水稻的高温热害是中国稻作的主要自然灾害之一, 主要发生在长江流域以南, 每年都有关于水稻高温热害导致减产的报道[1,2,3,4,5]。重庆三峡库区就处在此区域, 但在水稻生产中因高温热害造成大面积自然灾害的报道较少, 而高温伏旱天气直接导致减产的情况发生较多。为了解高温伏旱对该区域水稻产量和品质的影响与危害程度, 2016年笔者对三峡库区水稻的生产环境进行调查, 并根据高温危害调查结果, 结合自己的试验研究, 就高温伏旱对水稻产量和品质的影响及其防御对策进行综合分析。
1 三峡库区水稻生产环境
重庆三峡库区地处中纬度, 属亚热带湿润季风气候, 气候受峡谷地带影响明显, 主要特点是夏热伏旱和湿度大。由于地势的高差悬殊, 库区多年气温差异明显。水稻生产多集中在长江流域的河谷平坝浅丘地区和部分丘陵地区, 这些水稻种植区域易遭受高温伏旱的危害, 而高温伏旱天气发生频率较多的地带是以万州、开州和云阳三区县交界处为中心的中部高温区域和以巫山、巫溪和奉节三县相连的东部高温区域, 如2016年万州区7月、8月高温在35℃以上的天数分别有21 d、22 d, 导致对水稻的结实率和品质发生不同程度的影响。
2 抽穗开花期高温伏旱对水稻结实率的影响
2016年笔者对万州区、开州区、云阳县、巫山县和忠县海拔在600 m以下的稻作区进行了调查, 这些种植区域水稻的播种期和抽穗开花期因海拔高度的不同而不同, 海拔高度在300 m以下河谷平坝浅丘和部分丘陵地区播种期在3月1—20日, 抽穗开花期大多在7月5—25日;海拔高度在250~400 m部分平坝浅丘和部分丘陵区域播种期在3月10—30日, 抽穗开花期大多在7月15日至8月10日;海拔高度在350~600 m部分丘陵和部分中山区域播种期在3月20日至4月15日, 抽穗开花期大多在7月20日至8月20日。在对万州区和开州区的部分农户水稻种植田块进行结实率抽样调查发现, 凡在3月20日之前播种的‘Y两优1号’‘川农优528’‘荆楚优37’‘宜香481’等14个杂交水稻品种的结实率有不同程度的下降;而3月底至4月初播种的水稻品种, 其结实率正常;在4月上中旬播种的水稻品种, 其结实率下降较明显。
据万州区和开州区气象站提供的气象资料 (表1) , 其海拔较低的河谷平坝浅丘和部分丘陵稻作区7月份的平均气温和平均最高气温在30℃和35℃以上, 8月上旬的气温有所下降, 8月3—9日的日均温和日最高温在30℃和35℃以下, 但8月11—25日都遭遇高温天气, 日均温和日最高温在35℃和40℃以上。海拔高度在300 m以下河谷平坝浅丘和部分丘陵水稻种植区域, 水稻抽穗开花期大多在7月5—25日, 引起水稻结实率不同程度地下降。而结实率正常的水稻抽穗开花期大多在8月2—10日。调查发现, 水稻结实率下降明显的, 其抽穗开花期大多在8月11—25日, 均是丘陵稻作田块或推迟播种的水稻田。
据在万州区抽样调查 (表2) , 3月20日之前播种的水稻品种抽穗开花期在7月20日前, 其结实率较高, 而3月20日之后播种的水稻品种抽穗开花期在7月20日后, 其结实率明显下降, 结实情况存在品种间差异。如调查天城镇胡家村和合心村两农户种植的‘Y两优1号’和‘荆楚优37’, 平均结实率相差了24.94%, 变异系数也相差了22.18%;调查长岭镇乔家村两农户种植的‘万优66’和‘宜香优1108’, 因海拔较高而播种推迟, 抽穗期遇40℃的高温天气, 平均结实率只有54.25%和32.58%。
同样, 对开州区南门镇及巫山镇同于7月抽穗的Y两优2号、宜香5979、川谷优56、Q优6号和川优6028的结实率抽样调查表明, 该5个品种的结实率比正常情况有不同程度下降, 其平均结实率分别为68.62%、71.22%、42.12%、69.05%和45.10% (表3) 。
水稻的生长发育过程高度依赖于环境, 而环境温度和湿度是主要的生态环境因子之一。水稻在高温伏旱下的表现因生育时期而异。开花期和灌浆期是水稻易受高温伏旱危害的时期。开花期是水稻高温影响最敏感的时期, 也是高温危害最严重的时期, 特别是开花当天适逢高温, 最易诱发小花的不育性, 从而造成受精障碍[6]。关于高温对水稻产量的影响国内外进行了广泛的研究, 发现水稻开花期温度超过35℃就会导致花粉活性降低[7,8], 超过37℃结实率下降明显[9]。
