高温天气对籼稻结实率的影响

曹哲群 蔡冬梅 汪益鸣 张长海 汪向东

摘要 探讨自然高温天气对水稻的影响，可以为耐高温品种选择、高温热害评估和减轻高温热害措施提供相应参考。本试验统计分析2022年8月1—23日的气温，以此时段抽穗的108份籼型水稻材料为研究对象，总结分析了水稻样本材料在孕穗期、抽穗开花期和灌浆初期的平均气温和受高温热害天数，计算其结实率。结果表明，8月1—23日平均温度31.53 ℃，杂交籼稻材料和常规籼稻材料平均结实率分别为80.48%和76.73%，杂交籼稻的抗高温能力总体优于常规籼稻，高温热害程度与高温强度、高温时间密切相关，整体呈现温度越高，结实率越低的趋势，开花盛期高温对籼稻结实率影响最大。提出了防御高温热害损失的技术要点，包括选择耐高温品种、合理安排播期、提高栽培技术以及采取有效措施减轻高温热害损失等。

关键词 高温天气；籼稻；结实率；高温时段；抽穗开花期

中图分类号 S166；S511   文献标识码 A

文章编号 1007-7731（2024）08-0001-05

水稻是重要的粮食作物之一，年种植面积稳定在0.3亿hm2左右，约占粮食作物总种植面积的27.3%，长江流域沿线是水稻重要种植生产区域之一[1]。温度是影响水稻生长发育与产量品质形成的生态因子之一，当环境温度超过水稻生长临界值时，会影响水稻生长发育，可能导致水稻高温热害。水稻高温热害一般是指在水稻孕穗期、抽穗开花期或灌浆结实期，环境温度超过水稻生育温度上限，影响花粉正常发育、开花结实及籽粒灌浆成熟，造成穗粒数和千粒重降低，空秕粒率上升，导致产量和品质下降的一种农业气象灾害[2]。近年来，气候变暖导致水稻生产受高温热害影响较大，一定程度上造成了水稻减产[3-4]。研究和分析水稻高温热害对粮食生产安全具有重要意义。

研究表明，抽穗开花期是水稻对高温较敏感的时期，35 ℃以上高温会引起花器官发育不良和授粉行为异常，进而引起结实率下降，造成水稻减产，严重时可能导致绝收[4]。安徽桐城市地处长江中下游北岸，是亚热带和暖温带的过渡地带，夏季极端最高气温达到39 ℃。近年来，该地区夏季偶现35 ℃以上的高温天气，其温度和持续天数有所不同，高温天气多半出现在梅雨过后的7月下旬至8月中旬[5]。因此，收集和分析自然高温对水稻的影响对于水稻品种布局、品种选用和耐高温品种的推广十分必要。

随着规模种植大户不断增加，水稻种植呈现季节多样化趋势，主要有3月份播种的早稻和“一种两收”再生稻；4—5月份播种的一季稻及6月份播种的晚稻。2022年该地区开展水稻生产试验期间，出现异常天气，先是梅雨季节降水量较往年少50%，且气温偏高，导致早稻较往年生育期缩短，单产提高；后是梅雨结束后持续异常高温，导致部分试验水稻品种出现高温热害，单产下降。本文以2022年8月1—23日高温发生时处在高温敏感期内的籼型水稻为材料，研究籼稻在自然高温下的表现，为籼稻耐高温品种选择、高温热害评估和减轻高温热害措施提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

水稻材料来自桐城市水稻研究所试验田。选取8月1—23日高温时段抽穗的杂交籼稻材料60份（荷优丝苗、华浙优210、华浙优261、太两优香五、丰两优四号、两优517、徽两优美香新占、荃优鄂丰丝苗、昌两优8号、荃优607和隆两优1988等）和常规籼稻材料48份（农香丝苗、黄华占等），总计籼稻材料108份。各试验材料所对应的品种为已通过审定或即将通过审定的品种，具有整齐一致的性状。

1.2 试验方法

试验在水稻研究所试验田进行，试验田前茬为空闲田，排灌条件较好。各参试品种采用基质硬盘育秧，人工栽插，栽插密度20 cm × 17 cm，每份材料种植1个小区，小区面积为45.76 m2。肥水管理同当季主栽品种。在高温来临前，水稻植株生长正常；在高温时段，田间保持水层或流水灌溉。

1.3 记录及测定项目

1.3.1 高温时段  记录2022年8月份逐日气温，对逐日日平均气温和日最高气温按达到并超过高温指标进行分类统计，分别统计高温出现天数和连续3 d及以上次数，按郭建茂等[6]提出的高温热害等级指标确定高温热害等级。日平均气温和日最高气温的高温指标临界值分别为30 ℃和35 ℃，日最高气温≥35 ℃持续3～4 d为轻度高温热害，日最高气温≥35 ℃持续5～7 d为中度高温热害，日最高气温≥35 ℃持续8 d及以上为重度高温热害。

