2011年江漢平原高溫干旱天氣對(duì)油菜千粒重的影響

摘要：２０１１年３～５月間江漢平原遭遇罕見的高溫干旱天氣。采用大范圍多點(diǎn)田間取樣和氣候條件比對(duì)分析方法，探討了該天氣對(duì)江漢平原油菜（Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ Ｌ．）千粒重的影響。結(jié)果表明，２０１１年4月下旬至5月中旬的日平均氣溫與前５０年同期日平均氣溫相比提高３．８ ℃，4月上旬至5月上旬降雨量平均降低16.2 mm，4月中旬至5月上旬空氣相對(duì)濕度平均降低5.7個(gè)百分點(diǎn)。在此條件下，江漢平原油菜千粒重普遍降低，降低田塊數(shù)占被調(diào)查田塊數(shù)的６２％左右，水田和旱田千粒重分別降低0.527 ｇ和0.390 ｇ。千粒重降低的原因主要與油菜灌漿結(jié)實(shí)期間的氣溫異常升高有關(guān)，而與土壤水分關(guān)系不密切，但不能排除空氣濕度明顯降低的負(fù)面影響。

關(guān)鍵詞：油菜（Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ Ｌ．）；千粒重；高溫干旱；江漢平原

中圖分類號(hào)：Ｓ５６５．４；Ｓ１６５．２５ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ 文章編號(hào)：0439－８114（２０11）23－4784-03

Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｒａｒｅ Ｓｐｒｉｎｇ Ｄｒｏｕｇｈｔ ｏｎ １ ０００－ｇｒａｉｎ Ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ Ｒａｐｅ ｉｎ

Ｊｉａｎｇｈａｎ Ｐｌａｉｎ ｉｎ ２０１１

ＹＡＯ Ｙｉ－ｍｉｎ１，ＷＵ Ｃｈｅｎ－ｙａｎｇ１，ＨＵＡＮＧ Ｙｏｎｇ－ｐｉｎｇ２，ＬＯＮＧ Ｙｉ１，ＦＥＮＧ Ｙａｎ－ｌｉｎ１，ＧＯＮＧ Ｃｈａｎｇ－ｄｏｎｇ１，

ＴＡＮ Ｓｈａｏ－ｗｕ１，ＹＡＮＧ Ｈｕｉ１，ＴＩＡＮ Ｘｉａｏ－ｈａｉ１

（１．Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｙａｎｇｔｚｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｊｉｎｇｚｈｏｕ ４３４０２５， Ｈｕｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ；

２． Ｊｉｎｇｚｈｏｕ Ａｇｒｏ－ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｔａｔｉｏｎ， Ｃｈｉｎａ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｂｕｒｅａｕ， Ｊｉｎｇｚｈｏｕ ４３４０25， Ｈｕｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｆｒｏｍ Ｍａｒｃｈ ｔｏ Ｍａｙ ２０１１， Ｊｉａｎｇｈａｎ ｐｌａｉｎ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄ ａ ｏｎｃｅ－ｉｎ－ｆｉｆｔｙ－ｙｅａｒ ｄｒｏｕｇｈｔ （ｗｉｔｈ ｈｏｔ） ｗｅａｔｈｅｒ． Ｗｉｔｈ ａ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｍｕｌｔｉ－ｐｏｉｎｔ ｏｎ－ｓｐｏｔ ｓｕｒｖｅｙ， ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｂｎｏｒｍａｌ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｎ １ ０００－ｇｒａｉｎ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｒａｐｅｓｅｅｄ （Ｂ． ｎａｐｕｓ Ｌ．） ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄａｉｌｙ ａｖｅｒａｇｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ａｂｏｕｔ ３．８ ℃ ｉｎ ｌａｔｅ Ａｐｒｉｌ ２０１１ ｔｏ ｍｉｄｄｌｅ Ｍａｙ， ｔｈｅ ｒａｉｎｆａｌｌ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ １６．２ ｍｍ ｉｎ ｅａｒｌｙ Ａｐｒｉｌ ｔｏ ｅａｒｌｙ Ｍａｙ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ ５．７％ ｉｎ ｍｉｄｄｌｅ Ａｐｒｉｌ ｔｏ ｅａｒｌｙ Ｍａｙ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｏｓｅ ｏｎ ａｖｅｒａｇｅ ｙｅａｒ． Ｕｎｄｅｒ ｔｈｉｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ， ａｂｏｕｔ ６２．０％ ｒａｐｅ ｃｕｌｔｉｖａｒｓ ｓｕｒｖｅｙｅｄ ｈａｄ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｔｈｅｉｒ １ ０００－ｇｒａｉｎ ｗｅｉｇｈｔｓ． Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅｉｒ ｓｔａｎｄａｒｄ １ ０００－ｇｒａｉｎ ｗｅｉｇｈｔｓ. Ｔｈｅ ｐａｄｄｙ ｆｉｅｌｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｒｙ ｓｏｉｌ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ ０．５２７ ａｎｄ ０．３９０ ｇ ｐｅｒ １ ０００ ｇｒａｉｎｓ ｏｎ ａｖｅｒａｇｅ， ｗｉｔｈ ａ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ １２．６８％． Ｔｈｉｓ ｓｈａｒｐ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｍａｙ ｂｅ ｅｘｐｌａｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ａｂｎｏｒｍａｌｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｒａｐｅｓｅｅｄ ｇｒａｉｎ ｆｉｌｌｉｎｇ ｓｔａｇｅ， ｒａｔｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｍｏｉｓｔｕｒｅ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ｉｔ ｉｓ ｈａｒｄ ｔｏ ｅｘｃｌｕｄｅ ｔｈｅ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ａｉｒ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｏｎ ｇｒａｉｎ ｆｉｌｌｉｎｇ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｒａｐｅｓｅｅｄ（Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ Ｌ．）； １ ０００－ｇｒａｉｎ ｗｅｉｇｈｔ； ｄｒｏｕｇｈｔ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ； Ｊｉａｎｇｈａｎ ｐｌａｉｎ