高温伏旱对正在抽穗开花水稻的危害途径有: (1) 影响开花。特别是高温伏旱天气造成高温低湿环境, 影响浆片吸水膨胀, 造成开花受阻。 (2) 影响花药开裂。因为高温伏旱会造成失水过快。 (3) 影响花粉活力。正常情况下花粉寿命有5 min左右, 高温伏旱下花粉寿命则大大缩短。 (4) 影响花粉管伸长。温度高于40℃, 花粉管伸长明显不良。 (5) 影响受精。由于这些因素的综合影响, 高温伏旱下引起受精不良, 导致结实率降低, 最终造成水稻产量下降。
3 灌浆期高温伏旱对水稻品质的影响
2016年, 在万州区的不同海拔水稻田采取了稻谷样品进行主要品质测量, 结果 (见表4) 表明, 在高温伏旱天气下, 水稻4个品种稻米的加工品质、外观品质和蒸煮食味品质不同程度变差。如‘宜香481’是国审三级优质稻, 但灌浆期遇高温伏旱天气后整精米率下降14.1%、垩白粒率上升9.8%、垩白度上升4.4%, 而直链淀粉含量上升1.6%。
稻米品质优劣是受水稻品质相关基因与环境条件 (主要指结实期气候条件) 综合作用的结果, 优质品种只有在适宜的环境条件下才能表现出优质特性。灌浆期高温主要伤害子房体的发育和灌浆过程, 使水稻灌浆期缩短, 光合速率下降, 同化物积累减少, 或者仔粒过早地停止接受同化产物, 引起“高温避熟”, 从而造成秕粒增多和前粒重降低, 也会导致稻米垩白增加、透明度变差、整精米率下降和蒸煮食味品质变劣。贾志宽等[10]指出, 水稻齐穗后15 d是气候因子影响垩白大小的主要时期, 其温度状况是影响垩白大小的主导因子, 高温使稻米垩白增大。高温导致大垩白是由于高温缩短了有效灌浆期而影响籽粒充实。
4 高温伏旱危害的防御对策
35℃以上的高温天气在重庆东部7—8月经常发生, 但最高温度在40℃以上且持续时期在15 d以上高温伏旱自然灾害发生较少, 即使发生这一自然灾害, 也已出现在8月份的频率较多, 此时期正处于大部分水稻的灌浆期, 对稻谷籽粒充实和品质有较大影响, 这方面似乎难以预测, 然而, 只要掌握高温伏旱发生的自然规律和水稻生长发育的特点, 采取积极的防御措施, 是可以减轻或者避免高温伏旱危害的。
4.1 选用耐高温的水稻品种以减轻高温危害
如上述调查结果, 同样在海拔高度在300 m以下河谷平坝浅丘和部分丘陵稻作区域, 不同品种对高温的敏感程度有明显的差异, 因此, 选用耐高温的品种可以适当减轻高温危害。现在水稻育种中关于水稻耐热性育种和育成品种耐热性评价较多, 吕直文、刘宗钱等[11,12,13]依据三峡库区的高温特点提出, 在海拔较低和常年缺水的低洼的水稻种植区域, 选择耐热性强而高产的杂交水稻品种可减轻高温危害, 如Y两优1号、Y两优2号、Y两优646、准两优893、深两优5814、C两优1146、宜香2079、宜香5979、Q优6号、川农优528、川优6028、花香7号、宜香481、万优2号和K优88等品种的耐热性较强。
4.2 根据品种生育期长短通过播种期的合理安排, 使水稻抽穗期避开高温伏旱天气
海拔高度在300 m以下河谷平坝浅丘和部分丘陵水稻种植区域面积较大, 为了使水稻在开花期避开高温天气, 确保水稻的抽穗扬花期在7月20日之前, 其播种期应在3月10日之前;海拔高度在250~400 m部分平坝浅丘和部分丘陵区域, 播种期宜在3月15日之前;海拔高度在350~600 m部分丘陵和部分中山区域, 播种期宜在3月20日之前, 并且应采用旱育秧方法适时早播。
4.3 有条件的地区可以发展再生稻, 避开高温伏旱天气的危害
三峡库区长江流域阳光和雨水充沛, 海拔在300 m以下的河谷平坝浅丘和部分丘陵稻作区适宜发展“中稻-再生稻”高产高效种植模式的面积较大, 且再生力较强的水稻品种生育期较短, 在7月10日前抽穗扬花, 而再生稻穗子的开花期在8月下旬, 可以避开高温伏旱天气。2016年开州区在岳溪镇、竹溪镇和中和镇创建“中稻-再生稻”绿色高产高效示范片6453 hm2, 再生稻平均产量达到499.9 kg/667 m2。
