《黑龙江农业科学》 2009年02
20-22
出版日期：2009-03-10
ISSN:1002-2767
CN:23-1204/S
黑龙江省水稻冷害Ⅱ品种间耐障碍型冷害的差异
冷害是一种严重的农业灾害, 国外研究冷害对农业产生的影响由来已久[ 1-5] 。工业发达的日本, 农业生产长期受冷害的威胁, 自20 世纪30 年代起就进行了有组织的科学研究,20 世纪50 年代加强了冷害的实验研究;1964 ～ 1966 年, 日本连续发生冷害, 特别是1964年, 损失高达504 亿日元[ 6] 。因此, 20 世纪60 年代后期日本对冷害的研究更为重视, 制定了长期性计划, 建起了大型人工气候室等环境调控系统用于冷害的研究。并取得了良好的经济与社会效益。近些年来, 黑龙江省水稻低温冷害研究取得了长足的进展, 但也存在着不少的问题, 如近几年盛夏(7 月下旬至8 月上旬)的低温,造成部分地区水稻不育率的提高, 产量和品质下降[ 7-8] 。随着水稻栽培面积的不断扩大, 这种风险还将随之提高。本项研究旨在通过对黑龙江省主栽水稻品种耐孕穗期低温进行综合评价, 为生产上品种的选择, 亲本材料的选用提供理论依据。1 材料与方法1 .1 试验材料黑龙江省地域辽阔, 品种繁多。从第一积温带的泰来、宁安到第四季温带的黑河都有种植, 为了能够揭示黑龙江省水稻发展的现状, 对黑龙江省水稻快速发展(20 世纪80 年代)以来, 在生产上有一定推广面积并具有一定特点的47 份水稻品种进行耐小孢子阶段低温的障碍型冷害鉴定。1 .2 试验方法试验采取盆栽的方式进行, 在水稻发育到小孢子2 期王春艳等:黑龙江省水稻冷害Ⅱ品种间耐障碍型冷害的差异育种栽培黑龙江农业科学 21阶段(剑叶与剑下一叶的叶枕距为-5～ 0 cm)进行4 和7 d 的15/15 ℃低温处理(在人工气候室内)。在水稻收获时调查低温处理的不育率(空壳率)。图1 小孢子阶段低温处理示意图试验是通过旱育苗的方式育苗, 分期播种、插秧(目的是使不同熟期的品种抽穗期都处在7 月25 日～8 月10 日),秧苗插在直径为30 cm ,高33 cm 的塑料盆中, 每盆定量称取过筛的旱田土(17 .5 kg), 并加入适量的农家肥。插秧前每盆施入磷酸二铵2 g , 硫酸钾1 g ,硫酸铵2 g , 并与土壤充分混拌。在水稻分蘖期、孕穗期分别追施硫酸铵2 g·盆-1 。每盆插秧4 株,每个品种插5 盆, 一盆用于对照, 低温处理4 和7 d 分别用两盆。在开始进行低温处理时, 每盆选剑叶与剑下一叶的叶枕距为-5 ～ 0 cm 的单茎1 0 个挂牌, 处理结束时同样选剑叶与剑下一叶的叶枕距为-5 ～ 0 cm 的单茎8～10 个挂牌,用于考种分析。 考种分析:将收获的水稻品种依据处理分别脱粒,分别调查各处理颖花败育率及产量。2 结果与分析2 .1 冷积温与水稻不育的关系冷积温是指水稻在发育阶段进行低温处理期间与室外对照温度减少的温度之和(℃)。处理期间温度越低, 处理时间越长, 冷积温值越大。综合分析黑龙江省主栽水稻品种可以看出, 低温处理4 d , 冷积温与不育率的相关系数为r =0 .2957＊＊ ;低温处理7 d ,冷积温与不育率的相关系数为r =0 .5030＊＊ 。在供试的品种中,低温处理7 d 不育率与对照不育率之差小于10%的品种有:东农424 、绥粳7 号、龙稻3 号、龙稻5 号、龙稻6号、富士光、上育397 和松粳10 号。而大于50 %的品种有:龙粳11、龙粳13、龙粳16、松粳7 号、龙稻7 号、垦稻12 等。冷积温每增加1 ℃, 不育率增加的幅度品种间有较大的差异(从0 .002 %～ 1.898 %), 增幅最大的品种是垦稻10 号, 低温处理4 d 每增加1℃冷积温, 不育率提高1.898 %;而增幅最小的龙稻3 号, 低温处理4 d每增加1 ℃冷积温,不育率只提高0 .002 %。