全球氣候變暖對(duì)作物的影響已成為作物學(xué)研究的一個(gè)重要方向。全球氣候變暖的一個(gè)重要特征是各種極端氣候事件發(fā)生頻率的增大，觀測(cè)極端氣候事件對(duì)作物的影響，是評(píng)估全球氣候變化對(duì)作物影響的重要途徑。長(zhǎng)江流域冬油菜區(qū)既是我國(guó)最大的油菜產(chǎn)區(qū)，也是世界上規(guī)模最大的油菜生產(chǎn)帶， 其每年油菜（Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ Ｌ．）種植面積與總產(chǎn)量分別占全國(guó)的８０％以上和世界的１／４左右［１］。長(zhǎng)江流域?qū)賮啛釒У貐^(qū)，土壤肥沃，雨量充沛，特別適合油菜生長(zhǎng)。但其花角期的過(guò)度降雨帶來(lái)的澇漬和開春以后氣溫的快速回升導(dǎo)致的高溫逼熟等問(wèn)題，一直是油菜產(chǎn)量的重要限制因子［２］。２０１１年３～５月間我國(guó)長(zhǎng)江流域遭遇５０年一遇的罕見高溫干旱天氣，為了探明該高溫干旱天氣對(duì)湖北沿江油菜集中產(chǎn)區(qū)油菜生產(chǎn)的影響，主要針對(duì)油菜千粒重進(jìn)行了田間抽樣調(diào)查與分析。

１ 材料與方法

１．１ 江漢平原油菜生產(chǎn)調(diào)查地點(diǎn)

本調(diào)查的區(qū)域范圍為江漢平原油菜集中生產(chǎn)地帶，共調(diào)查７個(gè)縣市區(qū)，分別為荊州市荊州區(qū)、石首市、公安縣、監(jiān)利縣、荊門市東寶區(qū)、赤壁市和潛江市。根據(jù)《湖北農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》［３］提供的數(shù)據(jù)，該地區(qū)涉及的國(guó)土面積為１．３萬(wàn)ｋｍ２，其常年油菜種植面積約為２１萬(wàn)ｈｍ２。

１．２ 調(diào)查方法

調(diào)查在上述７個(gè)縣市區(qū)的代表地區(qū)進(jìn)行，共調(diào)查油菜田１３９塊。將被調(diào)查田塊區(qū)分品種，前作類型，即水田與旱田；品種播期分別為早播（９月２０日前播種）、中播（１０月２０前播種）、遲播（１０月２１日后播種）。調(diào)查人員在農(nóng)民收獲脫粒時(shí)同步取樣，取回后統(tǒng)一干燥去除水分。千粒重的測(cè)定采用稱重法，各樣品隨機(jī)取樣２個(gè)５００粒，用１／１ ０００電子天平稱重測(cè)量。千粒重?cái)?shù)據(jù)為上述２次重復(fù)的平均值。

