湖北省高溫熱害對水稻的影響及防御措施研究進展

劉 霞，張為麗

（武漢市黃陂區(qū)農(nóng)業(yè)技術推廣服務中心，湖北 武漢 430300）

湖北省位于長江中游，是我國水稻的主要產(chǎn)區(qū)之一，水稻的種植面積占糧食播種面積的50%以上。隨著全球氣溫的上升，湖北省頻繁出現(xiàn)高溫天氣，高溫熱害成為影響水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的限制因子之一。2003年夏天，湖北省大部分地區(qū)出現(xiàn)了37～39℃的高溫天氣，甚至達到40℃以上，50萬hm2左右水稻產(chǎn)量受到不同程度的損失。因此一些專家就高溫對湖北省水稻的影響及水稻熱害形成機理作出大量研究，對水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)具有深遠意義。

1 湖北省夏季高溫發(fā)生規(guī)律

水稻是喜溫作物，需要在適宜的溫度范圍內(nèi)才能正常生長，若生長期遭遇35℃以上高溫，則會對水稻造成高溫熱害。湖北省按照高溫熱害發(fā)生頻率劃分為3個區(qū)域：鄂東南、三峽河谷頻發(fā)區(qū)，7月下旬熱害多且持續(xù)時間長，多為重度熱害，該區(qū)以種植雙季稻為主，熱害影響早稻的抽穗開花和灌漿結實；江漢平原少發(fā)區(qū)，熱害少且持續(xù)時間短，多為輕度熱害，熱害最大風險期同樣為7月下旬，對中稻影響最大；鄂東北、鄂西(除三峽河谷以外)偶發(fā)區(qū)，熱害程度介于前兩者之間，該區(qū)為單季水稻種植區(qū)，熱害多發(fā)生于7月下旬至8月上旬，對中稻抽穗開花和灌漿結實不利[1]。

2 高溫對水稻產(chǎn)量品質(zhì)的影響及生理機制

水稻孕穗期至抽穗揚花期為高溫熱害最敏感的時期，灌漿結實期為次敏感期。水稻孕穗期遭遇高溫脅迫會降低每穗穎花數(shù)、結實率、粒重；開花期高溫熱害會導致花粉活力降低、花粉管開裂受阻和花粉萌發(fā)率降低，導致水稻產(chǎn)量損失；結實早期高溫會導致產(chǎn)量損失和稻米品質(zhì)下降。高溫影響水稻的生理機制，國內(nèi)外學者做了大量深入的研究，結果表明，高溫熱害之所以引起水稻產(chǎn)量減少和品質(zhì)降低，是因為水稻遭受高溫熱害后植株內(nèi)抑制型激素增加、促進型激素減少、抗氧化系統(tǒng)減弱、活性氧增加、光合面積減小、光合速率降低、光合時間縮短。

3 應對高溫熱害的防御措施研究及應用

湖北省的高溫熱害多集中于7月下旬至8月上旬，根據(jù)湖北省不同區(qū)域熱害的發(fā)生特點，通過調(diào)整水稻播期達到緩解或避開高溫熱害的目的。如鄂東地區(qū)高溫熱害最大風險期在7月下旬，則可選用在6月中旬前齊穗的早熟品種，使水稻的抽穗灌漿期避開高溫風險期，從而保證水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的穩(wěn)定。對于廣泛種植的中稻，既要確保在8月上旬抽穗揚花期避開熱害風險，又要保證水稻生長獲得充足的熱量，應將習慣播種的雜交中稻的播期由4月中、下旬向后推遲[2]。除此之外，還可以考慮從品種選育、栽培措施、化學調(diào)控等不同層面來應對水稻高溫傷害。

3.1 培育優(yōu)良品種

不同水稻品種的耐熱性存在差異，在高溫條件下耐熱品種會保持較高花粉活力、花粉萌發(fā)率、結實率、游離脯氨酸含量、熱穩(wěn)定蛋白含量以及內(nèi)源激素含量，使耐熱水稻品種的產(chǎn)量損失減少。因此，可以通過常規(guī)育種、分子標記輔助育種對水稻品種的耐熱性進行遺傳改良，選育出產(chǎn)量和品質(zhì)穩(wěn)定的耐熱品種。國外有學者將野生稻的早花基因EMF導入水稻，使水稻在早上提前開花，避開高溫時段，有效減少了高溫熱害造成的結實率降低。

3.2 適宜熱鍛煉

熱鍛煉是指將植物置于適當?shù)母邷貤l件下生長一段時間，從而引起體內(nèi)各種生理生化的變化，使其能夠抵抗所遭受的高溫傷害。研究表明，熱鍛煉可以誘導植物體內(nèi)熱激蛋白和相關酶類表達基因上調(diào)，提高細胞膜的穩(wěn)定性和抗氧化酶活性，因此可以通過熱鍛煉來提高水稻品種的耐熱性。

3.3 做好肥水管理

良好的田間管理對水稻抵抗高溫傷害很有幫助。水稻遭遇高溫時，及時對稻田進行深灌水，可以有效降低水稻冠層溫度，減輕高溫傷害；水稻在高溫脅迫條件下，可以適當增施穗肥和氮肥后移，減輕高溫對水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響；在高溫熱害期間噴施NaB4O7·10H2O和KH2PO4混合溶液 1 137.75 kg/hm2，其中 NaB4O7·10H2O 濃度為0.13%，KH2PO4濃度為0.99%，可提高水稻授精能力，最終使水稻結實率提高8.45%，增加稻谷產(chǎn)量1 120 kg/hm2。

3.4 外源調(diào)節(jié)

植物生長類調(diào)節(jié)物質(zhì)對植物生長具有重要調(diào)節(jié)作用。研究表明，外源調(diào)節(jié)物質(zhì)對水稻的逆境傷害具有緩解作用。研究表明，外源100 μmol/L水楊酸可以緩解高溫對水稻穎花育性的不利影響；高溫條件下噴施0.005 mg/L油菜素內(nèi)酯，可使水稻幼苗活性氧保護酶系統(tǒng)活性增加，有效減輕高溫對幼苗的傷害；1 mmol的亞精胺能通過作為有效活性氧清除劑和膜的穩(wěn)定劑，減緩高溫對減數(shù)分裂期水稻葉片衰老的加劇作用。

4 展望

目前國內(nèi)外有大量關于高溫熱害對產(chǎn)量、品質(zhì)的影響及補救措施的研究，但是關于高溫熱害預報預警的研究還不多。因此，一方面要加強耐熱品種的選育，另一方面綜合氣象學、生態(tài)學、栽培學等多學科力量，結合不同地區(qū)實際，進行高溫熱害或者其他災害的預報預警系統(tǒng)建立的研究，為預防災害提供有力支撐。