表1 冷积温与不育率的关系品种CK 低温4 d 低温7d 与对照的差值每度冷积温的不育率不育率/ % 冷积温/ ℃ 不育率/ % 冷积温/ ℃ 不育率/ % 4 d 7 d 4 d 7 d松粳10 号11 .3 11 .1 14 .14 34.9 14 .3 2.84 3 .0 0 .256 0 .086东农424 11.67 11 .1 12 .53 34.9 16.08 0.86 4 .41 0 .077 0 .126龙稻3 号17.08 25 .2 17 .13 48.7 24.23 0.05 7 .15 0 .002 0 .147绥粳7 号12.58 11 .1 16 .65 34.9 19.77 4.07 7 .19 0 .367 0 .206龙稻5 号3.94 17 .6 14 .39 35 13.91 10 .45 9 .97 0 .594 0 .285松粳6 号28.29 17 .6 32 .08 35 39.26 3.79 10 .97 0 .215 0 .313富士光21.24 11 .1 22 .37 34.9 34.11 1.13 12 .87 0 .102 0 .369上育397 10.94 40 .2 18 .93 68.4 26.76 7.99 15 .82 0 .199 0 .231垦稻10 号11.52 17 .6 44 .92 35 44.96 33 .4 33 .44 1 .898 0 .955松粳7 号21.57 30 .5 32 .77 54.2 72 .1 11 .2 50 .53 0 .367 0 .932合江21 33.57 38 .6 56 .49 63.9 87.01 22 .92 53 .44 0 .594 0 .836龙粳15 16.64 37 .4 36 .18 68 68.97 19 .54 52 .33 0 .522 0 .770合江19 24.08 38 .6 48 .13 63.9 80.71 24 .05 56 .63 0 .623 0 .886东农419 11.89 25 .2 26 .08 48.7 69.11 14 .19 57 .22 0 .563 1 .175龙粳2 号11.53 35 .7 49 .12 40.1 69.16 37 .59 57 .63 1 .053 1 .437龙稻7 号25.91 35 .7 77 .45 40.1 85.97 51 .54 60 .06 1 .444 1 .498垦稻12 13.13 38 .6 35 .46 63.9 73 .8 22 .33 60 .67 0 .578 0 .949龙粳16 8.86 37 .4 19 .64 68 71.15 10 .78 62 .29 0 .288 0 .916龙粳11 20.89 38 .6 72 .97 63.9 92.89 52 .08 72 1 .349 1 .127龙粳13 13.93 37 .4 29 .5 68 86 .7 15 .57 72 .77 0 .416 1 .0702.2 低温对水稻不同品种产量的影响产量与穗粒数的相关性因处理不同而有较大差异, 而低温下产量与穗粒数的相关极不明显。对照的穗粒数与产量呈较明显的正相关关系。在正常温度下, 产量与不育率呈微弱的负相关关系, 而在低温下,与产量呈显著的负相关关系(-0 .7 ～-0 .8＊＊)。由此可见, 低温对黑龙江省水稻生产有着巨大的影响。在低温下处理7 d ,产量比对照减少6 000 kg·hm-2以上的品种有:松粳5 号、松粳7 号、龙稻7 号、垦稻12 、绥粳4号、龙粳13, 合江21 、龙粳2 号和龙粳11 等;而低温处理7 d 产量比对照减少不足3 000 kg ·hm-2的品种有:东农424、龙稻6 号、松粳9 号、龙稻3 号、沙沙泥、龙稻育种栽培黑 龙 江 农 业 科 学2 期 22 黑龙江农业科学4 号、空育131 、上育397 。通过低温对水稻不育率和产量的表现可以看出, 不耐寒的水稻品种分别是:松粳7号、龙稻7 号、垦稻12 、龙粳11 、龙粳13 、龙粳2 号、绥粳4 号以及合江21。而耐寒的水稻品种分别是:松粳9号、东农424、空育131、上育397 , 沙沙尼、龙稻3 号以及龙稻6 号。表2 低温处理对水稻不同品种产量的影响品种产量/ kg·hm -2 与对照的产量差/ kg·hm-2ck 4T 7T 4 d 7 d东农424 7551 .5 7524 .5 6479.0 27 .0 1072 .5上育397 6311 .0 6354 .3 5206.2 -43.3 1104 .8龙稻6 号6859 .8 5889 .3 5259.2 970.5 1600 .6空育131 7494 .3 7146 .0 5733.3 348.3 1761 .0沙沙泥6867 .2 6828 .0 5089.8 39 .2 1777 .4龙粳9 号7106 .9 