高寒水稻生產(chǎn)的氣候風(fēng)險評估與適應(yīng)策略

張雄 婁盼星 師靜雅

摘? 要：全球氣候變化加劇帶來的溫度波動、降水模式改變和極端氣候事件頻發(fā)，使高寒地區(qū)水稻生產(chǎn)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。本文通過應(yīng)識別高寒地區(qū)水稻生產(chǎn)的主要氣候風(fēng)險，分析氣候變化對高寒地區(qū)水稻生長周期、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，尤其是低溫冷害和干旱事件對水稻分蘗、孕穗和灌漿等關(guān)鍵生長期的影響，根據(jù)氣候風(fēng)險從品種選育、水稻種植、土壤肥料、灌溉技術(shù)等維度提出適應(yīng)性策略，通過改革高寒水稻生產(chǎn)模式降低氣候風(fēng)險的負面影響，提高當?shù)厮咀魑锂a(chǎn)量和作物品質(zhì)，為全球氣候變化背景下的農(nóng)業(yè)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：高寒地區(qū)；水稻種植；氣候風(fēng)險

中圖分類號：S421? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A文章編號：1673－6737（２０24）03－００88－０3

全球氣候變化的加劇使農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性和復(fù)雜性越來越突出，尤其是高寒地區(qū)的水稻種植，水稻自身的氣候變化敏感性，再加上高寒地區(qū)獨特的氣候特點，使水稻生產(chǎn)面臨著日益嚴峻的氣候風(fēng)險挑戰(zhàn)。本文旨在探討高寒地區(qū)水稻生產(chǎn)的溫度變化、降水模式、極端氣候等氣候風(fēng)險，結(jié)合高寒地區(qū)水稻生長的氣候特點，評估了氣候風(fēng)險對水稻生產(chǎn)的潛在威脅，為高寒地區(qū)的水稻生產(chǎn)提供綜合性管理框架，以期增強高寒地區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1? 高寒水稻生產(chǎn)的氣候風(fēng)險

1.1? 高寒地區(qū)水稻生長的氣候特點

高寒地區(qū)普遍氣溫偏低，即便是在水稻生長季，其平均氣溫也低于溫暖地區(qū)的水稻種植區(qū)。而低溫條件會導(dǎo)致水稻生長緩慢、生育期延長，但相對的夏季日照會更加充足，有利于水稻的光合作用。只不過由于溫度較低，水稻的光合作用效率會低于溫暖地區(qū)的水稻。高寒地區(qū)的水稻生長通常伴隨著較大的晝夜溫差，這會影響水稻的光合作用、呼吸作用和升騰作用。適當?shù)牡蜏孛{迫可以誘導(dǎo)植物產(chǎn)生一些抗逆性物質(zhì)，因此晝夜溫差較大地區(qū)的水稻通?？鼓嫘愿鼜?。此外，高寒地區(qū)的水稻生長會受到低氧、低氣壓、強紫外線輻射以及冰雹、霜凍、雪災(zāi)、強風(fēng)等極端氣候事件影響，且高寒地區(qū)土壤的有機質(zhì)含量相對較低、土壤結(jié)構(gòu)較差，這對種植戶的土壤管理和施肥策略提出了更高的要求。