１．３ 氣象資料來(lái)源

氣象資料來(lái)源于荊州市氣象局長(zhǎng)期觀測(cè)資料。氣象要素取１９５４～１９９６年３～５月間的日平均氣溫、降雨量和相對(duì)濕度。

１．４ 千粒重變化的衡量標(biāo)準(zhǔn)

查閱相關(guān)文獻(xiàn)，以育種者關(guān)于該品種區(qū)域試驗(yàn)得到的權(quán)威數(shù)據(jù)作為所涉品種的“標(biāo)準(zhǔn)千粒重”，并將本次調(diào)查測(cè)定各地、各品種的千粒重與之對(duì)比，衡量各地、各品種千粒重的增減情況。

２ 結(jié)果與分析

２．１ ２０１１年江漢平原高溫干旱天氣對(duì)油菜千粒重的影響

被調(diào)查的１３９塊田中，千粒重降低的有８６塊，占田塊數(shù)的６１．９％。其中，水田油菜７９塊，其千粒重降低的有４８塊，占田塊數(shù)的６０．８％，平均降低０．５２７ ｇ；旱田油菜田６０塊，千粒重降低的有３８塊，占田塊數(shù)的６３．３％，平均降低０．３９０ ｇ（表１）。由此可見，受害油菜千粒重比標(biāo)準(zhǔn)千粒重普遍嚴(yán)重降低。早播油菜田６５塊，千粒重降低的有４１塊，占田塊數(shù)的６３．１％，平均降低０．４８１ ｇ；中播油菜田７１塊，千粒重降低的有４２塊，占田塊數(shù)的５９．２％，平均降低０．４５０ ｇ；遲播油菜田３塊，千粒重降低的也是３塊，占田塊數(shù)的１００％，平均降低０．４５０ ｇ（表２）。由此可見，無(wú)論播期的早與遲，其千粒重均受到嚴(yán)重影響，偏遲播的所受影響更大。從地區(qū)來(lái)看，荊州市荊州區(qū)共調(diào)查７１塊，其中減產(chǎn)３９塊，占田塊數(shù)的５４．９％，千粒重平均降低０．３６７ ｇ；公安縣共調(diào)查８塊，其中減產(chǎn)６塊，占田塊數(shù)的７５．０％，千粒重平均降低０．５２３ ｇ；石首市共調(diào)查１４塊，減產(chǎn)的也是１４塊，占田塊數(shù)的１００％，千粒重平均降低０．５７３ ｇ；赤壁市共調(diào)查１７塊，其中減產(chǎn)１１塊，占田塊數(shù)的６４．７％，千粒重平均降低０．３３２ ｇ。潛江市共調(diào)查１４塊，其中減產(chǎn)３塊，占田塊數(shù)的２１．４％，千粒重平均降低０．２２４ ｇ；荊門市東寶區(qū)共調(diào)查７塊，其中減產(chǎn)５塊，占田塊數(shù)的７１．４％，千粒重平均降低０．４８５ ｇ；監(jiān)利縣共調(diào)查８塊，減產(chǎn)的也是８塊，占田塊數(shù)的１００％，千粒重平均降低０．９８７ ｇ（表３）。在千粒重降低嚴(yán)重的石首市、監(jiān)利縣和公安縣中，考察其田塊類型，石首市水、旱各半，公安縣全部為旱地，而監(jiān)利縣全部為水田。由此可見，各地區(qū)千粒重均受到嚴(yán)重影響，但地區(qū)之間差異明顯。從品種來(lái)看，調(diào)查共涉及２９個(gè)品種，同品種在同一地區(qū)同種條件下因田塊不同其對(duì)千粒重的影響也出現(xiàn)正負(fù)變化。品種千粒重變化較大的有中雙１０號(hào)、華油雜１４號(hào)、華油雜１５號(hào)、華油雜１３號(hào)、華油雜９號(hào)、浙雙６號(hào)、華雙４號(hào)、德油３號(hào)、中雙１１號(hào)、渝黃１號(hào)。

