發布時間：2020-02-04所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：為解決成都市兩系雜交水稻就地制種難題，運用基于風險的氣象診斷方法，筆者分析成都13個區(市)縣制種的3個關鍵時期(兩系不育系育性敏感期，親本抽穗揚花期和種子成熟收獲期)的安全性和適宜性，得到其兩系雜交水稻制種適宜區域與時段。結果表明，多數分
摘要：為解決成都市兩系雜交水稻就地制種難題，運用基于風險的氣象診斷方法，筆者分析成都13個區(市)縣制種的3個關鍵時期(兩系不育系育性敏感期，親本抽穗揚花期和種子成熟收獲期)的安全性和適宜性，得到其兩系雜交水稻制種適宜區域與時段。結果表明，多數分析時間段的抽穗揚花綜合風險指數小于4.0，時長為44~95天，為兩系雜交水稻制種抽穗揚花安全期時段的選擇提供了充裕的區間，因此制種基地適宜性主要由育性敏感期決定。在22.5℃閾值條件下，兩系水稻最適制種區為金堂、龍泉驛、邛崍、蒲江、雙流和新津;在23℃閾值條件下，兩系水稻適宜制種區為新津、金堂、新都、大邑和雙流;在23.5℃和24.0℃溫度閾值條件下，成都適宜開展兩系水稻制種的地區極少。如果在成都開展兩系雜交水稻制種，應盡量選用不育起點溫度低于23.0℃，并且育性敏感期時段較短的兩系不育系，以減少制種純度風險。
關鍵詞：兩系雜交稻;制種;氣候適應性;區劃
0引言
兩系雜交水稻是利用光溫敏核不育性為主要內容的高新技術，是繼三系雜交水稻之后在水稻遺傳育種上的又一次重大技術革新[1]。國內外對兩系雜交水稻的研究主要集中在光溫敏兩系不育系，在兩系雜交水稻相對三系雜交水稻的比較優勢上認為兩系雜交水稻配組更自由，選育強優組合的概率更高，種子生產程序更簡單，不育基因遺傳行為更簡單[2]。在兩系不育基因定位研究方面，已定位的光敏不育基因有5個(pms1[3]、pms2[4]、pms3[5]、pms4[6]和pltms12-1[7])，溫敏核不育基因有12個(tms1[8]、tms2[9]、tms3[10]、TMS[11]、tms4[12]、tms5[13]、tms6[14]、tms6(t)[15]、ms-h(t)[16]、TMGS[17]、tms9-1[18]以及ptgms2-1[19])。在選育新型實用型兩系不育系方面，育種家們的盡可能選育不育起點溫度較低的兩用核不育系[20]，育種家們運用‘農墾58S’、‘安農S-1’等基礎材料先后選育出一批不育起點溫度較低的不育系[21]，如‘株1S’‘、陸18S’‘、GD-1S’‘、Y58S’‘、C185S’。在這些研究的基礎上，使得兩系雜交水稻在近十年來推廣應用勢頭迅猛。
成都作為四川水稻制種業的代表，由于受光溫等氣候條件的限制，在兩系制種產業上的發展仍然處于起始探索階段[22]。但隨著以‘Y兩優’為代表的川外兩系品種在省內應用推廣，以及‘鵬兩優187’[23]為代表的川內培育兩系組合的審定與推廣，兩系雜交水稻在川內應用推廣成為大勢所趨。
在兩系雜交水稻制種技術體系中，由于光溫敏核不育系的育性轉換受光溫條件的調控，外界光溫條件的變化可引起不育系的育性波動，易導致不育系自交結實。兩系雜交水稻基地和時段的選擇是事關兩系雜交水稻制種成敗的關鍵，選擇兩系雜交水稻的制種基地，除了考慮土壤、灌溉等基本條件外，更重要的是當地的氣候條件，并以此為依據安排制種的適宜時段。目前成都還未有相關研究。因此，筆者針對成都兩系雜交水稻就地制種的技術難題，運用氣象診斷方法對成都13個區(市)縣在4個不育起點溫度閾值下的兩系制種的安全性和適宜性進行了分析，確定了成都兩系雜交稻制種的適宜氣候區域與時段，旨在有效降低兩系雜交稻制種業中普遍存在的風險，提高雜交制種效益和收益，以期為成都兩系稻產業的跨越式發展提供理論參考。
1資料與方法
1.1資料來源
查閱相關文獻和《四川省現代農作物種業提升工程建設規劃(2011—2020年)》等政府文件，初步調查成都主要水稻制種基地的分布區域。
氣象資料選自成都市13個區(市)縣(天府新區暫無數據，歸入雙流計算)1971—2010年的日均溫、降水量、日照時數和相對濕度這4項數據，用于診斷兩系雜交水稻制種的安全性和適宜性。
1.2研究方法