1.2? 氣候變化趨勢分析與風(fēng)險分析

1.2.1? 溫度變化? 近年來，全球平均氣溫持續(xù)升高。作為全球領(lǐng)先的工業(yè)大國，我國升溫速率高于同期全球平均水平，也是全球氣候變化的敏感區(qū)之一。而氣候變暖會造成強降水和洪水、干旱和熱浪、臺風(fēng)和熱帶氣旋、生態(tài)系統(tǒng)變化等一系列問題，進而為高寒水稻生產(chǎn)帶來風(fēng)險。這種風(fēng)險具體表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，生產(chǎn)周期變化。全球氣候變暖會加劇高溫脅迫現(xiàn)象，進而影響水稻的生長周期，尤其是在孕穗期、抽穗期等溫度變化的敏感時期，異常高溫可能會導(dǎo)致高寒水稻出現(xiàn)花粉發(fā)育不良、開花授粉受精不良等問題，進而影響水稻的品質(zhì)和產(chǎn)量。需要注意的是，氣候變化對高寒水稻品質(zhì)和產(chǎn)量的影響，與水稻種植的地理位置還有一定關(guān)聯(lián)，如四川省部分地區(qū)，高溫?zé)岷λ井a(chǎn)量的影響尤為顯著，減產(chǎn)率可能達到5.6%至10.2%。第二，水資源分配管理。高寒水稻生長對稻田水量有一定要求，而高溫氣候會加快水分蒸發(fā)，對于水資源緊張的地區(qū)，可能會加劇當?shù)氐母珊惮F(xiàn)象，影響水稻的灌溉需求。[1]第三，病蟲害風(fēng)險。氣候變暖會提高病蟲害的發(fā)生頻率，如高溫環(huán)境會加快一些鱗翅目害蟲的卵塊孵化速度，使稻田間的幼蟲數(shù)量增加；會增強蝗蟲、蚜蟲等喜旱害蟲的活動能力，使其更容易繁殖和擴散；降低部分農(nóng)藥藥效，需要增加水量和農(nóng)藥噴灑量才能保證病蟲害防治效果等，容易對高寒水稻作物造成更大的損害。第四，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加。高溫天氣會增加高寒水稻作物的灌溉需求和農(nóng)藥使用量，并且勞動力成本、農(nóng)業(yè)保險費用、收獲和存儲成本都會有一定增加，進而導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本上升，影響水稻種植戶的經(jīng)濟收入。

1.2.2? 降水模式? 隨著全球氣候變化的加劇，我國的降水模式也發(fā)生了顯著變化，具體表現(xiàn)為暴雨、洪水等極端降水事件的頻率和強度有所增加，部分高寒地區(qū)出現(xiàn)了干旱的隱患，導(dǎo)致高寒水稻的種植受到了一定影響。具體而言，降水模式變化對高寒水稻種植的影響主要包括：第一，種植區(qū)域調(diào)整。降水量的升高會導(dǎo)致高寒水稻的適宜種植區(qū)向更高緯度或高海拔的地點遷移，這些地點在過去大多是由于降水量不足而不適宜種植高寒水稻。如果某些地區(qū)的降水量下降，則會導(dǎo)致高寒水稻的適宜種植區(qū)域減少。第二，生長周期變化。降水模式的變化會影響高寒水稻的生長周期，具體的影響方式取決于氣候和降水量因素。如果雨季提前到來，可能會導(dǎo)致高寒水稻的種植時間提前；而雨季延后則會導(dǎo)致高寒水稻生長期延長，進而影響水稻的品質(zhì)和產(chǎn)量。第三，病蟲害風(fēng)險。降水帶來的濕潤環(huán)境能為害蟲和病菌提供良好的生長環(huán)境，如稻瘟病等真菌性疾病，需要濕潤的條件才能形成孢子，并借助水滴進行滴濺傳播。此外，降水會沖刷掉稻田播撒的農(nóng)藥，影響農(nóng)藥的防病蟲害效果，提高稻田病蟲害風(fēng)險。[2]

1.2.3? 極端氣候事件? 除了高溫?zé)岷?、降雨變化等氣候變化因素，其他極端氣候事件也會影響高寒水稻生產(chǎn)。例如，干旱氣候會限制水稻的水分供應(yīng)，影響高寒水稻的生長發(fā)育；強降水和洪澇災(zāi)害會淹沒稻田，影響高寒水稻光合作用和根系健康，甚至導(dǎo)致作物死亡；強風(fēng)、臺風(fēng)會直接對高寒水稻造成物理損傷，致使水稻出現(xiàn)倒伏和葉片撕裂等問題；冰雹會直接破壞水稻植株，導(dǎo)致葉片和穗部受損；各類極端氣候事件可能會造成水土流失、土壤侵蝕等問題，影響土壤肥力和水稻的生長環(huán)境，這就對高寒水稻種植的適應(yīng)性措施和氣候監(jiān)控預(yù)警提出了新的要求。

