程雯
摘 要 近年来，高温炎热天气出现的频率明显增加，由此引发的热害是造成稻田产量减少和品质降低的主要因素之一，因此研究高温环境对稻田不同时期的影响具有重要意义。阐述高温环境对水稻不同生长时期的危害，提出4种热害评判等级，并深入探究喷雾手段、科学安排应对时间、建立监测系统与预警系统、分地区分区域种植管理、及时采取补救措施等应对高温环境的水稻保护策略。
关键词 高温热害;稻田产量;热害等级;监测预警系统
中图分类号：S42;S511 文献标志码：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.02.064
随着经济与科技的不断发展，由工业发展和温室气体大量排放引起的温室效应导致全球气温升高。1880—2012年，全球地表温度上升了0.85 ℃。预计未来几十年全球温度将继续以每10年0.1～0.2 ℃的速度上升，预计到2100年气温将上升约4.8 ℃。在全球变暖的背景下，极端高温频率和强度明显增加，这将对农业产生重大影响[1]，关系到人们的切身利益。
水稻是世界上重要的粮食作物之一，中国是世界上最大的大米生产国和消费国，全国有将近60%的人以水稻作为主食，水稻的产量与供应和全国人民的生活紧密相关。1960—2019年，中国主要水稻产区的水稻产量呈明显上升趋势[2-3]，保障了人们生活的需要。据统计，我国水稻种植生产过程中易受到各种自然气象的影响，如高温热害、洪涝灾害和冰雹冷害等，从而导致减产甚至颗粒无收。高温热害是影响我国水稻生产的主要农业气象灾害之一。水稻的热胁迫通常定义为水稻孕穗期日平均温度30 ℃或日最高温度35 ℃连续3 d以上，在水稻的生长时期，水稻对热胁迫高度敏感。
1 高温对水稻不同生长时期的危害
水稻在育苗期时抗性较弱，研究表明，热应激会导致水稻过早衰老，抗氧化酶活性降低[4-5]，这会影响水稻吸收二氧化碳的能力，破坏光系统Ⅱ（PSⅡ）的结构和功能，降低PSⅡ的光能转换效率，并导致气孔关闭，从而导致光合能力下降。水稻在成花期受到高温胁迫，形成的花粉数量和花粉活力降低，导致水稻结实率降低，最终影响水稻产量。
水稻成熟主要分为4个时期，为乳熟期、蜡熟期、完熟期及枯熟期。其中乳熟期为在开花3～5 d之后，此阶段水稻开始进入灌浆期，内部淀粉不断积累，籽粒质量逐渐增加，颜色由青转白，逐渐变硬。在水稻的整个生长周期中，不同阶段遭遇高温环境会给水稻产量带来不同影响。如在减数分裂期，高温环境会导致结花数量、授粉率降低，从而导致产量降低;在开花期，如环境温度高于35 ℃，则会导致花药受精率降低，开裂率降低，花粉粒失活，从而导致减产等[6-8]。
2 高温热害等级评估
为更准确描述高温热害的危害等级，准确模拟出水稻的各发育时期受高温环境影响从而造成的不同减产结果，将热害等级分为4个等级：轻灾、中灾、重灾、超重灾。在水稻各发育时期连续7 d以上受高温胁迫为热害，水稻产量减产10%以下为轻灾、10%～20%为中灾、20%～30%为重灾、超过30%为超重灾。明确高温热害等级，对当时水稻的受灾等级进行明确判断，可有效减轻甚至避免高温热害对产量的影响[9]，同时对于农业工作者后续采取应对措施，如喷雾和建立高温预测报警系统具有重要意义。
3 应对措施及其效果
3.1 喷雾手段
喷雾是缓解热应激的有效手段。当高温胁迫发生时，喷雾可以增加作物冠层的大气相对湿度，减小水压差，降低冠层温度，从而显著影响田间小气候。小气候的变化也会引起作物生理特性的变化。喷雾可以降低作物的蒸腾速率，加快光合速率，同时降低穗部温度，提高花粉活力和受精能力。研究显示，喷雾是缓解高温威胁的有效手段，在水稻落粒初期进行喷雾，可降低冠层温度，降低叶片膜脂过氧化程度，提高叶片光合效率，提高水稻产量[10]。
虽然已有关于雾喷后小气候效应和作物生理反应的报道，但仍需要从能量平衡的角度阐明雾喷高温的机理。长江流域是中国的主要水稻产区，水稻产量约占中国水稻产量的50%，热应激是该地区水稻生产的主要农业气象威胁。
为此，在水稻开花期可能发生热胁迫时，在不同时间对稻田进行噴雾，从能量平衡和作物生长的角度揭示了喷雾对水稻热胁迫的防御机制。研究热应激发生时的最佳喷雾时间，为水稻高产稳产的栽培管理措施提供理论依据。
3.2 科学安排应对时间
