曹哲群 蔡冬梅 汪益鳴 張長海 汪向東

摘要 探討自然高溫天氣對(duì)水稻的影響，可以為耐高溫品種選擇、高溫?zé)岷υu(píng)估和減輕高溫?zé)岷Υ胧┨峁┫鄳?yīng)參考。本試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析2022年8月1—23日的氣溫，以此時(shí)段抽穗的108份秈型水稻材料為研究對(duì)象，總結(jié)分析了水稻樣本材料在孕穗期、抽穗開花期和灌漿初期的平均氣溫和受高溫?zé)岷μ鞌?shù)，計(jì)算其結(jié)實(shí)率。結(jié)果表明，8月1—23日平均溫度31.53 ℃，雜交秈稻材料和常規(guī)秈稻材料平均結(jié)實(shí)率分別為80.48%和76.73%，雜交秈稻的抗高溫能力總體優(yōu)于常規(guī)秈稻，高溫?zé)岷Τ潭扰c高溫強(qiáng)度、高溫時(shí)間密切相關(guān)，整體呈現(xiàn)溫度越高，結(jié)實(shí)率越低的趨勢(shì)，開花盛期高溫對(duì)秈稻結(jié)實(shí)率影響最大。提出了防御高溫?zé)岷p失的技術(shù)要點(diǎn)，包括選擇耐高溫品種、合理安排播期、提高栽培技術(shù)以及采取有效措施減輕高溫?zé)岷p失等。

關(guān)鍵詞 高溫天氣；秈稻；結(jié)實(shí)率；高溫時(shí)段；抽穗開花期

中圖分類號(hào) S166；S511? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 1007-7731（2024）08-0001-05

水稻是重要的糧食作物之一，年種植面積穩(wěn)定在0.3億hm2左右，約占糧食作物總種植面積的27.3%，長江流域沿線是水稻重要種植生產(chǎn)區(qū)域之一[1]。溫度是影響水稻生長發(fā)育與產(chǎn)量品質(zhì)形成的生態(tài)因子之一，當(dāng)環(huán)境溫度超過水稻生長臨界值時(shí)，會(huì)影響水稻生長發(fā)育，可能導(dǎo)致水稻高溫?zé)岷ΑＫ靖邷責(zé)岷σ话闶侵冈谒驹兴肫?、抽穗開花期或灌漿結(jié)實(shí)期，環(huán)境溫度超過水稻生育溫度上限，影響花粉正常發(fā)育、開花結(jié)實(shí)及籽粒灌漿成熟，造成穗粒數(shù)和千粒重降低，空秕粒率上升，導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)下降的一種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害[2]。近年來，氣候變暖導(dǎo)致水稻生產(chǎn)受高溫?zé)岷τ绊戄^大，一定程度上造成了水稻減產(chǎn)[3-4]。研究和分析水稻高溫?zé)岷?duì)糧食生產(chǎn)安全具有重要意義。

研究表明，抽穗開花期是水稻對(duì)高溫較敏感的時(shí)期，35 ℃以上高溫會(huì)引起花器官發(fā)育不良和授粉行為異常，進(jìn)而引起結(jié)實(shí)率下降，造成水稻減產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致絕收[4]。安徽桐城市地處長江中下游北岸，是亞熱帶和暖溫帶的過渡地帶，夏季極端最高氣溫達(dá)到39 ℃。近年來，該地區(qū)夏季偶現(xiàn)35 ℃以上的高溫天氣，其溫度和持續(xù)天數(shù)有所不同，高溫天氣多半出現(xiàn)在梅雨過后的7月下旬至8月中旬[5]。因此，收集和分析自然高溫對(duì)水稻的影響對(duì)于水稻品種布局、品種選用和耐高溫品種的推廣十分必要。

隨著規(guī)模種植大戶不斷增加，水稻種植呈現(xiàn)季節(jié)多樣化趨勢(shì)，主要有3月份播種的早稻和“一種兩收”再生稻；4—5月份播種的一季稻及6月份播種的晚稻。2022年該地區(qū)開展水稻生產(chǎn)試驗(yàn)期間，出現(xiàn)異常天氣，先是梅雨季節(jié)降水量較往年少50%，且氣溫偏高，導(dǎo)致早稻較往年生育期縮短，單產(chǎn)提高；后是梅雨結(jié)束后持續(xù)異常高溫，導(dǎo)致部分試驗(yàn)水稻品種出現(xiàn)高溫?zé)岷?，單產(chǎn)下降。本文以2022年8月1—23日高溫發(fā)生時(shí)處在高溫敏感期內(nèi)的秈型水稻為材料，研究秈稻在自然高溫下的表現(xiàn)，為秈稻耐高溫品種選擇、高溫?zé)岷υu(píng)估和減輕高溫?zé)岷Υ胧┨峁﹨⒖肌?/p>

