǎng)成分卻有所下降[16]。

評價區(qū)域近10年灌漿成熟期平均相對濕度66.8%～81.3%，其中2018年最低，2017年最高，大多數(shù)年份在70%以上（圖5）;平均日輻射量8.97～13.739 MJ/（m2·d），其中2017年最少，2013年最多，大多數(shù)年份平均日輻射量10.0 MJ/（m2·d）以上（圖6）。

根據(jù)灌漿期平均氣溫、平均相對濕度、日輻射強度計算逐日氣溫適宜度，濕度適宜度、光照適宜度，統(tǒng)計得到歷年灌漿期平均氣溫適宜度、濕度適宜度、光照適宜度，各適宜度逐年變化（圖7）。大多數(shù)年份的適宜度數(shù)值，濕度適宜度最高，氣溫適宜度最低;灌漿期平均日氣溫適宜度不足0.5，平均日濕度適宜度大多在0.55～0.75之間，平均光照適宜度2012、2016、2017、2018等4年低于0.5，其他年份均高于0.5，最高年份為2013年，高達0.72。

利用評價模型，對近10年香米黃毛粘氣候品質(zhì)進行評價，評價結(jié)果見表3。近10年氣候品質(zhì)為優(yōu)的年份有4年，氣候品質(zhì)為良的有6年，氣候品質(zhì)為良的年份主要是當年氣候不利于整精米率達到優(yōu)質(zhì)等級。

3.2 2020年水稻品質(zhì)氣候影響評價

2020年評價區(qū)域黃毛粘于8月底至9月初抽穗，9月7日齊穗，10月26日左右成熟收割。灌漿期初期出現(xiàn)了1 d日平均氣溫≥35 ℃高溫天氣，灌漿期分別于9月20—22日、10月3—7日、10月14—21日出現(xiàn)3段日平均氣溫18 ℃以下低溫天氣，其他時段日平均氣溫均在適宜范圍內(nèi)。灌漿期平均氣溫19.8 ℃，較同期平均偏低0.4 ℃，灌漿前期（9月7—21日）平均氣溫23.4 ℃，為堊白度達標的適宜溫度;平均日較差7.1 ℃，較同期偏低1.7 ℃。

2020年灌漿期日平均相對濕度62.5%～99%，平均為81.8%，較同期偏高6.3%（圖9）;灌漿期多陰雨，平均日輻射量仍達8.6 MJ/（m2·d），較同期僅偏少2.2 MJ/（m2·d），灌漿期分別于9月13—17日、19—23日、10月2—7日、14—18日出現(xiàn)了4段連陰雨天氣，光照偏少，陰雨期間日平均輻射量不足5 MJ/（m2·d）（圖10），不利于千粒重形成，對品質(zhì)形成有一定不利影響。

根據(jù)評價區(qū)域本年度氣候特征值和水稻品質(zhì)性狀氣候判別模型，計算各品質(zhì)性狀的等級。按2020年氣候特征值，評價區(qū)域堊白度可達三級，糙米率可達二級，整精米率可達一級，堿消值可達一級，膠稠度可達三級，透明度可達二級或三級，綜合評定2020年評價區(qū)域水稻氣候品質(zhì)為優(yōu)（表4）。

4 小結(jié)

以湖北香潤生態(tài)農(nóng)業(yè)合作社特色香米黃毛粘為評價對象，利用構(gòu)建的水稻品質(zhì)評價模型對其2010—2020年氣候品質(zhì)等級進行定量化的評價，結(jié)果顯示氣候品質(zhì)為優(yōu)的年份有5年，氣候品質(zhì)為良的有6年，2020年綜合評定結(jié)果為優(yōu)，與江漢平原為中國優(yōu)質(zhì)稻米主要種植區(qū)相符。評價區(qū)溫度日較差大多在8 ℃以上，相對濕度大多在70%以上，平均日輻射量大多超過10.0 MJ/（m2·d），平均氣溫、濕度以及日照適宜度大多數(shù)高于0.5，最高達0.72，與湖北省水稻氣候適宜性區(qū)劃基本吻合。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，灌漿期高溫少有利于降低出糙率和整精米率，對優(yōu)質(zhì)稻米形成較為有利，評價區(qū)僅2010、2019年灌漿期出現(xiàn)短時期高溫天氣，是優(yōu)質(zhì)稻米形成較為適宜的區(qū)域之一。2020年雖然出現(xiàn)了4段階段性陰雨天氣，但低溫冷害影響較低，影響程度尚在可接受范圍，最終模型認證2020年氣候品質(zhì)等級為優(yōu)，與孝感市農(nóng)業(yè)氣象觀測分析記錄相符，表明該模型在一定的擾動下仍具備可操作性。

本模型可以為水稻品質(zhì)氣候定量評價提供一定的參考，但僅對江漢平原東北部孝南區(qū)適用，且適用的氣象資料范圍小、時間短，存在著一定的局限性，其他地區(qū)應用時需根據(jù)地域特點對模型參數(shù)進行修訂和驗證，以便更好地開展稻米品質(zhì)的氣候定量化評價。

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