２．２ ２０１１年江漢平原高溫干旱情況調(diào)查

２０１１年４月下旬至５月中旬是油菜灌漿的關(guān)鍵時(shí)期，該期間江漢平原日平均氣溫比前５０年同期的平均值高３．８ ℃，尤其以４月下旬最高。除４月中旬降雨較多外，３月上旬至５月上旬的降雨量嚴(yán)重減少，尤其以關(guān)鍵灌漿期的４月上旬至５月上旬，比前５０年同期降雨的平均值降低達(dá)16.2 mm。空氣相對(duì)濕度３月上旬至５月下旬期間除４月上旬與前５０年同期的平均值相當(dāng)外，其余時(shí)間均嚴(yán)重降低，尤以關(guān)鍵灌漿期的４月中旬至５月上旬，比前５０年同期的平均值降低達(dá)5.7個(gè)百分點(diǎn)（表４）。

３ 討論

３．１ 引起油菜千粒重嚴(yán)重降低的原因分析

千粒重是油菜的產(chǎn)量構(gòu)成因素之一［４］，田間條件下常較穩(wěn)定。影響千粒重形成的原因主要有花粉質(zhì)量、開花授粉條件和關(guān)鍵成熟期的環(huán)境條件等［２］。２０１１年出現(xiàn)約６２％受害田塊千粒重比標(biāo)準(zhǔn)千粒重降低，水田和旱田分別降低0.527 ｇ和0.390 ｇ的嚴(yán)重?fù)p失，應(yīng)該與２０１１年特殊氣候條件有關(guān)。

２０１１年從降雨量來(lái)看，３～５月降雨量嚴(yán)重偏少，其減少程度可與１９５９～１９６１年的大旱相比，被稱為５０年一遇。由此看來(lái)，油菜千粒重減少的原因似乎與土壤水分關(guān)系不大。在江漢平原一般旱田油菜地勢(shì)較高，而水田油菜地勢(shì)較低，如土壤缺水影響結(jié)實(shí)率，應(yīng)首先表現(xiàn)為旱田土壤缺水，但如前所述，無(wú)論是對(duì)整個(gè)被調(diào)查田塊樣本的分析，還是對(duì)受旱嚴(yán)重地區(qū)樣本的分析，都不能得出旱田油菜受害比水田嚴(yán)重的趨勢(shì)。由此判斷，油菜千粒重在２０１１年的氣候條件下，還沒(méi)受到土壤缺水的嚴(yán)重影響。這同時(shí)也說(shuō)明，未來(lái)全球氣候變化條件下可能出現(xiàn)的春季干旱不大會(huì)成為長(zhǎng)江流域油菜生產(chǎn)的一個(gè)限制因子。

油菜花角期的最適氣溫為１０～２０ ℃［５］。另外，根據(jù)官春云［５］的報(bào)道，應(yīng)將花角期氣溫≥２２ ℃的地區(qū)劃分為油菜的不適宜區(qū)。以此為衡量標(biāo)準(zhǔn)，可以看到，２０１１年本地區(qū)油菜開花期的３月下旬至４月上旬氣溫偏低，接近低限，可能對(duì)授粉有一定的影響，但結(jié)合田間對(duì)花器官的觀測(cè)，并未明顯引起授粉障礙；子粒充實(shí)期的４月下旬和５月上旬平均氣溫均接近２３℃，達(dá)到了“不適宜區(qū)”的標(biāo)準(zhǔn)，則極有可能引起高溫逼熟，從而成為千粒重降低的主要原因。遲播的油菜出現(xiàn)１００％千粒重降低的情況，也從一個(gè)側(cè)面說(shuō)明了這一問(wèn)題（表2）。

此外，降雨量減少必然帶來(lái)空氣濕度的同步降低，合理的濕度對(duì)油菜開花授粉和維管束周圍細(xì)胞保持活化水平、確保營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸有利。以往關(guān)于空氣濕度影響油菜生產(chǎn)的研究較少。開花期的適宜相對(duì)濕度是７０％～８０％，而灌漿成熟期的適宜相對(duì)濕度尚未見文獻(xiàn)報(bào)道［６］。２０１１年油菜花角期的空氣相對(duì)濕度比前５０年同期的平均值明顯偏低，尤以灌漿成熟關(guān)鍵期的４月下旬，空氣相對(duì)濕度降低10.7個(gè)百分點(diǎn)，可能成為部分地區(qū)油菜千粒重降低的一個(gè)重要助因。