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

水稻材料來自桐城市水稻研究所試驗(yàn)田。選取8月1—23日高溫時(shí)段抽穗的雜交秈稻材料60份（荷優(yōu)絲苗、華浙優(yōu)210、華浙優(yōu)261、太兩優(yōu)香五、豐兩優(yōu)四號(hào)、兩優(yōu)517、徽兩優(yōu)美香新占、荃優(yōu)鄂豐絲苗、昌兩優(yōu)8號(hào)、荃優(yōu)607和隆兩優(yōu)1988等）和常規(guī)秈稻材料48份（農(nóng)香絲苗、黃華占等），總計(jì)秈稻材料108份。各試驗(yàn)材料所對(duì)應(yīng)的品種為已通過審定或即將通過審定的品種，具有整齊一致的性狀。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在水稻研究所試驗(yàn)田進(jìn)行，試驗(yàn)田前茬為空閑田，排灌條件較好。各參試品種采用基質(zhì)硬盤育秧，人工栽插，栽插密度20 cm × 17 cm，每份材料種植1個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為45.76 m2。肥水管理同當(dāng)季主栽品種。在高溫來臨前，水稻植株生長正常；在高溫時(shí)段，田間保持水層或流水灌溉。

1.3 記錄及測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1 高溫時(shí)段? 記錄2022年8月份逐日氣溫，對(duì)逐日日平均氣溫和日最高氣溫按達(dá)到并超過高溫指標(biāo)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，分別統(tǒng)計(jì)高溫出現(xiàn)天數(shù)和連續(xù)3 d及以上次數(shù)，按郭建茂等[6]提出的高溫?zé)岷Φ燃?jí)指標(biāo)確定高溫?zé)岷Φ燃?jí)。日平均氣溫和日最高氣溫的高溫指標(biāo)臨界值分別為30 ℃和35 ℃，日最高氣溫≥35 ℃持續(xù)3～4 d為輕度高溫?zé)岷Γ兆罡邭鉁亍?5 ℃持續(xù)5～7 d為中度高溫?zé)岷?，日最高氣溫?5 ℃持續(xù)8 d及以上為重度高溫?zé)岷Α?/p>

1.3.2 生育期? 高溫對(duì)水稻整個(gè)生長發(fā)育過程都會(huì)產(chǎn)生影響，但在孕穗期、抽穗開花期和灌漿初期影響較大[7]。水稻抽穗前后10 d為水稻孕穗—抽穗揚(yáng)花期，此階段對(duì)高溫敏感[5]。觀察記錄各試驗(yàn)材料始穗期和齊穗期。以參試材料始穗期為節(jié)點(diǎn)，始穗前10 d是水稻孕穗階段，記作孕穗期（不含始穗日）；始穗的水稻進(jìn)入抽穗開花期，將始穗后10 d（含始穗日）記作抽穗開花期；水稻受精后開始灌漿，以品種齊穗期為節(jié)點(diǎn)，將齊穗后10 d（含齊穗日）記作灌漿初期。分別計(jì)算孕穗期、抽穗開花期和灌漿初期的平均氣溫、平均日照時(shí)間和日最高氣溫≥35 ℃的天數(shù)。

1.3.3 結(jié)實(shí)率? 成熟后在每個(gè)小區(qū)選擇長勢(shì)基本一致的試驗(yàn)點(diǎn)，選擇具有代表性的植株5穴進(jìn)行室內(nèi)考種，考查每穗總粒數(shù)和每穗實(shí)粒數(shù)，以平均每穗實(shí)粒數(shù)占該材料平均每穗總粒數(shù)的比值為結(jié)實(shí)率。

生長正常的秈稻在溫度較高的情況下，始穗到齊穗約4 d。將8月1—28日按每4 d為1個(gè)時(shí)段進(jìn)行劃分，共劃分成7個(gè)時(shí)段。從8月1日開始剝查計(jì)算各品種結(jié)實(shí)率表現(xiàn)，將每個(gè)時(shí)段的始日視為始穗期，每個(gè)時(shí)段的終日視為齊穗期，按上述方法分別計(jì)算孕穗期、抽穗開花期和灌漿初期的平均氣溫、平均日照時(shí)間和高溫天數(shù)。每個(gè)時(shí)段抽穗品種數(shù)量以在此期間抽穗達(dá)到50%的判定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

