程雯

摘 要 近年來，高溫炎熱天氣出現(xiàn)的頻率明顯增加，由此引發(fā)的熱害是造成稻田產(chǎn)量減少和品質(zhì)降低的主要因素之一，因此研究高溫環(huán)境對稻田不同時期的影響具有重要意義。闡述高溫環(huán)境對水稻不同生長時期的危害，提出4種熱害評判等級，并深入探究噴霧手段、科學(xué)安排應(yīng)對時間、建立監(jiān)測系統(tǒng)與預(yù)警系統(tǒng)、分地區(qū)分區(qū)域種植管理、及時采取補救措施等應(yīng)對高溫環(huán)境的水稻保護策略。

關(guān)鍵詞 高溫?zé)岷?稻田產(chǎn)量;熱害等級;監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

中圖分類號：S42;S511 文獻標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.02.064

隨著經(jīng)濟與科技的不斷發(fā)展，由工業(yè)發(fā)展和溫室氣體大量排放引起的溫室效應(yīng)導(dǎo)致全球氣溫升高。1880—2012年，全球地表溫度上升了0.85 ℃。預(yù)計未來幾十年全球溫度將繼續(xù)以每10年0.1～0.2 ℃的速度上升，預(yù)計到2100年氣溫將上升約4.8 ℃。在全球變暖的背景下，極端高溫頻率和強度明顯增加，這將對農(nóng)業(yè)產(chǎn)生重大影響[1]，關(guān)系到人們的切身利益。

水稻是世界上重要的糧食作物之一，中國是世界上最大的大米生產(chǎn)國和消費國，全國有將近60%的人以水稻作為主食，水稻的產(chǎn)量與供應(yīng)和全國人民的生活緊密相關(guān)。1960—2019年，中國主要水稻產(chǎn)區(qū)的水稻產(chǎn)量呈明顯上升趨勢[2-3]，保障了人們生活的需要。據(jù)統(tǒng)計，我國水稻種植生產(chǎn)過程中易受到各種自然氣象的影響，如高溫?zé)岷?、洪澇?zāi)害和冰雹冷害等，從而導(dǎo)致減產(chǎn)甚至顆粒無收。高溫?zé)岷κ怯绊懳覈旧a(chǎn)的主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害之一。水稻的熱脅迫通常定義為水稻孕穗期日平均溫度30 ℃或日最高溫度35 ℃連續(xù)3 d以上，在水稻的生長時期，水稻對熱脅迫高度敏感。

1 高溫對水稻不同生長時期的危害

水稻在育苗期時抗性較弱，研究表明，熱應(yīng)激會導(dǎo)致水稻過早衰老，抗氧化酶活性降低[4-5]，這會影響水稻吸收二氧化碳的能力，破壞光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）的結(jié)構(gòu)和功能，降低PSⅡ的光能轉(zhuǎn)換效率，并導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，從而導(dǎo)致光合能力下降。水稻在成花期受到高溫脅迫，形成的花粉數(shù)量和花粉活力降低，導(dǎo)致水稻結(jié)實率降低，最終影響水稻產(chǎn)量。

水稻成熟主要分為4個時期，為乳熟期、蠟熟期、完熟期及枯熟期。其中乳熟期為在開花3～5 d之后，此階段水稻開始進入灌漿期，內(nèi)部淀粉不斷積累，籽粒質(zhì)量逐漸增加，顏色由青轉(zhuǎn)白，逐漸變硬。在水稻的整個生長周期中，不同階段遭遇高溫環(huán)境會給水稻產(chǎn)量帶來不同影響。如在減數(shù)分裂期，高溫環(huán)境會導(dǎo)致結(jié)花數(shù)量、授粉率降低，從而導(dǎo)致產(chǎn)量降低;在開花期，如環(huán)境溫度高于35 ℃，則會導(dǎo)致花藥受精率降低，開裂率降低，花粉粒失活，從而導(dǎo)致減產(chǎn)等[6-8]。

2 高溫?zé)岷Φ燃壴u估

為更準(zhǔn)確描述高溫?zé)岷Φ奈：Φ燃?，?zhǔn)確模擬出水稻的各發(fā)育時期受高溫環(huán)境影響從而造成的不同減產(chǎn)結(jié)果，將熱害等級分為4個等級：輕災(zāi)、中災(zāi)、重災(zāi)、超重災(zāi)。在水稻各發(fā)育時期連續(xù)7 d以上受高溫脅迫為熱害，水稻產(chǎn)量減產(chǎn)10%以下為輕災(zāi)、10%～20%為中災(zāi)、20%～30%為重災(zāi)、超過30%為超重災(zāi)。明確高溫?zé)岷Φ燃?，對?dāng)時水稻的受災(zāi)等級進行明確判斷，可有效減輕甚至避免高溫?zé)岷Ξa(chǎn)量的影響[9]，同時對于農(nóng)業(yè)工作者后續(xù)采取應(yīng)對措施，如噴霧和建立高溫預(yù)測報警系統(tǒng)具有重要意義。

