高溫條件下熱害對水稻生長發育的影響機制與應對策略研究

進入新世紀以來，社會經濟發展進程逐漸加快，給自然生態系統造成的影響巨大，再加上自然生態環境的波動等多種因素的影響使得全球氣候逐漸變暖，全球溫度升高呈現出日趨加重的態勢。研究結果表明，在全球人口數量不斷增加大背景之下，人類活動排放的溫室氣體作用下，在2010年全球地表溫度平均將比1990年高出1.4～5.8℃，全球氣候逐漸變暖，造成夏秋季節極端高溫發生頻率也逐漸增加，未來夏季高溫情況的發生頻率日益增高。高溫環境下會對農作物的正常生長發育造成嚴重危害，尤其是極端高溫會對水稻等多種農作物生長發育產生不利影響明顯，抑制水稻的結實，降低水稻產量。在高溫條件之下，每升高一度水稻的產量就會下降10%左右，尤其是在水稻的灌漿結實期，要注重做好生產過程中的高溫熱化的有效防范。

一、水稻不同生長發育階段對溫度的要求

水稻作為一種重要的糧食作物，在不同生長發育階段對溫度的要求有所不同，過高或過低的溫度都會對水稻的生長發育產生不利影響。種子發芽最低溫度：秈稻種子萌發的最低溫度為12℃，粳稻為10℃左右。種子萌發的適宜溫度為28～35℃，在此溫度范圍內，種子萌發速度快、發芽率高且芽苗健壯。溫度最高不能超過40℃，超過該溫度會抑制幼根和幼芽的生長，時間久了會灼傷種子，減弱發芽力。出苗溫度：粳稻出苗的最低溫度為12℃，秈稻為14℃，當溫度在15℃以上時能正常出苗。生長溫度：幼苗生長的適宜溫度比萌芽溫度稍高，一般在22～25℃左右。一葉一心期溫度控制在25～30℃，二葉一心期床內溫度應保持在20～25℃。分蘗期溫度范圍15～33℃，適宜溫度白天25℃，夜間20℃。抽穗期最適溫度為25～35℃，開花期最適溫度為30℃左右，低于20℃或高于40℃，授粉將受到嚴重影響。開花后3～5d開始最適宜溫度為25～35℃。蠟熟期籽粒鮮重開始下降，干重上升，適宜溫度為25～35℃。完熟期谷殼絕大部分已變黃，米粒水分減少，適宜溫度為25～35℃。

二、高溫熱害對水稻生長的影響

1、高溫會導致水稻的光合作用效率下降

光合作用是水稻生長發育的基礎，高溫環境下，光合作用的關鍵酶類活性會顯著下降，導致光合作用速率降低，進而影響水稻的生長和產量。同時，高溫還會增加葉片的蒸騰作用，加速水分的蒸發，使植物體內的水分平衡受到破壞，進一步加重了光合作用的負面影響。

2、高溫會對水稻的開花授粉過程產生不利影響

水稻的開花授粉是決定最終產量的關鍵環節，高溫環境下，花粉的活力和受精率都會顯著降低。研究表明，當溫度超過35℃時，水稻的花藥開裂不完全，花粉管伸長受阻，導致授粉受精失敗，穎花退化和不育，最終影響結實率和產量。

3、高溫影響水稻的籽粒灌漿過程

在灌漿期，高溫環境會加速葉片和籽粒的衰老進程，縮短灌漿時間，導致籽粒充實不良，千粒重下降。高溫還會影響籽粒內部的淀粉合成和積累，導致籽粒的品質下降，出米率降低，影響米質，引起籽粒內部蛋白質和脂肪代謝失調，進一步影響稻米的營養價值。

三、水稻高溫熱害的等級評估

為了更加精確高效地描述高溫熱害對水稻生長發育造成的嚴重影響，準確地模擬出水稻各個生長發育時期受高溫環境影響，從而造成的不同減產結果，將熱害等級劃分成了輕度、中度、重度和超重度4個等級。水稻各個發育時期連續7d以上受到高溫脅迫被稱為高溫熱害，水稻減產10%以下為輕度災害，減產10%～20%為中度災害，減產20%～30%為重度災害，減產超過30%的為超重度災害。明確高溫熱害等級對當時水稻災害等級進行精準性的判斷，可以有效減輕甚至避免高溫熱害對水稻產量造成的不良影響，同時也有利于農業工作人員后續采取相應的應對措施。