所得數(shù)據(jù)使用Excel軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 高溫情況

試驗(yàn)區(qū)2022年8月1—23日出現(xiàn)的高溫日數(shù)統(tǒng)計(jì)如表1所示。從表1可以看出，8月日平均氣溫≥30 ℃累計(jì)有21 d。日最高氣溫≥35 ℃累計(jì)有22 d，分別在8月1—16日及8月18—23日連續(xù)出現(xiàn)，8月17日最高氣溫為34.6 ℃，接近高溫臨界值。記錄期間日平均氣溫為31.5 ℃，其中8月9—16日最高氣溫≥37 ℃，達(dá)到重度高溫?zé)岷?biāo)準(zhǔn)。統(tǒng)計(jì)8月1—23日逐日8：00—18：00氣溫如表2所示，可知每日高溫出現(xiàn)時(shí)間、高溫強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)長有差異。

2.2 不同抽穗時(shí)段結(jié)實(shí)率表現(xiàn)

108份秈稻材料的抽穗時(shí)段和區(qū)間結(jié)實(shí)率材料數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。8月17—20日有29份供試秈稻材料抽穗，占比為26.85%；其次是8月13—16日有27份，占比為25.00%；8月13—20日溫度較高，其間有超過50%的秈稻材料抽穗，這些材料的結(jié)實(shí)率一定程度上能夠反映高溫?zé)岷Τ潭取Ｔ趨^(qū)間結(jié)實(shí)率材料數(shù)量上，結(jié)實(shí)率高于90%的材料有4份，占比3.70%，存在于高溫開始和高溫結(jié)束時(shí)段；結(jié)實(shí)率80.00%～89.99%的材料有46份，分散于各抽穗時(shí)段；結(jié)實(shí)率低于80.00%的材料有58份，占全部材料數(shù)量的53.70%，主要出現(xiàn)在高溫盛期。從抽穗時(shí)段來看，結(jié)實(shí)率最低的對(duì)應(yīng)時(shí)段為8月13—16日，平均為71.30%，比8月9—12日和8月17—20日時(shí)段的平均結(jié)實(shí)率分別低3.73和5.39個(gè)百分點(diǎn)。綜合區(qū)間結(jié)實(shí)率材料數(shù)量和抽穗時(shí)段結(jié)實(shí)率結(jié)果可知，高溫對(duì)秈稻材料結(jié)實(shí)率影響較大。

2.3 雜交秈稻與常規(guī)秈稻在高溫下結(jié)實(shí)率表現(xiàn)

各時(shí)段抽穗前后的天氣狀況和對(duì)應(yīng)的秈稻材料結(jié)實(shí)率如表4所示。60份雜交秈稻材料的平均結(jié)實(shí)率為80.48%，48份常規(guī)秈稻材料平均結(jié)實(shí)率為76.73%，雜交秈稻材料比常規(guī)秈稻材料結(jié)實(shí)率高3.75個(gè)百分點(diǎn)。抽穗期在8月9—12日的材料，其孕穗期、抽穗開花期和灌漿初期的平均氣溫均高于30 ℃，日最高氣溫≥35 ℃天數(shù)在8 d以上，在這一階段抽穗的雜交秈稻材料的平均結(jié)實(shí)率比常規(guī)秈稻材料高10.20個(gè)百分點(diǎn)，兩者之比為1∶0.87；在8月13—16日抽穗的雜交秈稻材料和常規(guī)秈稻材料的結(jié)實(shí)率均有所下降，雜交材料和常規(guī)材料的結(jié)實(shí)率較8月9日—12日抽穗的材料分別下降了5.10和10.37個(gè)百分點(diǎn)。綜合來看，雜交秈稻對(duì)高溫的抵抗力優(yōu)于常規(guī)秈稻。

抽穗期在8月1—4日的有5份材料，抽穗開花期和灌漿期的平均溫度分別為31.12和31.85 ℃，日最高氣溫均超過35 ℃，結(jié)實(shí)率均在80%以上，表現(xiàn)出輕度高溫?zé)岷蛭窗l(fā)生高溫?zé)岷?。抽穗期?月21—24日的材料，其抽穗開花盛期和灌漿期處在適宜溫度下，平均氣溫分別為27.76和25.27 ℃，只有孕穗期處在較長時(shí)間高溫下，高溫天數(shù)超過8 d，其花粉發(fā)育正常，結(jié)實(shí)率較高，說明秈稻孕穗期在低強(qiáng)度高溫下對(duì)花粉發(fā)育影響有限。綜合高溫初期和末期抽穗的秈稻材料表現(xiàn)可知，秈稻的高溫?zé)岷χ饕绊懛f花的正常發(fā)育。