2? 高寒水稻生產(chǎn)的適應(yīng)策略

2.1? 品種選擇與改良

品種選擇對高寒水稻種植意義重大。高寒地區(qū)需要選擇能夠適應(yīng)低溫環(huán)境、短生長季節(jié)、長生長周期和高海拔環(huán)境的品種，這類品種通常耐寒性、早熟性和抗病性強，能夠在較短的生長季節(jié)內(nèi)完成生長周期。耐寒性水稻品種的培育，依賴傳統(tǒng)培育方式和現(xiàn)代生物技術(shù)手段的結(jié)合，如專門為高寒地區(qū)培育的麗粳系列稻種，不僅耐低溫、耐肥、產(chǎn)量高，而且稻米品質(zhì)好，廣受消費者的喜愛。與此同時，雜交水稻的雜種優(yōu)勢使其能在多種環(huán)境條件下表現(xiàn)出較高的適應(yīng)性。在高寒地區(qū)通過雜交育種培育稻種，也能夠培育出符合當?shù)貧夂颦h(huán)境的水稻品種。例如，黑龍江黑河市高緯高寒水稻田，位于北緯50°的高緯地區(qū)，年平均氣溫約為-0.05 ℃，曾被視作水稻種植的高寒禁區(qū)。而隨著育種工作的不斷開展，黑河市已在2021年實現(xiàn)了高寒水稻的豐收。[3]而在2020年，袁隆平團隊開發(fā)的海水稻也成功在海拔2 800米的青海省海西蒙古族藏族自治州格爾木市河西農(nóng)場完成了試種植，這種水稻通過特殊培育，能夠承受高鹽堿、高寒環(huán)境，使高寒地區(qū)鹽堿地的水稻種植成為可能。

2.2? 種植技術(shù)優(yōu)化

高寒水稻種植需要選擇適應(yīng)當?shù)貧夂驐l件，且分蘗力強、生育期較長的大穗型品種，如“中早22”“中浙優(yōu)1號”等，都能充分發(fā)揮超級稻的分蘗和大穗優(yōu)勢。此外，利用分子標記法結(jié)合雜交育種和基因編輯技術(shù)，能夠培育出更契合高寒環(huán)境的水稻品種。解決了水稻品種問題后，需要對現(xiàn)有的種植技術(shù)進行優(yōu)化。首先，應(yīng)調(diào)整原有的栽培管理措施，采用旱育秧技術(shù)培育壯秧，提高稻苗移栽后的長勢和存活率，根據(jù)當?shù)貧夂驐l件及水稻品種特性規(guī)劃種植密度，避免水稻生長過密或過稀。針對高寒地區(qū)水資源較為稀缺的問題，應(yīng)采用濕潤灌溉、定量灌溉等節(jié)水灌溉技術(shù)，避免水資源的浪費，同時根據(jù)土壤肥力和作物需求進行精準施肥，尤其要使用有機肥來提高肥料利用效率。其次，在防病蟲害方面，應(yīng)采取物理防治、生物防治和化學(xué)防治相結(jié)合的防治方式。[4]其中，物理防治是指用頻振式殺蟲燈等物理方法誘殺害蟲；生物防治是指推廣稻魚共育、稻鴨共生等生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，利用害蟲天敵來控制稻田病蟲害；化學(xué)防治則是指在必要時使用低毒、高效的農(nóng)藥殺蟲病，且應(yīng)采用合理輪換的方式避免蟲病出現(xiàn)耐藥性。最后，在氣候變化方面，高寒地區(qū)水稻種植戶應(yīng)根據(jù)氣候變化趨勢調(diào)整播種時間，讓水稻關(guān)鍵生長期能錯開極端氣候頻發(fā)期，改進種植技術(shù)，采取干濕交替灌溉等措施降低水稻種植的甲烷排放，同時進一步研究極端氣候適應(yīng)性強的種植技術(shù)。

2.3? 土壤和肥料管理

為應(yīng)對氣候變化風(fēng)險，高寒水稻種植應(yīng)通過完善土壤和肥料管理，增強水稻作物面對氣候風(fēng)險的適應(yīng)能力。具體而言，應(yīng)使用農(nóng)家肥、綠肥和堆肥等有機肥料，提高土壤肥力和水分保持能力，通過深翻或輕松耕作等耕種措施，提高土壤的透氣性和滲透性。采用土壤和葉片分析技術(shù)，準確分析土壤營養(yǎng)物含量和水稻的營養(yǎng)需求，通過精準施肥來減少營養(yǎng)浪費、緩解環(huán)境污染。同時，通過推廣緩控釋肥減少肥料流失，并采用滴灌或噴灌系統(tǒng)，將肥料和水分直接輸送到水稻作物根系，從而減少資源浪費、提高灌溉效率。采用輪作和間作系統(tǒng)，使水稻能與豆類等其他種類作物交替種植，打斷病蟲害的生命周期，降低病蟲害因素對土壤肥力和作物健康狀況的影響。使用根瘤菌、解磷菌和解鉀菌等微生物肥料刺激作物生長，提高其抗逆性和作物產(chǎn)量。[5]通過覆蓋作物殘體和地膜等方式完善保水保土措施，減少氣候變化影響下的水分蒸發(fā)，保持土壤濕度。在微生物肥料的使用上，可使用冷激活菌等能在低溫條件下活動的微生物肥料，幫助水稻作物吸收養(yǎng)分、固定氮素；使用根際促生菌和菌根菌等促進水稻促進根系發(fā)展，提高其耐寒和耐旱能力；使用能夠分解有機物質(zhì)、改善土壤環(huán)境的微生物肥料，提高土壤通氣性和保水性；使用解磷菌、解鉀菌等微生物肥料，增強水稻對磷、鉀等營養(yǎng)元素的吸收能力。在生物刺激劑的應(yīng)用上，可使用海藻提取物、腐植酸等生物刺激劑，提高水稻的耐低溫、耐旱、耐鹽堿性；在種子處理或幼苗期使用生物刺激劑，加速水稻植株成熟；通過噴施或灌根方式施加生物刺激劑，提高水稻抗病能力以及產(chǎn)量、品質(zhì)。