6857 .0 4990.5 249.9 2116 .4龙稻3 号8090 .6 6627 .9 5736.2 1462.7 2354 .4龙稻4 号7126 .5 5430 .0 4190.3 1696.5 2936 .2龙稻7 号8639 .3 2691 .8 2111.1 5947.5 6528 .2松粳5 号9414 .5 5905 .8 3242.6 3508.7 6171 .9松粳4 号9201 .0 5892 .8 2758.2 3308.2 6442 .8合江21 7702 .1 4946 .4 1203.0 2755.7 6499 .1龙粳2 号8557 .2 4204 .5 2051.9 4352.7 6505 .3龙粳13 8015 .9 5614 .5 923 .4 2401.4 7092 .5龙粳11 7762 .7 2534 .0 625 .2 5228.7 7137 .5垦稻12 9769 .7 5934 .8 2030.2 3834.9 7739 .7松粳7 号10689 .8 5556 .0 1902.2 5133.8 8787 .62.3 品种审定时期与耐冷性的关系随着品种审定时间的向后推移, 品种的产量呈缓慢上升的趋势。不育率基本稳定在10 %～ 15 %。低温处理4 、7 d 后的不育率除表现不育率的大幅度上升外,趋势还是基本相同(见图2)。产量的变化与不育率的变化趋势恰好相反,但总体上来讲, 在同样的温度处理下随着时间的向后推移, 在低温处理4 d , 1996 ～ 2000年时段审定的品种产量最高, 稳产性较好;而低温处理7 d ,2001 ～ 2005 年间审定的品种产量最高, 稳产性最好(见图3)。由此可见, 不同时段审定的品种耐孕穗期低温的能力有差异。生产上, 在水稻小孢子发育阶段(7月20～ 30 日之间)发生15 ℃低温持续7 d 的几率等于零, 而持续4 d、15℃的低温在不同年份、不同地区均有发生的可能性。2.4 品种育成单位与耐冷性的关系由图4 ,图5 可以看出, 从日本引进的品种抗小孢子阶段低温的能力明显优于本地选育的品种。平均空壳率为27%;由黑龙江省不同育种单位选育的品种中,黑龙江省农业科学院栽培所选育的品种小孢子阶段低温7 d 后平均空壳率为40%。空壳率最高的是水稻所, 高达70 %,其次为绥化所达66%, 五常水稻所和农垦系统品种的空壳率也超过50%。在低温下高产的品种在常温下不一定能够获得高产, 而产量平平的品种在低温下产量也不一定还是平平, 这要看品种的抗寒能力高低,抗寒能力强的品种减产幅度小,而抗寒能力差的品种减产幅度大。由此可见, 在选择种植品种时,不仅要考虑品种的产量潜力有多高,还要考虑当地的实际生产能力,土壤供肥能力, 当地的小气候以及中长期天气状况,使自己的生产维系在高产稳产的边缘,不能一味追求高产而忘了稳产,避免因突发性低温造成绝产。3 讨论与结论农作物是在自然、多变的气候环境下生长、发育和结实成熟的, 因而受到气候条件直接影响。由于不同水稻品种具有不同的生长、发育特性, 对气候条件变化的反应也不尽相同。对气候变化敏感的品种比较容易受到影响[ 9] , 进而导致不育率提高, 产量下降。水稻是起源于热带的植物, 喜温是其固有的遗传特性。尤其是在孕穗和开花阶段对温度的反应特别敏感, 不适宜的温度可导致颖花败育[ 2-3] 。冷积温是低于水稻适宜温度积温的总和, 是衡量水稻经历低温的量化指标[ 5] 。冷积温越多, 说明水稻在生长发育阶段经历低温的强度越大和持续的时间越长。由于不同品种的遗传背景不同, 适宜的生态环境不同, 因此对低温的反应(不育率和产量)也有差异。本项研究明确了黑龙江省在过去的30 年间审定的主栽品种中哪些品种耐寒能力强,哪些品种的耐寒能力弱。由于品种的选育年代和品种参试数量的差异, 品种育成单位间品种耐寒性的差异,其研究结果仅供参考。在供试的47 个品种中,比较耐障碍型冷害的水稻品种是:龙稻3 号、空育131 、上育397 、龙粳9 号、莎莎泥以及龙稻6 号。而不耐低温的主要水稻品种有:松粳7 号、龙稻7 号、垦稻12 、系选1 号、龙粳11 、龙粳13 、绥粳4 号、龙粳2 号及合江21 等。图2 不同审定年份的品种不育率与低温处理的关系图3 不同审定年份的品种产量与低温处理的关系图4 低温对不同育种单位培育品种不育率的影响图5 低温对不同育种单位培育品种产量的影响