抽穗期在8月1—4日的材料，其抽穗開花期和灌漿初期的平均溫度較高，而調(diào)查的5份材料結(jié)實(shí)率均在80%以上，表現(xiàn)高溫?zé)岷p或未發(fā)生高溫?zé)岷?。?月1—23日逐日8：00-18：00每時(shí)氣溫（表2）可知，每日高溫出現(xiàn)時(shí)間、高溫強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)長有所差異。生長正常的水稻穎花開放后是否受精結(jié)實(shí)主要取決于穎花開放時(shí)的實(shí)際溫度。據(jù)生產(chǎn)觀察，在高溫期間，有水田塊的秈稻始花時(shí)間在9：30前后，到12：00時(shí)開花已結(jié)束或處于尾期。8月1—4日抽穗的秈稻，其盛花期主要在8月8日前，而8月1—8日12：00前的氣溫一般低于35 ℃，開花授粉時(shí)溫度處在較適宜范圍內(nèi)，故而對(duì)受精結(jié)實(shí)影響較小。

3 結(jié)論與討論

秈稻不同生育時(shí)期遇到高溫?zé)岷Φ谋憩F(xiàn)有所不同，張長海等[8]在中秈稻高溫?zé)岷φ{(diào)查中發(fā)現(xiàn)，自然高溫天氣下，水稻是否出現(xiàn)高溫?zé)岷θQ于當(dāng)時(shí)的環(huán)境；郭建茂等[9]認(rèn)為，水稻高溫危害程度與高溫強(qiáng)度、高溫出現(xiàn)時(shí)間和持續(xù)時(shí)長有關(guān)。相關(guān)研究表明，水稻高溫?zé)岷χ饕绊懰臼诜?，一朵穎花從稃片張開到閉合需要1.5～2.0 h[10]，而有水田塊的秈稻始花時(shí)間在9：30前后，12：00溫度較高時(shí)，開花已經(jīng)結(jié)束或處于開花末期。本試驗(yàn)結(jié)果與上述結(jié)論基本一致，僅在孕穗期或灌漿期經(jīng)歷高溫?zé)岷Γ樗腴_花期未遇高溫的秈稻材料，水稻花粉能正常發(fā)育，開花時(shí)溫度未達(dá)到傷害標(biāo)準(zhǔn)，可正常授粉受精，其結(jié)實(shí)率較高。

在108份材料中，結(jié)實(shí)率低于70%的材料有18份，比例為16.67%；結(jié)實(shí)率低于60%的材料有4份，比例為3.70%，反映參試的水稻材料對(duì)高溫特別敏感的不多。豐兩優(yōu)四號(hào)作為中秈試驗(yàn)對(duì)照品種，始穗期和齊穗期分別為8月12日和8月16日，抽穗揚(yáng)花期與強(qiáng)高溫時(shí)段相遇，其結(jié)實(shí)率為85.1%，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗熱能力。其他表現(xiàn)較強(qiáng)抗熱能力（結(jié)實(shí)率≥80%）的品種還有華浙優(yōu)261、華浙優(yōu)210、荷優(yōu)絲苗、太兩優(yōu)香五、兩優(yōu)517、昌兩優(yōu)8號(hào)、荃優(yōu)607、荃優(yōu)鄂豐絲苗、隆兩優(yōu)1988、徽兩優(yōu)美香新占、農(nóng)香絲苗和黃華占。

分析秈稻在自然高溫條件下的表現(xiàn)和差異，總結(jié)了如下防御高溫?zé)岷夹g(shù)要點(diǎn)。一是選擇抗高溫能力強(qiáng)的品種，抗高溫能力強(qiáng)的品種受高溫影響較小，結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量較高且穩(wěn)定。二是合理安排播期，使抽穗開花期避開高溫常發(fā)時(shí)段。三是提高栽培技術(shù)，做到平衡施肥，使水稻植株健壯生長，高溫?zé)岷Φ氖芎Τ潭扰c植株生長狀況、栽培條件和管理水平等有關(guān)，生長不夠健壯的植株可能因營養(yǎng)不良、生理功能不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致抗逆性下降，進(jìn)而受到高溫的危害[11]。四是采取有效措施，減輕高溫?zé)岷p失，高溫發(fā)生往往具有不確定性，水稻抽穗開花期遇上高溫或根據(jù)天氣預(yù)測(cè)有高溫發(fā)生時(shí)，首先要保證此時(shí)段田間有水層，必要時(shí)灌深水或流水灌溉；其次是合理追施穗肥，以構(gòu)建良好的植株群體，降低水稻穗葉和冠層溫度，維持較高的凈光合速率和蒸騰速率，從而提高水稻抗熱能力[2]；最后是葉面噴施外源調(diào)節(jié)物質(zhì)，隨著種植規(guī)模擴(kuò)大，無人機(jī)在水稻種植中廣泛應(yīng)用，可結(jié)合無人機(jī)噴灑農(nóng)藥或單獨(dú)使用無人機(jī)噴灑外源調(diào)節(jié)物質(zhì)，選擇添加6-芐氨基嘌呤[2]、油菜素內(nèi)酯和吡唑醚菌酯[12]等植物生長調(diào)節(jié)劑及化學(xué)制劑，可在一定程度上減輕高溫?zé)岷?，同時(shí)避免高溫藥害。