2.4? 灌溉和水分管理

高寒地區(qū)的水稻種植需要通過改良灌溉和水分管理來節(jié)約水資源、保障作物的穩(wěn)定生長。[6]首先，應(yīng)根據(jù)當?shù)刈匀簧鷳B(tài)和氣候情況，選擇滴灌、微噴灌、滲灌等節(jié)水灌溉技術(shù)。其中，滴灌系統(tǒng)要求直接將水滴到植物根部附近，對機械設(shè)備的依賴性較強，不適用于大部分高寒地區(qū)；微噴灌適用于小范圍灌溉，其優(yōu)點在于性價比較高，能有效控制水量、減少水資源浪費；滲灌需要在稻田中布置滲水管道，使水直接滲入根區(qū)，適用于土壤滲透性較好的地區(qū)。其次，應(yīng)拓展水資源收集渠道。例如，建立雨水收集系統(tǒng)和地下水開發(fā)系統(tǒng)，減少對單一水源的依賴，抑或是通過水庫和蓄水池建設(shè)，收集雨季的水分用于夏季灌溉。同時，可采用稻草或塑料膜等有機物質(zhì)覆蓋水稻田，減少稻田的水分蒸發(fā)和雜草生長，同時保持土壤濕度、增加土壤有機質(zhì)含量，進一步提高土壤的水分保持能力。最后，稻田的排水系統(tǒng)能夠有效防止水稻作物根系浸水，減少水稻死亡率和生長受阻風(fēng)險，可有效應(yīng)對雨季天氣和洪水災(zāi)害。針對排水系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)計足夠深和寬的主要排水溝渠，以及地下排水管、小型溝渠等次生排水系統(tǒng)，定期做好排水溝渠的清潔工作，提高稻田的排水能力。在低洼地區(qū)或水流不暢地區(qū)，應(yīng)架設(shè)泵站并借助控制閘門來手動或自動調(diào)節(jié)水流，控制田間水位。與此同時，應(yīng)將稻田區(qū)塊設(shè)計為略微傾斜的形態(tài)，使稻田水流能夠向排水系統(tǒng)自然流動，在田塊之間設(shè)置間隔帶，并在隔離帶附近種植蘆葦?shù)饶軌蛭斩嘤嗨值臐竦刂参?，從而保護稻田生物多樣性、凈化稻田水質(zhì)。

3? 結(jié)語

本文深入分析了高寒地區(qū)水稻生產(chǎn)的氣候風(fēng)險，并以此為基礎(chǔ)，提出了提高水稻氣候變化適應(yīng)性、保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)性的適應(yīng)策略。本文的研究結(jié)果表明，改進現(xiàn)有的土壤和水資源管理體系、引進更先進的精準灌溉技術(shù)、調(diào)整農(nóng)業(yè)實現(xiàn)方式并開展水稻品種選擇和改良工作，能夠提高水稻的穩(wěn)定性和抗逆性。尤其是微生物肥料和生物刺激劑的應(yīng)用，能夠為高寒水稻抗氣候變化提供新的解決方案。在未來，隨著生物科技的進一步發(fā)展，需要聚焦水稻品種培育和種植方式改良兩個主要方面，不斷改革高寒水稻種植生產(chǎn)技術(shù)，從而保障高寒地區(qū)水稻生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。

參考文獻：

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