采用氣象大數據資源和氣象學運算統計技術。其中，兩系雜交水稻制種適宜性診斷運用了風險概念，運用逐年逐日逐個時段滑動統計的方法，在EXCEL中對成都13個區(市)縣氣象站點的歷史氣象資料進行統計分析，計算出不同區(市)縣兩系雜交水稻制種3個關鍵時期(兩系不育系育性敏感期，親本抽穗揚花期和種子成熟收獲期)風險發生的概率，然后參考汪擴軍[24]、雷東陽[25]和左欽月[26]等提出的兩系雜交水稻制種基地安全性與適宜性判斷標準(見表1~2)，結合成都的氣象條件和雜交水稻制種生產實際，綜合分析3個時段在該基地發生風險的概率，得出成都主要水稻制種區域中兩系雜交水稻制種的最佳區域和時段。育性敏感安全期為第一安全期。在確定制種區域與時段時，首先滿足育性敏感安全期的要求，確定兩系制種的安全性區域與時段。然后結合抽穗揚花安全期和種子成熟收獲安全期的要求，從中挑選出適宜性區域與時段。
2結果與分析
2.1成都兩系雜交水稻制種區域氣象診斷
2.1.1育性敏感安全性診斷分析兩系雜交水稻制種過程中，兩系不育系能否順利度過其育性敏感期決定了兩系制種的成敗。根據Y58S和廣占63S等生產上常用兩系不育系的不育起點溫度，選擇兩系雜交水稻制種診斷分析中常用的22.5℃、23℃、23.5℃和24℃這4個閾值，分別對成都13個區(市)縣的育性敏感期安全性進行診斷分析，結果見表3~6。
當溫度閾值從22.5℃增至24.0℃，無風險區和安全區的基地總數從12個減少到0個(見表3~6;圖1)，符合兩系制種基地診斷分析的一般規律。兩系不育系的不育起點溫度越高，其對基地日均溫的要求越高，適宜的制種基地也就越少。目前生產上廣泛采用的兩系不育系的不育起點溫度通常稍高于23.0℃。鑒于此，本研究著重探討23.5℃和24℃這2個溫度閾值條件下制種基地的安全性的轉換分析。成都市13個區(市)縣對于不育起點溫度為24℃的兩系不育系全為高危險區，均不適合開展兩系制種。對于不育起點溫度≥24.0℃的兩系不育系，成都三系雜交水稻的核心制種區(邛崍、新津、金堂、大邑)在兩系雜交水稻育性安全性診斷中均具有較高的純度風險，尤其是對于不育起點溫度較高的兩系不育系。當不育起點溫度閾值為23.5℃時，僅有金堂為安全區。除24℃溫度閾值外，金堂在22.5℃、23℃、23.5℃這3個溫度閾值的制種安全性診斷分析中表現穩定，均為無風險區或安全區，相比成都其他地區兩系制種風險較小。其余12個區(市)縣均為危險區和高危險區，制種失敗的風險很高。
2.1.2抽穗揚花安全期診斷通過對成都13個區(市)縣5月1日—9月30日的日均溫、降水量、日照時長和相對濕度的分析，分析步長為12，得到各站點1971—2010年的抽穗揚花綜合風險指數(Hp()見表7)。各區(市)縣的抽穗揚花風險指數Hp≤4.0的起止日期和持續天數差異除都江堰外，差異相對較小。金堂縣最長，6月2日—9月5日，為95天;時長最短的都江堰為7月7日—8月19日，為44天。各區(市)縣4.0—9月30日，幾乎所有區(市)縣在此時間段的種子收獲風險率均高于20%。成都降雨多集中在夜晚，夜雨過后白天依然可能是晴天或多云的天氣，這樣的天氣是可以完成水稻的收割和晾曬。并且成都作為國家主要的三系雜交水稻制種區，無論產量和所收獲種子質量都在國內領先。這是因為對于成熟種子的收獲，可以采取短暫的晴好天氣用機械快速收獲、晾曬成熟種子，同時輔以風干設備加以風干，以降低種子成熟收獲期的風險。因此，根據成都雜交水稻生產的實際情況，種子成熟收獲風險率可不用作本研究兩系雜交水稻制種適宜性診斷的主要判斷因素。
2.2成都雜交水稻制種區兩系雜交水稻制種適宜區分析
由于不考慮種子成熟收獲期，根據對上述13個區(市)縣制種基地育性敏感期和抽穗揚花期的診斷結果，對這13個區域進行了適宜性判斷(具體指標見表2)。圖4的a、b、c和d分別表示不育起點溫度閾值為22.5℃、23℃、23.5℃和24℃的兩系不育系的制種適宜性區域分布圖。以不育起點溫度22.5℃為例，最適宜區基地為6個，金堂、龍泉驛、邛崍、蒲江、雙流和新津，適宜區為溫江、郫都、大邑、新都、崇州和彭州，都江堰為不適宜區。最適宜區和適宜區是開展兩系雜交水稻制種優先考慮的區域。不育起點溫度23℃時，適宜區分別是新津、金堂、新都、大邑和雙流，欠適宜區為溫江、郫都、邛崍、龍泉驛;崇州、蒲江為低適宜區;彭州和都江堰為不適宜區。