随着科技不断进步，气象统计预测越发准确，据统计，近年来内蒙古赤峰市高温气候大部分在农历7月下旬至8月上旬。赤峰市多地季风气候明显，夏季常伴随高温热害气候产生，因此造成的气候环境难以监测。随着经济与科技的发展，赤峰市气象部门预测预报准确度得到了很大程度的提高，其各县市区的天气甚至温度预测精准度越来越高，在科学预测基础上结合赤峰市不同水稻品种的生长特性等对其播种时间进行科学安排，然后加强适时施肥、水分合理管理等科学管理栽培养护措施，针对性地对水稻生长各阶段进行管护，科学地将水稻生长期中对周围环境温度敏感关键期与赤峰市的不利于水稻生长的高温时期错开，有效解决高温环境对水稻产生的危害。针对不同品种水稻生育期特性需结合其授粉期等特性以确定适宜的播种时间，如生长期在140 d左右的水稻品种，赤峰地区建议安排在5月10日前后播种，生长期<130 d的水稻品种，应推迟7 d时间左右播种;如果生长期>145 d，则其种植时间应提前7 d左右。
3.3 建立监测系统与预警系统
不同品种水稻的生育期也不尽相同，为对不同水稻品种制定适宜的培养方案，可在试验田部分地区建立监测系统[11-12]，对影响水稻田产量的关键特征量，如水量、温度、土壤含氮量、各器官的氮素浓度及土地湿润度等进行监测，设计实时计时监测系统，针对不同时期的持续天数进行计算，采用传感技术与通信技术相结合的方式，准确判断是否受到热害威胁和判断出热害等级，同时快速传递遥感信号，有利于针对水稻生长下一时期采取更合理的保护措施。同时建立水稻高温预警系统，特别是夏天高温天气，将监测系统设置不同的温度水平阈值，如37 ℃或39 ℃等，根据所处地区的气候特征及上述所区分的热害等级，当达到不同温度阈值时，该系统便发出相应的高温警报信号，经通信设备传递预警信号给上位机显示界面，通知工作人员，此时工作人员通过报警信号对热害等级进行合理判断，同时采取相对应的措施，以便及时进行防护和治理高温灾害，对于提高水稻产量具有积极意义。
3.4 分地区分区域种植管理
我国南北跨度大、各地区环境差别巨大，因此水稻等作物的种植与管理要具体地区具体落实，要与当地环境相适应，不同地区和区域种植不同品种的作物及采用不同的管理办法。如东北地区，霜降时期较长，无霜期较短，所以应种植对生长环境温度敏感的生长周期短的水稻品种。因为无霜期较短，水稻多生长在相对温度较低的环境下，该时期生长缓慢，分裂期时间明显增加;对于部分无霜期较长的地区，水稻生长的各时期阶段相对减少，生长周期减少，故可以选取成熟周期长、产量高的水稻品种进行种植。与分区域选择水稻品种类似，针对不同区域的地理环境特点，要有针对性地采取相应的管理策略。如黑龙江省，每年3—5月的降水量较少，多集中在夏季，故稻田水主要来自于冰雪，在水稻的日常管理中应在部分地区增加堤坝及水库的数量，以便更好地存储降雨等，同时采用集中灌溉的方式，有效提升水资源利用率。
3.5 及时采取补救措施
受到高温热害但未造成绝收的稻田要及时地采取一定的补救措施。例如，进行浅水湿润灌溉，高温热害常会带来稻田干旱问题，不能因为已经受灾就不再进行灌溉，故高温灾害后期不可断水过早，应于水稻收割前7～9 d断水为宜，不仅会使水稻产量增加，也可提高水稻品质，使米粒更加饱满;加强水稻其他灾害防治，特别是加强稻曲病、纹枯病、稻纵卷叶螟等病虫害防治;对于受高温热害较轻稻田，应在水稻破口期前进行施肥补追，施加一定量的复合肥或者尿素，也可在水稻根茎部位喷洒少量植物生长调节剂，既可增加水稻结实率，亦可增加米粒饱满度。
分地区对不同的受灾程度，有针对性和有选择性地蓄留再生稻是一种有效补救手段。提前对热害灾后水稻的结实率进行调查，针对结实率在10%以下的受灾稻田，稻田受灾严重，宜进行蓄留再生稻措施。具体实施过程是：在灾后割去前茬空秕的穗头，同时加强病虫害防治和追施促芽肥，延长水稻收割时间，使割去穗头的水稻再生芽萌发，通过这一系列措施，提高受灾后产量。
4 结语
以高温热害对水稻不同生长时期的影响展开研究，阐述了高温会造成水稻产量降低等不利影响。着重分析了高温危害对水稻不同生长时期的影响，对高温热害进行等级评估，将其分为4个等级：轻灾、中灾、重灾、超重灾，为后期预警检测系统定性评判热害等级提供了技术指标。针对高温热害提出采取喷雾手段、科学安排播种时间、建立监测系统与预警系统、分地区分区域种植管理和及时的补救措施等建议和应对措施。
在全球变暖的大趋势下，高温天气出现的频率逐渐增加，这对人们的日常生活产生了诸多影响，水稻问题尤为显著，而对于水稻监测预警系统的搭建尚不完善，技术尚不成熟，存在成本较高的问题。随着经济与科技的发展，提高农作物监测系统的使用率，将很大程度上提高农作物产量，同时对于减轻农业工作者和管理人员的劳动压力也具有重要意义。
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（责任编辑：张春雨）