3 應(yīng)對措施及其效果

3.1 噴霧手段

噴霧是緩解熱應(yīng)激的有效手段。當(dāng)高溫脅迫發(fā)生時，噴霧可以增加作物冠層的大氣相對濕度，減小水壓差，降低冠層溫度，從而顯著影響田間小氣候。小氣候的變化也會引起作物生理特性的變化。噴霧可以降低作物的蒸騰速率，加快光合速率，同時降低穗部溫度，提高花粉活力和受精能力。研究顯示，噴霧是緩解高溫威脅的有效手段，在水稻落粒初期進行噴霧，可降低冠層溫度，降低葉片膜脂過氧化程度，提高葉片光合效率，提高水稻產(chǎn)量[10]。

雖然已有關(guān)于霧噴后小氣候效應(yīng)和作物生理反應(yīng)的報道，但仍需要從能量平衡的角度闡明霧噴高溫的機理。長江流域是中國的主要水稻產(chǎn)區(qū)，水稻產(chǎn)量約占中國水稻產(chǎn)量的50%，熱應(yīng)激是該地區(qū)水稻生產(chǎn)的主要農(nóng)業(yè)氣象威脅。

為此，在水稻開花期可能發(fā)生熱脅迫時，在不同時間對稻田進行噴霧，從能量平衡和作物生長的角度揭示了噴霧對水稻熱脅迫的防御機制。研究熱應(yīng)激發(fā)生時的最佳噴霧時間，為水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的栽培管理措施提供理論依據(jù)。

3.2 科學(xué)安排應(yīng)對時間

隨著科技不斷進步，氣象統(tǒng)計預(yù)測越發(fā)準(zhǔn)確，據(jù)統(tǒng)計，近年來內(nèi)蒙古赤峰市高溫氣候大部分在農(nóng)歷7月下旬至8月上旬。赤峰市多地季風(fēng)氣候明顯，夏季常伴隨高溫?zé)岷夂虍a(chǎn)生，因此造成的氣候環(huán)境難以監(jiān)測。隨著經(jīng)濟與科技的發(fā)展，赤峰市氣象部門預(yù)測預(yù)報準(zhǔn)確度得到了很大程度的提高，其各縣市區(qū)的天氣甚至溫度預(yù)測精準(zhǔn)度越來越高，在科學(xué)預(yù)測基礎(chǔ)上結(jié)合赤峰市不同水稻品種的生長特性等對其播種時間進行科學(xué)安排，然后加強適時施肥、水分合理管理等科學(xué)管理栽培養(yǎng)護措施，針對性地對水稻生長各階段進行管護，科學(xué)地將水稻生長期中對周圍環(huán)境溫度敏感關(guān)鍵期與赤峰市的不利于水稻生長的高溫時期錯開，有效解決高溫環(huán)境對水稻產(chǎn)生的危害。針對不同品種水稻生育期特性需結(jié)合其授粉期等特性以確定適宜的播種時間，如生長期在140 d左右的水稻品種，赤峰地區(qū)建議安排在5月10日前后播種，生長期<130 d的水稻品種，應(yīng)推遲7 d時間左右播種;如果生長期>145 d，則其種植時間應(yīng)提前7 d左右。

3.3 建立監(jiān)測系統(tǒng)與預(yù)警系統(tǒng)

不同品種水稻的生育期也不盡相同，為對不同水稻品種制定適宜的培養(yǎng)方案，可在試驗田部分地區(qū)建立監(jiān)測系統(tǒng)[11-12]，對影響水稻田產(chǎn)量的關(guān)鍵特征量，如水量、溫度、土壤含氮量、各器官的氮素濃度及土地濕潤度等進行監(jiān)測，設(shè)計實時計時監(jiān)測系統(tǒng)，針對不同時期的持續(xù)天數(shù)進行計算，采用傳感技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的方式，準(zhǔn)確判斷是否受到熱害威脅和判斷出熱害等級，同時快速傳遞遙感信號，有利于針對水稻生長下一時期采取更合理的保護措施。同時建立水稻高溫預(yù)警系統(tǒng)，特別是夏天高溫天氣，將監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)置不同的溫度水平閾值，如37 ℃或39 ℃等，根據(jù)所處地區(qū)的氣候特征及上述所區(qū)分的熱害等級，當(dāng)達到不同溫度閾值時，該系統(tǒng)便發(fā)出相應(yīng)的高溫警報信號，經(jīng)通信設(shè)備傳遞預(yù)警信號給上位機顯示界面，通知工作人員，此時工作人員通過報警信號對熱害等級進行合理判斷，同時采取相對應(yīng)的措施，以便及時進行防護和治理高溫災(zāi)害，對于提高水稻產(chǎn)量具有積極意義。