四、水稻高溫熱害的應對措施

1、選擇對高溫耐受能力相對較強，遺傳穩定性較強的水稻品種

潘集區位于安徽省中北部，地處秦嶺淮河南北氣候自然分界線過渡帶，屬亞熱帶和暖溫帶的過渡地帶，該地區四季分明，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨，春秋兩季溫和宜人，年降水量適中，四季分配不均，夏季降水量較多，冬季較少。但近年來，隨著極端天氣的頻繁出現，高溫環境已經成為影響水稻產量和品質的重要因素，所以在水稻品種選擇過程中應該選擇耐熱，性能較強，抗病性能優異，產量較高，品質優良的優質水稻品種，當前在當地推廣應用較好的主導優質水稻品種主要有荃優822、荃優169、瑋兩優8612、臻兩優8612、華兩優919、隆兩優8612、旱優73、珠兩優570、荃兩優1822、旱優116等。

2、科學播種育苗

春季氣溫逐漸回升，氣溫穩定在10℃以上播種水稻較為適宜，早稻品種可在3月底～4月初播種。潘集區種植早稻的情況相對較少，以中稻品種為主。中稻可在4月中旬～4月底播種。播種前選擇肥沃、排水良好的田塊，深耕20～30cm，使土壤充分松軟，結合施用有機肥2000～3000kg/667m2、復合肥50kg/667m2。選擇優質、高產、抗病的水稻種子，進行消毒處理，可用氰烯·殺螟丹、殺螟·乙蒜素、氟啶·戊殺螟等浸種防治惡苗病和干尖線蟲病。或用20%的噻唑鋅懸浮劑200～250倍液浸種，24～48h后催芽播種，防治細菌性條斑病。采用濕潤育秧，將處理好的種子均勻撒播在秧板上，覆蓋1～2cm厚的細土，早稻品種播種量約20kg/667m2，中稻品種播種量約15kg/667m2。育苗期間保持秧田濕潤，適時澆水，防止干旱，秧苗長到2～3葉時，進行間苗，保留秧苗約30萬株/667m2，秧苗長到3～4葉時，進行施肥，施用尿素10kg/667m2，秧苗長到5～6葉時，進行移栽。選擇晴朗天氣進行移栽，移栽前1～2d澆透水，早稻品種栽插2.5萬穴/667m2，中稻品種栽插3.5萬穴/667m2。

3、水稻科學水肥管理

強化水分管理，防范高溫影響。堅持以水調溫，對處于拔節期的一季中稻，要發揮其植株自身蒸騰的生理降溫能力，實行3～5cm水層和干濕交替的間隙濕潤灌溉。對孕穗至揚花期的中稻，田間保持8～10cm的深水層，以降低穗層溫度。灌漿期可采用干濕交替保持田間濕潤，防止高溫干旱疊加影響。水源有限的地方，積極引、提水抗旱，堅持灌跑馬水，特別是進入孕穗期的水稻要優先灌溉，保證生理需水。水稻高溫時期要做到科學補追穗肥，增強植株抗逆能力。對處在拔節期的根外噴施3%過磷酸鈣溶液或0.2%磷酸二氫鉀溶液，外加噴施生長調節劑、葉面肥，以增強水稻植株對高溫的抗性。對處在孕穗期的視苗情普遍追施1～2次穗粒肥（促花和保花肥）。對處在抽穗揚花的水稻及時噴施葉面肥2次，以增強植株抗性，促進籽粒灌漿。

4、對水稻實施人工輔助授粉措施

高溫熱害對水稻的生長和授粉影響較大，可能導致花粉活力下降，授粉效率降低，從而影響水稻的結實率和產量。為更好地緩解高溫熱化對水稻正常授粉產生的不良影響，必要時可以進行人工授粉。在高溫熱害發生后，應選擇晴好天氣進行人工輔助授粉，避免在高溫、強光、大風等惡劣天氣條件下操作，提前準備授粉器、剪刀、手套、斗笠等授粉工具，根據水稻生長環境中的溫濕度，建議在早上10點～12點進行，此時氣溫相對較低，有利于提高授粉效果。在授粉前，清理田間雜草，確保田間通風良好。將授粉器（如剪刀）剪取父本稻穗的花粉，花粉均勻涂抹在母本稻穗的花藥上，重復以上步驟，確保母本稻穗充分授粉。根據熱害的發生情況調整授粉頻率，建議授粉3次/d，每次間隔30min，連續授粉7～8d。授粉過程中，注意避免陽光直射，以免影響授粉效果，授粉時盡量減少對水稻植株的損傷，以免影響植株生長，授粉結束后及時觀察水稻生長情況，如發現授粉效果不佳，可適當增加授粉次數。

