水稻品種抽穗揚花期耐冷性鑒定與評價方法初探

王林 揭春玉 吳堯 韓玉 吳雙清

（恩施土家族苗族自治州農業科學院，湖北恩施445000；第一作者：13593643351＠163.com；*通訊作者：eswshq＠163.com）

水稻是我國最重要的糧食作物之一，但因受到種植區域和稻作制度的影響，低溫冷害造成減產的現象時有發生。據統計，我國每年因低溫冷害損失稻谷30～50億kg，部分水稻種植地區在低溫冷害年份產量大幅下降，降幅可達30%～45%，個別甚至絕收[1-2]。1951—1980年，長江中下游的粳稻和秈稻分別有7年和9年遭受“寒露風”的危害，同期華南秈稻則有8年因為冷害的侵擾而受損[3]。1990年日本學者細井德夫[4]通過人工環境調節裝置試驗，發現持續的寡照和溫度隔差小的低溫會強烈抑制水稻開花。耿立清等[5]研究表明，抽穗期臨界溫度為17℃～18℃，孕穗期的臨界溫度為18℃，開花期臨界溫度為20℃，灌漿期臨界溫度為18℃。結合我國水稻生產實際，特別是長江上游、武陵山區的遲熟中稻和長江中下游、華南稻區晚稻極易在抽穗揚花期遭受“秋風”或“寒露風”天氣，從而嚴重影響水稻開花受精質量，導致水稻明顯減產。因此，為了糧食生產安全，現階段有關水稻穗期的耐冷性鑒定結果在新品種審定中越來越受到各級品種審定委員會的重視。

目前，我國關于水稻抽穗揚花期耐冷性鑒定及評價方法尚未統一。戴陸園等[6-7]于1999年總結了自然低溫鑒定法、地下深冷水竄流灌溉鑒定法、恒溫冷水循環灌溉鑒定法、短期深冷水鑒定法和人工氣候室鑒定法等5種水稻耐冷性鑒定方法，并在后期研究中概述了相關評價指標。韓龍植等[8]也于2004年綜述了水稻各生長時期耐冷性鑒定評價方法。但在實際操作過程中，因受到自然低溫不穩定、低溫氣候與敏感生育期難相遇、參試品種數量多且生育期不同、低溫處理強度和處理時期不一致、評價方法和評價指標不同等因素的影響，試驗結果往往誤差較大，缺乏可比性，難以滿足現代種業多渠道參試品種快速規模化鑒定的需求。因此，在全國農技推廣中心和湖北省種子管理局的支持下，恩施州農科院植保土肥所連續10年承擔并開展了各級水稻區試品種耐冷性鑒定試驗。充分利用恩施山區垂直生態氣候特點，設置高、低山鑒定圃，采用低山正常生長和高山自然低溫處理相結合的方法，鑒定并評價了各級區試品種的耐冷性差異，試驗結果相繼納入匯總，為各級水稻品種審定委員會提供了有效參考。筆者現以2016年試驗為例，對本試驗方法進行了詳細闡述，同時通過分析近5年試驗結果，探討了該鑒定方法的實用性和穩定性，并初步提出了相關改進建議。

1 材料與方法

1.1 供試材料

栽培盆規格：長、寬、高分別為35 cm、25 cm、20 cm，材質為高密度低壓聚乙烯。參試品種：2016年長江上游中稻生產試驗品種14個（含CK1），2016年武陵山區中稻生產試驗品種7個（含CK2）。指示品種：10川36、97P392、窄荊 5 號。

1.2 試驗設計

1.2.1 鑒定圃設置

高山鑒定圃設置在湖北省恩施市新塘鄉下壩村（E109°46′、N30°11′），海拔 1 680 m 近 10 年溫度監測顯示，該地8月日平均氣溫穩定在15℃～20℃，完全滿足水稻抽穗揚花期20℃以下低溫試驗條件。