4.4 在不可避免地遇到高温伏旱危害时, 应采取积极的应对措施
及时灌深水可起到调节田间小气候、提高湿度、减低温度的作用, 可部分缓解高温危害。宋忠华等[14指出, 高温天气期间灌水能提高杂交水稻的产量和结实率, 提高的效果与灌水深度及灌水时水稻所处发育时期有关。
4.5 加强农村基础设施建设, 改善农田灌溉系统, 提高抗高温伏旱自然灾害的能力
高温天气往往与伏旱相连, 而水稻的生长发育过程离不开水的作用, 因此, 当地政府应加大农村库塘和沟渠的建设力度, 确保有充足的水源应用于农业生产, 而农户应根据天气预报及时整治田埂, 加高田埂的排水口, 以便蓄集梅雨结束之前的雨水, 为水稻安全抽穗扬花作准备, 确保粮食安全生产。
摘要：三峡库区气候主要特点是夏热伏旱和湿度大。高温伏旱天气发生频率较多的地带是重庆中东部高温区域, 在水稻生产中因高温伏旱天气直接导致减产的情况较多。2016年, 对三峡库区水稻的生产环境进行调查, 根据高温危害调查结果, 结合试验研究结果, 分析高温伏旱对水稻产量和品质的影响, 提出了“选用耐高温的水稻品种以减轻高温危害;根据品种生育期长短通过播种期的合理安排, 使水稻抽穗期避开高温伏旱天气;有条件的地区可以发展再生稻, 避开高温伏旱天气的危害;在不可避免地遇到高温伏旱危害时, 应采取积极的应对措施;加强农村基础设施建设, 改善农田灌溉系统, 提高抗高温伏旱自然灾害的能力”等防御对策。
关键词：水稻,高温伏旱,结实率,品质,防御对策,三峡库区
参考文献
[1] 谢晓金, 李秉柏, 李映雪, 等.长江流域近55年水稻花期高温热害初报[J].江西农业学报, 2009, 25 (1) :28-32.
[2] 葛道阔, 金之庆, 石春林, 等.气候变化对中国南方水稻生产的阶段性影响及适应性对策[J].江西农业科学, 2002, 18 (1) :1-8.
[3] 王前和, 潘俊辉, 李宴斌, 等.武汉地区中稻大面积空壳形成的原因及防止途径[J].湖北农业科学, 2004 (1) :27-30.
[4] 王才林, 仲维功.高温对水稻结实率的影响及防御对策[J].江苏农业科学, 2004 (1) :15-18.
[5] 黄义德, 曹流俭, 武立权, 等.2003年安徽省中稻花期高温热害的调查与分析[J].安徽农业大学学报, 2004 (4) :385-388.
[6] 西山岩男.水稻高温障碍的研究[J].国外农学-水稻, 1982 (5) :17-20.
[7] 赵正武, 曾卓华, 陈旭, 等.自然高温胁迫对杂交水稻花粉育性和主要农艺性状的影响[J].江西农业科学, 2009, 21 (8) :19-21.
[8] 朱兴明, 曾庆曦, 宁清利.自然高温对杂交稻开花受精的影响[J].中国农业科学, 1983 (2) :37-44.
[9] Ziska L H, Manalo P A, Ordonez R A.Intraspecific variation in the response of rice (Oryza sativa L.) to increased CO2 and temperature:Growth and yield response of 17 cultivars[J].J Exper Bot, 1996, 47 (302) :1353-1359
[10] 贾志宽, 高如嵩, 张嵩午.稻米垩白形成的气象生态基础研究[J].应用生态学报, 1992, 3 (4) :321-326.
[11] 吕直文, 严明建, 黄成志, 等.水稻亲本材料及其杂交组合开花灌浆期耐热性评价[J].种子, 2016, (7) :69-72.
[12] 吕直文, 黄成志, 胡景涛, 等.三峡库区主推杂交水稻品种耐热性评价[J].南方农业, 2016, 10 (19) :10-13.
[13] 刘宗钱, 李白荣.重庆市高温天气对水稻结实的影响及对策探讨[J].南方农业, 2014, 8 (31) :20-21.
[14] 宋忠华, 庞冰, 刘厚敖, 等.灌水深度对杂交水稻生产中高温危害的缓解效果初探[J].杂交水稻, 2006, 21 (2) :72-73.