5、構建水稻高溫熱害監測預警系統

水稻高溫熱害監測預警系統構建目標是實現對水稻高溫熱害的實時監測，為廣大農民群眾提供高溫熱害的預警信息，指導農業生產，優化水稻種植結構，提高水稻產量和品質。系統在構建過程中需要加強監測網絡建設，首先，在水稻主產區建立地面監測站，配備溫度、濕度、光照等傳感器，實時監測環境參數，利用衛星遙感技術，對水稻種植區域進行遙感監測，獲取大范圍的高溫熱害信息，接入氣象部門提供的天氣預報、歷史氣象數據等，為預警提供數據支持。然后開展數據處理分析，收集地面監測站、遙感監測和氣象數據，對采集到的數據進行清洗、校正和整合，利用統計模型、機器學習等方法，分析高溫熱害對水稻生長發育的影響。緊接著根據水稻的生長發育階段，建立高溫熱害對水稻生長發育的影響模型，分析高溫對水稻生殖器官的影響，建立高溫敗育模型，結合高溫熱害對水稻生長發育的影響，建立產量損失模型。系統在應用過程中要注重開發用戶友好的界面，便于用戶查看預警信息，根據預警模型，實現高溫熱害的預警功能，能夠通過短信、郵件、網站等多種渠道發布預警信息。系統運行期間要做好定期的運維工作，采集地面監測站、遙感監測和氣象數據，進行數據處理與分析，根據預警模型，及時發布高溫熱害預警信息，對系統進行維護和升級，確保系統穩定運行。

6、加強水稻常見病蟲害防控

高溫熱害發生之后，水稻植株的抵抗能力逐漸下降，抗病能力不足，此時會給多種病蟲害的傳播流行提供條件，以嚴重威脅到水稻的生長，所以在高溫熱害發生之后，應該加強病蟲害監測預報，及時做好稻飛虱、稻縱卷葉螟等蟲害達標的防治工作，同時搞好在破口前后及穗期的稻曲病和稻瘟病防控，減輕病蟲危害。

①稻飛虱的生長特點及用藥

稻飛虱是一種遷飛性害蟲，可隨風、雨遷飛傳播，成蟲有長翅和短翅兩種類型，長翅型成蟲具有遷飛性和趨光性，短翅型成蟲為居留型，繁殖能力強，成蟲、若蟲喜陰濕環境，一般棲息于潮濕的稻叢基部，有明顯的世代重疊現象。繁殖生長適宜的溫度為26～28℃，夏秋多雨，盛夏不熱，晚秋不涼，則有利于褐飛虱為害。稻飛虱主要侵害水稻的莖稈和葉片，尤其是稻叢基部，通過刺吸式口器吸取稻株的汁液，導致稻株營養流失。為害初期，稻株下部葉片會逐漸發黃，影響千粒重，受害稻株的組織會壞死，生長受阻，稻株變得矮小，葉片發黃，嚴重時甚至出現死苗倒稈，在嚴重為害的情況下，水稻成片枯死，群眾俗稱“火燒”“穿頂”“黃塘”等。防治稻飛虱可選用三氟苯嘧啶、烯啶蟲胺、吡蚜酮、呋蟲胺、氟啶蟲胺腈、醚菊酯、烯啶·吡蚜酮、噻蟲·吡蚜酮、阿維·吡蚜酮等；生物農藥可選用金龜子綠僵菌CQMa421、球孢白僵菌、苦參堿等。