低山鑒定圃設置在湖北省恩施市恩施州農科院西河壩基地（E109°28′、N30°19′），海拔 430 m 適合水稻正常生長。

1.2.2 低山鑒定圃管理

表1 指示品種抽穗揚花期耐冷性鑒定與評價結果（2016年）

1.2.2.1 播種 因各供試品種生育期不一致，為了在后期同一低溫處理時期可以選擇出相同的見穗期盆栽，所以前期采用分期播種。本次共設5個播期，依次為4月7日、4月14日、4月21日、4月28日和5月5日。播種及育苗方式參照當地傳統方法進行，正常管理。

1.2.2.2 移栽 供試水稻品種各播期秧齡達到3～4葉時，分別移栽到栽培盆中，同播期各品種分別移栽2盆，2盆并列擺放，每盆移栽3叢，雙本插，株間距12 cm。同播期各品種依據移栽編號順序擺放于同一鑒定槽中，后期水、肥、藥管理做到一致，并防蟲、防病、防鳥、防草，同時使用ZOGLAB DSR-TH溫濕度記錄儀監測低山鑒定圃溫、濕度。

1.2.3 抽穗揚花期低溫處理選擇標準

低溫處理單穗選擇標準為破口見穗型單穗，單個盆栽從3叢中標記出生育進程一致的單穗10個。觀察各播期抽穗情況，依照低溫處理選擇標準，各供試品種分別選擇符合條件的盆栽并用紅色記號筆標記出10個單穗，當天運至高山鑒定圃；同播期各供試品種并列擺放的剩余1盆留在原位置保持不動，用黑色記號筆同樣標記出10個生育進程相同的單穗作為對照，用于后期田間觀察和比較。運輸途中采用封閉管理，避免人為機械損傷。

1.2.4 高山鑒定圃管理

因低溫條件下水稻抽穗揚花期會有所延遲，所以高山鑒定圃低溫處理時間設置在7 d左右，使其標記出的單穗在高山自然低溫條件下能充分完成整個抽穗揚花過程。處理期間各盆栽做到水肥藥管理一致，同時用ZOGLAB DSR-TH溫濕度記錄儀監測高山鑒定圃溫、濕度數據，待處理結束后運回至低山鑒定圃原來位置。

1.2.5 收獲及考種

待各供試品種成熟后，分別將標記的單穗收獲并室內脫粒、考種，依次獲得各供試品種的實粒數、空秕粒數，計算空秕率。

1.3 評價

1.3.1 評價標準

表2 水稻供試品種抽穗揚花期低溫處理期間高、低山鑒定圃溫度數據（2016年）

水稻抽穗揚花期遭受低溫最直接的影響是產生空粒和秕粒，因此，以供試品種低溫處理后的空秕率（X）作為評價依據，符合水稻生產實際。本試驗采用以下評價標準：根據處理空秕率（X），將水稻品種耐冷性劃分為1級（0.1%≤X≤15.0%）、3級（15.1%≤X≤30.0%）、5級（30.1%≤X≤45.0%）、7級（45.1%≤X≤60.0%）、9級（X≥60.1%），依次評價為強耐冷型、耐冷型、中間型、敏感型和高敏感型5個類型。

1.3.2 耐冷評價結果檢驗

為消除人為或其他自然因素對耐冷鑒定結果真實性的影響，必須開展結果檢驗制度，即指示品種耐冷性評價結果為敏感型及以上類型才能有效，只有有效鑒定年份的結果才能作為評價供試品種耐冷性的依據。

1.3.3 評價結果的利用

對結果為高敏感型的品種提出應用范圍的參考意見。

2 結果與分析

2.1 耐冷評價結果檢驗

2.1.1 指示品種評價結果

從表1可以看出，2016年3個指示品種于抽穗揚花期經過高山鑒定圃自然低溫處理以后，其空秕率較低山對照明顯增多，空秕率變幅明顯，依據耐冷評價標準，其鑒定結果均為敏感型或高敏感型，達到耐冷評價結果檢驗指標，當年為有效鑒定年份。

2.1.2 低溫處理期間高、低山鑒定圃溫度數據

從表2可以看出，2016年所有供試品種抽穗揚花期低溫處理時期為8月4日至8月11日，低溫處理期間高山鑒定圃日平均氣溫連續8 d在20°C以下，達到試驗所需溫度條件，且同時期內低山鑒定圃所處日均溫度均在30°C以下、20°C以上，即供試品種同播期對照盆栽均正常生長，可直接用于后期田間觀察與比較。