3.4 分地區(qū)分區(qū)域種植管理

我國南北跨度大、各地區(qū)環(huán)境差別巨大，因此水稻等作物的種植與管理要具體地區(qū)具體落實，要與當(dāng)?shù)丨h(huán)境相適應(yīng)，不同地區(qū)和區(qū)域種植不同品種的作物及采用不同的管理辦法。如東北地區(qū)，霜降時期較長，無霜期較短，所以應(yīng)種植對生長環(huán)境溫度敏感的生長周期短的水稻品種。因為無霜期較短，水稻多生長在相對溫度較低的環(huán)境下，該時期生長緩慢，分裂期時間明顯增加;對于部分無霜期較長的地區(qū)，水稻生長的各時期階段相對減少，生長周期減少，故可以選取成熟周期長、產(chǎn)量高的水稻品種進行種植。與分區(qū)域選擇水稻品種類似，針對不同區(qū)域的地理環(huán)境特點，要有針對性地采取相應(yīng)的管理策略。如黑龍江省，每年3—5月的降水量較少，多集中在夏季，故稻田水主要來自于冰雪，在水稻的日常管理中應(yīng)在部分地區(qū)增加堤壩及水庫的數(shù)量，以便更好地存儲降雨等，同時采用集中灌溉的方式，有效提升水資源利用率。

3.5 及時采取補救措施

受到高溫?zé)岷Φ丛斐山^收的稻田要及時地采取一定的補救措施。例如，進行淺水濕潤灌溉，高溫?zé)岷Τ淼咎锔珊祮栴}，不能因為已經(jīng)受災(zāi)就不再進行灌溉，故高溫災(zāi)害后期不可斷水過早，應(yīng)于水稻收割前7～9 d斷水為宜，不僅會使水稻產(chǎn)量增加，也可提高水稻品質(zhì)，使米粒更加飽滿;加強水稻其他災(zāi)害防治，特別是加強稻曲病、紋枯病、稻縱卷葉螟等病蟲害防治;對于受高溫?zé)岷^輕稻田，應(yīng)在水稻破口期前進行施肥補追，施加一定量的復(fù)合肥或者尿素，也可在水稻根莖部位噴灑少量植物生長調(diào)節(jié)劑，既可增加水稻結(jié)實率，亦可增加米粒飽滿度。

分地區(qū)對不同的受災(zāi)程度，有針對性和有選擇性地蓄留再生稻是一種有效補救手段。提前對熱害災(zāi)后水稻的結(jié)實率進行調(diào)查，針對結(jié)實率在10%以下的受災(zāi)稻田，稻田受災(zāi)嚴(yán)重，宜進行蓄留再生稻措施。具體實施過程是：在災(zāi)后割去前茬空秕的穗頭，同時加強病蟲害防治和追施促芽肥，延長水稻收割時間，使割去穗頭的水稻再生芽萌發(fā)，通過這一系列措施，提高受災(zāi)后產(chǎn)量。

4 結(jié)語

以高溫?zé)岷λ静煌L時期的影響展開研究，闡述了高溫會造成水稻產(chǎn)量降低等不利影響。著重分析了高溫危害對水稻不同生長時期的影響，對高溫?zé)岷M行等級評估，將其分為4個等級：輕災(zāi)、中災(zāi)、重災(zāi)、超重災(zāi)，為后期預(yù)警檢測系統(tǒng)定性評判熱害等級提供了技術(shù)指標(biāo)。針對高溫?zé)岷μ岢霾扇婌F手段、科學(xué)安排播種時間、建立監(jiān)測系統(tǒng)與預(yù)警系統(tǒng)、分地區(qū)分區(qū)域種植管理和及時的補救措施等建議和應(yīng)對措施。

在全球變暖的大趨勢下，高溫天氣出現(xiàn)的頻率逐漸增加，這對人們的日常生活產(chǎn)生了諸多影響，水稻問題尤為顯著，而對于水稻監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的搭建尚不完善，技術(shù)尚不成熟，存在成本較高的問題。隨著經(jīng)濟與科技的發(fā)展，提高農(nóng)作物監(jiān)測系統(tǒng)的使用率，將很大程度上提高農(nóng)作物產(chǎn)量，同時對于減輕農(nóng)業(yè)工作者和管理人員的勞動壓力也具有重要意義。

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（責(zé)任編輯：張春雨）