本文以2022年8月1—23日高溫發(fā)生時(shí)處在高溫敏感期內(nèi)的108份秈型水稻為材料，總結(jié)分析了秈稻在自然高溫下的表現(xiàn)和差異、高溫?zé)岷υu(píng)估和減輕高溫?zé)岷Υ胧┑?。結(jié)果表明，8月1—23日平均溫度31.53 ℃，雜交秈稻材料和常規(guī)秈稻材料平均結(jié)實(shí)率分別為80.48%和76.73%，雜交秈稻的抗熱能力總體優(yōu)于常規(guī)秈稻；高溫?zé)岷Πl(fā)生程度與高溫強(qiáng)度、高溫時(shí)間密切相關(guān)，呈現(xiàn)溫度越高，結(jié)實(shí)率越低趨勢(shì)，開花盛期高溫對(duì)秈稻結(jié)實(shí)率影響較大；提出了防御高溫?zé)岷p失的技術(shù)要點(diǎn)，包括選擇耐高溫品種、合理安排播期、提高栽培技術(shù)以及采取有效措施減輕高溫?zé)岷p失等。

參考文獻(xiàn)

[1] 王伍梅，王輝，杜士云. 水稻耐熱性評(píng)價(jià)方法研究進(jìn)展[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，49（10）：20-27.

[2] 楊軍，章毅之，賀浩華，等. 水稻高溫?zé)岷Φ难芯楷F(xiàn)狀與進(jìn)展[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2020，31（8）：2817-2830.

[3] 譚詩琪，申雙和，鄧麗蓉. 高溫?zé)岷?duì)水稻生長的影響及其應(yīng)對(duì)措施[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，55（7）：1633-1636.

[4] 申廣勒，張從合，王慧，等. 利用自然異常高溫開展耐高溫水稻品種大群體篩選的方法研究與應(yīng)用[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，50（17）：18-21.

[5] 楊太明，孫喜波，劉布春，等. 安徽省水稻高溫?zé)岷ΡｋU(xiǎn)天氣指數(shù)模型設(shè)計(jì)[J]. 中國農(nóng)業(yè)氣象，2015，36（2）：220-226.

[6] 郭建茂，李淑婷，謝曉燕，等. 安徽省一季稻抽穗開花期高溫?zé)岷Ψ植家?guī)律[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（5）：275-280.

[7] 李興華，張盛，周強(qiáng)，等. 抽穗期高溫對(duì)不同品種水稻產(chǎn)量的影響及差異[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2019，35（9）：1-6.

[8] 張長海，汪向東，劉玲，等. 2013年桐城市雜交中秈高溫?zé)岷Ρ憩F(xiàn)與成因分析[J]. 雜交水稻，2015，30（1）：42-47.

[9] 郭建茂，吳越，楊沈斌，等. 典型高溫年不同播期一季稻產(chǎn)量差異及其原因分析[J]. 中國農(nóng)業(yè)氣象，2017，38（2）：121-130.

[10] 錢前，郭龍彪，曾大力，等. 水稻分子育種技術(shù)指南[M]. 北京：科學(xué)出版社，2012.

[11] 楊曉春，林瑞坤，吳振海. 水稻高溫?zé)岷Φ难芯窟M(jìn)展[J]. 福建農(nóng)業(yè)科技，2006（2）：68-69.

[12] 段驊，佟卉，劉燕清，等. 高溫和干旱對(duì)水稻的影響及其機(jī)制的研究進(jìn)展[J]. 中國水稻科學(xué)，2019，33（3）：206-218.

（責(zé)編：李 媛）

基金項(xiàng)目 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-01-61）。

作者簡(jiǎn)介 曹哲群（1991—），男，安徽池州人，碩士，助理農(nóng)藝師，從事種子管理和農(nóng)技推廣工作。

通信作者 汪向東（1964—），男，安徽安慶人，研究員，從事水稻品種選育、栽培技術(shù)研究和種子管理工作。

收稿日期 2024-01-09