高溫熱害對稻田各時期的影響及其對策

程雯

摘 要 近年來，高溫炎熱天氣出現的頻率明顯增加，由此引發的熱害是造成稻田產量減少和品質降低的主要因素之一，因此研究高溫環境對稻田不同時期的影響具有重要意義。闡述高溫環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、科學安排應對時間、建立監測系統與預警系統、分地區分區域種植管理、及時采取補救措施等應對高溫環境的水稻保護策略。

關鍵詞 高溫熱害;稻田產量;熱害等級;監測預警系統

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

隨著經濟與科技的不斷發展，由工業發展和溫室氣體大量排放引起的溫室效應導致全球氣溫升高。1880—2012年，全球地表溫度上升了0.85 ℃。預計未來幾十年全球溫度將繼續以每10年0.1～0.2 ℃的速度上升，預計到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，這將對農業產生重大影響[1]，關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國和消費國，全國有將近60%的人以水稻作為主食，水稻的產量與供應和全國人民的生活緊密相關。1960—2019年，中國主要水稻產區的水稻產量呈明顯上升趨勢[2-3]，保障了人們生活的需要。據統計，我國水稻種植生產過程中易受到各種自然氣象的影響，如高溫熱害、洪澇災害和冰雹冷害等，從而導致減產甚至顆粒無收。高溫熱害是影響我國水稻生產的主要農業氣象災害之一。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，熱應激會導致水稻過早衰老，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Ⅱ（PSⅡ）的結構和功能，降低PSⅡ的光能轉換效率，并導致氣孔關閉，從而導致光合能力下降。水稻在成花期受到高溫脅迫，形成的花粉數量和花粉活力降低，導致水稻結實率降低，最終影響水稻產量。

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，內部淀粉不斷積累，籽粒質量逐漸增加，顏色由青轉白，逐漸變硬。在水稻的整個生長周期中，不同階段遭遇高溫環境會給水稻產量帶來不同影響。如在減數分裂期，高溫環境會導致結花數量、授粉率降低，從而導致產量降低;在開花期，如環境溫度高于35 ℃，則會導致花藥受精率降低，開裂率降低，花粉粒失活，從而導致減產等[6-8]。

2 高溫熱害等級評估

為更準確描述高溫熱害的危害等級，準確模擬出水稻的各發育時期受高溫環境影響從而造成的不同減產結果，將熱害等級分為4個等級：輕災、中災、重災、超重災。在水稻各發育時期連續7 d以上受高溫脅迫為熱害，水稻產量減產10%以下為輕災、10%～20%為中災、20%～30%為重災、超過30%為超重災。明確高溫熱害等級，對當時水稻的受災等級進行明確判斷，可有效減輕甚至避免高溫熱害對產量的影響[9]，同時對于農業工作者后續采取應對措施，如噴霧和建立高溫預測報警系統具有重要意義。

3 應對措施及其效果

3.1 噴霧手段

噴霧是緩解熱應激的有效手段。當高溫脅迫發生時，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，提高水稻產量[10]。

雖然已有關于霧噴后小氣候效應和作物生理反應的報道，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區，水稻產量約占中國水稻產量的50%，熱應激是該地區水稻生產的主要農業氣象威脅。

為此，在水稻開花期可能發生熱脅迫時，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。研究熱應激發生時的最佳噴霧時間，為水稻高產穩產的栽培管理措施提供理論依據。

3.2 科學安排應對時間

隨著科技不斷進步，氣象統計預測越發準確，據統計，近年來內蒙古赤峰市高溫氣候大部分在農歷7月下旬至8月上旬。赤峰市多地季風氣候明顯，夏季常伴隨高溫熱害氣候產生，因此造成的氣候環境難以監測。隨著經濟與科技的發展，赤峰市氣象部門預測預報準確度得到了很大程度的提高，其各縣市區的天氣甚至溫度預測精準度越來越高，在科學預測基礎上結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安排，然后加強適時施肥、水分合理管理等科學管理栽培養護措施，針對性地對水稻生長各階段進行管護，科學地將水稻生長期中對周圍環境溫度敏感關鍵期與赤峰市的不利于水稻生長的高溫時期錯開，有效解決高溫環境對水稻產生的危害。針對不同品種水稻生育期特性需結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，赤峰地區建議安排在5月10日前后播種，生長期<130 d的水稻品種，應推遲7 d時間左右播種;如果生長期>145 d，則其種植時間應提前7 d左右。

3.3 建立監測系統與預警系統

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方案，可在試驗田部分地區建立監測系統[11-12]，對影響水稻田產量的關鍵特征量，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測，設計實時計時監測系統，針對不同時期的持續天數進行計算，采用傳感技術與通信技術相結合的方式，準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警系統，特別是夏天高溫天氣，將監測系統設置不同的溫度水平閾值，如37 ℃或39 ℃等，根據所處地區的氣候特征及上述所區分的熱害等級，當達到不同溫度閾值時，該系統便發出相應的高溫警報信號，經通信設備傳遞預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，同時采取相對應的措施，以便及時進行防護和治理高溫災害，對于提高水稻產量具有積極意義。

3.4 分地區分區域種植管理

我國南北跨度大、各地區環境差別巨大，因此水稻等作物的種植與管理要具體地區具體落實，要與當地環境相適應，不同地區和區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，霜降時期較長，無霜期較短，所以應種植對生長環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，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、產量高的水稻品種進行種植。與分區域選擇水稻品種類似，針對不同區域的地理環境特點，要有針對性地采取相應的管理策略。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在部分地區增加堤壩及水庫的數量，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

受到高溫熱害但未造成絕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，高溫熱害常會帶來稻田干旱問題，不能因為已經受災就不再進行灌溉，故高溫災害后期不可斷水過早，應于水稻收割前7～9 d斷水為宜，不僅會使水稻產量增加，也可提高水稻品質，使米粒更加飽滿;加強水稻其他災害防治，特別是加強稻曲病、紋枯病、稻縱卷葉螟等病蟲害防治;對于受高溫熱害較輕稻田，應在水稻破口期前進行施肥補追，施加一定量的復合肥或者尿素，也可在水稻根莖部位噴灑少量植物生長調節劑，既可增加水稻結實率，亦可增加米粒飽滿度。

分地區對不同的受災程度，有針對性和有選擇性地蓄留再生稻是一種有效補救手段。提前對熱害災后水稻的結實率進行調查，針對結實率在10%以下的受災稻田，稻田受災嚴重，宜進行蓄留再生稻措施。具體實施過程是：在災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，通過這一系列措施，提高受災后產量。

4 結語

以高溫熱害對水稻不同生長時期的影響展開研究，闡述了高溫會造成水稻產量降低等不利影響。著重分析了高溫危害對水稻不同生長時期的影響，對高溫熱害進行等級評估，將其分為4個等級：輕災、中災、重災、超重災，為后期預警檢測系統定性評判熱害等級提供了技術指標。針對高溫熱害提出采取噴霧手段、科學安排播種時間、建立監測系統與預警系統、分地區分區域種植管理和及時的補救措施等建議和應對措施。

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

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（責任編輯：張春雨）