1.3.2 生育期  高温对水稻整个生长发育过程都会产生影响，但在孕穗期、抽穗开花期和灌浆初期影响较大[7]。水稻抽穗前后10 d为水稻孕穗—抽穗扬花期，此阶段对高温敏感[5]。观察记录各试验材料始穗期和齐穗期。以参试材料始穗期为节点，始穗前10 d是水稻孕穗阶段，记作孕穗期（不含始穗日）；始穗的水稻进入抽穗开花期，将始穗后10 d（含始穗日）记作抽穗开花期；水稻受精后开始灌浆，以品种齐穗期为节点，将齐穗后10 d（含齐穗日）记作灌浆初期。分别计算孕穗期、抽穗开花期和灌浆初期的平均气温、平均日照时间和日最高气温≥35 ℃的天数。

1.3.3 结实率  成熟后在每个小区选择长势基本一致的试验点，选择具有代表性的植株5穴进行室内考种，考查每穗总粒数和每穗实粒数，以平均每穗实粒数占该材料平均每穗总粒数的比值为结实率。

生长正常的籼稻在温度较高的情况下，始穗到齐穗约4 d。将8月1—28日按每4 d为1个时段进行划分，共划分成7个时段。从8月1日开始剥查计算各品种结实率表現，将每个时段的始日视为始穗期，每个时段的终日视为齐穗期，按上述方法分别计算孕穗期、抽穗开花期和灌浆初期的平均气温、平均日照时间和高温天数。每个时段抽穗品种数量以在此期间抽穗达到50%的判定标准进行统计。

1.4 数据统计与分析

所得数据使用Excel软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 高温情况

试验区2022年8月1—23日出现的高温日数统计如表1所示。从表1可以看出，8月日平均气温≥30 ℃累计有21 d。日最高气温≥35 ℃累计有22 d，分别在8月1—16日及8月18—23日连续出现，8月17日最高气温为34.6 ℃，接近高温临界值。记录期间日平均气温为31.5 ℃，其中8月9—16日最高气温≥37 ℃，达到重度高温热害标准。统计8月1—23日逐日8：00—18：00气温如表2所示，可知每日高温出现时间、高温强度和持续时长有差异。

2.2 不同抽穗时段结实率表现

108份籼稻材料的抽穗时段和区间结实率材料数量统计结果如表3所示。8月17—20日有29份供试籼稻材料抽穗，占比为26.85%；其次是8月13—16日有27份，占比为25.00%；8月13—20日温度较高，其间有超过50%的籼稻材料抽穗，这些材料的结实率一定程度上能够反映高温热害程度。在区间结实率材料数量上，结实率高于90%的材料有4份，占比3.70%，存在于高温开始和高温结束时段；结实率80.00%～89.99%的材料有46份，分散于各抽穗时段；结实率低于80.00%的材料有58份，占全部材料数量的53.70%，主要出现在高温盛期。从抽穗时段来看，结实率最低的对应时段为8月13—16日，平均为71.30%，比8月9—12日和8月17—20日时段的平均结实率分别低3.73和5.39个百分点。综合区间结实率材料数量和抽穗时段结实率结果可知，高温对籼稻材料结实率影响较大。

2.3 杂交籼稻与常规籼稻在高温下结实率表现

各时段抽穗前后的天气状况和对应的籼稻材料结实率如表4所示。60份杂交籼稻材料的平均结实率为80.48%，48份常规籼稻材料平均结实率为76.73%，杂交籼稻材料比常规籼稻材料结实率高3.75个百分点。抽穗期在8月9—12日的材料，其孕穗期、抽穗开花期和灌浆初期的平均气温均高于30 ℃，日最高气温≥35 ℃天数在8 d以上，在这一阶段抽穗的杂交籼稻材料的平均结实率比常规籼稻材料高10.20个百分点，两者之比为1∶0.87；在8月13—16日抽穗的杂交籼稻材料和常规籼稻材料的结实率均有所下降，杂交材料和常规材料的结实率较8月9日—12日抽穗的材料分别下降了5.10和10.37个百分点。综合来看，杂交籼稻对高温的抵抗力优于常规籼稻。

抽穗期在8月1—4日的有5份材料，抽穗开花期和灌浆期的平均温度分别为31.12和31.85 ℃，日最高气温均超过35 ℃，结实率均在80%以上，表现出轻度高温热害或未发生高温热害。抽穗期在8月21—24日的材料，其抽穗开花盛期和灌浆期处在适宜温度下，平均气温分别为27.76和25.27 ℃，只有孕穗期处在较长时间高温下，高温天数超过8 d，其花粉发育正常，结实率较高，说明籼稻孕穗期在低强度高温下对花粉发育影响有限。综合高温初期和末期抽穗的籼稻材料表现可知，籼稻的高温热害主要影响颖花的正常发育。