從不育起點溫度閾值為22.5℃和23℃的分析例子中可以看出，適宜性診斷的結果與兩系雜交水稻制種純度風險診斷的結果一致，無風險區對應最適宜區，安全區對應適宜區，風險區對應欠適宜區，危險區對應低適宜區，高危險區對應不適宜區。從抽穗揚花期的診斷結果中可以分析出其中的原因，成都主要的三系雜交水稻制種基地(邛崍、大邑、金堂、新津)的抽穗揚花期風險指數小于4.0的時段相當長。最長的基地金堂可以持續到9月5日，最短基地新津的也能持續到每年的8月25日。這給兩系制種時段的安排提供了充足的選擇性，尤其能夠滿足兩系不育系育性敏感期的安排。這也是成都三系雜交水稻制種產量高的一方面原因。
3結論與討論
根據本研究可知，在22.5℃閾值條件下，成都的13個區(市)縣中除都江堰不適宜開展兩系雜交水稻制種的外，金堂、龍泉驛、邛崍、蒲江、雙流和新津6個區(市)縣為最適宜區，溫江、郫都、大邑、新都、崇州和彭州6個區(市)縣為適宜區。因此利用不育起點溫度低于22.5℃的兩系不育系在成都開展制種生產區域選擇面較大，制種風險相對較小。但當溫度閾值提高到23℃時，13個區(市)縣中無一兩系制種最適區，僅新津、金堂、新都、大邑和雙流為適宜區，其他的區(市)縣為欠適宜區、低適宜區和不適宜區。而當溫度閾值提高到23.5℃時，僅金堂為兩系制種適宜區，其他區(市)縣為欠適宜區、低適宜區和不適宜區。當溫度閾值達到24℃時，上述13個區(市)縣均為兩系制種不適宜區。
目前，在生產上廣泛使用的兩系不育系中，不育起點溫度在23.5℃左右的較多，不育起點溫度低于23.0℃的較少。從上述分析結果可知，成都并不是四川開展兩系雜交水稻制種的最適宜區域，目前成都大規模開展兩系雜交水稻制種的技術難度和風險相對較大。其中的主要原因是即便成都平均氣溫最高的7—8月的日均溫相對兩系制種安全性的理想條件也相對較低，加之降雨較多容易導致日均溫降低和波動，容易出現連續3天以上日均溫低于23.5℃的天氣，容易造成不育系自交結實的風險。而在6月17日—8月24日共69天時間段內，除都江堰以外的12個區(市)縣的抽穗揚花風險指數均≤4.0，為兩系雜交水稻制種花期安排提供了充足的選擇范圍。同時，雖然6月1日—9月30日，幾乎所有區(市)縣在此時間段的種子收獲風險率均高于20%，但是成都降雨多集中在夜晚，白天依然可以完成水稻的收割和晾曬，加上低溫風干設備的應用，種子成熟收獲期的風險在可控范圍之內。因此，抽穗揚花期和種子成熟收獲期的氣象條件不是成都這13個區(市)縣開展兩系雜交水稻制種的限制性因素。
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[摘要] 盤錦市地處北溫帶，屬暖溫帶大陸性半濕潤季風氣候，四季分明，雨熱同期，日照充分，寒暑懸殊。春季風大雨少，氣候干燥;夏季高溫，多雨;秋季晴朗，降溫快;冬季寒冷，降雪少。農作物生長發育與氣溫、降水、日照有密不可分的關系，因此，分析氣候條件農作物生長發育的影響，保持糧食作物的高產穩定，對促進農業豐產、農民增收有重要意義。
針對目前在成都大規模開展兩系雜交水稻制種的技術難度和風險，應盡量選用不育起點溫度低于23.5℃，最好是低于23.0℃，并且育性敏感期時段較短的品種，以減少制種純度風險。筆者應用這一策略，利用不育起點溫度低于23.5℃的兩系不育系Y58S，于2014和2015年在毗鄰成都雙流的仁壽縣開展兩系制種技術驗證和應用試驗，均獲成功[26]。另外，本研究雖集中分析了成都13個區(市)縣1971—2010年的氣象資料，但未細化到鄉鎮，對兩系雜交水稻制種區域分析不夠細化。由于地形、海拔高度的不同，對溫度的影響也很大。不排除在不適宜區有適宜的鄉鎮存在，需進一步研究。由于在本研究以前，成都和四川缺乏兩系雜交水稻制種氣象決策技術的系統研究。因此，建議可在成都穩步推進兩系稻制種技術研究，同時探索開展兩系水稻制種實踐與應用。針對成都的氣象條件，科學應用基于氣象決策技術的兩系稻制種技術，探索開展兩系雜交水稻制種生產在技術上和經濟上是可行的。隨著氣象診斷研究進一步深入以及新型低不育起點溫度不育系及其雜交組合的選育成功，成都也可能實現兩系雜交水稻大規模制種和生產應用的突破。
SCISSCIAHCI