表3 供試品種抽穗揚花期耐冷性鑒定與評價結果（2016年）

表4 同一參試品種年度間耐冷性鑒定評價結果比較（2014—2018年）

2.2 供試品種耐冷鑒定結果

從表3可以看出，供試品種均于同一時期進行低溫處理，增強了試驗結果的可比性。2016年供試品種（含CK）評價結果為耐冷型的有9份，占42.8%；中間型的有11份，占52.4%；敏感型的有1份，占4.8%，沒有高敏感型品種出現。供試品種低溫處理后的空秕率均大于低山對照的空秕率，空秕率變幅差異明顯，說明水稻品種抽穗揚花期穗期遇20°C以下平均氣溫，冷害現象表現明顯，且不同品種對低溫敏感程度明顯不同。

3 小結與討論

3.1 采用高、低山鑒定圃相結合的耐冷性鑒定與評價方法的穩定性

在保證試驗質量的前提下，反映該鑒定方法的穩定性主要有兩個方面：一是高山鑒定圃低溫處理時不同年份之間的溫度是否穩定？從表4可以看出，2014年至2018年低溫處理期間高山鑒定圃日平均氣溫均處于15℃～20℃之間，完全符合試驗所需溫度條件，說明高山鑒定圃選址準確可靠。二是同一參試品種不同年度之間鑒定結果是否差異過大？由表4可知，筆者以5年來常用對照品種豐兩優4號、金優207及鄂晚17為例，鑒定結果均差異較小、評價一致率較高，表明該鑒定方法穩定性好。此外，通過表中數據還可以看出，自2016年引入指示品種檢驗以來，2016年至2018年均為有效鑒定年份。

表5 多渠道參試品種耐冷性鑒定結果統計（2014—2018年）

3.2 采用高、低山鑒定圃相結合的耐冷性鑒定與評價方法的實用性

多年實踐證明，采用高、低山鑒定圃相結合的耐冷性鑒定方法是一項十分實用有效的技術手段。從表5可以看出，近5年來多渠道水稻參試品種數量逐年提升，但通過該試驗方法，各年度參試品種耐冷性均得到了有效梯度劃分，同時將高敏感型的品種作出了有效篩選，為各級品種審定機構提供了可用的數據依據。由此綜合可知，該試驗方法具備可操作性強、試驗成本相對較低等優點，在滿足現代種業多渠道參試品種數量規模化的同時，有效地增強了試驗結果之間的可比性。

3.3 影響鑒定結果穩定性的因素

該鑒定方法利用自然生態條件，充分模擬水稻生長正季遭遇低溫寡照時的溫度、濕度、光照等氣候特征，貼近生產實際。通過多年研究，現已明確了播期及播種時間、低溫處理單穗選擇標準、樣本容量、處理天數、評價分級等級等各項關鍵指標，試驗方法趨于穩定，但通過討論發現還存在以下3個方面因素影響試驗結果的穩定性。一是供種質量，種子的純度可以直接影響后期的樣本選擇，其可以通過供種單位解決；其次是供試品種熟期及生育期的不一致性，可以通過供種單位獲悉品種精確熟期和生育期，充分調節前期分期播種期數及播種時間，達到后期低溫處理時所有供試品種選擇上的一致性；最后是特殊氣候條件的出現，可以在現有高山鑒定圃選址基礎上，針對不同海拔梯度，進一步篩選出極端氣候備用圃。

3.4 改進意見

為了更好的保證試驗結果的科學性與穩定性，建議提高供種質量，明確標注品種名稱、熟期類型及生育期，采用2年及以上鑒定結果作為評價依據。同時不斷提高現有試驗操作水平，逐步完善鑒定結果評價體系，以處理空秕率作為評價否決依據，引入空秕率變幅作為參考依據，且在現有敏感性指示品種的基礎上進一步篩選耐冷型指示品種，綜合評價參試品種的應用范圍。