②稻縱卷葉螟的生長特點及用藥

稻縱卷葉螟主要危害水稻葉片，有時也會侵害小麥、甘蔗、粟等作物以及禾本科雜草，幼蟲孵化后，先在葉鞘內活動，取食心葉，形成針頭狀小點，隨著蟲齡增長，幼蟲開始在葉尖或葉上部吐絲結小蟲苞，取食葉肉。幼蟲吐絲將葉片邊緣縱卷成筒狀，幼蟲藏身其中取食葉肉，僅留下表皮，形成白色條斑，稻縱卷葉螟的食葉量較大，一般每條幼蟲可食葉5～6片，多達8～9片，總食葉量13～17cm2。苗期受害水稻生長受阻，甚至枯死，分蘗期至拔節期受到危害后分蘗減少，植株縮短，生育期推遲，孕穗后至抽穗期受到蟲害危害劍葉受害，影響開花結實，減產和品質下降。防治稻縱卷葉螟可選用茚蟲威、乙基多殺菌素、曲古霉素、四氯蟲酰胺、氯蟲苯甲酰胺、阿維·氯苯酰、阿維·三氟苯、阿維·噻蟲嗪等，生物藥劑可選用蘇云金桿菌、甘藍夜蛾核型多角體病毒、金龜子綠僵菌CQMa421、短穩桿菌、球孢白僵菌、稻縱卷葉螟顆粒體病毒等。

③稻曲病的發生特點及用藥

稻曲病主要侵害水稻的穗部，表現為稻穗上出現黑色或灰色的病斑，病斑逐漸擴大，形成黑穗或黑粒，嚴重時整個稻穗被病菌侵染。受害谷粒內部會形成菌絲塊，逐漸膨大，內外穎裂開，露出淡黃色或淡綠色的塊狀囊包，這些囊包內含有大量的病菌孢子。稻曲病的發生流行導致水稻結實率降低，千粒重減少，從而顯著降低稻谷產量。稻曲病產生的毒素會污染稻谷，這些毒素對人、畜、禽有毒害作用，食用后可能引起嘔吐、腹瀉等癥狀。根據水稻生育進程，稻曲病于破口前7～10d（10%水稻劍葉葉枕與倒二葉葉枕齊平時）施藥預防，如遇多雨天氣，7d后補治。可選用氟環唑、咪銅·氟環唑、苯甲·丙環唑、丙環·嘧菌酯、氟唑·嘧苷素、肟菌·戊唑醇、井岡·嘧菌酯、戊唑·嘧菌酯、苯甲·嘧菌酯等，生物藥劑可選用井岡·蠟芽菌等。

④稻瘟病的發生特點及用藥

稻瘟病在水稻整個生育期都可以發生，具有為害時間長、侵染部位多和癥狀多樣性等特點。稻瘟病可以侵害葉片、莖稈、穗頸、谷粒，水稻幼苗期，稻瘟病首先侵害苗基部，表現為灰黑色，隨后向上部蔓延，使幼苗變褐，嚴重時會導致幼苗蜷縮死亡。生長過程中，稻瘟病主要侵害葉片，初期在葉片上產生暗綠色小斑，逐漸擴大為梭形或橢圓形病斑，病斑邊緣呈褐色，中心灰白色，嚴重時葉片會整片枯死，稻瘟病還會侵害稻節，表現為褐色斑點，繞節擴展，病部變黑，容易折斷。在水稻抽穗期，穗頸瘟會導致穗頸部變褐，嚴重時會使稻穗變白，形成白穗，影響產量。稻谷受到病原入侵之后表現為褐色橢圓形或不規則斑，稻谷變黑，影響稻谷品質。稻瘟病的發生會導致水稻大幅度減產，嚴重時減產40%～50%，甚至顆粒無收。根據水稻生育進程，稻穗瘟于破口前3～5d施藥預防，齊穗期補治；可選用三環唑、丙硫唑、肟菌·戊唑醇、春雷·三環唑、井岡·嘧菌酯、苯甲·嘧菌酯、吡唑醚菌酯、咪銅·氟環唑等，生物藥劑可選用枯草芽孢桿菌、春雷霉素、多抗霉素、申嗪霉素、井岡·蠟芽菌等。

綜上所述，在全球變暖的大背景之下，高溫天氣的頻繁出現，會對農作物的正常生長構成嚴重威脅，同時對人們的正常生活也會產生諸多影響。水稻作為重要的糧食類作物，在生長發育過程中，如果溫度環境不達標，將會對植株的正常生長構成嚴重威脅。高溫環境下需要加快搭建水稻監測預警系統，加快現代化生產技術的有效應用，切實提高農作物監測系統的使用頻率和使用效率，依托智能化的農作物監測系統，提高環境監測質量，并為廣大農民群眾提供相應的生產指導，切實提高農作物產量，以此來減輕農業工作者和管理人員的勞動壓力，更好地緩解高溫熱害對水稻生長發育造成的不良影響。

（作者單位：232089 安徽省淮南市潘集區平圩鎮人民政府）