除部分地區(qū)油菜千粒重普遍降低外，多數(shù)地區(qū)出現(xiàn)了既有降低、也有升高的情況。顯然，局部土壤、肥水條件、生育期和小氣候環(huán)境都有可能對(duì)特定地區(qū)油菜千粒重變化產(chǎn)生作用，但并不能由此掩蓋大面積油菜千粒重受到嚴(yán)重影響和影響主要來(lái)自于特殊氣象條件的事實(shí)。

３．２ 全球氣候變化對(duì)江漢平原油菜生產(chǎn)的影響

官春云［４］曾指出，在長(zhǎng)江中游地區(qū)種植油菜遲熟品種，常因高溫逼熟，油菜產(chǎn)量和種子含油量并不高。因此在長(zhǎng)江中游地區(qū)應(yīng)盡快育成在春季氣溫上升快、溫度較高情況下，能正常成熟，且種子含油量高的油菜品種［５］。本研究通過(guò)一個(gè)實(shí)際例子，證實(shí)在油菜灌漿期經(jīng)歷約２０ ｄ持續(xù)時(shí)長(zhǎng)的日平均氣溫約為２３ ℃，會(huì)使水田和旱田油菜千粒重分別降低0.527和0.390 g。相關(guān)研究表明，在全球氣候變暖和政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）假定的排放背景條件下，我國(guó)長(zhǎng)江流域氣溫還會(huì)有較大幅度的上升，再加上極端天氣出現(xiàn)頻率的增加，長(zhǎng)江流域油菜帶油菜高溫逼熟有可能成為一個(gè)越來(lái)越明顯的問(wèn)題［７］。通過(guò)相關(guān)模擬試驗(yàn)和模型的建立，明確和計(jì)算出這種春夏氣溫明顯、持續(xù)上升給油菜帶來(lái)的影響以及可能采取的對(duì)策，對(duì)保證長(zhǎng)江流域油菜帶的油菜生產(chǎn)健康發(fā)展十分必要。

４ 小結(jié)

２０１１年春季，我國(guó)長(zhǎng)江流域出現(xiàn)了歷史上５０年一遇的罕見高溫干旱天氣，通過(guò)對(duì)江漢平原的７個(gè)縣市區(qū)１３９塊各類型油菜田塊的調(diào)查，結(jié)果表明江漢平原油菜千粒重普遍降低明顯，與各品種標(biāo)準(zhǔn)千粒重相比，約６２％的田塊的千粒重降低，水田和旱田的千粒重分別降低０．527和0.390 ｇ。千粒重降低的原因，估計(jì)主要與油菜灌漿結(jié)實(shí)期間的氣溫異常升高有關(guān)，而與土壤水分無(wú)關(guān)，但不能排除空氣濕度明顯降低的負(fù)面影響。長(zhǎng)江流域油菜的高溫逼熟問(wèn)題是全球氣候變暖框架內(nèi)我國(guó)油菜生產(chǎn)領(lǐng)域一個(gè)值得深入研究的問(wèn)題。

致謝：感謝赤壁市農(nóng)業(yè)局鄧亞萍、石首市林業(yè)局蘇應(yīng)輝、監(jiān)利縣農(nóng)業(yè)局廖道文、潛江市農(nóng)業(yè)局郭剛濤、荊門市東寶區(qū)農(nóng)業(yè)局官雄華協(xié)助田間調(diào)查；感謝長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院碩士研究生曹鵬協(xié)助繪圖。

參考文獻(xiàn)：

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［３］ 《湖北農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》編輯委員會(huì)． 湖北農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒（２０１０）［Ｍ］． 北京：中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，２０１０．

［４］ 戚存扣，蓋鈞鎰，傅壽仲，等．甘藍(lán)型油菜（Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ Ｌ．）千粒重性狀遺傳體系分析［Ｊ］．作物學(xué)報(bào)，２００４，３０（１２）：１２７４－１２７７．

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［７］ 徐 明，馬德超．長(zhǎng)江流域氣候變化脆弱性與適應(yīng)性研究［Ｍ］．北京：中國(guó)水利水電出版社，２００９．２８－２９．