抽穗期在8月1—4日的材料，其抽穗开花期和灌浆初期的平均温度较高，而调查的5份材料结实率均在80%以上，表现高温热害轻或未发生高温热害。由8月1—23日逐日8：00-18：00每时气温（表2）可知，每日高温出现时间、高温强度和持续时长有所差异。生长正常的水稻颖花开放后是否受精结实主要取决于颖花开放时的实际温度。据生产观察，在高温期间，有水田块的籼稻始花时间在9：30前后，到12：00时开花已结束或处于尾期。8月1—4日抽穗的籼稻，其盛花期主要在8月8日前，而8月1—8日12：00前的气温一般低于35 ℃，开花授粉时温度处在较适宜范围内，故而对受精结实影响较小。

3 结论与讨论

籼稻不同生育时期遇到高温热害的表现有所不同，张长海等[8]在中籼稻高温热害调查中发现，自然高温天气下，水稻是否出现高温热害取决于当时的环境；郭建茂等[9]认为，水稻高温危害程度与高温强度、高温出现时间和持续时长有关。相关研究表明，水稻高温热害主要影响水稻授粉，一朵颖花从稃片张开到闭合需要1.5～2.0 h[10]，而有水田块的籼稻始花时间在9：30前后，12：00温度较高时，开花已经结束或处于开花末期。本试验结果与上述结论基本一致，仅在孕穗期或灌浆期经历高温热害，抽穗开花期未遇高温的籼稻材料，水稻花粉能正常发育，开花时温度未达到伤害标准，可正常授粉受精，其结实率较高。

在108份材料中，结实率低于70%的材料有18份，比例为16.67%；结实率低于60%的材料有4份，比例为3.70%，反映参试的水稻材料对高温特别敏感的不多。丰两优四号作为中籼试验对照品种，始穗期和齐穗期分别为8月12日和8月16日，抽穗扬花期与强高温时段相遇，其结实率为85.1%，表现出较强的抗热能力。其他表现较强抗热能力（结实率≥80%）的品种还有华浙优261、华浙优210、荷优丝苗、太两优香五、两优517、昌两优8号、荃优607、荃优鄂丰丝苗、隆两优1988、徽两优美香新占、农香絲苗和黄华占。

分析籼稻在自然高温条件下的表现和差异，总结了如下防御高温热害技术要点。一是选择抗高温能力强的品种，抗高温能力强的品种受高温影响较小，结实率和产量较高且稳定。二是合理安排播期，使抽穗开花期避开高温常发时段。三是提高栽培技术，做到平衡施肥，使水稻植株健壮生长，高温热害的受害程度与植株生长状况、栽培条件和管理水平等有关，生长不够健壮的植株可能因营养不良、生理功能不协调，导致抗逆性下降，进而受到高温的危害[11]。四是采取有效措施，减轻高温热害损失，高温发生往往具有不确定性，水稻抽穗开花期遇上高温或根据天气预测有高温发生时，首先要保证此时段田间有水层，必要时灌深水或流水灌溉；其次是合理追施穗肥，以构建良好的植株群体，降低水稻穗叶和冠层温度，维持较高的净光合速率和蒸腾速率，从而提高水稻抗热能力[2]；最后是叶面喷施外源调节物质，随着种植规模扩大，无人机在水稻种植中广泛应用，可结合无人机喷洒农药或单独使用无人机喷洒外源调节物质，选择添加6-苄氨基嘌呤[2]、油菜素内酯和吡唑醚菌酯[12]等植物生长调节剂及化学制剂，可在一定程度上减轻高温热害，同时避免高温药害。

本文以2022年8月1—23日高温发生时处在高温敏感期内的108份籼型水稻为材料，总结分析了籼稻在自然高温下的表现和差异、高温热害评估和减轻高温热害措施等。结果表明，8月1—23日平均温度31.53 ℃，杂交籼稻材料和常规籼稻材料平均结实率分别为80.48%和76.73%，杂交籼稻的抗热能力总体优于常规籼稻；高温热害发生程度与高温强度、高温时间密切相关，呈现温度越高，结实率越低趋势，开花盛期高温对籼稻结实率影响较大；提出了防御高温热害损失的技术要点，包括选择耐高温品种、合理安排播期、提高栽培技术以及采取有效措施减轻高温热害损失等。

参考文献

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（责编：李 媛）

基金项目 现代农业产业技术体系建设专项（CARS-01-61）。

作者简介 曹哲群（1991—），男，安徽池州人，硕士，助理农艺师，从事种子管理和农技推广工作。

通信作者 汪向东（1964—），男，安徽安庆人，研究员，从事水稻品种选育、栽培技术研究和种子管理工作。

收稿日期 2024-01-09